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LEHRBUCH

DER

PHYSIOLOGISCHEN CHEMIE

mit Eiiisclilulj der physikalischen Cliemie der Zellen und Gewebe
und des Stoff- und Kraftwechsels des tierischen Organismus

IN VORLESUNGEN

Von

EMIL ABDERHALDEN

PROFESSOR DR. MED. trr PHIL. H. C.
DIREKTOR DES PHYSIOLOGISCHEN IN-
STITUTES D. UNIVERSITÄT HALLE A.S.

Fünfte, neu bearbeitete Auflage.

I. TEIL.

\m ORGANISCHEN NAHRUNGS8T0KFE UND Hill VKHHAIJEN
IM ZELLSTOFFWECHSEL.

MIT ■> FIGUREN.

URBAN & SCHWARZENBERG
BERLIN WIEN

N., FRIEDRICHSTRASSE 105b I., M A H L E RST R ASSE 4

1923.

QP
5/V

r.i

Alle Rechte, gleichfallH das der Übersetzung in die russische Sprache
vorbehalten.

Englische und russische Übersetzung erschienen.

I'rinted in Austria. — Copyright, 1922, by Urban & Schwarzenberg, Berlin.

üeriuaiii

Vorwort

Auf allen Teilgebieten der physiologisch^chemischen Forschung
sind Fortschritte erzielt worden. Sie spiegeln sich in der Dar'
Stellung der neuen Auflage des Lehrbuches wider. Es ist immer
eine große Freude, an Stelle von bloßen Vermutungen und von
Wahrscheinlichkeitsschlüssen festgefügte Tatsachen mitteilen zu
können. Es sei in dieser Hinsicht hervorgehoben, daß unsere
Kenntnisse über den stufenweisen Abbau der Kohlehydrate wesent^
lieh gefördert und ferner ganz enge Beziehungen zwischen Chole^
Sterin und der Cholsäure und ihren Verwandten aufgefunden
worden sind.

Die Art der Darstellung ist sich gleich geblieben. Es ist ab'-
sichtlich nicht auf die Eigenschaften, die Darstellungsmethoden der
einzelnen Verbindungen usw., eingegangen worden. Es sei in dieser
Hinsicht auf das Handbuch der biochemischen Arbeitsmethoden,
Bd. I — IX, Verlag Urban & Schwarzenberg, Berlin— Wien, das Bio^
chemische Handlexikon, Bd. I — X, Verlag Julius Springer, Berlin,
und das Handbuch der biologischen Arbeitsmethoden, Bd. I — X,
Verlag Urban & Schwarzenberg, Berlin — Wien, hingewiesen.

Möge die neue Auflage wieder Freunde finden ! Sie soll Kunde
davon geben, daß trotz aller Nöte der Zeit der Forschergeist un^
gebrochen und der Fortschritt der Wissenschaft unaufhaltbar ist.

Halle a. S., im Oktober 1922.

Emil Abderhalden.

InhaltsYerzeiclinis.

Seite

Vorlesung I.
Einleitung 1

Vorlesung IL

Kohlehydrate. Allgemeines. — Monosaccharide. — Glukuronsäure. — Stickstoft-

haltige Kohlehydrate. — Zyklosen 12

Vorlesung III.
Kohlehydrate. II. Polysaccharide. Glukoside 46

Vorlesung IV.

Kohlehydrate. III. Bildung der Kohlehydrate im Pflanzenorganismus. Die Rolle
der Biattfarbstoffe bei der Synthese von organischer Substanz aus Kolilen-
säure und Wasser. Die Herkunft der Asymmetrie der Bausteine der Lebe-
wesen 75

Vorlesung V.

Kohlehydrate. IV. Verhalten der Kohlehydrate im tierischen Organismus. Abbau
der zusammengesetzten Kohlehydrate im Darmkanal. Wirkung der Darm-
flora auf die Kohlehydrate 9ö

Vorlesung VI.

Kohlehydrate. V. Verhalten der Kohlehydrate im Zellstofifwechsel. Ihr Auf- und

Abbau. Die Stoffwechselzwischen- und -endprodukte der Kohlehydrate . . .111

Vorlesung VII.

Kohlehydrate. VI. Die Regulation des Kohlehydratstoftwechsels. — Alimentäre
Glukosurie. — Zuckerzentrum. — Bedeutung der Nebennieren für den Zncker-
stoff'wechsel der Leber 142

Vorlesung VIII.

Kohlehydrate. VII. Die Beziehungen der Pankreasdrüse zum Kohlehydratstoft-

wechsel 108

Vorlesung IX.
Kohlehydrate. VIII. Diabetes melitus 17.S

Vorlesung X.

Kohlehydrate. IX. Bildung der Azetonkörper. Phlorhizinglukosnrie. Herkunft der

Kohlehydrate im tierischen Organismus 1!^9

Vorlesung XL
Fettstoffe und ihre Bausteine. Fettsäuren und Glyzerin 210

VI Inhaltsverzeichnis.

Seite

Vorlesung XII.

Fette mit hochmolekularem einwertigem Alkohol als Baustein. Sterinester.

Sterine. Gallensäuren . 224

Vorlesung XIII.
Phosphatide und ihre Bausteine 238

Vorlesung XIV.

Fette. Phosphatide. Sterine. Bildung der Fette, Phosphatide und ihrer Bausteine,
sowie der Sterine im Pflanzenreich. Verhalten der Fette und Phosphatide im
tierischen Organismus. Ihr Abbau im Darmkanal 253

Vorlesung XV.

Fette. Phosphatide. Sterine. 2. Das Verhalten der Fette, Phosphatide und Sterine
im tierischen Organismus. Ihre Beteiligung am Zellstoffwechsel. Die^Stotf-
wechselzwischen- und -endprodukte der Fette und Phosphatide und ihrer
Bausteine 271

Vorlesung XVI.

Fette. Phosphatide. Sterine. 3. Die Wechselbeziehungen der Bausteine der Fette
zu denen der Eiweißstoife und zum Traubenzucker. Das Verhalten der Phos-
phatide und der Sterine im Zellstoffwechsel 29U

Vorlesung XVII.
Eiweißstoffe und ihre Bausteine. Aminosäuren 310

Vorlesung XVIII.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 2. Aminosäuren. Die Art ihrer Verknüpfung

im Eiweißmolekül. Peptone. Polypeptide 340

Vorlesung XIX.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 3. Die Struktur der Eiweißstoffe. Polypeptide

als Bestandteile der Peptone 3ßl

Vorlesung XX.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 4. Eigenschaften der Eiweißstoffe. Ihre Ein-
teilung, Zusammensetzung und ihr Vorkommen 383

Vorlesung XXL

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 5. Bildung der Aminosäuren und der Eiweiß-
stoff'e im Pflanzenorganismus. Assimilation des Stickstoffs. Sein Kreislauf
in der Natur. Herkunft der übrigen am Aufbau der Proteine beteiligten
Elemente 40.5

Vorlesung XXII.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 6. Der Eiweißstoffwechsel der Pflanze. Die Be-
ziehungen der Aminosäuren zu den Betainen und Alkaloiden. Abbau der
Aminosäuren in den höheren Pflanzen, ferner durch Bakterien und Hefe-
zellen 432

Vorlesung XXIII.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 7. Verliaiten der Eiweißstoffe im tierischen

Organismus. Ihr Abbau im Magendarmkanal 4(11

Inlialtsverzeichnis. VII

Seite

Vorlesung XXIV.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 8. Verhalten der Eiweißstoöe im tierischen

Organismus. Ihr Abbau im Darmkanal 485

Vorlesung XXV.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. U. Verhalten der Aminosäuren im Darmkanat.

Die Wirkung der Darmflora ... 504

Vorlesung XXVI.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 10. Verhalten der von der Darmwand auf-
genommenen Abbaustufen der Proteine jenseits des Darmkanals 5'<i8

Vorlesung XXVII.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 11. Die Bildung von Aminosäuren im Zellstoff-
wechsel 545

Vorlesung XXVIII.

Eiweißstoffe und^ihre^^Bausteine. 12. Der Abbau der Aminosäuren im ZeUstoff-

wechsel. Die Endprodukte des Eiweiß- und Aminosäurestoffwechsels .... 5(57

Vorlesung XXIX.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 13. Der Abbau der Aminosäuren im Zellstoff-
wechsel. Neubildung von Aminosäuren 593

Vorlesung XXX.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 14. Verwendung von Aminosäuren zu Syn-
thesen im Zellstoffwechsel. Ihre Beziehungen zu den Kohlehydraten und
den Bausteinen der Fette und der Phosphatide. Stoffwechselprodukte, die
in direkten Beziehungen _zu bestimmten Aminosäuren stehen. Eiweißabkömm-
linge zusammengesetzter Natur, die in ihrem Aufbau mit keiner der be-
kannten Eiweißabbaustufen übereinstimmen 617

Vorlesung XXXI.
Nukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine 643

Vorlesung XXXII.

Nukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine. 2. Entstehung der Nukleo-
proteide und der Nukleinsäuren nebst ihren Bausteinen in der Pflanzen-
und Tierwelt. Ihr Verhalten im tierischen Organismus. Die Stoffwechselend-
produkte der Bausteine der Nukleinsäuren. Störungen des Purinstoffwechsels 661

Vorlesung XXXIII.

Blatt- und Blutfarbstoff. Chlorophyll und Hämoglobin. Ihre Herkunft und
ihr Verhalten im tierischen Organismus. Die Beziehungen des Häma-
tins zum Gallenfarbstoff und zum Urobilin. Sonstige Farbstoffe . . . 687

Sachverzeichnis 719

Vorlesung I.
Einleitung.

Die Physiologie wird allgemein als die Lehre vom Leben be-
zeichnet. Die Lebenserscheiniingen der einzelnen Zellen, bestimmter Organe
und aus verschiedenen Zellstaaten aufgebauter Organismen sind es. die
der Physiologe zu erforschen strebt. Er will wissen, weshalb die einzebe
Zelle ,.lebt", wodurch sie sich von einer toten unterscheidet, welche Funk-
tionen sie erfüllt, und wie diese in allen einzelnen Teilvorgängen sich ergeben
und untereinander zusammenhängen usw. Durchblättern wir die vorhan-
denen Hand- und Lehrbücher der Physiologie, dann finden wir. je mehr
die Verfasser bestrebt sind, Vorgänge in Lebewesen zu schildern, die mit
exakten Methoden analysierbar sind, um so weniger vom Leben selbst.
Auf Schritt und Tritt begegnen wir Forschungsmethoden, Arbeitshypo-
thesen und Vorstellungen, die ohne weiteres die nahen Beziehungen der
Physiologie zu den exakten Naturwissenschaften klarlegen. Besonders eng
verknüpft ist die Physiologie in allen ihren Teilen mit den beiden Diszi-
plinen Physik und Chemie. Jeder Fortschritt auf diesen Gebieten, sei es
in der Methodik, in den Fragestellungen oder in den Forschungsresultaten,
spiegelt sich unmittelbar in der physiologischen Forschung wieder.

Den tiefgehenden Einfluß der erwähnten Nachbargebiete auf die For-
schung auf dem Gebiete der Physiologie zeigt ohne weiteres die Entwick-
lungsgeschichte der Physiologie. Es sei unter anderem daran erinnert,
welch große Bedeutung für die physiologische Forschung die Beobachtung
Galvanis (1790), daß ein mit zwei verschiedenen Metallen in Berührung
kommender Froschschenkel zuckt, hatte. Die Elektrophysiologie ent-
wickelte sich von dieser Feststellung und den an sie anschließenden For-
schungen Voltas aus. Den fundamentalen Forschungen des genialen Phy-
sikers und Physiologen HfJmhoUz verdankt die Optik und Akustik ihre
genauesten Grundlagen.

Ein mächtiges Fundament der gesamten Physiologie bildet der durch
Robert Mayer (1842) geführte Beweis, daß die Summe der Energieformen im
Weltall unveränderlich ist. Rubner verdanken wir den ersten exakten Beweis
dafür, daß das Gesetz der Erhaltung der Energie auch für den tierischen
Organismus gilt. Damit ist eine Grundlage geschaffen worden, die uns
gestattet, die Zellvorgänge vom energetischen Standpunkte aus in exak-
tester Weise zu verfolgen. Eine Fülle von Fragestellungen aller Art war
die Folge dieser Erkenntnis.

Abderhalden. Physiologische Chemie. I. Teil. 5. Anfl. J

2 I. Vorlesuug.

Gewaltig war von jeher auch der Einfluß der führenden Chemiker
auf die Entwicklung der Physiologie. \'on ihnen stammen zum aller-
größten Teil die Grundlagen unserer Kenntnisse des chemischen Aufbaues
der Nahrungsstoi'fe und der Zellbestandteile. Jnsfiis Liehic/, Wähler, La-
voisicr, Forscher, die an der Wiege des so gewaltig aufgeblühten For-
schungsgebietes ..Chemie" standen, wandten ihr Interesse bereits in
hervorragendem Maße chemischen Vorgängen in lebenden Zellen zu. Die
Beziehungen der chemischen Forschung zu Vorgängen in der lebenden
Natur haben sich im Laufe der Zeit mehr und mehr gefestigt: sei es,
daß der Chemiker der Pflanzen- und Tierzelle ihre Geheimnisse bei der
Synthese bestimmter Stoffe ablauscht, sei es, daß er möglichst lückenlos
die Zellbestandteile in reinem Zustand abtrennt und durch Ab- und Um-
bau ihre Natur, Struktur und Konfiguration aufzuklären sucht.

Welch gewaltigen Einfluß die Forschungen der Chemiker auf diesen
Gebieten gehabt haben, zeigt am besten ein Blick auf die Entwicklung
unserer Kenntnisse des Stoffwechsels einzelner Zellen, ganzer Organe
und aus mannigfaltigen Zellstaaten zusammengesetzter Organismen. So
sind unsere Kenntnisse des Fettstoffwechsels unmittelbar mit der Auf-
klärung der Struktur der Fette durch Chevreul und Berthelot verknüpft.
Das Schicksal der Kohlehydrate, der Eiweißstoffe, der Nuklein-
säuren und ihrer Abkömmlinge im Tier- und Pflanzenorganismus wäre
heute noch in tiefes Dunkel gehüllt, wenn nicht vor allem Emil Fischer,
der geniale Förderer chemischer und physiologisch-chemischer Forschungen,
die Struktur dieser Stoffgruppen und ihre Beziehungen zueinander klargelegt
hätte. W'ie reizvoll gestalten sich ferner die Forschungen von WiUstätter
über die Blatt- und Blütenfarhstoffe. W'ie fesselt uns das erfolgreiche
Vordringen jener Forscher — Willicmi Küster, Hans Fischer, R. WiUstätter — ,
die den Aufbau des Blutfarbstoffes und insbesondere seines eisenhaltigen
Anteiles, des Hämatins. zu enträtseln suchen! Die festgestellten engen
Beziehungen zwischen Blatt- und Blutfarbstoff rufen nach einer durch
lückenlose Tatsachen belegten Feststellung der Ursachen der biologisch
ganz verschiedenen Funktionen der genannten kompliziert gebauten Ver-
bindungen. Gleichzeitig möchten wir erfahren, ob sie direkte Beziehungen
zueinander unterhalten, und ob sie in Pflanze und Tier von gemein-
samen Bausteinen aus ihren Ursprung nehmen. Eine Fülle ungelöster
Probleme harrt des Augenblicks, in dem die letzte flülle fällt, die uns den
Einblick in die Gesamtstruktur der genannten Verbindungen noch behindert.
Vorläufig überspinnen zahlreiche Hypothesen die von der exakten, experi-
mentellen Forschung offen gelassenen Lücken. p]in weiteres wichtiges Bei-
spiel, wie die Aufklärung der Struktur von Verbindungen Zusammenhänge
klar legt, zeigt uns die Chemie des Cholesterins und der Gallensäuren bzw.
eines ihrer Bausteine, der Cholsäure. Die Forschungen von Windaus und
Borsrhe haben bei der Zerlegung dieser Verbindungen zu einer eng ver-
w^andten Abbaustufe geführt, die eindeutig ergibt, daß die erwähnten Stoffe
in enger Beziehung zueinander stehen.

W^eitere mächtige Impulse sind seit den grundlegenden Arbeiten
can't Hojß, Arrhenius und Osf/rald?^ von dem (Gebiete der physikalischen
Chemie ausgegangen. Die neueren Anschauungen über das Verhalten ge-
löster Stoffe in Flüssigkeiten ergaben ganz neue Forschungsrichtungen, ins-
besondere bei Problemen der Ptesorption, des Stofftransportes und der Aus-

Einleitung. ;-5

Scheidung. Hatte man begonüen. die Wirkung bestimmter \'erbindungen
im Organismus in erster Linie mit ihrem chemi.^chen Bau in Beziehung
zu bringen, so sah man bald ein. dal;, ihre physikalischen Eigenschaften
nicht vernachlässigt werden dürfen. \"on zahlreichen Gesichtspunkten aus
hat das Studium des kolloiden Zustandes eine Summe von Anregungen
für die Erforschung vieler Zelivorgänge erbracht. Immer mehr erkennen
\N-ir, wie bedeutungsvoll der physikalische Zustand der Zellbestandteile für
ihre Funktionen ist. Wir stehen im Beginn einer reiche Frucht ver-
sprechenden Forschung.

So sehen wir denn von allen Seiten die physiologische Forschung, von
den Fortschritten der Xachbargebiete Physik und Chemie mächtig be-
einflußt und gefördert, und es \\-ill fast .scheinen, als ob das P^orschungs-
gebiet des Physiologen zur Zeit da seine Grenzen findet, wo das objektive
Experiment, das Messen und Wägen aufhört, über die Berechtigung
einer solchen Begrenzung kann mau verschiedener Meinung sein. Man wird
im Prinzip dem Physiologen Bunge recht geben müssen, wenn er zum Aus-
druck bringt, daß die Grundlage der physiologischen Forschung in erster
Linie eine genaue Kenntnis der Funktionen derjenigen (Jrgane sein müsse,
mit denen wir all das in unser Bewußtsein aufnehmen, was in der Natur
vorgeht. Es sind dies unsere Sinnesorgane. Eine genaue Kenntnis der
Art und Weise, wie die einzelnen Wahrnehmungen uns zum Bewußtsein
kommen, in welcher Art wir die einzelnen Eindrücke festlegen, wie wir
sie mit dem übrigen Inhalt unseres Bewußtseins in Zusammenhang bringen
und im einzelnen Fall willkürlich oder unwillkürlich reproduzieren, würde
ohne Zweifel die Art unserer Naturbeobachtung tief beeinflussen und in
manchen Fällen uns vor übereilten Analogieschlüssen und dem überi'agen-
den Einfluß von Hypothesen aller Art bewahren. Die Erforschung der
erwähnten Probleme ist mehr und mehr von den Physiologen vernachlässigt
und den Psychologen überlassen worden. Wie mir scheint mit Unrecht,
denn eine ersprießliche Erforschung der psychischen Eigenschaften der
Zellen erfordert mehr als jedes andere Sondergebiet der Physiologie eine
gründliche Kenntnis der Methoden und Ergebnisse der experimentell-phy-
siologischen Forschung, sollen nicht Psychologen und Physiologen aneinander
vorbei arbeiten. Die moderne Psychologie gestaltet sich immer mehr
zu einer experimentellen Wissenschaft aus. Methoden, die in der übrigen
Physiologie Verwendung finden, werden direkt oder verändert angewandt.
So besteht denn die Hoffnung, daß wohl der interessanteste und zugleich
wichtigste Teil der Physiologie sich wieder enger an die übrigen Teile
dieses Forschungsgebietes anschließen wird und dereinst, wenn die richti-
gen Methoden und vor allem neue Wege gefunden sind, führend für
manches Gebiet der Physiologie werden wird.

Man wird nun die Frage aufwerfen, ob denn die Physiologie keine
eigenen Methoden besitzt. Wir haben bis jetzt den tiefen Einfluß, den
die Forschungsgebiete Chemie und Physik von jeher auf die physiologische
Forschung ausgeübt haben, besprochen und dadurch vielleicht den Ein-
druck erweckt, als wäre die Physiologie ein unselbständiges Forschungs-
gebiet. Dem ist nun durchaus nicht so. Die Physiologen haben zahlreiche
eigene Methoden geschaffen. Das direkte f^xperiment an Pflanze und Tier
führte zu eigenartigen, dem Versuchsobjekt und den besonderen Frage-
stellungen angepaßten Versuchsanordnungen. Manche Beobachtungen wirkten

1*

4 I. Vorlesung.

befruchtend auf andere Forschungsgebiete, und vor allem hat die I*hysio-
logie der Physik und Chemie manche neue Methode zugeführt und auf
mancherlei Probleme jener Gebiete befruchtend gewirkt. Überall, wo wir
hinblicken, finden wir in der physiologischen Forschung das Bestreben,
Brücken zu den exakten Wissenschaften hinüber zu schlagen. Sind auch die
Methoden, mit denen ein bestimmter Befund erhoben wird, eigener Art.
und steht er zunächst scheinbar ohne jede Analogie da, so ruht der For-
schergeist nicht eher, bis die Beziehungen zu bekannten Vorgängen in
der unbelebten Natur aufgefunden sind.

Der Forscher braucht Erklärungen für die von ihm gemachten Be-
obachtungen, soll seine Forschung nicht auf die Dauer eines bestimmten
Planes entbehren. Der Lehrer ist ebenfalls darauf angewiesen, die durch
das Experiment der Natur entlockten Geheimnisse in gegenseitige Be-
ziehungen zu bringen. So füllen denn neben Tatsachen Theorien und
Hypothesen oder, wie Semper sie sehr bezeichnend nennt, „llast-
vorstellungen" einen wesentlichen Teil des Forschungsgebietes „Phy-
siologie" aus. Manche davon sind mit den Tatsachen so eng verwoben,
daß ihr Vorhandensein fast ganz vergessen ist und sie als festgewonnenes
Gut behandelt werden. Der gleichen Erscheinung begegnen wir bei den
sogenannten exakten Naturwissenschaften, der Physik und Chemie. Bei beiden
Gebieten bilden Theorien und Hypothesen mächtige Stützpfeiler. Es sei nur
an die hypothetischen Vorstellungen der verschiedenartigen Ätherschwin-
gungen erinnert, an die Annahme bestimmter Strukturen und Konfigura-
tionen bestimmter Verbindungen usw. Alle diese Vorstellungen, die eine
große Summe von Einzelbeobachtungen zu einem einheitlichen Bild zu-
sammenfassen und der Forschung ganz bestimmte Wege weisen, sind uns
so geläufig geworden, daß wir ihre wahre Natur oft ganz übersehen
und geneigt sind, mit den herrschenden Anschauungen in Widerspruch
stehende Beobachtungen als fehlerhafte anzusehen, oder aber auch durch
eine besondere, sogenannte Hilfshypothese mit der Haupthypothese zu ver-
einigen.

Auf dem Gebiete der Physiologie spielen die Theorien und Hypothesen
eine ganz besonders große Rolle. Ihre Anzahl ist eine sehr große. Man
kann über die Bedeutung von Erklärungsversuchen gemachter Fest-
stellungen verschiedener Ansicht sein. Ganz entbehrlich werden die er-
wähnten Hilfsmittel unserer Forschung nie werden. Sie beleben das nackte
Tatsachenmaterial der experimentellen Forschung. In einem Punkte sind
wohl alle Forscher einig, nähmlich darin, daß Theorie und Hypothese der
tatsächlichen Beobachtung nicht gleichwertig sind. Niemals dürfen Tat-
sachen einer herrschenden Theorie angepaßt werden. Stets hat sich die
Erklärung nach den Versuchsresultaten zu richten. Das Umgekehrte darf
nie der Fall sein.

Den Theorien und Hypothesen ist im allgemeinen kein langes Leben
beschieden. Sie werden meist an Hand einiger weniger Beobachtungen
aufgestellt und suchen diesen gerecht zu werden, und gleichzeitig eröffnen
sie Ausblicke für weitere Forschungen. Bald werden Tatsachen bekannt,
die der herrschenden Anschauung widersprechen. In diesem Augenblick
muß die alte Vorstellung fallen und neuen Anschauungen Platz machen.
Manche Hypothese erweist sich auf Jahre hinaus als fruchtbare Führerin
auf dunklen Pfaden. Sie führt auf schwierigem Gelände über mancherlei

Einleitung. 5

Hindernisse zu einer kleinen Anhöhe, von der aus der Forscher erkennt,
daß es ihm geglückt ist, das Licht der Wissenschaft eine kleine Strecke
vorwärts zu tragen, gleichzeitig bemerkt er aber, daß ein viel einfacherer
Weg ihn weiter geführt haben würde, und verfolgt er diesen zurück,
dann wird ihm klar, daß dieser Pfad mit längst begangenen Wegen in
direktem Zusammenhang steht, ja vielleicht entdeckt er sogar, daß der
von ihm gewählte Pfad bereits Spuren, die andere Forscher zurückgelassen
haben, aufweist. Sehr häufig erweist sich ein solcher Weg auch als Irrweg.
Der Forscher darf dann nicht stehen bleiben, sondern er muß den Weg
schleunigst verlassen und einen Pfad einschlagen, der die vorliegenden
Tatsachen als Marksteine hat.

Schon diese wenigen Bemerkungen zeigen, welch hohe Bedeutung
Theorien und Hypothesen für die gesamte Naturforschung haben. Sie er-
füllen ihre Aufgabe, wenn sie locker aufgebaut und leicht entfernbar an-
gebracht sind. Sie können aber dann zu einer großen Gefahr für den
Fortschritt jeder Forschung werden, wenn sie als feste Barrikaden erst
nach jahrelangem Ansturm fallen. Muß schon der Forscher den Wert von
Hypothesen und Theorien genau abschätzen können und in der Lage sein,
fern von jeder Schulmeinung zu forschen, so ist es noch in viel höherem
Maße notwendig, daß der Studierende die Grenzen zwischen Tatsachen und
bloßen Anschauungen und Erklärungsversuchen genau überblicken kann.
Die Tatsachen werden dauernd ihren Wert behalten. Die Theorien und
Hypothesen dagegen sind vergänglich. Derjenige, der jetzt den Stand
unserer Kenntnisse auf dem Gebiet der Physiologie in sich aufnimmt, wird
bei den raschen Fortschritten der gesamten Forschung leicht in wenigen
Jahren neuen Ergebnissen der experimentellen Physiologie ratlos gegenüber-
stehen, wenn ihm nicht das die einzelnen Tatsachen zusammenfassende
Geflecht von Hypothesen kenntlich gemacht wird. Aus diesem Grunde
werden wir Tatsachen und Anschauungen stets scharf gegeneinander ab-
heben. Es wird dann demjenigen, der der Forschung weiter folgen will,
nicht schwer fallen, alte Vorstellungen durch neue zu ersetzen, wenn er
die Tatsachen als gesichertes Gut immer wieder unverändert und nur
durch neue Befunde ergänzt, wiederfindet. Es unterliegt keinem Zweifel,
daß durch diese Art der Darstellung der Eindruck einer gewissen Un-
sicherheit in der ganzen Forschung hervorgerufen wird. Eine elegante
Überkleidung der zahlreichen noch vorhandenen Lücken unserer Kenntnisse
auf dem Gebiete der Physiologie durch weit ausblickende Hypothesen mag
für den Augenblick mehr Befriedigung geben. Sie nimmt jedoch dem
Studierenden die Möglichkeit, mit den weiteren Fortschritten der Wissen-
schaft Schritt zu halten.

Aus den gegebenen Darlegungen ergibt sich ohne weiteres, daß für
ein fruchtbringendes Studium der Physiologie eine gründliche Kenntnis
der Grundtatsachen der Physik und Chemie unerläßlich ist. Vor allem
kann nicht genug auf den hohen Wert praktischer Übungen auf beiden
(iebieten hingewiesen werden. E.xperimentelle Wissenschaften können vom
Lernenden nie und nimmer nur aus Vorlesungen und Büchern in vollster
Tiefe ausgeschöpft werden. Der eigene, wenn zunächst auch noch unge-
schickte Versuch lehrt mehr als die eingehendste Schilderung eines solchen!

Die Physiologie unterhält jedoch nicht nur enge Beziehungen zu den
genannten beiden Disziplinen, sondern auch zur Anatomie. Eine genaue

6 ' I. Vorlesung.

Kenntnis des makroskopischen und mikroskopischen Baues der
einzelnen Organe der Pflanzen- und Tierorganismen bildet die Grundlage,
von der aus erst ein Verständnis der Funktionen der einzelnen Gewebs-
und Zellarten möglich ist. Die Funktionen der einzelnen Organe sind
meistens an ganz verschiedenen Pflanzen- und Tierarten studiert worden.
Bald wurde durch vergleichende Untersuchungen an verschiedenen Arten
eine breitere Basis zum Verständnis der Bedeutung eines bestimmten
Organes geschaffen, bald bedingten besondere Verhältnisse, dali das Studium
der Funktionen bestimmter Gewebe nur bei einer ganz bestimmten Tierklasse
erfolgreich durchgeführt werden konnte. Diese Hinweise mögen genügen, um
zu zeigen, daß vergleichende Studien auf dem Gebiete der Zoologie und
Botanik den Einblick in die Funktionen bestimmter Organe ganz wesent-
lich erweitern. Auch die Berücksichtigung entwicklungsgeschichtlicher
Ergebnisse — Ontogenese und Phylogenese — liefert manche neue
Gesichtspunkte. Von ganz besonders hoher Bedeutung ist für das Studium
der Physiologie die jetzt so hoch entwickelte Vererbungslehre. Von
diesem Forschungsgebiete aus erhalten wir fortlaufend neue Anregungen
der mannigfaltigsten Art.

Nachdem wir festgestellt haben, welche Kenntnisse erforderlich sind, um
das Studium der Physiologie erfolgreich in Angriff nehmen zu können, wollen
wir uns noch die Frage vorlegen, welche Bedeutung die Physiologie für die
übrigen medizinischen Disziplinen hat. Sie bildet kurz gesagt die Grund-
lage für die gesamte Pathologie. Die Beziehungen zwischen den
Forschungsgebieten Pathologie und Physiologie waren noch nie so innige,
wie es zurzeit der Fall ist. Der Pathologe betrachtet die Funktionen der
nach irgend einer Richtung veränderten Organe nicht mehr als etwas
vollständig Neuartiges, sondern er vergleicht sie mit den Funktionen des
gesunden Organes und sieht in ihren Abänderungen den Ausdruck einer
Anpassung an veränderte Bedingungen. Fände diese nicht statt, dann
läge etwas ..Pathologisches'' vor! Aus dieser engen Zusammenarbeit von
Physiologie und Pathologie hat nicht nur die letztere Disziplin großen
Nutzen gezogen, sondern auch die erstere. Die Beobachtungen der
Kliniker an erkrankten Individuen haben nicht nur manche Befunde, die
durch Tierversuche erhoben worden sind, ergänzt und erweitert, sondern
in vielen Fällen hat die Pathologie die Physiologie bei der Erforschung
der Funktionen bestimmter Organe erst auf die rechte Spur gebracht.

Eine überaus wertvolle Ergänzung der Wechselbeziehungen zwischen
Physiologie und Pathologie liefert die pathologische Anatomie. Die
genaue Lokalisation bestimmter Veränderungen einzelner Gewebsarten gibt
dem vom Pathologen erhobenen Befund in vielen Fällen erst eine sichere
Deutung. Von besonderer Wichtigkeit ist es. daß die bestimmten Er-
krankungen zugrunde liegenden Organveränderungen experimentell durch
ganz bestimmte Eingriffe hervorgerufen werden können. Die dann
auftretenden Folgeerscheinungen lassen sich durch derartige \ersuche
eindeutiger studieren, weil sich Komplikationen aller Art ausschließen
lassen. Es besteht kein Zweifel, daß dieses junge P'orschungsgebiet unsere
Kenntnisse der Funktionen der einzelnen Organe bedeutend vertiefen wird.
Einen großen Ansporn wird die erwähnte Forschung erhalten, wenn
unsere Kenntnisse und vor allen Dingen auch die Forschungsmethoden auf
dem Gebiete des Zellstoffwechsels reichhaltigere geworden sind. Dei" einfache

Eiuloituug. 7

Befund einer morphologischen Veränderung- bestimmter Zellarten kann
in keinem Falle ein abschließendes urteil über ihren Funktionszustand
abgeben, es sei denn, daß die Zellen ganz zerstört seien. Eine Zelle kann
schwere, sofort ins Auge fallende Veränderungen aufweisen und trotzdem
ihre verschiedenartigen Funktionen oder doch einzelne davon uneinge-
schränkt oder doch in genügender Weise durchführen. Es kann aber auch
der Fall eintreten, daß ein Organ dem pathologischen Anatomen als ganz
normal erscheint, und trotzdem können bestimmte Zellarten in manchen
ihrer Funktionen vollständig versagen. Die Ergänzung rein morpholo-
gischer Betrachtung der Zellen durch eine Prüfung ihrer ein-
zelnen Funktionen wird die Bedeutung der Ergebnisse dieses
Forschungsgebietes ganz wesentlich erhöhen.

Ein besonders reizvolles Oebiet das immer engere Beziehungen zur
Physiologie gewinnt, stellen all die mannigfaltigen Abwehrmaßregeln gegen
fremdartige Stoffe und Zellarten — Amöben. Bakterien usw. — dar. Hier-
her gehören die den Infektionen mit bestimmten Zellarten folgenden
Reaktionen des befallenen Organismus. Das Studium dieser Erscheinungen
hat zu Ergebnissen geführt, die für die Physiologie von grundlegender
Bedeutung geworden sind. Im Laufe der Zeit haben sich auf dem Gebiete
der Immunitätsforschung Anschauungen entwickelt, die in engster Be-
ziehung zu Vorstellungen getreten sind, die der Physiologe sich über den
Zellstoffwechsel gebildet hat.

Nicht unerwähnt darf bleiben, daß die Pharmakologie mit der
experiment eilen Therapie ebenfalls in gewissem Sinne angewandte
Physiologie darstellt. Ein fruchtbringendes Studium der Pharma-
kologie und der Toxikologie ist ohne gründliche Kenntnisse der nor-
malen Funktionen der einzelnen Organe undenkbar. Wir wollen wissen, wo
die einzelnen Verbindungen angreifen, welche Zellen sie beeinflussen, welche
Funktionen sie (|uantitativ oder qualitativ verändern. Das therapeu-
tische Handeln des Arztes wird dann ein zielbewußtes sein,
wenn er im einzelnen Falle die Wirkung des von ihm gewählten
Mittels genau überblicken kann.

Selbst Gebiete, die scheinbar mehr als andere klinische Fächer ein
rein praktisches Gepräge zeigen, wie Chirurgie. Geburtshilfe, Der-
matologie usw.. stehen heute viel mehr als je in engstem Zusammen-
hang mit der physiologischen Forschung. Vor allem sind es die Wechsel-
beziehungen der einzelnen Organe zueinander, die zu gemeinsamen F'or-
schungen auf all diesen Gebieten rufen. Der Chirurg muß z. B. wissen,
ob bestimmte Organe lebenswichtig sind. Um Muskeln. Sehnen usw. zu
verpflanzen, muß er die Funktionen der einzelnen in Frage kommenden
Gelenke ganz genau kennen. Ein erfolgreicher Orthopäde ohne gründ-
liche Kenntnisse aller Einzelheiten der normalen Muskel- und Skelett-
funktionen ist undenkbar. Den Geburtshelfer interessieren alle Teile
der Physiologie, insbesondere die Fragen des Stoffaustausches zwischen
Muttermund Kind, Fragen des Wachstums usw. Daß endlich ein frucht-
bringendes Studium auf den Gebieten der Pathologie der Sinnes-
organe und des gesamten Nervensystems ohne genaue Kenntnis
der Funktionen der entsprechenden normalen Organe unmöglich ist,
braucht kaum besonders hervorgehoben zu werden.

g I. V'orlesuug.

Nachdem wir nun die Stellung der Physiologie zu den mit ihr in
Beziehung stehenden Forschungsgebieten erörtert haben, wollen wir zu der
eingangs erörterten Frage nach der Berechtigung der Definition der
Physiologie als Lehre vom Leben zurückkehren. Wir haben bereits
betont, daß im wesentlichen der Physiologe in erster Linie jenen Vorgängen
sein Interesse zuwendet, die er mit exakten Methoden erforschen kann. Sein
Bestreben ist. all die komplizierten Zellvorgänge auf (jesetzmäliigkeiten zu-
rückzuführen, die wir auch in der unbelebten Natur antreffen. Der Forscher
ist dann befriedigt, wenn es ihm geglückt ist, einen Vorgang, der scheinbar
das Vorhandensein eines Lebewesens zur Voraussetzung hat, ohne dieses
und in gleicher Art durchzuführen. Unaufhaltsam dringt die Forschung
immer weiter vor. Es wird angestrebt, bestimmte Funktionen auf beson-
dere Zellarten zurückzuführen. Sind solche Bestrebungen erfolgreich, dann
wird versucht, die Zellen als solche auszuschalten und die gleichen Vor-
gänge mit aus ihnen bereiteten Auszügen durchzuführen.

Ein besonders lebhaft bearbeitetes Gebiet ist zurzeit die lückenlose Er-
forschung der Umwandlung bestimmter Stoffe im Zellstoffwechsel. Es
genügt uns nicht mehr, nur mit den Anfangs- und Endprodukten des Stoff-
wechsels vertraut zu sein. Wir wollen alle Zwi.schenstufen kennen lernen, weil
bekannt geworden ist, daß von solchen aus sich oft interessante Beziehungen
zu Verbindungen ergeben, die ganz anderen Gruppen von Stoffen als die Aus-
gangsmaterialien angehören. Ferner besitzen solche Zwischenprodukte oft
wichtige Wirkungen. Man stellt nun in gewissem Sinne der einzelnen Zellart
Fragen. Der Physiologe zieht alle Möglichkeiten, die beim Abbau eines be-
stimmten Stoffes sich ergeben können, in Betracht. Es werden alle nur denk-
baren Abbaustufen synthetisch dargestellt und der Zelle vorgelegt. Bleiben
sie unberührt, dann wird geschlossen, daß die betreffende Verbindung der
Zelle fremd ist. Findet dagegen ein weiterer Abbau durch sie statt
oder verwertet sie das dargebotene Material sonstwie, dann nimmt man
an, daß die betreffende Verbindung der Zelle vertraut ist. Auf diesem
Wege sind schon eine große Zahl interessanter Ptesultate erhalten worden.
Man wird freilich nicht allen gezogenen Schlußfolgerungen zustimmen
können. Die Erfahrung hat uns gelehrt, daß kein Organ für sich besteht
und somit auch keine Zellart. Alle stehen unter sich in Wechselbeziehungen.
Sie ergänzen sich, helfen sich aus, senden sich Werkzeuge zur Bearbeitung
bestimmter Materialien, geben vorbereitete Stoffe zur weiteren Verwandlung
weiter usw. Arbeiten wir mit einem isolierten Organe allein, dann begeben
wir uns der Hilfeleistungen durch andere Organe. Ferner hat es sich gezeigt,
daß jede Zellart zur Durchführung ihrer mannigfaltigen Aufgaben ganz
bestimmter Bedingungen bedarf. Diese einzuhalten oder gar nachzuahmen,
ist im p]inzelfalle infolge unserer mangelhaften Kenntnisse auf diesem
Gebiete vielfach noch unmöglich. Wir können uns nur bestreben, mög-
lichst „physiologische" Bedingungen herzustellen. Die Zelle arbeitet immer
mit Spuren. Eine Anhäufung von Abbauprodukten kann an sich schon zu
den schwersten Störungen führen. Wir greifen mit unseren Methoden gar
oft recht roh in das feine (letriebe der Zellen ein und glauben dann,
die auftretenden Reaktionen der Zellen als normale auffassen zu dürfen.
Vor Fehlschlüssen auf diesem Gebiet der Forschung schützt uns nur die
Anwendung möglichst vieler verschiedenartiger Forschungsmethoden. Zu-
nächst wird der ganze Organismus studiert, dann das überlebende Organ,

EiuleitnuLT. 9

dann folgt das Studium besonderer Zellarten, endlich schaltet man. wie
schon oben erwähnt, jedes organisierte Wesen aus und arbeitet mit Aus-
zügen aus Zellen. Auch der umgekehrte Weg ist schon erfolgreich begangen
worden. Erst dann, wenn alle angewandten Methoden zu dem gleichen
Befunde führen, darf das erhaltene Resultat als ein gesichertes betrachtet
werden.

Genau in der gleichen Weise arbeitet der Physiologe, der mit phy-
sikalischen und physikalisch-chemischen Methoden arbeitet. Auch
er ist bestrebt, den einzelnen Vorgang auf bestimmte Zellen oder Zell-
anteile zu begrenzen. Die erhaltenen Befunde sucht er mit Gesetzmaliig-
keiten und Erscheinungen in Einklang zu bringen, die sich in der un-
belebten Natur finden, oder er sucht sogar Modelle herzustellen, die ent-
sprechende Erscheinungen zeigen, wie das untersuchte lebende Material.

So sehen wir denn die Physiologen auf verschiedenen Wegen jene
Vorgänge in der belebten Natur studieren, die sich mit Methoden angreifen
lassen, die wir verändert und angepaßt oder auch in ganz der gleichen
Weise bei der Erforschung von Erscheinungen in der unbelebten Natur
verwenden. Wir greifen jene ^'orgänge im Geschehen der Zellen heraus,
die sich auf Gesetzmäßigkeiten, die sich in der unbelebten Natur finden,
zurückführen lassen. Alle jene \'orgänge, die dem gegenwärtigen Stande
der exakten Naturwissenschaften entsprechend einer Erklärung noch unzu-
gänglich sind bzw. nur durch rein metaphysische Spekulationen ohne sicheren
Untergrund dem Verständnis in mehr oder weniger befriedigender Weise
zugänglich gemacht werden können, werden zurzeit vom Physiologen nur
wenig oder garnicht berücksichtigt. Die Physiologie, wie sie heute
gelehrt wird, umfaßt nicht die ganze Lehre Tom Leben, sondern
sie bringt in der Hauptsache nur jene Teiltunktionen der Zellen zur
Darstellung, die zurzeit mit genauen Methoden erforschbar sind.
Im wesentlichen wird das chemische und physikalische Geschehen
studiert.

Wir heben diesen Umstand deshalb besonders hervor, w^eil er uns
jeder Diskussion über die Frage nach einer sogenannten Lebenskraft ent-
hebt. Man hat früher vor mancher Fragestellung halt gemacht, weil man
sich vorstellte, daß die lebenden Zellen mit Kräften arbeiten, die der un-
belebten Natur fehlen. Es Avürde. wenn man sich einer solchen Vorstellung
unbedingt beugen würde, mancher Fragestellung eine enge Grenze gezogen.
Die Wissen.schaft verträgt solche Einengungen nicht. Sie anerkennt keine
Grenzen. So ist denn auch die Annahme einer besonderen Lebenskraft
heftig bekämpft worden. Weder ist es bis jetzt geglückt, eine besondere,
nur der belebten Natur eigene Energieform eindeutig nachzuweisen, noch
ist es gelungen, zu beweisen, daß tatsächlich in der belebten Natur keine
Energieform wirksam ist, die nur dieser eigen ist. Unsere Kenntnisse sind
gegenwärtig auf allen Gebieten der Physiologie noch so lückenhaft, daß
keine Zeit übrig bleibt, um das Problem der sogenannten Lebenskraft in
Angriff zu nehmen. Jeder auch noch so winzig kleine Fortschritt auf dem
(iebiet der experimentellen Forschung ist zurzeit unendlich viel bedeutungs-
voller als eine noch so lange Abhandlung über Sein oder Nichtsein einer
Lebenskraft!

Es gibt keine gegebene Form der Darstellung der Funktionen der
Lebewesen und Zellen. Man kann die Funktionen der Organismen von den

JQ I. Yorlesimg.

mannigfaltigsten Gesichtspunkten aus darstellen. Es ist gewiß nicht das
Richtige, wenn die Schilderung der einzelnen Zellfunktionen ausschließlich
vom Experiment beherrscht wird. Wir müßten eigentlich hinausgehen und
die Lebewesen in ihrem ganzen Werden, Sein und Vergehen an Ort und
Stelle verfolgen. Jedes, auch das kleinste Lebewesen bietet in der Natur
draußen eine Fülle der interessantesten Erscheinungen. Anatomisch ganz
rätselhafte Organe werden uns ihrem Wesen nach sofort klar, wenn wir
ihre Funktionen beobachten. Die Biologie vermag uns erst in ihrer Gesamtheit
ein umfassendes Bild der Vorgänge in den einzelnen Lebewesen zu geben.

Wir werden im folgenden uns in der Hauptsache an die höher
organisierten Lebewesen halten und jene Funktionen betrachten, die mit
Methoden der chemischen und physikalisch-chemischen Forschuniu:
verfolgt worden sind. Wir werden mit der Frage beginnen, welche Stoffe
der pflanzliche und vor allem der tierische Organismus braucht, um
seinen Bestand zu erhalten, zu wachsen, sich zu vermehren und seine
mannigfaltigen Bedürfnisse zu bestreiten. Wir werden jeden einzelnen
dieser Stoffe, Nahrungsstoffe genannt, zunächst einer chemischen Natur
nach betrachten und ihn dann auf seinem Weg im Verdauungsapparat
verfolgen. Wir werden uns die Frage vorlegen, was mit ihm im gesamten
Verdauungskanal geschieht, in welcher Form er zur Resorption gelangt,
und wie er jenseits der Darmw^and verarbeitet wird. Wir werden fest-
stellen, welchen besonderen Bedürfnissen der einzelne Nahrungsstoffe
dient, welche Beziehungen er zu besonderen Funktionen und Organen
hat, und in welcher Form er schließlich den Körper wieder verläßt. Wir
werden so die Verdauung, die Resorption, die Assimilation und den Ab-
bau zu den Stoffwechselendprodukten und damit den Zellstoffwechsel
kennen lernen. Der gesamte Stoffwechsel wird vom qualitativen Stand-
punkt aus betrachtet an uns vorüberziehen. Wir werden dann nach
der Quantität der zur Erhaltung des Lebens unter bestimmten Be-
dingungen notwendigen Nahrungsstoffe fragen. Dieses Problem läßt sich.
wie wir sehen werden, von zwei Gesichtspunkten aus betrachten. Wir
werden die Nahrungsstoffe einmal als Körper mit bestimmtem chemischem
Aufbau betrachten und dann deren Energieinhalt bei der Besprechung
der Frage nach dem Nahrungsbedarf als Grundlage wählen. Diese
Art der Darstellung wird am besten die inneren Zusammenhänge der
einzelnen Umwandlungen der verschiedenen Nahrungsstoffe und die Be-
ziehungen bestimmter Stoffe zu besonderen Zellfunktionen klarlegen. Möge
sie dazu anregen, keinen Vorgang für sich allein zu betrachten, sondern
überall nach Zusammenhängen zu suchen !

Die gewählte Art der Schilderung der einzelnen Stoffwechselvorgänge
soll in erster Linie zum Nachdenken anregen und gleichzeitig auch ein
klares Bild der Art und Weise geben, wie der Physiologe bestimmten
Fragestellungen nachgeht. Die Physiologie ist ein Forschungsgebiet, das,
wie kaum ein anderes, nur mit Gedankenarbeit erschlossen werden kann.
Niemand wird mit Erfolg Physiologie studieren, wenn er nicht den Er-
gebnissen dieses Forschungsgebietes denkend folgt. In diesem Sinne be-
deutet die Physiologie für das Studium der Medizin das. was die {Philo-
sophie für zahlreiche andere Disziplinen.

Der Arzt steht am Krankenbett vor einer Summe von Erscheinungen
mannigfaltigster Art. Als echter Forscher wird er nicht ruhen, bis er sie

Eiuleitüug. U

alle, so weit es möglich ist, auf ihre Grundursachen zurückgeführt hat.
Seine Kenntnisse der normalen Funktionen der einzelnen Organe werden
für sein ganzes Handeln maßgebend sein. Er wird nicht da und dort planlos
ein Symptom nach dem anderen bekämpfen, sondern versuchen, durch Be-
hebung der gemeinsamen Ursache eine Besserung der verschiedensten
krankhaften Erscheinungen herbeizuführen. Das physiologische Denken wird
dem Arzte bald eine große Überlegenheit über alle jene verschaffen, bei
denen mit jedem Symptom, mag es noch so mannigfachen Ursachen ent-
springen, sich fast automatisch eine bestimmte Behandlungsart verknüpft.
Nur der denkende Arzt wird auf die Dauer mit Erfolg und Befriedigung
wirken. Er wird die medizinische Wissenschaft führen und ihr ein be-
stimmtes Gepräge und vor allem auch eine bestimmte Stetigkeit geben.

Die Ergebnisse der Physiologie lassen sich nicht auswendig lernen.
Das Erworbene würde toter Ballast bleiben. Nur das wirklich denkend
..Assimilierte" wird uns vertraut und läßt sich mit Erfolg zu neuer Ge-
dankenarbeit verwenden. Es kann das demjenigen, der Physiologie zu
studieren beginnt, nicht eindringlich genug eingeprägt werden. Das Er-
lernte bleibt gar häufig ..gehirnfremd". Nur das Gedachte und mit Ge-
dankenarbeit Errungene wird ..gehirneigen" und bleibt uns vertraut.

Die gewählte Form der Darstellung führt zu Wiederholungen. Wir
halten das für keinen Fehler. Es wird ein und derselbe Befund von ganz
verschiedenen Gesichtspunkten aus betrachtet. Dadurch wird erreicht, daß
jede einzelne Tatsache Beziehungen mannigfaltigster Art zu anderen Ergeb-
nissen erhält. Kein Geschehnis innerhalb des Organismus besteht für sich!
Es hat erst dann allgemeineres Interesse, wenn wir seine mannigfaltigen
Folgeerscheinungen möglichst lückenlos übersehen. Die Physiologie muß eine
Schule der Logik sein! Es muß die Zeit kommen, in der kein Natur-
forscher ohne gründliche Kenntnis der Physiologie und kein
Arzt ohne tiefes Eindringen in die Grundtatsachen der Natur-
wissenschaften und der gesamten Biologie denkbar ist. Ärzte
waren früher unter den Führern der naturwissenschaftlichen Forschung
mit an erster Stelle!

Jeder Versuch, die naturwissenschaftliche Vorbildung des Mediziners
zu verkürzen, muß sich bitter rächen. Eine festgefügte, allen Ansprüchen
entsprechende Grundlage ist die erste Bedingung bei der Aufführung
eines Gebäudes ! Wer möchte die \'erantwortung tragen, wenn das immer
mannigfaltiger sich entwickelnde Gebäude der medizinischen Wissenschaften
auf ein immer mehr eingeengtes Studium der Grundlagen der ganzen For-
schung aufgebaut würde ".•' Wer kann heute sagen, was für den Mediziner
entbehrlich, und was unbedingt notwendig isty Ein gründliches Studium
der Naturwissenschaften und der Physiologie wird dem Arzt eine stetige
Quelle von Werten sein, die sein ganzes inneres Leben mitbestimmen
wird. Befriedigung kann nur der Arzt haben, der mit seinem Handeln
auf dem sicheren Boden der Wissenschaft steht. Er wird frei von jeder
Schulmeinuug bleiben und sich keinen Dogmen unterwerfen. Sein Wissen
gibt ihm Mittel an die Hand, um jede neue Errungenschaft sofort auf
ihren inneren Wert zu prüfen. Kurz, je gründlicher die naturwissenschaftliche
Ausbildung des Arztes ist, um so besser wird er bei entsprechendem prak-
tischen Können und bei wirklicher Eignung zum Beruf den Kampf ums
Dasein bestehen.

Vorlesung IL
Kohlehydrate.^)

Allgemeines. — Monosaccharide. ~ Glukuronsäure. — Stickstoffhaltige
Kohlehydrate. - Cyclosen.

Die Kohlehydrate sind in der Natur weit verbreitet. Wir treffen sie
vor allen Dingen in der Pflanzenwelt in einer kaum zu übersehenden
Fülle mannigfaltigster Formen. Diesen entsprechen auch die verschieden-
artigsten Funktionen, die sie in der Pflanzenzelle erfüllen. In der Tier-
welt treten die Kohlehydrate gegenüber anderen Stoffen, insbesondere den
Eiweißstoffen, zurück. Sie finden sich nicht nur in geringerer Menge, son-
dern es ist auch ihr Formenreichtum ein geringerer als in der Pflanzen-
welt. Als Nahrungsstoffe sind die Kohlehydrate für den tierischen
Organismus von größter Bedeutung. Die wichtigsten Repräsentanten der
Kohlehydrate sind schon lange bekannt, am längsten wohl der Rohr-
zucker, der schon vor dem Beginne unserer Zeitrechnung in Indien aus
dem Safte des Zuckerrohres durch Einkochen in fester Form gewonnen
worden ist. Jetzt bildet neben dem Zuckerrohr die Zuckerrübe'-) ein weiteres
Ausgangsmaterial. Frühzeitig w^urde auch der Traubenzucker erkannt.
Rein dargestellt wurde er jedoch erst von Marggraf in der Mitte des
18. Jahrhunderts. Im Jahre 1615 hat ferner BartoUeti'^) ein drittes Glied
dieser Gruppe aus der Milch isoliert, nämlich den Milchzucker. Nennen
wir noch die Zellulose und die Stärke, dann sind die Glieder der Kohle-
hydratgruppe erschöpft, die zu jener Zeit bekannt waren, als durch die Ent-
deckungen von Lavois/er und Scheel e die organische Chemie begründet
wurde. Sehen wir von einzelnen, allerdings sehr bedeutungsvollen Beob-
achtungen ab — z. B. von Kirchhofe Befund, daß Stärke durch Kochen

*) Für eingehendere Studien dieser Gruppe vnu Verbindungen sind zu empfohlen:
Kmil Fischer: Untersuchungen über Kohlehydrate und Fermente (1884 — 1908).
J. Springer. Berlin 1909; ferner Edmund <). v. Lipjjmann : Die Chemie der Zuckerarten.
2 Bde 3. Auh. Brauuschweig. Friedrich Vieweg & Sohn. 1904. — B. Tollens: Kurzes
IIandl)uch der Kohlehydrate. 2 Bde. 2. Aufl. (1898). — Biochemisebes Handlexikon,
herausgegeben von Emil Abderhalden. 2. 1911 mit Ergänzungsbänden 8, 9 (^K Gräfe,
Zeinple'n, Nevherf/, Bewalde, Euler, Lundberg). — Handlnich der biologischen Arbeits-
methoden. Herausgegeben von Emil Abderhalden, Aht. I. Teil .ö. bearbeitet von ZejHjj/e«
und Nord.

'-) P^ntdecker ist Marggraf (1747): Ber. d. Berliner Akademie der Wissensch.
79. 1749 (1747).

'j Fabricio Bartolleti: Encyclop;if'dia dogmatica. 1615.

Kohlehydrate. 13

mit verdünnten Säuren in Traubenzucker zerfällt i), und daß derselbe Vojgang'
durch einen im Getreide oder Malz'-) vorhandenen Stoff hervorgerufen
wird — , so blieb bis in die neueste Zeit hinein die Chemie und damit un-
mittelbar die Physiologie der Kohlehydrate in ein großes Dunkel gehüllt,
das erst den wichtigen Forschungen von Kiliani und vor allem von Emil.
Fischer wich. Wir werden im Verlauf der folgenden Betrachtungen sehen,
wie eng die Entwicklung der Chemie der Kohlehydrate mit derjenigen der
Chemie im allgemeinen und insbesondere der Strukturlehre verknüpft ist,
und welch bedeutungsvolle Ausblicke sich mit der fortschreitenden Erkenntnis
des Aufbaues der Kohlehydrate für große Gebiete dei- Biologie ergeben haben.

Die Kohlehydrate bestehen ganz allgemein aus den Elementen C. H
und 0. Sauerstoff und Wasserstoff finden sich im allgemeinen im Verhältnis
von 1:2, also gerade so, wie beim Wasser = OH,. Dies ist auch der Grund,
weshalb man dieser Gruppe von Verbindungen den Namen Kohlehydrate
gegeben hat, eine Bezeichnung, die übrigens nicht charakteristisch für
diese Gruppe allein ist, denn die Chemie kennt andere Verbindungen
(Essigsäure, Milchsäure), welche ebenfalls dieses Verhältnis von Sauerstoff
und Wasserstoff aufweisen und nicht zur Zuckergruppe gehören. Früher
definierte man die Kohlehydrate auch als Verbindungen mit 6 oder einem
Vielfachen von 6 Kohlenstoffatomen. Auch dieses Merkmal ist durch die
Auffindung von Zuckern mit weniger und mehr als 6 und vor allem durch
die Synthese von Zuckern mit 7, 8 und 9 Kohlenstoffatomen durch Emil
Fischer hinfällig geworden. Eine scharf abgegrenzte Definition für alle
Kohlehydrate läßt sich überhaupt nicht g:eben, weil die einzelnen (irlieder
dieser Gruppe zum Teil recht verschiedene Eigenschaften zeigen. Man
kann die Kohlehydrate ganz allgemein als Aldehyde oder Ketone mehr-
wertiger Alkohole auffassen.

In die Struktur Verhältnisse der Zuckerarten erhalten wir am
besten einen Einblick, wenn wir die Oxydationsstufen verschieden wertiger
Alkohole verfolgen, und zwar wollen wir zunächst die Oxydation an
einer primären Alkoholgruppe eintreten lassen. Der einfachste ein-
wertige Alkohol ist der Methylalkohol. Er geht bei gelinder Oxydation
in Formaldehyd und bei stärkerer in Ameisensäure über. Umgekehrt
kann man sich den Formaldehyd durch Reduktion aus Ameisensäure und den
Methylalkohol durch Reduktion aus ersterem entstanden denken. Gehen wir
von einem mehrwertigen Alkohol aus, dann stehen zwei primäre Alkohol-
gruppen zur Oxydation zur Verfügung. W^ir erhalten mit zunehmender
Oxydation den Aldehyd, eine einbasische, und schließlich durch Umwand-
lung der letzten primären Alkoholgruppe in die Karboxylgruppe eine zwei
basische Säure. Die folgende Übersicht soll diese Beziehungen klarlegen.

Säuren:

Alkohol: Aldehvd:

einbasische zweibasische

H)c.oH H.(<;j H. (■<;;„

Methylalkohol Formaldehyd Ameisensäuio

einwertiger Alkohol Monose

') Kirchhoff: Journ de pharmacie. 74. 199 (1811).
-) Kirchoff: Schweigger?, .fournal. 14. 389 (1814).

14

Alkohol:

CH, . OH

CHo . OH

Glykol

zweiwertiger
Alkohol

II. Vorlosiiiiir.

Aldehyd:

CHo . OH

Glvkolose
(Glykolaldehyd)

Biose

Säuren:
einbasische zweibasische

y\0H

CH2 . OH
Glykolsäure

,^0

OH

Oxalsäure

CH, .OH
CH .OH

CH2 . OH

Glyzerin

CH .OH

CH, . OH
(ilvzerose

dreiwertiger Alkohol Triose (Aldose]

y OH

CH .OH

CH, . OH

Glvzerinsäure

^OH

CH .OH

OH

Tartronsäure

CH.. . OH

1

y H

y\OH

y\OH

CH .OH

1

CH .OH

CH .OH

CH .OH

1

CH .OH

CH .OH

i

CH .OH

CH .OH

1

CH2 . OH

1
CH, . OH

1

CHo . OH

^\0H

Erythrit

Erythrose

Erythrit säure

Weinsäure

vierwertiger Alkohol Tetrose (Ahlose)

CH,

.OH

yoH

^ OH

CH

.OH

CH .OH

1

CH .OH

CH .OH

1

CH

1

.OH

CH .OH

1

CH .OH

1

1

CH .OH

1
CH

1

.OH

CH .OH

1

CH .OH

CH .011

1

CH,

. OH

1

CH, . OH

CH, .OH

^\0H

fünfwertiger Alkohol Tentose (Aldose)

Kohlehydrate. ]ö

Alkohol: Aldehvd: . Säuren:

einbasische zweibasische

CH .OH CH .OH CH .OH CH .OH

I ' I i

CH .<:)H CH .OH CH . oH CH . oH

CH . ( )H CH . OH CH . ( )H CH . (JH

I : i

CH .OH CH .OH CH . oH CH .OH

CH,.OH CH., .OH CH..OH C<qjj

sechswertiger Hexose

Alkohol (Aldose)

Wird an Stelle einer primären Alkoholgriippe eine sekundäre oxy-
diert, dann erhalten wir ein Keton. das bei weiterer Oxydation unter
Aufspaltung des Moleküls in Säuren zerfällt, von denen, wie aus der unten
mitgeteilten Formel leicht ersichtlich ist, jede weniger Kohlenstoffatome
besitzt, als das Keton selbst.

Alkohol

Keton

CH3

CH3

1

( H . OH

1

1

( = 0

CH.

CH3

Isopropylalkohol

Aceton

CH.2 . (JH

CR, . OH

CH . OH

CO

CH .OH

CH .OH

CH .OH

CH .OH

CH .(JH

CH .OH

CH, . OH CHo . OH

sechswertiger Alkohol Hexose (Ketose)

Wir haben mit der Darstellung der Beziehungen einiger mehrwertiger
Alkohole zum zugehörigen Aldehyd bzw. Keton und zu den entsprechen-
den Säuren nicht nur einen Einblick in die Struktur der Kohlehydrate
gewonnen, sondern wir sehen auch unmittelbar die Möglichkeit der Um-
wandlung einer Verbindung in eine andere vor uns. Genau so. wie der
Chemiker im Laboratorium durch Oxydation Alkohole in Aldehyde, be-
ziehungsweise Ketone oder in Säuren überführt und in umgokehrtei-

Iß II. Vorlesung.

Reihenfolge durch Reduktion schließlich von Säuren ausgehend zu Alko-
holen gelangt, vermag auch die Zelle die Glieder dieser Körperklassen
durch Oxydation bzw. durch Reduktion je nach Bedarf ineinander um-
zuwandeln.

Die gegebene Übersicht enthüllt uns gleichzeitig die Einteilung
der Kohlehydrate. Wir haben Verbindungen kennen gelernt, die wir von
verschiedenwertigen Alkoholen ableiten können. Die Namen der Zucker-
arten sind durch die Endsilbe -ose und die Anzahl der Kohlenstoff-
atome gekennzeichnet. Im strengen Sinne der Definition der Kohlehydrate
können wir als einfachsten Zucker den Formaldehyd bezeichnen. Er ist als
M onose aufzufassen. Es folgt dann die Gruppe der Di- bzw. Biosen, die sich
von einem zweiwertigen Alkohol ableitet. Die Triosen zeigen Beziehungen
zu dreiwertigen, die Tetrosen zu vier- und die Pentosen zu fünf wertigen
Alkoholen. Endlich folgen die für uns wichtigsten einfachen Zuckerarten,
die Hexosen. Sie sind Aldehyde oder Ketone sechswertiger Alkohole. Es
würden dann die Heptosen. Getösen, Nonosen usw. folgen. Von manchen
dieser letzteren Zuckerarten sind in der Natur nur die entsprechenden Al-
kohole oder die zugehörigen Säuren aufgefunden worden. So wurde z. B. schon
im Jahre l^'M in den Früchten von Laurus persea^), später in den un-
reifen Samen, den Blättern und dem Perikarp von Persea gratissima
(Avocado- oder Aligatorbirne) der siebenwertige Alkohol Persei t, auch
d-Mannoheptid genannt, nachgewiesen. Es ist nun geglückt, daneben
eine Heptose zu isolieren. Sie hat die Struktur der d-Mannoketo-
heptose^):

OH OH H H

CH, (OH) . CO . C . C . C . C . CH2 (OH).

H H OH OH

Sie läßt sich durch Reduktion in den erwähnten Alkohol d-Perseit über-
führen. Wahrscheinlich ist die Beobachtung, wonach Sorbosebakterien diesen
Alkohol in eine Ketoheptose verwandeln =^), so zu deuten, daß die erwähnte
d-Mannoketoheptose entsteht. Ferner ist der Alkohol Volemit aus Lac-
tarium volemus^) und den Rhizomen mancher Primulaarten dargestellt
worden. 5) Auch er ist ein siebenwertiger Alkohol. Aus Sedum spectabile
ist ferner eine Heptose, Sedoheptose genannt, gewonnen worden. ß)

Schon bei den Triosen ergeben sich zwei Möglichkeiten. Einmal kann
ein Aldehyd vorliegen oder aber ein Keton. Wir bezeichnen Zuckerarten,
die durch eine Aldehydgrupi)e ausgezeichnet sind, als Aldosen und solche,
die eine Ketogruppe — ein Karbonyl — aufweisen, als Ke tosen. Die
Nomenklatur sei an einem Beispiel erörtert. Der Traubenzucker, dem
wir fortwährend begegnen werden, gehört zu den Hexosen. Er ist ferner
eine Aldose. Wir können ihn somit als Aldohexose bezeichnen. Damit

*) Avequin: Annales Chim. m6cl., Phvs. et Toxicol, 7. 467 (1831).

^) F. B. La Forqe: Journ. of biol. Chem. 28. 511 (1917).

*) Brrtrand: Compt. rend. de l'Acad. des Sciences. 147. 201 (1908). — Bull, de la
Soc. chim. de France [4]. 5. (529 (1909).

*) Bourquelot: Bull, de la Soc. mycol. de France. 5. 122 (1891).

^) Bougault und Allard: Compt. rend. de l'Acad. des Sciences. 135. 796 (1902).

«) La Forge und Hudson: J. of biol. ehem., 30. 61 (1917). — F. B. La Forge:
Ebenda 42. 367 (1920V

Kohlehydrate. \'J

sind die Strukturverhältnisse dieses Zuckers charakterisiert. Wir leiten
ihn von einem sechswertigen Alkohol ab und lassen durch Oxydation —
Wegnahme von zwei Wasserstoffatomen mittels Sauerstoffs — eine primäre
Alkoholgruppe in eine Aldehydgruppe übergehen.

Wir kennen auch eine Hexose, die gleichzeitig Ketose ist. Es ist dies
der Fruchtzucker. Er ist, wie oben hervorgehoben wurde, durch Oxydation
einer sekundären Alkoholgruppe eines sechswertigen Alkohols entstanden.
Der Fruchtzucker ist somit eine Ketohexose.

Wir haben noch eine gemeinsame Bezeichnung für alle die angeführten
Zucker. Wir nennen sie einfache Zucker oder auch Saccharide. Diese
Bezeichnung soll zum Ausdruck bringen, daß diese Zuckerarten sich in keine
einfacheren Spaltstücke zerlegen lassen, die auch noch den Charakter der
Kohlehydrate besitzen, wenigstens gelingt dies nicht auf einlachem Wege. Im
allgemeinen erhalten wir bei Abbau- und Spaltungsversuchen Verbindungen,
die den Charakter der Zuckerarten verloren haben. Von diesen einfachen
Zuckern können zwei, drei, vier und mehr zusammentreten und eine neue
Verbindung bilden. Wir sprechen dann von Di-, Tri-, Tetra-, Penta-
und Polysacchariden oder ganz allgemein von zusammengesetzten
Zuckern. Wir geben im Namen kurz gesagt die Anzahl der untereinander
verknüpften einfachen Zucker an. Diese Bezeichnung gilt selbstverständlich
für die Aldosen und Ketosen. ferner für die Pentosen, Hexosen usw. Charak-
terisiert wird ein zusammengesetzter Zucker einmal durch die Anzahl der
an seinem Aufbau beteiligten einfachen Zucker. Wir wollen diese als
Bausteine bezeichnen. Ferner ist maßgebend die Art dieser Bausteine.
Es kann der gleiche Baustein ausschließlich mehrfach vertreten sein.
Es können sich aber auch alle möglichen einfachen Zuckerarten zusammen-
finden.

Vor allem ist auch die Art der Bindung zwischen den einzelnen Bau-
steinen von größter Bedeutung für die Eigenschaften des einzelnen zusammen-
gesetzten Zuckers. Gleichartige Bausteine können unter sich ganz ver-
schieden verknüpft sein, so daß selbst bei der gleichen Anzahl gleichartiger
Bausteine ganz verschiedenartige Verbindungen entstehen können. Unden
sich verschiedene einfache Zucker am Aufbau eines Polysaccharides beteiligt,
dann ist die Zahl der Kombinationsmöglichkeiten je nach der Anzahl der
Bausteine eine sehr mannigfaltige. Schon durch die verschiedene Reihenfolge
der einzelnen Zucker können isomere Polysaccharide mit vollständig ver-
schiedenen Eigenschaften entstehen. Wir wollen, um diese Verhältnisse klar-
zulegen, annehmen, daß eine Tetrose A mit einer Pentose B und einer
Hexose C zu einem Trisaccharid vereinigt sei. Es sinci folgende Konibina-
tionen allein durch die verschiedene Reihenfolge dieser drei Zuckerarten denk-
bar: A, B, C; A, C, B: B, A, C; B, C. A: C, A, B: C, B, A. Würden wir vier
oder fünf und mehr verschiedene Bausteine vereinigen, dann würden wir zu
noch weit mehr, allein durch die Art der Reihenfolge der einzelnen ein-
fachen Zucker bedingten Isonierion kommen. Selbstverständlich wird
die Zahl der möglichen Verbindungen noch dadurch außerordentlich ge-
steigert, daß die Art. wie die Bausteine unter sich veiknüpft sind, wech-
seln kann.

Diese Ausführungen sollen das Verständnis für die Art und Weise
wecken, wie die Tier- und vor allem die Pflanzenzelle aus verhältnismäßig

Abderhal de u . Physiologische Chemie. I. Teil, '). Aurt. 2

2g ■ II. Vorlesung.

wenigen Bausteinen eine gewaltige Fülle der mannigfaltigsten Produkte
hervorgehen lassen kann. Jede einzelne V^erbindung hat besondere Eigen-
schaften und erfüllt ganz besondere Aufgaben. Wir werden dieser Möglich-
keit, aus einigen wenigen Verbindungen eine große Zahl isomerer ^'er-
hindungen aufzubauen, immer \vieder begegnen.^

Dieser kurze Überblick über die Gruppe der Kohlehydrate hat uns
schon sehr viele Kenntnisse über diese Verbindungen vermittelt. Wir erkennen
aber sofort, daß sie sehr lückenhaft sind, wenn wir erwähnen, daß wir
z. B. mehrere Hexosen kennen, die gleichzeitig Aldosen sind. Jede dieser
Aldosen mit 6 Kohlenstoffatoraen liefert einen sechswertigen Alkohol.
Ferner kennen wir die zugehörigen ein- und zweibasischen Säuren. Sie
zeigen je nach ihrer Abkunft ganz verschiedene Eigenschaften, und wir
können aus der Art eines Alkohols bzw. der ein- und zweibasischen Säuren
schließen, von welcher Aldohexose sie herstammen. Es ist klar, daß die
gegebenen Strukturformeln nicht ausreichen, um das Vorkommen ver-
schiedener Aldohexosen verständlich zu machen.

W'ir empfinden auch noch eine andere Lücke. Wir haben die Dar-
stellung der Struktur der Kohlehydrate mit einer Definition der Zuckerarten
begonnen. Wir können uns damit nicht zufrieden geben. Wir möchten gerne
erfahren, auf welchem Wege die Struktur der Zucker aufgeklärt worden ist.
Zwar gibt die Umwandlung der Aldosen in Alkohole und in Säuren uns man-
chen Anhaltspunkt. Der Chemiker gibt sich jedoch nie mit derartigen Über-
führungen allein zufrieden. Sie könnten ja unter mehr oder weniger tiefgi'eifen-
den Umsetzungen erfolgen. Erst dann, wenn es dem Chemiker gelungen ist die
fragliche Verbindung synthetisch aufzubauen, ist für ihn und die Wissenschaft
die Frage der Struktur endgültig gelöst. Wir wollen uns im folgenden der
Frage zuwenden, auf welchem Wege die Struktur der Kohlehydrate erwiesen
worden ist. Ferner wird zu entscheiden sein , auf welche Art das Vor-
handensein mehrerer ganz verschiedener Aldohexosen, Aldopentosen usw. zu
erklären ist.

Wie auf fast allen Gebieten der physiologischen Chemie, so ist auch
hier, wie bereits angedeutet wurde, erst durch die synthetische Bereitung der
in Frage kommenden Verbindungen ein klares Bild der Entstehung und der
Umwandlungen der Kohlehydrate im pflanzlichen und tierischen Organismus
erhalten worden. Es ist zunächst Emil Fischer gelungen, aus Glyzerin —
demselben Glyzerin, dem wir noch bei der Besprechung der Fette begegnen
werden — durch gelinde Oxydation eine Substanz herzustellen, welche
die charakteristischen Eigenschaften der Zucker besitzt. Diese Verbin-
dung, Glyzerose (C3 H« O3) genannt, enthält nun allerdings nur die
Hälfte des Kohlenstoffs. Wasserstoffs und Sauerstoffs des Traubenzuckers
(Cg H12 Oß). Als es jedoch gelang, durch Einwirkung von verdünnter Lauge
zwei Moleküle der Glyzerose zusammenzufügen und so einen wahren
Zucker mit 6 Kohlenstoffatomen darzustellen, zweifelte niemand mehr
daran, daß die Glyzerose als Glied der Kohlehydratreihe aufzufassen
sei. Diese Synthese ist deshalb noch von ganz besonderem Werte,
weil durch sie sich Beziehungen zu den Fettsubstanze ergeben. Schließ-
lich glückte sogar die Synthese aus einer noch einfacheren Grundsub-
stanz, indem Emil Fischer, von Formaldehyd, H. C\ij ausgehend, durch

Kohlehydrate. 19

Polymerisation (6xCH, O^Cg HiaO«) zu demselben Zucker gelangte, wie
er aus Glyzerin, bzw. der Glyzerose erhalten worden war. ^)

Diese vom Formaldehyd ausgehende Synthese einer Hexose fesselt
unser Interesse noch deshalb in ganz besonderem Maße, weil, wie wir noch
sehen werden, nach der Auffassung von Adolf v. Baeyer-) die chlorophyllhal-
tigen Blätter die Kohlensäure der Luft zusammen mit aufgenommenem
Wasser zu Formaldehyd reduzieren und aus diesem dann durch Konden-
sation Zucker aufbauen. Mit dieser Hypothese können wir uns leicht
die Bildung verschiedener Zuckerarten mit verschiedenem Kohlenstoffgehalt
erklären, ist es doch denkbar, daß beim Aufbau der höheren Zucker
in der Natur dieselben Zwischenstufen auftreten, wie sie bei der künst-
lichen Synthese beobachtet worden sind.

Bei genauerer Untersuchung hat sich nun gezeigt, daß der aus Gly-
zerose, bzw. aus Formaldehyd durch Polymerisation entstandene Zucker
mit 6 Kohlenstoff atomen dem Traubenzucker in seinen Eigenschaften nicht
ganz entspricht. Er wurde deshalb auch mit einem besonderen Namen,
nämlich Acrose, belegt. Diese Verschiedenheit gibt sich vor allem darin
kund, daß die Lösung der synthetisch gewonnenen Aldohexose nicht im-
stande ist, die Polarisationsebene zu drehen. Wir bezeichnen solche
Verbindungen als optisch inaktive im Gegensatz zu den optisch ak-
tiven. Zu den letzteren gehören nun die in der Natur vorkommenden
Zuckerarten 3) und insbesondere auch die Hexosen. Schon Biot*) hat die wich-
tige Beobachtung gemacht, daß Ptohrzucker die Ebene des polarisierten Lichtes
dreht. Diese Eigenschaft wurde bald technisch verwertet»), um den Gehalt
von zuckerhaltigen Säften an Rohrzucker festzustellen. Da die verschieden-
artigen Zucker ein ganz verschiedenes Drehungsvermögen besitzen, haben
wir in dieser Eigenschaft ein wertvolles Hilfsmittel, um die einzelnen
Ziickerarteu zu charakterisieren und zu unterscheiden.

Der Acrose fehlt nun, wie schon erwähnt, die optische Aktivität
ganz. Als Ursache dieser zunächst auffallenden Erscheinung ergab sich,
daß die Acrose aus optisch entgegengesetzt wirkenden Stücken zusammen-
gesetzt ist. Es ist gelungen, sie in diese zu zerlegen. Die Acrose
kann je nach den gewählten Bedingungen in P'ruchtzucker oder Man-
nose oder Traubenzucker umgewandelt werden. Damit war der Schlul.W
stein der Synthese von in der Natur vorkommenden Zuckerarten gelegt.

Die optische Aktivität fast aller in der Natur vorkommenden
Kohlenstoffverbindungen hat erst durch die bekannte fruchtbare Hypo-
these Le Bth und van't Ho/f's''') (1874) eine befriedigende Erklärung
gefunden.

*) Vgl. Emil Fischer: Die Chemie der Kohlehydrate imd ihre Bcdeutuuic für die
Physiologie. August Hirschwald. Berlin 1894; Synthesen in der Purin- und Zuckergruppe.
Vicweg & Sohn. Braunschweig 190.3. Untersuchungen über Kohlehydrale und Fermente
(1884—1908). J. Springer. Berlin 1909.

-) A. V. Baeyer: Ber. d. Deutschen Chera. Ges. 3. H3 (1870).

') Über das Vorkommen einer optisch inaktiven Pentose im Harn siehe weiter unten.

■*) Biot: Comptes rendus de l'Acad. d. Sciences. 10. 264: 16. r)19 (1848).

^) C'lerget: Compt. rend. de PAcad. d. Sciences. 16. 1000(1843); 22. 1138 (184G);
23. 256 (1846); 26. 240 (1848).

^) Vgl. .7. H. van't Iloß': Die Lagerung der Atome im Räume. 2. Auflage. Vieweg
& Sohn. Braiiuschweig 1894. - V(m't Hoff: Dix annees daus Phistoire d'une theorie.
P. M. Bazendijk. Rotterdam 1887. — Abdruck der denkwürdigen Abhandlung ran'/ llojh:

II. Vorlesuui^.

Diese beiden Forscher haben unabhängig von einander die Asym-
metrie des Moleküls, die bereits Pasteur^) in geistvoller Weise am Bei-
spiel der Rechts- und Linksweinsäure zur Erklärung dieser optischen
Antipoden herangezogen hatte, auf diejenige des einzelnen Kohlenstoff-
atoms zurückgeführt. Die Asymmetrie eines Kohlenstoffatoms ist durch
dessen Bindung mit vier verschiedenen Massen bedingt. Jedes einzelne
asymmetrische Kohlenstoffatom einer Verbindung bedingt zwei verschiedene
Formen, was sich leicht veranschaulichen läßt, wenn man mit van't Hof
sich die Affinitäten eines Kohlenstoffatoms nach den Ecken eines Tetraeders
gerichtet denkt, in dessen Mitte das Kohlenstoffatom sich findet.

Fig. 1 gibt uns ein Bild dieser Art von Isomerie. Beide Formen ver-
halten sich zueinander wie Bild und Spiegel oder wie der linke Handschuh

Fig. 1.

R^. Hj, Rj. Rf sind die verschiedenen Massen, mit denen das Kohlenstoffatora in Bindung steht.

zum rechten, d. h. sie sind nicht zur Deckung zu bringen. Durch Ver-
einigung zweier solcher Moleküle entsteht ein Molekül einer optisch in-
aktiven polyraeren Verbindung. Somit sind von jeder Kohlenstoffverbin-
dung mit einem asymmetrischen Kohlenstoff atom drei Modifikationen be-
kannt, nämlich zwei optisch aktive Formen, eine Links- und eine Rechts-
form, und eine aus der Vereinigung dieser entstehende inaktive Ver-
bindung. Diese ist, obgleich sie zwei asymmetrische Kohlenstoffatome enthält,
dennoch optisch inaktiv, weil die beiden Molekülhälften gleich stark, aber
in entgegengesetztem Sinne auf den polarisierten Lichtstrahl wirken.

Ein Beispiel möge die erwähnten Beziehungen zwischen optischer
Aktivität und Asymmetrie eines oder mehrerer Kohlenstoffatome näher er-
läutern. Bei der Hydrolyse mancher Eiweißkörper erhält man als einfachste
Spaltprodukte Säuren, die durch den Besitz einer XH., = Aminogruppe
ausgezeichnet sind. Solche, „Aminosäuren" genannte Spaltprodukte sind das
Glykokoll und das Alanin. Glykokoll ist seiner Struktur nach Amino-
essigsäure. während dem Alanin die Konstitution einer z-Amino-
propionsäure zukommt.

La chimie daiis Tespace. 1876. (Deutsch von Herrmann : Die Lagerung der Atome im
Räume. 1877.) — K. Auivers: Die Entwicklung der Stereochemie. Karl Winters Uuiv.-
Buchhaudlung, Heidelberg 1890.

') Pasteur: Recherches sur la dissymötrie moleculaire des produits orgauiques
naturels. Legons de chimie professöes en 1860. Paris 1861. — tfber die Asymmetrie
bei natürlich vorkommenden organischen Verbindungen. tJbersetzt und herausgegeben
von M. nnA H. Ladenburg : Ostwald^ Klassiker der exakten Wissenschaften. Nr. 28. —
Vgl. ferner: II. Landolf : Das optische Drehungsvermögen organischer Substanzen und
dessen praktische Anwendungen. 2. Auflage. Vieweg & Soh i. Brauuschweig 1898. —
Eine ganz besonders klare und übersichtliche Darstellung gibt A. Werner: Lehrbuch
der .Stereochemio. Gustav Fischer. Jena 1904.

Kohlehydrate. 21

H V/CO OH H3 C\r«/CO OH

Essigsäure. Propionsäure.

H\p/CO OH H3 C \p/CO OH

H^^NH^ H^V^NHa

Aminoessigsäure = z-Aminopropionsäure =
Glykokoll. Alanin.

Aus diesen Strukturformeln ergibt sich ohne weiteres, daß weder
die Essigsäure noch die Propionsäure, noch die Aminoessigsäure ein asym-
metrisches Kohlenstoffatom besitzt, denn mit keinem der Kohlenstoffatome

sind vier verschiedene Massen verknüpft.^) Die Karboxvlgruppe, — t;\.:^„

H ^ ^^H

und die Methylgruppe, — C;-H, die in den obigen Formeln nicht ausge-

H
schrieben sind, enthalten auch kein solches. Alle die genannten Verbindungen
sind nur in einer Form bekannt. Sie sind alle an und für sich optisch inaktiv.
Ganz anders liegen die Verhältnisse beim Alanin. Bei diesem ist das mit einem
Sternchen bezeichnete Kohlenstoffatom mit vier verschiedenen Massen be-
laden. Es ist daher asymmetrisch. Das Alanin mu(5 somit in verschiedenen For-
men vorkommen. In der Tat dreht die aus Eiweiß erhaltene a-Aminopropion-
säure das polarisierte Licht, und zwar nach rechts. Man bezeichnet sie
daher als d-a-Aminopropionsäure = d-Alanin (d = dextrogyr, rechisdrehend).
Wir können durch die Synthese ein inaktives Alanin darstellen. Dieses muß
nach der oben erwähnten Hypothese aus zwei Hälften bestehen, von denen
die eine ebensoviel nach rechts dreht, wie die andere nach links. Das ist
in der Tat der Fall, denn man kann die inaktive, auch als d, 1-Alanin be-
zeichnete a-Aminopropionsäure in ihre beiden Komponenten zerlegen. Man
erhält d-Alanin und 1-Alanin. Beide kann man durch geeignete Mittel wieder
in d, 1-Alanin überführen. 1-Alanin und d-Alanin sind die beiden optischen
Antipoden des inaktiven Alanins. Glykokoll können wir nicht spalten. Es
ist symmetrisch gebaut. P]s drängt sich ganz von selbst die Frage auf,
in welcher Weise wir die Besonderheit im Aufbau optisch isomerer Ver-
bindungen zum Ausdruck bringen können. Bleiben wir bei unserem
Beispiel d- und 1-Alanin. Es ist nicht denkbar, daß beiden die oben ange-
führte Strukturformel zukommt. Nun läßt sich die \'erschiedenheit solcher
Verbindungen nur zur Darstellung bringen, wenn wir, der Wirklichkeit ent-
sprechend, uns die Atomgruppen nicht in einer Ebene, sondern im Pvaume
um das asymmetrisch"e Kohlenstoffatom gelagert denken. Wir denken uns
dann diese räumliche Anordnung der Atomgruppen in die Ebene projiziert
und erhalten so die sogenannten Konfigurationsformeln. Für d- und
1-Alanin bringen wir den Unterschied, wie folgt, zum Ausdruck:

I. H.

CH3 CH3

I I

NH2 . C . H H . C . NH,

I 1

COOK CO OH

*) In den Formehi sind die gleichen Massen durch Fettdruck lu'rvor?ehnlien.

22 li- Vorlesiiug.

Zurzeit können wir nicht aussagen, ob Formel I bzw. II die d-, bzw.
I-Form darstellt. Es ist, wie wir später erfahren werden, bis heute nicht ge-
glückt, eine der beiden Formen mit voller Sicherheit in direkte Beziehung zu
einer optisch aktiven Verbindung mit bekannter Konfiguration zu bringen.

Wir haben die Möglichkeit, die eben mitgeteilten ^'orstellungeu auf
ihre Richtigkeit zu prüfen. Wird in einer ^'erbindung, die ein asym-
metrisches Kohlenstoffatom besitzt und infolgedessen optisch aktiv ist.
die Asymmetrie aufgehoben, dann muß auch die optische Aktivität ver-
schwinden. Es sei dies an einem Beispiel erörtert. Ersetzen wir im optisch
aktiven Amylchlorid das Chlor durch Wasserstoff, so entsteht das optisch
inaktive Pentan: Dieses besitzt zweimal die Gruppe CH3:

H3 C\p/CH9 . Cl . H3 C\,^/CH.,

Amylchlorid Pentan

Durch Vertauschung zweier Substituenten am asymmetrischen Kohlen-
stoffatom muß eine Umkehrung des optischen Drehungsvermögens ein-
treten, wenn die geschilderte Vorstellung der Konfiguration optisch isomerer
Verbindungen richtig ist. Es ist nun in der Tat der Beweis geführt worden,
daß mit der Umstellung zweier Substituenten am asymmetrischen Kohlen-
stoffatom die optische Drehung sich umkehrt.^) Das folgende einfache
Beispiel gibt einen klaren Einblick in das ganze Problem, vgl. S. 23.-)

\Yir haben bisher nur von Verbindungen mit einem asymmetrischen
Kohlenstoffatom gesprochen. Mit dem Auftreten von zwei und mehr asym-
metrischen Kohlenstoff atomen muß die Zahl der isomeren Verbindungen
gesetzmäßig steigen und 2" betragen, wenn n die Zahl der asymmetrischen
Kohlenstoffatome bedeutet. Die praktische Erfahrung hat diese Voraussetzung
in glänzendster Weise bestätigt und wohl kein Gebiet der Chemie hat der
Lehre Le Beh und varit Hojfs eine so mächtige Stütze gebracht, wie gerade
der Ausbau der Kohlehydratchemie nach diesen Gesichtspunkten durch
Emil Fischer.

Wir haben bereits hervorgehoben, daß z. B. mehrere, in ihren Eigen-
schaften ganz verschiedene Zuckerarten der empirischen Formel C^ H^o Og
bekannt sind. Es seien nur erwähnt der Traubenzucker, die Mannose
und die Galaktose. Nun enthalten diese Zuckerarten der Formel CeHi-^Uß.
wie jede der unten mitgeteilten Konfigurationsformeln der Aldohexosen
zeigt, nicht weniger als vier asymmetrische Kohlenstoffatome. Sie sind
durch ein * kenntlich gemacht. Nach der obigen Berechnung müssen somit
2* = 16 möglich sein verschiedene Verbindungen mit der eben angeführten
Struktur existieren. Es unterliegt keinem Zweifel, daß dem auch so ist.
denn es sind bereits nicht weniger als 14 dieser Formen dargestellt. Für
jede einzelne dieser Verbindungen ist der geometrische Aufbau an Hand
der Theorie aufgeklärt und die Konfiguration des einzelnen Moleküls
durch bestimmte Formeln dargestellt worden. Die folgende Übersicht ^)

*) Emil Fischer und Fritz Brauns: Sitzungsber. der Preuß. Akad. der Wiss. 714
(1914). Ber. d. Deutschen. Chem Ges. 47. 3181 (1914).

") Emil Abderhalden >mA %onAVcA/ra7d.- Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 48. 1847(1915).

•') Eine klare Vorstellung über die Struktur und Konfiguration asymmetrisch ge-
bauter Verbindungen kann man aus derartigen, gewissermaßen in eine Ebene projizierten
Formeln nie erhalten. Sie ist nur zu erreichen, wenn man au Hand eines Modells eine
räumliche Betrachtung der Lagerung der einzelnen Atomgruppen vornimmt.

Kohlehydrate.

23

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32'"^

'24

II. Vorlesuncf.

zeigt die von Emil Fischer aufgestellten Konfigurationsformeln ^) der
Hexosen.'-)

i
H— *C— OH

H— *C— OH

HO-
HO

-*C— H

1
-*C— H

CH2 OH
l-Mannose

C

//O

\H

i
HO-*C— H

H— *C-OH
i
HO— *C— H

H_*C-OH

I
CH2OH

1-Idose

I
HO— *C— H

HO— *C— H

H-*C— OH

H— *C— OH

CH2 OH
d-Maiinose

1
H— *C— OH

I '
HO— *C— H

H— *C— OH

HO— *C— H

I
CH2OH

d-Idose

P^O

1

HO— *C— H

H— ->^C— OH

I
HO— *C— H

I
HO— *C— H

CH. OH

1-Glukose

0\H

H— *C-OH

I
H— *C— OH

HO— *C— H

H— *C— OH

I
CH. OH

1-Gulose

P^O
0\jj

I
H— *C— OH

I
HO— *C— H

I
H— *C— OH

H— *C— OH

CH2 OH
d-Glukose

P^O

HO— *C— H

I
*C— H

I
*C— OH

HO
H

HO— *C— H

I

CH2 OH

d-Gulose

') Emil Fischer hat [Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 45. 461 (1912)] die Frage
nach der Struktur der Glukose wieder aufgerollt und gibt ans mehrfachen Gründen die
hier wiedergegebenen Aldehydformeln zugunsten der von Tollens [Ber. d. Deutschen
ehem. Ges. 26'. 2406 (1893)1 aufgestellten ..Oxydo-Formeln" auf:

CHüH

oder

()bwohl diese Formeln vielen Beobachtungen au Zuckern, wie dem Auftreten
isomerer Glukoside, ferner der Multirotatiou, besser Rechnung tragen als die ,,Garl)onyl-
Formeln", wollen wir die letzteren beibehalten, weil sie in übersichtlicherer Weise die
Beziehungen der Zuckerarten zu dem entsprechenden Alkohol und den zugehörigen
Säuren wiedergeben. Von den Oxydoformeln werden wir bei der Darstellung der (iluko-
side Gebrauch machen.

*) Auch für die übrigen kohlenstoft'ärmereu Zucker sind Konfigurationsformeln
aufgestellt. — Vgl. zu dem Problem der Konfiguration und insbesondere der Zusammen-

Kohlehj

drate.

1

^\H

1

^\H

1

C\p^

OH-

-*C— H

H-

-*C— OH

H— *C— OH

HO— *C- H

1

H-

-*C— OH

OH-

-*C— H

H— *C— OH

HO— *C— H

H-

-*C— OH

OH-

-*C— H

H_*C— OH

• HO— *C— H

1

OH-

-*C— H

H-

-*C— OH

OH— *C— H

1

H— *C— OH

1

CH, OH

CH., OH

CH, OH

CH, OH

1-G;

alaktose

(1-Galaktose

1-Talose

d-Talo^e

1

r//0

C\fj

1

C\H

1

HO-

1
-*C— H

H-

-*C— OH

H— *C— OH

1
HO— *C- H

HO-

-*C— H

H-

-*C— OH

HO— ^C— H

H— *C— OH

HO-

-*C— H

1

H-

-*C— OH

1

HO— *C— H

H— *C— OH

HO-

1
-*C— H

1

H-

-*C— OH

HO-*C— H

H— *C— OH

1

CH, OH

CHaOH

CH, OH

CH, OH

l-AUose

d-

-AHose

1-Altrose

d- Alt rose

2o

(noch nicht dargestellt) (noch nicht dargestellt)

Das tiefere Eingehen auf diese physikalischen und chemischen Er-
örterungen rechtfertigt sich vollauf durch die große Bedeutung, die diese
Forschungen auch für die Biologie im Gefolge hatten, und in der Tat
wird es nicht möglich sein, sich ein genaues Bild des Kohlehydratstoff-
wechsels zu machen, ohne gründliche Kenntnis der kurz berührten Struktur-
und Konfigurationsfragen. ^)

Nicht ohne Interesse für die Biologie ist die Art und Weise, wie auf .syn-
thetischem Wege aus kohlenstoffiirmeren Zuckerarten kohlenstoff reichere
erhalten worden sind. Wie die oben angeführten Formeln zeigen, enthalten
diese Zucker eine Aldehydgruppe. Diese besitzt nun die Fähigkeit, sich

gehörigkeit vou V'erl)iu(liiugeii mit eutsprecheuder räumlicher Auorduimg der Atome :
H. Freudenberg : Ber. d. Deutschen Chem. des. 55. 1339 (1914). — H. Fremlenberci uud
Fritz Braun: Ebenda. 55. 1339 (1922). — A. Wohl und K. Schellenberg: Ebenda. 55.
1404 (1922).

') Da genau dieselben (jesichtspunkte sich auch bei den anderen Klassen von
Verbindungen, insbesondere bei der Gruppe der Bausteine der Eiweißkörper wiederholen
werden, empfiehlt sich ein genaues Studium der angeführten Werke.

26

II. Voiiesunff.

mit Cyanwasserstoff (Blausäure) zu binden. Durch Verseifung des ge-
bildeten Cyanhydrins und nachfolgende Reduktion erhält man, wie
E. Fischer und später Kiliani i) gezeigt haben, einen neuen Zucker, der
sich von dem Ausgangsmaterial durch den Mehrgehalt an einem Kohlen-
stoffatom unterscheidet. Es ist auf diesem Wege nicht nur gelungen, von
den einfachsten Gliedern der Kohlehydratgruppe zu den Hexosen zu ge-
langen, sondern darüber hinaus zu Zuckern mit 7, 8 und 9 Kohlenstoff-
atomen. 2)

Die folgenden Formeln zeigen diese Synthese am Beispiel einer Triose :

CN
C<^ CH.OH

CH. OH + HCN = CH.OH 4- 2 H.^ 0-NH

I- I

CH.,.OH

[

CH2 . OH

•iose

Cyanh;

^^drinderivat

COOH

y\H

CH.OH

!

— 0 =

CH.OH

CH.OH

1

CH.OH

1

CH2.OH

CH,..OH

Säure

Tetrose

Vielleicht wirft diese Synthese Licht auf die Bildung der verschie-
denartigen Zuckerarten im Pflanzenorganismus. Dieser kommt gewiß oft
in die Lage, aus Kohlehydraten mit niederem Kohlenstoffgehalt solche mit
mehr Kohlenstoff aufzubauen. Die Möglichkeit derartiger Umwandlungen
hebt die scharfen Unterschiede zwischen den einzelnen Zuckergruppen mit
verschiedener Kohlenstoffzahl auf und vereinigt chemisch wie biologisch
die verschiedenen Klassen zu einer grolien Einheit. Besonders innig sind die
Beziehungen zwischen einzelnen Hexosen dadurch geworden, daß auch künst-
lich Vertreter derselben Gruppe, wie Traubenzucker, Mannose und
Fruchtzucker, durch abwechselnde Oxydation und Reduktion ineinander
übergeführt werden können. In diesem Zusammenhange sei noch der Ver-
bindung Glukal gedacht, dem nach allen ihren Eigenschaften die Formel

V) Kiliani: ßer. d. Deutscheu Cliem. Ges. 18. 3066 (1885); 19. 221, 767. 1128
(1886).

*J Emil Fischer: Liebig?, Annaleu. 270. 64 (1892).

Kohlehydrate.

27

«ines Dihydrofurans gegeben worden ist.») Sie vermittelt die Beziehung
der Glukose zur Mannose-):

H< ) . HC-

HC-

H— C— OH

I
(JH— C— H

I
H— C

0

H— C— OH

I

GH., . OH
d-Glukose

— >-

CH

I

HO— C H
H— C

H— C— OH

I
CH, . OH

Olukal

0

HO . HC-

HO— C— H

1
H()_C— H

H— C

0

H— C— OH

1
CH, . OH

d -Mannose

Umgekehrt kann aus einem Zucker bestimmter Zusammensetzung
ein solcher mit niederer Kohlenstoffanzahl hervorgehen. So beobachteten
Salkoicski und NeKheir/ ^j, daß aus der zum Traubenzucker in engster Be-
ziehung stehenden Ghikuronsäure bei intensiver f'äulnis Kohlensäure
abgespalten wird. Es entsteht eine Pentose, nämlich die Xylose:

c4

1

C<iJ

H— C— OH

H— C— OH

HO— C— H

1 —CO.,
H— C— OH

HO— C— H

H— C— OH

1

H— C— OH

CH2 . OH

CO OH
d-Glukuronsäure

1-Xvlose

Ferner hat 0. Buf*) auf dem folgenden Wege aus einer Hexose eine
Pentose gewonnen. Er stellte durch Oxydation von d-Glukose d-Glukon-
säure dar, deren Kalziurasalz er bei Gegenwart von Ferriazetat im Sonnen-
licht stehen ließ oder mit Wasserstoffsuperoxyd behandelte. Er erhielt so
d-Arabinose.

') Es sind neuerdings Zweifel aufgetaucht, ob diese Annahme richtig ist. Vgl.
Mac Bergmann und Arthur Miekehy : Ber. d. Deutschen Cheni. Ges. 55. 1402 (1922)

^) Vgl. Emil Fischer, M. Bergmann und H. Schotte: B. d. D. Ch. (res. 53, f)09
(1920). — Max Bergmann und Herbert Schotte: Ebenda 54. 440 (1921).

») E. Salkoicski und Carl Neuberg: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 36. 261 (1902).

*) Otto Ruf: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 31. 1573 (1898) und Otto Ruß':
Ebenda. 32. 550 (1899). — Otto Ruff und Gerhard Ollendorf: Ebenda. 33. 1798 (1900). -
Vgl. auch: A. Wohl: Ebenda. 26. 730 (1893) und 33. 3666 (1899).

28

n. Vorlesung.

COOH

1

H—C— OH

H—C— OH

yxH

HO— C— H

1

HO— C— H

1

HO— C— H

1

H—C— OH

1 .

H—C— OH

1

H—C— OH

j

H—C OH

H—C— OH

1

H—C— OH

CH2OH
d-Glukose.

CH2 OH

d-Glukonsäure.

CHj OH
d-Arabinose.

Es ist leicht möglich, daß in ganz entsprechender Weise auch die
Pflanzen- und Tierzelle je nach Bedarf sich Kohlehydrate mit einer
niederen Anzahl von Kohlenstoffatomen bereitet.

Nachdem wir nun die Struktur und Konfiguration der Kohlehydrate
kennen gelernt haben , wollen wir uns mit denjenigen Ghedern dieser
Gruppe von Verbindungen beschäftigen, die als Nahrungstoffe und Zell-
bausteine für den tierischen Organismus die Hauptrolle spielen. Wir be-
ginnen mit den einfachen Zuckern, den Monosacchariden. Es sei
gleich bemerkt, daß für den tierischen Organismus eine geringe
Zahl von einfachsten Kohlehydraten in Betracht kommt. In der Pflanzen-
welt treffen wir viel mannigfaltigere Arten von Kohlehydraten an, als in
der Tierwelt. Das Schicksal der meisten dieser für die Pflanzenwelt charak-
teristischen Kohlehydrate im tierischen Organismus ist wenig erforscht.
Sie treten vielfach ihrer Quantität nach auch stark zurück.

Wir haben von einfachen Zuckern Angehörige der Gruppen der Fünf-
und Sechskohlenstoffzucker, Pentosen und Hexosen, zu betrachten. Wir
beginnen mit den Pen tosen. Sie sind im Pflanzenreich außerordentlich
verbreitet. Selten finden sie sich als solche. Sie sind vielmehr mit anderen
Pentosen und auch Hexosen zu sogenannten Pentosanen zusammengefügt.
Man erhält die Pentosen selbst, wenn man die zusammengesetzten Verbin-
dungen spaltet, und zwar so, daß ein Abbau unter Aufnahme von Wasser
eintritt. Wir nennen eine solche Spaltung unter Wasseraufnahme ganz all-
gemein Hydrolyse. Wir werden bald sehen, daß diese Form des Abbaus
auch in der Natur eine außerordentlich verbreitete und für das Studium
der Zusammensetzung von Verbindungen, die sich aus mehreren Bausteinen
aufbauen, bedeutungsvolle ist.

Im tierischen Organismus ist man erst spät auf das Vorkommen
von Pentosen aufmerksam geworden. Zunächst machte im Jahre 1882
Jastrowitz 1) am Harn eines Menschen die Beobachtung, daß er zwar stark
reduzierte, jedoch nur schwach oder gar nicht gärte und ferner optisch
inaktiv war. Wir werden gleich erfahren, daß die einfachen Kohlenhydrate
die Eigenschaft haben, in alkalischer Lösung Metalloxyde zu reduzieren, und
daß insbesondere der unter bestimmten Verhältnissen im Harn vorkommende
Traubenzucker gärt und seiner Lösung auch optische Aktivität verleiht.
Die erwähnte Hexose konnte somit im betreffenden Harn nicht vorliegen.

') E. Salkouski und Jaslrowitz : Zentralbl. f. med. Wissenschaften, Nr. 19 und 35.
337 u. 593 (1892).

Kohlehydrate. 29

Salko/rski i) oelang es, die Ursache des eigenartigen Verhaltens des Harnes
aufzuklären. Er entdeckte nämlich, daß eine Pen tose in ihm enthalten war.
Dieser Befund einer Pentose im Urin blieb nicht vereinzelt. -j Man erkannte
bald, daß eine eigenartige Abweichung des Stoffwechsels vorlag. Sie erhielt
die Bezeichnung Pentosurie. Der zunächst liegende Gedanke war. daß
die im Harn ausgeschiedene Pentose direkt der Nahrung entstammte, das
heißt, daß nach erfolgter Aufnahme einer solchen diese unverändert durch
die Nieren zur Ausscheidung kam. Diese Vermutung hat sich bei den
meisten Fällen von Pentosurie nicht bestätigt. ^) Es sind keine direkten
Beziehungen zu den Pentosen der Nahrung gefunden worden.*)

Kurze Zeit nach der Entdeckung der ersten Pentosurie wurde fest-
gestellt, daß Pentosen am Aufbau mancher Kernsubstanzen beteiligt sind.
In diesen finden sich eigenartige Säuren. Nukleinsäuren genannt, gebunden.
Sie liefern bei ihrer Spaltung unter anderen Bausteinen Pentosen. A.Kossel^)
vermutete schon das Vorkommen von solchen in aus Hefezellen ge-
wonnener Nukleinsäure, und H((iumarsfe)i ''') machte ihr Vorhandensein
in der aus der Pankreasdrüse isolierten Kernsubstanz wahrscheinlich.
Es sind dann zahlreiche Untersuchungen ausgeführt worden, die alle den
Beweis erbrachten, daß in der Tat am Aufbau zahlreicher Nukleinsäuren
Pentosen beteiligt sind.') Der Gehalt der einzelnen Organe an Pentosen
schwankt mit der Menge der vorhandenen Kernsubstanzen. ^)

Wir kennen mehrere Pentosen. Bis jetzt sind die folgenden in der
Natur aufgefunden worden: Arabinose, Xylose und Ptibose. Sie gehören
ohne Ausnahme zu den Aldosen. Ihre Konfigurationsformeln sind die
folgenden:

r>A^ P^^^ nA^

^\H yXH Y^H

H— C— OH H— C— OH H— C— OH

I 1 I

HO— C— H HO— C— H H— C— OH

HO— C— H H— C— OH H— C— OH

I I I

CH, OH CH2 OH GH., OH

1-Arabinose 1-Xylose d-Uibose. »)

') E. Salkowski uud Jastrowitz: Zeutralbl. f. med. Wisseuschafteu, Xr. 19 iiud 35.
337 u. 593 (1892).

-) M. Bial: Berliner kliu. vVocheuschr, Xr. 21 (1904). — Die chronische Pentosurie,
Berliner Klinik. 19. Heft 226 (1907).

') M. Bial und F. Bhimenfhal : Deutsche med. Wocheuschr. 22 (1901). — F. Blum:
Zeitschr. f. klin. Med. 59. 244 (1906).

*) Es gibt allerdings eine Ausscheidung von Pentoseu, die abhiingig ist von deren
Zufuhr. Sie wird am besten als alimentäre Pentosurie bezeichnet

5) A. Kossei: Verhandl.der phys.Ges., Berlin, im Arch.f.Pbys. (u. Anat.) 157(1893).

«) 0. Hammarsten: Zeitschr. f. physiol. Chemi(>. 19. 19 (1.S94). - Vgl. auch Ferd.
Blumenthal: Zeitschr. f. klin. Med. 34. 160 (1898). — J. Wohlfimiuth : Zeitschr. für
physiol. Chemie. 37. 375 (1903).

') E. Salkowski: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 27. 507 (1899).

") Georo Grund: Zeitschrift für physiol. Chemie. 35. 111 (1902). — Vgl. auch
Ernst Bendix und Erich Ebstein: Zeitschr. f. allgeni. Physiologie. 2. Heft 1. 1 (1902) —
E. Ebstein: Zentralbl, f. Stoffwechsel- und \'erdauungskrankheiten. 3. 503 (1902).

®) B. Tollens u. F. Rorive: Ztschr. d Vereins d. Deutsch. Zuckerindustrie. 59. 642.

30 II. Vorlesung.

Bis vor kurzem galt die 1-Xylose als die einzige sogenannte Organ-
pentose. Bang ') hatte sie zum erstenmal aus einem zusammengesetzten
Eiweißkörper, Proteid genannt, der Pankreasdrüse abgeschieden. Xeuberg-}
bezeichnete sie ai?f Grund seiner Beobachtungen als 1-Xylose. Es ist
jedoch zweifelhaft, ob diese Pentose am Aufbau von Zellbestandteilen Anteil
hat. Jedenfalls ist bis jetzt als Pentose in bestimmten Nukleinsäuren
ausschheßlich die d-Ribose nachgewiesen. 3)

Die im Harn vorkommende Pentose wird von Neuherg für inaktive
Arabinose gehalten.*) Es scheint jedoch nach L«/^2a^oä) auch die 1-Ara-
binose auftreten zu können. Es ist nicht ausgeschlossen, daß die soge-
nannte Harnpentose nicht Arabinose, sondern eine andere Pentose ist,
wenigstens deuten eigene Beobachtungen an einem Fall von Pentosurie
darauf hin. Sie ist auch als Ketopentose (d-Lyxose bzw. Xyloketose)")
angesprochen worden.') Da somit die Natur der Harnpentose noch nicht
klargestellt ist, so können wir auch über ihre Herkunft und Entstehung^
nichts aussagen. Dieses Beispiel zeigt uns besonders eindringhch , wie
sehr die eindeutige Beantwortung von Stoffwechselfragen von einer klaren
Erkenntnis des Aufbaues der an ihm beteiligten Produkte abhängig ist.

Zu jeder der Pentosen gehören je ein Alkohol und zwei Säuren, wie
die folgende Übersicht zeigt:

Aldose Alkohol

Einbasische Zweibasische

Säure Säure

Arabinose Arabit Arabonsäure Trioxyglutarsäure

Xylose Xylit Xylonsäure Xylo-Trioxyglutarsäure

Ribose iVdonit (Ribit) Ribonsäure Ribo-Trioxyglutarsäure.

Im Pflanzenreich sind verschiedentlich Pentosen aufgefunden worden,
die eine Methylgruppe besitzen, sogenannte Methylpentosen. So ist die
Methylpentose Fukose'*) im Seetang, in der Alge Porphyria lacinata und
ferner in vielen Blättern und Blüten enthalten. Weitere Methylpentosen sind :
die Rhamnose, die Chinovose, die Rhodeose und die Isorhodeose

Die Konfiguration der 1-Rhamnose, die wir als Beispiel der Stuktur
einer Methylpentose hier anführen, ist von EniU Fischer und Karl Zach^)
durch Überführung von Traubenzucker in diese Verbindung ganz auf-
geklärt worden:

') Ivar Bami: Zeitschr. f. physiol. Chcmio. 31. 411 (1900/01).

'■*) Carl Neiiberg : Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch. 35. 1467 (1902j.

') P. A. Levene und Jacobs: Berichte d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 42. 1198,.
'2102, 2469. 2474(1909). — HaisermuX Wenzel: Monatshefte f. Chemie. 31. 357(1910).

*) ('arl Neuherg : Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 33. 2243 (1900).

^) Biccardo Luzzato: Hofmeistern Beiträge. 6. 87 (1904). — Archiv f. exper. Path.
II. Pharmak. Suppl.-Bd. 366 (1908).

•<) AlmaHiller: .1. of biul. Chem. 30. 129 (1917).

') F. A. Levene und F.B. La Forge: J. of biol. Chem. 18. :-^19 (1914). - Vgl.
anch Ernsf Zerner wüd liudolßne WalUich: Monatshefte f. Chemie. 35. 1025 (1914).

*) Bieler und Tollens: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 22. 3062 (1889).
— Günther und l'ollens: Ebenda. 23. 2585 (1890). — Ma</uenne, Compt. rend. de l'Acad.
des Sciences. 106. 603 (1892).

") Emil Fischer und Karl /.ach: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 45.
376] (1912).

Kohlehydrate. ;\\

OHOHH H

i I i I .0
CH, . C . C . C . C . Cf

^\H

H H OHOH
1-Rhamnose.

Die Methvlpentosen kommen fast gar nicht in freiem Zustande in
der Natur vor. Sie sind fast durchweg Bausteine komplizierter und sehr
mannigfaltig zusammengesetzter Zuckerarten. Auch nehmen sie am Aufbau
von Verbindungen teil, die außer Zuckerarten noch andere Bausteine
aufweisen. Ob ihnen im tierischen Organismus eine liolle zukommt, und
ob sie am Aufbau von Zellbestandteilen Anteil haben, ist noch unbekannt.

Die Pentosen haben manche Eigenschaften mit den Aldohexo.sen ge-
mein. Es ist dies auch leicht verständlich, weil sowohl die Pentosen als
auch die Hexosen als Aldehyde mehrwertiger Alkohole gemeinsame Züge
in chemischer Beziehung tragen. Wir werden einige Reaktionen der ein-
fachen Kohlehydrate bei den, Hexosen im Zusammenhang besprechen und
wollen hier nur hervorheben, daß zum Xachweis der Pentosen Farbreak-
tionen M ausgearbeitet worden sind. Erhitzt man z.B. eine pentosehaltige
Flüssigkeit mit Orzin = l-Methyl-3, 5-dioxybenzol und rauchender
Salzsäure, dann tritt eine blauviolette bis grünliche Färbung auf. Mit
Phloroglucin = 1,3,5-Trioxybenzol und starker Salzsäure erhält man
eine kirschrote Färbung. Die Lösung zeigt einen charakteristischen Ab-
sorptionsstreifen im Grün zwischen D und E. Werden Pentosen mit starken
Mineralsäuren erhitzt, so erhält man Furfurol = Furanaldehvd:

CH — CH

\H

CH C.Cf

0
Methvlpentosen liefern y.-Methylfurfurol:

CH— CH

II II ,0
CH, . C C . C/

\H

O

Cber die Entstehung der Pentosen im pflanzlichen Organismus haben
wir auf Grund von Versuchen keine Erfahrung. Chemisch kann man .sich
ihre Bildung, wie bereits geschildert, wohl vorstellen, und zwar kommen
alle früher besprochenen Bildungsarten in Betracht. Am einfachsten läßt
sich ihre Entstehung vom Formaldehyd, dem hypothetischen ersten
Assimilationsprodukt der Kohlensäure der Luft durch die grünen Blätter,
unter Zusammentritt von ö Molekülen dieser Verbindung (öxCH., 0 =
C5H10O5) ableiten. Es wäre auch denkbar, daß die. wie schon ange-

•) Vgl. hierzu: B. Tollem im Handbuch der biochemischen Arbeitsmethoden. 2-
64 (1910). Urban & Schwarzenlierg. Berlin-Wien. 1910. — C Senberfi: Der Harn. 1. 3.%-
(1911). J. Springer. Berlin.

32 II- Vorlesung.

führt, durch Oxydation des Glyzerins erhaltene Glyzerose das Ausgangs-
produkt wäre, von der aus durch Anlagerung von zwei Kohlenstoffatomen
die Pentosen sich bilden könnten. Endlich ist es möglich, daß die Pentosen
durch Abbau aus kohlenstoffreicheren Zuckern z. B. aus Glukose, entstehen.

Über die Bildung der Zucker der Fünfkohlenstoffreihe im tierischen
Organismus wissen wir gar nichts. Es ist naheliegend, ihre Herkunft aus
dem Gehalt der Nahrung an Pentosen abzuleiten. Bestimmte Beziehungen
sind jedoch noch nicht verfolgt worden. AVir werden im Laufe dieser Vor-
lesungen bald erfahren, daß die tierische Zelle auch umfassende Synthesen
ausführen kann. Sie kann ferner spalten, oxydieren und reduzieren. Nichts
spricht dagegen, daß im tierischen Organismus die Pentosen in entsprechender
Weise gebildet werden, wie es oben für die Pflanzenzelle geschildert
worden ist.

Wir kommen nun zu der für den tierischen Organismus wichtigsten
Gruppe der Monosaccharide, zu den Hexosen der allgemeinen Formel
Cg Hjo Oß. In einer vorläufigen Betrachtung haben wir bereits gesehen, daß
nach der Le Bel-van't Hoß'schen Regel 16 isomere Verbindungen denkbar
sind. Von diesen kommen für uns nur die d -Glukose, die d -Galaktose und
die d- Fruktose in Betracht. Bevor wir auf diese Zuckerarten näher ein-
gehen, sollen hier einige der wichtigsten Reaktionen der einfacheren Kohle-
hydrate im allgemeinen erörtert werden, soweit sie für das Verständnis
des physiologischen Verhaltens und des Nachweises der verschiedenen
Zuckerarten bedeutungsvoll sind.

Die einfachen Zucker sind entsprechend ihrer Aldehyd-
bzw. Ketonnatur sehr leicht oxydierbar. Sie reduzieren deshalb beim
Erwärmen in alkalischer Lösung Metalloxyde. Auf dieser Eigenschaft be-
ruht ein Teil der qualitativen und auch der quantitativen Methoden des
Zuckernachweises, so die Trommersohe, die Fehlingsche, die Böffchersche,
die Almen- Xi/lamlersche Probe. Kocht man z. B. eine alkalisch gemachte
Zuckerlösung mit einem Kupferoxydsalz, Cu 0. so erhält man i\.bscheidung
von ziegelrotem Kupferoxydul, Cu, 0.

Beim Erhitzen einer Lösung von Zucker mit Natronlauge tritt Zer-
setzung ein {Mooresche Probe). Die Flüssigkeit färbt sich braun, es ent-
stehen Milchsäure, Brenzkatechin, Ameisensäure und andere Stoffe.

Wird zu V2 cni^ einer verdünnten wässerigen Traubenzuckerlösung ein
Tropfen einer lOVoig^i Lösung von a-Naphtol in azetonfreiem Alkohol und
nun 1 cm^ konzentrierter Schwefelsäure vorsichtig und langsam zugesetzt,
so entsteht an der Berührungsstelle beider Schichten ein violettroter Ring.
Beim Umschütteln nimmt das ganze Gemisch diese Farbe an. Diese Re-
aktion (Molisch- Udrdnszki/), die zum Zuckernachweis in Proteinen etc. oft
verwendet wird, beruht auf der Bildung von Furfurol aus Zucker unter
der Einwirkung der Schwefelsäure. 1)

Der Fruchtzucker ist dadurch ausgezeichnet, daß beim Erwärmen
seiner Lösung mit verdünnter Salzsäure und etwas Resorcin = 1, 3-Di-
oxybenzol eine Rotfärbung eintritt.^)

*) H. Molisch: Wiener Monatshefte. 7. 198 (1886). — L. v. Udrdnszki/: Zeitschr.
f. phvsiol. Chemie. 12. 358 (1888). — B. Reinbold: Archiv f. d. ges. Physiol. 103. 581
(1904).

■j IM und I'echmann: Chem. Zentralbl. 781 (1885). — 2'h. Seliivanoff : Berichte
d. Deutschen Chem. Ges. 20. 181 (1887). — Diese Reaktion ist übrigens nicht nur auf

Kohlehydrate. ;-};-}

Wird eine Zuckerlösung eingedampft und weiter erwärmt oder Zucker
direkt erhitzt, so tritt vor der Verkohlung ein charakteristischer Geruch
auf. Die gebildete Masse nennt man Karamel.'j

Im Gegensatz zu den Pentosen liefern die Hexosen beim Erhitzen
mit rauchender Salzsäure nicht Furfurol, sondern Lävulinsäure^)^ Azetyl-
propionsäure: CH3 — CO — CH.^ — CH., — CO OH und Ameisensäure. Inter-
mediär entsteht besonders leicht aus Ketohexosen Oxymethylfurfurol')

HC— CH

O

II II ^
(OHjHaC.C C.C^

H

O

Dieses bedingt die charakteristischen Reaktionen mit Resorzin und Salz-
säure usw. Bei längerer Einwirkung von Säuren entstehen schwarze Massen,
die Hu min Substanzen genannt worden sind.

Sehr empfindhch sind die Monosaccharide (mit Einschluß des Milch-
zuckers und der Maltose) gegen Alkali. Schwache Alkalien bewirken Um-
lagerungen, die weiter unten erwähnt sind. Bei längerer Einwirkung er-
folgen tiefgreifende Veränderungen.*) Es bilden sich z. B. Methylglyoxa)
und Milchsäure.

Eine wichtige und für die Erforschung der Zuckerarten so bedeu-
tungsvoll gewordene Reaktion ist die Vereinigung vieler Zuckerarten mit
Hydrazinen in essigsaurer Lösung unter Wasseraustritt zu Hydrazonen.
Eine solche Verbindung ist die mit Phenylhydrazin.^) Wird eine unge-
fähr lOVoige wässerige Lösung z. B. von Traubenzucker mit einer Auf-
lösung von Phenylhydrazin in verdünnter Essigsäuse versetzt und dann
die Mischung 10 — 15 Minuten auf dem Wasserbade gekocht, dann scheiden
sich bald feine gelbe Nadeln ab. Diese Verbindung heißt Glukosazon.**)
Sie ist entstanden durch Zusammentritt von einem Molekül Zucker und
zwei Molekülen Phenylhydrazin, und zwar vollzieht sich diese Reaktion in
zwei Abschnitten. Zunächst verbindet sich der Zucker mit einem Molekül
der Base zu einem Hydrazon der Formel:

CH,(0H).[CH(0H)l3.CH(0H).C0H + NHo.NH.CeH^ =
CH,(0H) . [CH(0H)l3 . CH(OH) . CH = N— NH . C,H, + H^O.

die Fruktose beschränkt, doch tritt sie hei dieser hesouders leicht eiu. Vgl. über diese
Reaktion: Älb. v. Ekenstein und .7. J. Blanksma: Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch.
43. 2355 (1910).

') Vgl. über ihre Zusammensetznug: Mary Cimningham und Charles Doree: .1.
Chem. Soc. 111. 589 (1917).

*) A. V. Grote, E. Kehrer und H. Tollens: Anualcn der Chemie und Pharmacie.
206. 207 (1881). — C. Wehner und B. Tollens: Ebeiula. 243. 314 (1888). - Berichte d.
Deutschen Chem. Gesellsch. 33. 1286 (1900).

') A. V. Ekenstein und J. ./. Blanksma: Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch.
43. 2355 (1910). — Vgl. auch: J. A. Middendorp: Rec. trav. chim. Pavs-Bas. 98. 1 (1919).

*) Vgl. hierzu J. N. Xef: Liebi;/^ Annaleu. 376. 1 (1910).

^) Emil Fischer: Berichte d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 17. .'i79 (1884): 20.
821 (1887).

*) Entsprechend spricht man von Galaktosazou, Arabiuosazon. Xylosazon, Malto-
sazon etc. etc.

AbderhaldeD, l'hysioloijisclie Choraie. I.Teil, 5. AuH. 3

34 II- Vorlesung.

Da diese Verbindung in Wasser sehr leicht löslich ist, kommt diese*
Phase der Reaktion beim Traubenzucker nicht zur Beobachtung. i) Beim
Erwärmen mit überschüssigem Phenylhydrazin tritt nun an der mit einem *
bezeichneten Alkoholgruppe eine eigenartige Oxydation ein. Es wird diese
Gruppe vorübergehend in Carbonyl verwandelt, und dieses bindet dann ein
zweites Molekül Phenylhydrazin:

CHaCOH) . [CH(0H)]3 . C— CH

CH^.HN.N N.NH.CeH,.

Wie wir bald sehen werden, besitzt der Fruchtzucker, die Fruktose,
keine Aldehyd-, sondern eine Ketogruppe. Er hat folgende Struktur:

CH.OH

i

CO
I
OH— C— H

H— C— OH

I

H^C— OH

CHoOH.

Hier erfolgt nun die Reaktion mit Phenylhydrazin in umgekehrter
Reihenfolge, wie die folgenden Formeln zeigen:

CH2(0H) . [CH(0H)]3 . C—CUMm)

QH^.HN.N
CH2(0H).|CH(0H)], .C— CH
II II
CfiH, .HN.N N.NH.C.H,.

Schließlich entsteht somit dasselbe (Jsazoii, wie das beim Trauben-
zucker erhaltene.

Alle natürlichen und künstlichen einfachen Zucker, welche die Fehling-
sche Lösung reduzieren (mit Einschluß der Disacch aride Milchzuckei- und
Maltose), geben die genannte Reaktion. Die erhaltenen Produkte sind sehr
charakteristisch und zur Erkennung und Abscheidung von Zuckern das
wertvollste Hiltsmittel, das wir besitzen.

Eine sehr wichtige Eigenschaft der natürlichen Zucker ist bereits
erwähnt, nämlich ihre optische Aktivität. Auf ihr beruhen quantitative
Bestimmungsmethoden. Sie gab ursprünglich auch die Grundlage zur Ein-
teilung der Zuckerarten ab. So wurde der rechtsdrehende Traubenzucker
als d-Glukose und der linksdrehende Fruchtzucker, der dementsprechend
auch Lävulose genannt wird, als 1-Fruktose aufgeführt. A'm?7 Fischer
schlug dann vor, diese Bezeichnungen in anderem Sinne zu verwenden und
durch die Vorzeichen die Zusammengehörigkeit bestimmter Gruppen her-
vorzuheben. Aus diesem Grunde ist die} Fruktose als d-Fruktose be-

') Sie läßt sich hingegen bei der Mannoso leicht isolieren, weil diese ein in
Wasser sehr schwer lösliches Phenvlhvdraznn hihlet.

Kohlehydrate. ;*,ö

zeichnet und so ihre nahe Verwandtschaft zur d-Glukose, dem Trauben-
zucker, zum Ausdruck gebracht worden. Ohne Zweifel kann die Verwen-
dung des gleichen Vorzeichens für den Hinweis auf das optische Verhalten
und auf genetische Beziehungen leicht Anlaß zu Mißverstandnissen geben,
besonders, wenn in keiner Weise kenntlich gemacht wird, was mit ihm
zum Ausdruck gebracht werden soll. Wir möchten deshalb vorschlagen,
das Vorzeichen dem Substrat voranzustellen, wenn es sich darum handelt,
das optische Verhalten zu kennzeichnen und es hinter diesen in Klammern
anzubringen, wenn genetische Beziehungen vermerkt werden sollen. Von
diesen Gesichtspunkten aus bezeichnen wir die in der Natur vorkom-
mende Form des Fruchtzuckers als l-Fruktose (d). ^)

Die biologisch interessanteste Reaktion vieler Zucker ist ihre Spalt-
barkeit durch bestimmte Organismen. So zerlegen verschiedene Hefearten
Traubenzucker in Alkohol und Kohlensäure (alkoholische Gärung):
C, H, 2 0« = 2 Cs U, OH -f 2 COo.

Das Bacterium lactis zerlegt die Glukose dagegen in zwei Moleküle
Gärungsmilchsäure (Milchsäuregärung):

Cg Hl 2 Oß — 2 C3 Hg O3.

Schließlich zerfällt der Traubenzucker unter der Einwirkung von be-
stimmten Mikroben in Buttersäure. Kohlensäure und Wasserstoff
(Buttersäuregärung):

C,H,.,Og = (',HgOo + 2H2 4- 2C0o.

Es soll an dieser Stelle auf die Vorgänge nicht näher eingegangen
werden. Wir werden noch (lelegenheit haben, in ausführlicher Weise zu
zeigen, wie sehr die sterische Konfiguration der einzelnen Zuckerarten von
Einfluß auf ihre Gärfähigkeit ist. Wir werden ferner erfahren, wie Ennl
Fischer -) mit Hilfe dieser Reaktionen und der sich ergebenden Resultate zu
Fragestellungen und Schlußfolgerungen gekommen ist, die für die Biologie
von weittragendster Bedeutung geworden sind. Sie bilden das Fundament
unserer ganzen Kenntnisse der Fermentreaktionen. Wir werden fernci-
erfahren, daß den einzelnen Vorgängen, die hier in einfachen Formeln
zum Ausdruck gebracht sind, in Wirkhchkeit eine ganze Reihe von Um-
setzungen entsprechen.

Die Hexosen können wir zunächst in zwei Gruppen teilen, nämlich
in Aldosen und Ke tosen. Von den ersteren interessieren uns, wie schon
erwähnt, der Traubenzucker =:d-Glukose und die d-Galaktose. Die
Konfiguration dieser beiden Zucker ist auf S. 24, 25 wiedergegeben. Eine
weitere Aldohexose ist die Mannose. Sie ist im Pflanzenreich verbreitet,
findet sich jedoch im tierischen Organismus nicht. Von Ketosen kommt
nur der Fruchtzucker, auch Fruktose oder Lävulose genannt, in
Betracht.

Die folgende Übersicht gibt die Beziehungen dei- drei Aldosen zum
zugehörigen Alkohol und zu den entsprechenden Säuren wieder =^):

*) Vgl. hierzu auch Karl Freudenberq und Fritz Brauns: Bor. d. D. Cheui. Ges.
55. 1339 (1922).

'•') Emil Fischer: Bedeutung der Stereochemie für die Physiologie. Zeitschr. t.
pbysiol. Chemie. 26. 60 (1898/99).

^) Vgl. über die Oxydation von Zuckern: A". Kiliani. Ber. d. Deutschen ehem.
Ges. 54. 456 (1921); 55. 7.'i (1922).

3*

36

LI. Vorlesung.

Aldose

Glukose

Galaktose

Mannose

Alkohol

Sorbit 1)
Dulcit 1)
Mannit

Einbasische
Säure
Glukonsäure
Galaktonsäure

Zweibasische

Säure

Zuckersäure

Schleim säure

Mannonsäure Mannozuckersäure.

Ebenso, wie die einzelnen Aldohexosen sich durch die Struktur und
Konfiguration ihres Moleküls unterscheiden, sind in dieser Beziehung auch
die entsprechenden Säuren in ihrem inneren Aufbau verschieden. Es seien
an zwei Beispielen die Beziehungen von Aldose, Alkohol und den zuge-
hörigen Säuren dargestellt:

P^O

P^Ha
*"\0H

P^O
^\0H

P^O

H C OH

1

H-

-C— OH

H— C— OH

H— C— OH

HO— C-H

HO-

-C-H

HO— C-H

1

HO— C-H

1

H— C— OH

1

H-

-C-OH

1

H— C— OH

H— C— OH

1

H— C— OH

H-

-C— OH

H-C— OH

H— C-OH

P^Hg

^\0H

p^Hg
^\0H

c/0

d-Glukose

d-

Sorbit

d-Glukonsäure

d-Zuckersäure.

P^O

p/Hs

'"XOH

1

p/0
'"^OH

p/0
^\0H

H-C— OH

H-

-C— OH

1

H-C— OH

H— C - OH

HO-C-H

HO-

-C-H

HO-C— H

HO-C— H

HO— C— H

1

HO-

-C-H

HO— C-H

HO— C— H

H-C— OH

H-

-C-OH

H_C-OH

H-C- OH

1

'"XOH

P^H2
'"\0H

^\0H

'"NOH

d-Galaktose

Dulcit

d-Galakton-

Schleimsäure

säure

Die Ketohexose^) Fruktose hat keine solchen Beziehungen zu
Säuren, weil sie bei der Oxydation zerfällt; dagegen liefert sie bei

*) Es wäre eine große Erleichterung, wenn die Beziehungen zwischen nah ver-
wandten Verbindungen in der Namengebung einheitlich zum Ausdruck kämen. An
Stelle der Bezeichnung Sorbit könnte manjGlukit und an Stelle von Dulcit Galaktid
sagen.

^) Erwähnt sei, daß außer der Fruktose im PHanzenreich noch eine Ketohexose,
die d-Sorbose, vorkommt. Sie findet sich im Safte der Vogelbeere, und zwar entsteht
sie durch Oxydationsgärung aus d-Sorbit. Bertrand hat festgestellt, daß die Überführung

Kohlehydrate. 37

der Reduktion, wie die Aldosen, auch Alkohol, und zwar ein Gemisch von
Mannif und Sorbit.

Zwischen der Glukose, der Fruktose und der Mannose be-
stehen enge Beziehungen. Sie gehen unter der Einwirkung ganz ver-
dünnter Alkalien ineinander über. ^) Aus jeder einzelnen Zuckerart bilden
sich die beiden anderen. Es bleibt jedoch ein Teil der ursprünglichen Ver-
bindung bestehen. Es kommt zu einem Gleichgewicht: Glukose ^ ^ Fruk-
tose ^ y Mannose.

L.Michaelis und P. Bona^), welche die Umwandlung der (Glukose
durch Alkali genauer verfolgten, kommen zum Schlüsse, daß ihre Ge-
schwindigkeit der Hydroxylionenkonzentration proportional und der Wasser-
stoffionenkonzentration umgekehrt proportional ist. Gleichzeitig haben die
genannten Autoren festgestellt, daß der Traubenzucker seiner Natur nach
eine Säure ist, d. h. Wasserstoffionen abdissoziieren kann. Wir erhalten
dann H- (Wasserstoffion) und den Rest des Glukosemoleküls als Zuckerion.
Dieses kann an der Stelle, 'an der das H- abgespalten wurde, dieses
wieder anlagern. Das H' kann aber auch an anderer Stelle eintreten und
so den Umlagerungsvorgang bewirken. Bei dieser Gelegenheit sei auch
darauf hingewiesen, daß die Glukose in zwei stereoisomeren Formen
vorkommt, die leicht ineinander übergehen und sich in wässeriger Lösung
das Gleichgewicht halten. Wir werden auf diese beiden Formen später bei
der Besprechung der Glukoside und der durch Fermente herbeigeführten
Synthesen zurückkommen.

Die Fruktose ist im Pflanzenreich sehr verbreitet. Sie findet sich in
freiem und gebundenem Zustande. In ersterer Form ist sie. meist mit
anderen Zuckern gemischt, Bestandteil vieler Früchte. Fruktose entsteht
ferner bei der Hydrolyse bestimmter Reservekohlehydrate der Pflanzen, so
des Inulins, dem Reservestoff der Wurzelknollen von Dahlien, der Helian-
thus-, Topinambur-, Alant- und Atractylisarten etc. Am wich-
tigsten ist ihr Vorkommen mit dem Traubenzucker zusammen im Rohr-
zucker. Bei seiner Hydrolyse entsteht 1 Molekül Glukose und I Mo-
lekül Fruktose.

Unter den Produkten des Tierreiches ist der Fruchtzucker nicht
häufig gefunden worden. Im Honig kommt er stets neben Glukose vor
Nach reichlichem (^enuß von Früchten kann im Harn zuweilen Fruktose
auftreten. Ob sich auch normalerweise Fruktose in den tierischen Ge-
weben findet»), ist recht zweifelhaft. Interessant ist das Vorkommen einer
Fruktosurie. *) Ihr Wesen ist noch nicht erkannt.

des Sorbits iu Sorbose durch ein Bakterium, B. Xyliuum, bewirkt wird. Vgl. G. Bertrand:
ittude biochimiqne de la Bacterie du Sorbose. Paris. Gauthiers- Villars 1905.

') C. Ä. Lobry de ßrvgn und W. Alberta van Ekenstein: Ber. d. Deutschen Cheni.
Gesellsch. 28. 3078 (1895).

») L. Michaelis und P. Kona: Biochem. Zeitschr. 47. 447 (1912).

«) Vgl. 0. Adler und R. Adler: Fßügers Archiv. 110. 99 (1905). — ('. Neuberff
und //. Sfraus.'i: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 36. 233. (1902). — Rudolf 0/ner: Monats-
hefte f. Chemie. 25. 1153 (1904) und 26. 1165 (1905). Zeitschr. f. physiol. Chemie. 45.
359 (1905).

*) L. Borchardt: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 55. 241 (1908); 60. 411 (1909). -
W. Voit: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 68. 122 (1908). — H. K. Barrmscheen: Biochem.
Zeitschr. 127. 222 (1922).

'^^ II. \'orlesiuig.

Die hervorragendste Rolle von allen Monosacchariden spielt unzweifel-
haft im tierischen Organismus die Glukose, der Traubenzucker. Er
bildet die Form, in der die Kohlehydrate ganz allgemein zur Resorption
und zur Überführung von Organ zu Organ, von den Reservestätten zu den
Verbrauchsstätten kommen. ') Die Glukose findet sich stets im Blute, und
zwar in ganz bestimmter Menge. Der Gehalt des Blutes an Trauben-
zucker schwankt unter normalen Verhältnissen nur innerhalb enger
Grenzen. Er beträgt durchschnittlich 0"05 — 0"l"/o h^i verschiedenen Tier-
arten.-) Glukose ist auch in einzelnen Organen (Muskeln) aufgefun-
den worden. Der normale menschliche Harn -^j enthält keinen Trauben-
zucker.*)

Im Pflanzenreich ist der Traubenzucker sehr verbreitet, teils als solcher,
teils in mächtigen Ablagerungen als Reservestoff, z. B. als Stärke, ferner
als Gerüstsubstanz in Form der verschiedenartigsten Zellulosearten.

Als letztes Glied dieser Reihe haben wir noch die Galaktose zu
betrachten. Im Pflanzenreich findet sie sich als Bestandteil mancher Ver-
bindungen, so z. B. des D ig i ton ins, des Sapotoxins etc. Man kennt
auch zahlreiche polymere Verbindungen der Galaktose, sogenannte Galak-
tane, die zum Teil bei der Hydrolyse ausschließhch Galaktose Hefern. zum
Teil daneben auch andere Zuckerarten. Lippmann hat d-Galaktose in
freiem Zustand an Früchten von Epheu beobachtet.^) Die gleiche Fest-
stellung konnte ich bei der Untersuchung eines weißen Belages der
gleichen Früchte machen.

Im tierischen Organismus ist die Galaktose hauptsächlich in Ver-
bindung mit Glukose als Milchzucker und ferner als Baustein des
Cerebrons nachgewiesen worden. Über die Bildung der Galaktose im
tierischen Organismus wissen wir nichts Genaues. Wir können nur \q\-
mutungen äußern und annehmen, daß sie durch Umlagerung aus Glukose
hervorgeht. Galaktose ist in einzelnen Fällen im Säuglingsharn angetroffen
worden.6) Die Galaktosurie ist in diesem Falle ohne Zweifel auf den
aufgenommenen Milchzucker zurückzuführen.

Wir kennen außer der Glukonsäure und der Zuckersäure noch eine
einbasische Säure, die sich direkt auf den Traubenzucker zurückführen läßt.
Es ist dies die Glukuronsäure. Sie ist dadurch ausgezeichnet daß sie die
Aldehydgruppe noch besitzt. Schon (). Schmiedebercj und Hans Met/er'')

') PJs gilt dies gewiß auch für das PHaiizeiiroicli. Vgl. IC. Huhlund: .lalirbüclier
f. wissenschaftl. Botanik. 50. 200 (1911),

') Daß im Bluto Traubeuzuckcr vorkommt, wurde von Dobson 181;") entdeckt.
Vgl. auch Jvar Bang: Der Blutzucker. A. F. Bergmann, Wiesbaden 191H.

') Berthold Öpp/er: Zeitschr. f. phvsiol. ('hemie. 75. 71 (1911). — B. Bernier:
J. de Pharm, et Chim. (7) 9. 493 (1914)."— (Mto Folin (.1. of i)iol. Chem. 22. 327 (UtK))
ist der Ansicht, daß auch normaler Harn Zucker enthält. - Vgl. auch Stanley h'. Bene-
dict, Emil Osterberg und Isaac Neuwirfh: .1. of l)iol. Chem. 34. 217 (1918).

*) Sehr wichtige und eingehende IJutersuchungen über alimentäre Glukosurie ver-
danken wir Bernhard Schöndorff: Fßiiger^ Archiv. 121. 572 (1908).

'■') Edmund r. Lippmann: Berichte der Deutscheu Chem. Gesellschaft. 43. 3611
(1910).

*) Leo Langfitein und Franz Steinitz: llofineister^ Beiträge. 7. 075 (190(5).

') 0. Schmiedeberg und Hans Meyer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 3. 422 (1879). —
Vgl. auch die Beol)achtungen von Ma:r Jatf'e: Berichte d. Deutsch. Chem. (iesellsch. 7.
16(;9 (1874).

Kohlehydrate. 39

vermuteten, dali die (ilukuronsäure ein Derivat des Traubenzuckers sei.
Bewiesen wurde diese Annahme durch die Cberführung der Glukuronsäure
in d-Zuckersäure durch T/iierf eider ^) und vor allem durch ihre Synthese
von der d-Zuckersäure aus (E. Fischer und Pilot^'). Damit war auch ihre
Konfiguration festgestellt.^) Sie ergibt sich aus der folgenden Zusammen-
stellung:

Y^OH

H— C— OH

H-C— OH

H— C— OH

[()— C— K

HO— C— H

HO— ('— H

H-C— OH

H— C— OH

H— C— OH

H— C— OH

H— C— ( )H

H— C— OH

^nOH

^\0H

d-Glukose

d-Zuckersäure

d-Glukuronsä

Die Beziehung der Glukui'ousäure zur l-Xylose ist schon S. 27 er-
wähnt worden. Man kann die (Uukuronsäure auch als ein Xylosederivat
auffa&sen. Manche ihrer Eigenschaften erinnern an die Pentosen.

Die Glukuronsäure selbst kristallisiert nicht, wohl aber das durch
Kochen seiner Lösung entstehende Lakton, Glukuron genannt, C,j H« Gg.
(• OH — CH . OH — GH ^ GH . OH — GH . OH — GO.

O

Die Glukuronsäure kommt in freiem Zustand im tierischen Organis-
mus wohl nur ausnahmsweise vor. Im Pflanzenreich ist sie bis jetzt nur
in der Zuckerrübe*) nachgewiesen worden. Sie findet sich in kleinen
Mengen stets im Harn, ferner im Blut und in der Leber und anderen
Organen.-') Überall, wo sie bis jetzt nachgewiesen wurde, fand sie sich
mit verschiedenartigen Stoffen gepaart. Die Glukuronsäure läßt sich aus
diesen \'erbindungen durch hydrolysierende Mittel abspalten. Die Hydro-
lyse erfolgt je nach Art der Bindung des (Tlukuronsäurepaarlings ver-
schieden leicht. Manche der gepaarten Glukuronsäuren werden auch durch das
Ferment gemisch Emulsin zerlegt. Im normalen Harn findet man Phenol-
und Indoxylglukuronsäure. Wir werden später eiiahren, daß Phenol

') H. Thürf tider: Ebenda. 11. 389 (1887).

■'l Emil Fischer und Oskar Pilot i/: Bor. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 24. 521 (1891 ).

M Glukuronsäure ist von Adolf Jolles durch Oxydation von Traubenzucker
mittelst Wasserstoffsuperoxyd erhalten worden. Biochem. Zeitschr. 34. 242 (1911).

*\ K. Smoleiiski: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 71. 2(56 (1911): 27. 141 (1912).

^) /'Olli Min/er und Carl Senber<i: Zeitsclir. tiir physiol. Chemie 29. 2;')() |19(X)).
— Paul Mai/rr: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 32. 518(19üi). — />'. LepiMc \\m\ Boulud :
Compt. rend. de lAcad. des Sciences 133. 138 (1901); 134. 398 (1902); 141. 453 (190.Ö)
und .Toiiru. de physiol. et de pathol. gener. sept. 775 (1905) und Nr. 4. .luillet, 581 T.tOfiV

40 'I- Vorlpsuug.

lind Indol im Darmkanal aus bestimmten Aminosäuren durch Bak-
terien gebildet werden. Die (ilukuronsäure paart sich außerdem mit
zahlreichen \erbindungen bestimmter Konstitution, die dem Organismus
neben den Nahrungsstoffen zum Teil zu therapeutischen Zwecken, zum Teil,
um bestimmte Fragestellungen zu studieren, absichtlich zugeführt worden
sind. Sie paart sich mit (Jliedern der aliphatischen (mit Alkoholen, Alde-
hyden, Ketonen etc.) und der aromatischen Reihe. Am bekanntesten sind
die Verbindungen mit Kampfer und Chloral. Die Zahl der beobachteten
gepaarten Glukuronsäuren ist eine sehr große.') Ihre Konstitution ist von
C. Xeuberg und E. Xeimaiin'^) durch die Synthese der Phenolglukuron-
säure aufgeklärt worden und durch den von A'. Salkowski und C. Neu-
herg'^) geführten Nachweis, daß das künstlich erhaltene Produkt mit dem
natürlich gewonnenen in seinen Eigenschaften übereinstimmt. Die Phenol-
glukuronsäure besitzt nach diesen Autoren die folgende Konstitution :

CH . (J_CW1.

Phenolrest

HC OH
CO OH.

Außer dieser Art von (Jlukuronsäureverbindungen sind von
Jqf^*) und später von Maynm-Lcvy'^) (Jlukuronsäurepaarlinge beobachtet
worden, die als Ester aufzufassen sind. Sie sind unbeständiger als die oben
erwähnten Glukuronsäureverbindungen vom Glukosidtypus. Hierher gehört
z. B. die nach Benzoesäureeingabe auftretende Benzoyl-glukuronsäure:

C^H . 0 OC . C, Hf.

HC OH

CO OH.

') Namentlich llildehmndt hat eine sehr ^rnße Zahl dieser Verbindungen studiert.
Vergleiche Carl Xculierg und Rewahl : Biochem. Handlexikon. 2. 521 (1911), ferner
Yuho Hämäläinen: Skand. Archiv f. Physiol. 23. H() (1909).

') Carl Neuberi/ und Wilheh» Xeimatw: Zeitschr. f. pbysiol. ('hemie. 44. 114(190.o).

V) K Salkowski und C. Neuhen/: Biochem. Zeitsclir. 2. 307 (1907).

*) M. Jaffe: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43. 374 (19U4).

*) A. Magnus-Levy : Biochem. Zeitschr. 6. ."i02 (1907). - Vgl. hier/u auch E. Sal-
kowski: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 1. 2ö. (1877) und 4. 135 (1880).

Kohlehydrate. 41

Die Kenntnis der Glukiirons<äure und ihrer Eigenschaften ist prak-
tisch von allergrößter Bedeutung, weil eine große Anzahl von Medikamenten
von ihr gebunden werden., Die Glukuronsäurepaarlinge gelangen dann im
Harn zur Ausscheidung. Die Glukuronsäure selbst reduziert Metalloxyde
bei alkalischer Reaktion. Viele Paarlinge, die an und für sich nicht redu-
zieren, werden durch das Alkali gespalten. Es tritt dann beim Erwärmen
der Lösung Abscheidung von reduziertem Metalloxyd ein. Dieses Verhalten
der Glukuronsäure kann leicht zu Täuschungen Veranlassung geben. Gewiß
sind eine große Anzahl von sogenannten vorübergehenden Zuckerausschei-
dungen im Harn auf eine vermehrte Glukuronsäureausscheidung in Form
leicht hydrolysierbarer Paarlinge zurückzuführen. So beobachtete ich selbst
einen Fall von angeblicher Zuckerausscheidung im Gefolge von Schar-
lach bei einem Kinde. Die Untersuchung des Harnes ergab starke Re-
duktion von Kupferoxyd in alkalischer Lösung. Der Harn zeigte jedoch
kein Gärungsvermögen. Ferner drehte er nach links. Das Vorhandensein
von Glukuronsäure bzw. von (ilukuronsäurepaarlingen kann mittelst Farb-
reaktionen festgestellt werden. Mit a-Naphtol, Phlorogluzin und Orzin
erhält man die gleichen Färbungen, wie mit den Pentosen. Einen sehr
schönen Farbstoff erhält man, wenn man eine Glukuronsäure enthaltende
Flüssigkeit mit alkoholischer Naphtoresorzinlösung und rauchender
Salzsäure versetzt. i) Der sich bildende Farbstoff löst sich in Äther mit
blau- oder rotvioletter Farbe.

Wir werden auf die Glukuronsäure und ihre Bedeutung noch zurück-
kommen. Es sei schon hier bemerkt , daß wir allen Grund haben anzu-
nehmen, daß sie auch in der tierischen Zelle aus (Tlukose durch Oxydation
der primären Alkoholgruppe hervorgeht.

Kurz erwähnt sei noch, daß auch Zucker mit verzweigter Kohlen-
stoff kette bekannt geworden sind. Eine solche besitzt die aus dem Apiin,
einer in der Petersilie vorkommenden Verbindung, gewonnene Apiose. 2) Sie

ist eine ;i-Oxymethylerythrose,i;Jj-[^J[j>C(OH). CH OH . C<;J^. Es unter-
liegt keinem Zweifel, daß die Apiose nicht der einzige Vertreter dieser
Klasse von Verbindungen ist.

Im Anschluß an die einfachen Zuckerarten seien noch zwei Klassen
von \'erbindungen erwähnt, die ohne Zweifel Beziehungen zu diesen
haben. Es sind dies die stickstoffhaltigen Kolileliydrate und gewisse
aromatische Verbindungen. Diese letzteren hat man, um ihre nahe Zu-
gehörigkeit zu den Kohlehydraten hervorzuheben, mit der Silbe -ose aus-
gezeichnet. Die andere Silbe des Namens der Vertreter dieser Gruppe —
Cyclosen — besagt uns, daß zyklische, d. h. aromatische Verbindungen
vorliegen.

Von den Stickstoff enthaltenden, zu den Kohlehydraten in Be-
ziehung stehenden Verbindungen sei in erster Linie (ilukosamin (Chitos-
amin) genannt. Es ist bei der Spaltung von Chitin aufgefunden worden.

*) B. Tollens: Berichte der DeutKchen Ghem. Gesellschaft. 41. 1788 (1908). —
('. Tollens: Münchener med. Wochenschr. 56. 652 (1909). — Vgl. hierzu auch Mandel
und C. Neuberg: Biochem. Zeitschr. 13. 148 (1908). — C Neuberg : Ebenda. 24. 436 (1910).

*) E. Vorgerichten: Liehigs Annalen. 321. 71 (1902).

42 II- Vorlesimg.

Chitin ist eine zusammengesetzte Verbindung, die insbesondere bei den Ar-
thropoden sehr verbreitet ist. ^) Große Mengen Chitin finden wir ferner bei
den Crustaceen.-) Der Ilummerpanzer ist das beste und ergiebigste Aus-
gangsmaterial für Cliitin und das daraus zu gewinnende Glukosamin.
Chitinmembranen sind auch bei manchen Pilzen ■^) und Flechten aufgefunden
worden. Die Struktur des Chitins ist noch nicht aufgeklärt. Nach den
einen*) ist es ein polymeres Monoazetyldiglukosamin, nach anderen^)
ist je ein Molekül Glukosamin mit drei Molekülen Azetylglukosamin
unter Austritt von yier Molekülen Wasser verbunden.

Das Glukosamin findet sich außer in Chitin interessanterweise als
Baustein mancher Eiweißstoffe, so des Muzins. Ferner ist es Baustein
der aus verschiedenen Geweben gewonnenen Mukoitinschwefelsäure.

Die Konstitution des Glukosamins ist von Emil Fischer und Hermann
Leuchs'^) aufgeklärt worden. Es ist als ein Derivat des Traubenzuckers
oder der d-Mannose zu betrachten, in dem das in a-Stellung befindliche
Hydroxyl durch die Aminogruppe NH., ersetzt ist. Seine Konfigurationsformel
ist folgende. Wir stellen sie, um die nahen Beziehungen zur Glukose zum
Ausdruck zu bringen, neben diese'):

H— C — OH H — C — NH^

HO— C— H HO — (^ H

I I

H— C — OH H — C— OH

H — C — OH H — C — OH

I I

CH, OH CHo OH

d-Glukose d-Glukosamin.

Das Glukosamin ist eine sehr interessante Verbindung. Sie vermittelt
den Übergang zu den Oxy-a-aminosäuren, denen wir bald als Spaltprodukte
der Proteine begegnen werden, und so schlägt das Glukosamin gewisser-
maßen eine Brücke von den Kohlehydraten zu den Bausteinen der Eiweiß-

») Vgl. D. II. Westc.r: Zoolog. .Talirbuch. Abt. f. System. 2«. 531 (1910).

-) Ledderhose hat das ülukosamiu entdeckt; vgl. Zeitscbr. f. physiol. Chemie. 2.
213 (1878/1879) und 4. 139 (1880). — Vgl. auch H. SteiideJ : Ebenda. 34. 353 (1902).

') E. WinUrstein : Berichte der Deutschen Chem. (iesellsch. 27.3113(1894) und
28. 168 (1895). ~ Emil Seholl: Monatshefte f. Chemie. 29. 1023 (1908).

*) Th. R. q/fer: Biochem. Zeitscbr. 7. 120 (1908). — ^'. Fränkel und A. Kelhi :
Monatshefte f. Chemie. 29. 1023 (1908). - Vgl. auch 0. r. Fürth und M. Russo: Hof-
meistern Beiträge. 8. 163 (190(5). — Emil Loewtj: Biochem. Zeitscbr. 23. 47 (1909). —
Hugo Brach: Biochem. Zeitscbr. 38. 4(i8 (1912).

5) .7. C. Irvine: .iourn. Cbeni. Soc. 95/96. 546 (1909).

*) Emil Fischer und tiermann Leuchs : Berichte der Deutschen. Chem. Gesellscb.
35. 3787 (1902). - Ebenda. 36. 24 (1903).

') James J r rine \.]oura. of chem. Soc. 101. 1128 (1912)] hat d-ülukosamin in
d-Glukose übergefiibrt. — Vgl. aucli P. A. Lerene: .Iourn. of biol. Chem. 36. 73, 89
(1918).

Kohlehydrate. 43

körper. Über die physiologische Bedeutung des Glukosaniins wissen wir
vorläufig noch nichts. Bei Verfütterung von Glukosaniin konnte bis jetzt
keine Beziehung zum Kohlehvdratstoffwechsel aufgefunden werden^), womit
natürlich nicht bewiesen ist, daß das im Eiweiß vorhandene, in bestimmter
Form gebundene Glukosamin beim Abbau dasselbe Verhalten zeigt, wie die
künstlich in freiem Zustande zugeführte Verbindung.

Hervorgehoben sei noch, daß aus Lycoperdon eine interessante, aus
zwei Molekülen Glukosamin und Ameisensäure bestehende Verbindung, das
Lycoperdin, gewonnen worden ist.^)

Bei der Zerlegung der zuerst aus Knorpel und später auch aus
anderen Geweben erhaltenen Chondroitinschwefelsäure ist ferner eine
dem Glukosamin isomere Verbindung, das Chondrosamin, erhalten
worden. Es hat nach Levene^) die Konstitution eines von der Pentose
d-Lyxose sich ableitenden Hexosamines.

Von den Cjcloseii ist nur eine \'erbindung bekannt, die, soweit
unsere Kenntnisse reichen, sich regelmäßig im Organismus der höher
organisierten Tiere vorfindet nämlich der i-Inosit. Er ist von Scherer*)
im Muskel entdeckt worden. Später wurde nachgewiesen, daß der Inosit
in den verschiedensten Organen, kurz in allen Zellen des tierischen Orga-
nismus anzutreffen ist. Er tritt auch immer im Harn auf.^) Es ist die
Frage aufgeworfen worden, ob der Inosit vorgebildet ist oder aber erst
sekundär aus einer kompliziert gebauten Verbindung abgespalten wird.*')
Soviel ist sicher bewiesen, daß freier Inosit in tierischen Geweben vor-
kommt.-) Ob er daneben auch als Baustein am Aufbau zusammengesetzter
Verbindungen teilnimmt, ist unbekannt.

Wegen seines Vorkommens im Muskelgewebe, seines süßen Geschmackes
und seiner mit den Hexosen gemeinsamen empirischen Zusammensetzung
wurde der Inosit früher unter die Zucker eingereiht und kurz als Muskel-
zucker bezeichnet. Nachdem festgestellt worden war. daß eine aromatische
Verbindung vorliegt, und es ferner nicht glücken wollte, direkte chemische und
biologische Beziehungen zwischen den Zuckern und dem Inosit herzustellen
war man eher geneigt, die Cyclosen und insbesondere den Inosit als eine
für sich abgeschlossene Gruppe zu betrachten. Erst Xenherg^) schlug wieder
eine Brücke vom Inosit zu den Kohlehydraten, indem es ihm glückte, aus
dieser Verbindung Furfurol zu bilden.

Da der Inosit auch in der Pflanzenwelt sehr verbreitet ist. so ver-
suchte man, zuerst bei dieser Übergänge zu den Kohlehydraten zu finden.

') Manfred Bial : Berliuer kliu. Wocheuschr. 44 (1905). — Vgl. auch Kurt Mei/er:
Hofmeisters, Beiträge. 9. 134 (1907).

") Y.Kotahe und Y. Sera: Zeitschrift für physiol. Chemie. 88.43 (1913); 89.482
a914).

») P. A. Levene uud F. B. La Forge; The J. of biol. Chern. 15. 1.^6 (1913): 18.
127.240 (1914); 20. 434 (1915). - P. A. Lecene; Ebenda. 31. 608 (1917».

*) Scherer: Liehig?, Aunal. 73. 322 (1850).

') Vgl. hierzu Emil Sfarkenstein:' Zeitschrift für exper. Fath. u. Ther. 5. 378
(1908).

«) F. Rosenberger: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 56. 373. (1908): 57. 4ii4 (1908);
58. 3fi9 (1909).

'") Emil Starkenstein: Zeitschr. f. physiol. Chemie, 58. 162 (1908).

*) C. Neuberg: Biochem. Zeitschr. 9." 5.^1 (1908).

44 II- Vorlesuug.

Es ist nicht gelungen, die Entstehung der Cyclosen irgendwie aufzuklären.
Fütterungsversuche an Tieren führten zur Feststellung, daß ein Teil des
Inosits unverändert im Harn wieder erscheint, i) Ein Teil scheint als Zell-
baustein verwendet zu werden. Sehr wahrscheinlich tritt beim Abbau des
Inosits Milchsäure 2) auf. Wenn wir alles, was wir über den Inosit wissen,
zusammenfassen, dann kommen wir zum Resultate, daß es weder für den
Pflanzenorganismus noch den Tierorganismus erwiesen ist, daß seine Bildung
über die Kohlehydrate geht oder bei seinem Abbau solche als Zwischen-
stufen auftreten. Wir können somit die Beziehungen zu den Kohlehydraten
zurzeit nur als sehr wahrscheinliche hinstellen.

Der Inosit hat die Formel eines Hexaoxy-hexahydrobenzols^):

Hü HC
HO HC

CHOH
GH OH

CHOH
CHOH

Der Inosit findet sich im Pflanzenreich zum Teil als solcher, zum Teil in
Form von Methylestern. So ist der im Kautschuk von Borneo enthaltene
Bornesit ein Monomethylester des i-Inosits. Im Milchsaft von
Castilloa elastica und dem Kautschuk von Gabon findet sich der Dam-
bonit = Inositdimethylester. Von besonderem Interesse ist eine zunächst
in den Samen von Brassica nigra*), bald aber auch in anderen Samen &)
entdeckte, Inosit und Phosphorsäure enthaltende Verbindung. Sie ist Phytin
genannt worden. Ihre Konstitution ist noch nicht ganz aufgeklärt. Wahr-
scheinHch handelt es sich um einen Inosithexa-^) oder einen Inosit-
pentaphosphorsäureester.') Außerdem ist im Weizenkorn ein Inosit-
monophosphat aufgefunden worden.^)

Derartige Verbindungen von organischen mit anorganischen Be-
standteilen«) erwecken unser Interesse in ganz besonders hohem Maße,

') Vgl. Emil Starkenstein: Biochera. Zeitschr. 30. 56 (1910).

*) P Mayer: Biochem. Zeitschr. 2. 398 (1907) und E. Starkenstein: Biochem.
Zeitschr. 30. 56 (1910). — Vgl. auch R. J. Anderson: Jourii. of biol. Chem. 25. 391
(1916); R. J. Anderson und A. W. Bosworth: Ebenda. 25. 399 (1916).

•) Vgl. seine Synthese: Heinrich Wieland und Robert S. Wishart: Berichte der
Deutschen Chem. Gesellsch. 47. 2082 (1914).

*) Palladin: Zeitschr. f. Biol. N. F. 13. 191 (1895).

») E. Schulze und E. Winterstein: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 22. 91 (1896): 40.
120 (1904). — E. Winterstein: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 30. 2299 (1897).
— Pasternak: Revue gön^rale de Botan 12. 5 (1900); Compt. rend, de l'Acad. des Sciences
137. 202, 337, 439 (1903); Compt. rend. de la Soc. de biol. 55. 1190 (1903).

•) C. Neuberg: Biochem. Zeitschr. 9. 558 (1908). — Vgl. hierzu auch E. Slarken-
stein: Ebenda. 30. 56 (1910). — Wlad. Vorbrodt: Anzeigen Akad. Wiss. Krakau. Serie A.
414 (1910). — Angelo Contardi: Atti Royal. Accad. dei Lincei [5]. 19. I. 23 (1910). —
Vgl. ferner Robert Henry Aders Plimmer: The Biochem. .1. 7. 157. (1913). — /'. W. Bout-
uell: J. Americ. Chem. Soc. 39. 491 fl917). — S. I'osternak: C. r. 169. 138 (1919).

') Vgl. ./. ß. Rather: J. Americ. Chem. Soc. 40. 523 (1918).

») A. J. Anderson : .). of Biol. Chem. 18. 441 (1914); 20. 463, 475, 483, 493 (1915).

•) Vgl. auch die Bildung von Hexo se ph ospha t bei der alkoholischen Gärung:
Vorlesung VT und Bd. II ^. XIX

Kohlehydrate.

45

weil unsere Kenntnisse über die Art und Weise, wie die einzelnen Zell-
bausteine unter sich verknüpft sind, noch überaus dürftige sind.

Erwähnt sei noch , daß in Organen von Rochen und Haifischen
eine Cyclose aufgefunden worden ist^j, die dem Inosit isomer, aber nicht
mit ihm identisch ist. Sie hat den Namen Scvilit erhalten. Ferner enthält
die Miesmuschel, Mytilus edulis, eine Cyclose, Mytilit genannt, der folgenden
Struktur«) :

CH . OH

HO . HC

HO. HC

CH . OH

CH . OH

C

/\.
OH CH3

') Staedeler nad i^rericÄs.- Jahresbericht der Chemie. .550(1858); .lourn. f. prakt.
Chemie. [1.] 73. 48 (1858).

*) D. Ackermann: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 54. 1938 (1921).

Vorlesung III.
Kohlehydrate.

Polysaccharide. Glukoside.

Wir haben eine ganze Anzahl verschiedener einfacher Zuckerarien
kennen gelernt, die sich alle als Aldehyde oder Ketone mehrwertiger Al-
kohole auffassen lassen. Sie unterscheiden sich teils durch die verschie-
dene Anzahl der Kohlenstoffatome, teils durch das Vorhandensein einer
Aldehyd- oder einer Ketongruppe oder aber einzig und allein durch die
Konfiguration des Moleküls. Diese einfachen Zucker finden sich meist nur
in kleinen Mengen als solche in der Natur. Sie stellen eine Stufe im Auf-
oder Abbau zusammengesetzter Zucker dar. Die Monosaccharide werden
von der Tier- und Pflanzenzelle und vor allem von der letzteren in der
mannigfaltigsten Weise miteinander verknüpft. Wir erhalten, wie schon
erwähnt, Verbindungen, die zwei, drei und mehr einfache Zucker als Bau-
steine besitzen. Wir unterscheiden, je nach der Anzahl der am Aufbau
der zusammengesetzten Zuckerarten beteiligten einfachen Zucker, die
den allgemeinen Namen Saccharide tragen, Di-, Tri-. Tetra- usw.
-sacch aride. Ist uns die Anzahl der vorhandenen Bausteine nicht be-
kannt, dann sprechen wir ganz allgemein von Polysacchariden. Man
kann aber auch alle Zucker, die mehrere Saccharide gebunden enthalten,
als Polysaccharide bezeichnen und dann diejenigen besonders abtrennen,
bei denen die Anzahl der Bausteine genau bekannt ist.

Wir beginnen mit der Besprechung der Disaccharide. Sie sind
nach der eben besprochenen Einteilung als Zucker zu bezeichnen, an deien
Aufbau zwei Saccharide beliebiger Art beteiligt sind. Es können zwei Pen-
tosen oder zwei Hexosen zu einer einheitlichen Verbindung verknüpft sein,
oder aber es ist eine Hexose mit einer Pentose verbunden. So hat man in
der sogenannten Vicianose"), einem Zucker, der in Vicia angustifolia von
Bertrand entdeckt worden ist, ein Molekül d-Glukose mit einem Molekül
1-Arabinose vereinigt gefunden.

Die Zahl der Disaccharide, die für uns hier in Betracht kommen,
ist nicht sehr groß. Es spielen als Nahrungsstoffe für den tierischen

') Gabriel Bertrand: Compt. reud. de lAcad. des Sciences. 143. 832 (1907). —
(7. Bertrand und G. Weismüller: Ebenda. 147. 252 (1908); 1.50. ISO (1910): 151. 884
(1910).

Kohlehydrate. 47

Organismus eigentlich nur der Rohrzucker und der Milchzucker eine
Rolle. Der erstere wird, da er ausschließlich im Pflanzenreich vorkommt,
nur von manchen Herbivoren und Omnivoren aufgenommen. Auch dem
Milchzucker kommt als Nahrungsstoff keine allgemeine Bedeutung zu, denn
er wird seinem Vorkommen in der Milch entsprechend nur während der
Säuglingsperiode zugeführt. Einzig beim Menschen spielt die Milch als Nah-
rungsmittel das ganze Leben hindurch eine mehr oder weniger große Rolle.

Ein drittes in der Pflanzen- und Tierwelt verbreitetes Disaccharid
ist der Malzzucker. Er findet sich nie in größeren Mengen, weil er
nur als Zwischenstufe auftritt, sei es, daß ein Polysaccharid zerfällt oder
aber ein solches aus einfachen Bausteinen gebildet wird. Auf das Pflanzen-
reich beschränkt ist die aus zwei Monosacchariden bestehende Zellobiose.
Sie ist eine wichtige Abbaustufe der bald zu besprechenden Zellulose. Viel-
fach beschrieben worden ist eine der Maltose sehr nahe stehende Zuckerart,
die Isomaltose. Sie ist angeblich aus verschiedenen Organen gewonnen
worden. Da sie jedoch in keinem Falle mit Sicherheit festgestellt worden
ist, können wir sie nicht als Bestandteil des tierischen oder pflanzlichen
Organismus aufführen. Wir erwähnen sie nur deshalb hier, weil wir bei der
Besprechung der Synthese von Disacchariden durch Fermente auf die Iso-
maltose stoßen werden. Sie ist von Emil Fischer^) bei der Einwirkung von
kalter rauchender Salzsäure auf Traubenzucker erhalten worden. Bei Gelegen-
heit der Besprechung von durch Fermente bewirkten Synthesen werden wir
auch eine in der Natur noch nicht aufgefundene Isolaktose ') kennen lernen.

Sämtliche Disaccharide kann man sich aus dem Zusammentritt von
zwei Molekülen einfacher Zucker unter Austritt von einem Molekül Wasser
entstanden denken. Das folgende Beispiel bringt zum Ausdruck, wie zwei
Hexosen sich zu einem Disaccharid vereinigen:

Ce H,2 O, -h C„ H,., 0«-H2 0 = C,o_ H,., 0„.

Umgekehrt zerfällt jedes Disaccharid der erwähnten Art unter der
Einwirkung von Säuren oder bestimmten Fermenten unter Wasseraufnahme
in zwei Moleküle Hexosen;

C,2 n,, 0„ -h H., 0 = C„ H,, 0, + C« H,., (),.

Bevor wir auf die einzelnen Disaccharide eingehen, wollen wir uns
mit der Frage ihrer Konstitution befassen. Die Tatsache allein, daß die
Disaccharide unter Wasseraustritt aus zwei Molekülen von Monosacchariden
hervorgehen, genügt uns nicht. Wir werden z. B. bald vernehmen, daß es
verschiedene Disaccharide gibt, die aus zwei Molekülen Traubenzucker
aufgebaut sind. Ohne Zweifel muß in diesen die Bindungsart der Trauben-
zuckermoleküle eine verschiedene sein, sonst könnten wir nicht verstehen,
weshalb die aus den gleichen Bausteinen bestehenden Verbindungen so
verschiedene Eigenschaften haben können. Es ist bis jetzt nicht geglückt,
eines der bekannten Disaccharide synthetisch zu bereiten und so dessen
Struktur aufzuklären. Wir sind noch auf Vermutungen angewiesen. Doch

') Emil Fwc/ier; Berichte der Deutsclien Chem. Gesellsch. 28. 3024 (1895).
^ Emil Fischer: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 23. oöS? (1890).

48 III- N nrlesung.

hat Emil Fischer'^) eiuen Weg ausfindig gemacht, der vorläufig zu einem
Disaccharid vom Typus der Treh alose, einem Zucker, der zuerst im
Mutterkorn aufgefunden worden ist-), geführt hat.

Der Rohrzucker, auch Saccharose oder Saccharobiose genannt,
ist, wie schon erwähnt, ein Disaccharid der Pflanzenwelt^). Erspielt als Reserve-
stoff bei wohl allen Phanerogamen eine wichtige Rolle und findet sich in
seiner Hauptmenge vor allem, ganz entsprechend seiner Funktion, in nicht
chlorophylhaltigen Geweben abgelagert. In kleineren Mengen ist er jedoch
in allen Pflanzeuteilen gefunden worden. In größeren Massen begegnet
man dem Rohrzucker in den Stengeln der Zucke rhirse und des Zucker-
rohres, ferner im Saft einiger Palmenarten und demjenigen des Zuckerahorns,
der Birke, des Johannisbrotbaumes etc. Erhebliche Mengen von Rohrzucker
finden sich auch in den reifen Früchten und Blättern zahlreicher Gewächse.
Von ganz hervorragender Bedeutung für die Gewinnung des Rohrzuckers
ist, wie bekannt, die Zuckerrübe geworden, die neben dem Zuckerrohr
die Hauptquelle des Handelsproduktes Rohrzucker darstellt.

In den Geweben des tierischen Organismus ist der als Nahrungs-
und Genußmittel so wichtige Rohrzucker bis jetzt nie nachgewiesen worden.
Er muß somit, bevor er in das Blut und die Zellen übergeht, eine Um-
wandlung erleiden.

Der Rohrzucker entspricht, wie bereits Liebig im Jahre 1834 nach-
wies, in seiner Zusammensetzung der Formel C12H23O11. Er zerfällt unter
der Einwirkung von hydrolysierenden Mitteln (Chemikalien, Fermenten) in
je ein Molekül d-Fruktose und ein Molekül d-Glukose. Da in diesem
Spaltungsgemisch die d-Fruktose stärker nach links dreht, als die d-Glu-
kose nach rechts, so dreht es nach links, d. h. in entgegengesetztem
Sinne, wie der nach rechts drehende Rohrzucker. Man nennt aus diesem
Grunde das durch Spaltung des Rohrzuckers entstehende Gemisch der
beiden Hexosen Invertzucker und den ganzen Vorgang der Hydrolyse
Inversion.*) Die Bildung des Invertzuckers ist zuerst 1830 von Du-
brun/aut^) beobachtet worden. Gemische von Frucht- und Traubenzucker
sind übrigens in der Natur sehr verbreitet (Honig, Früchte etc.).

Der Rohrzucker reduziert in alkalischer Lösung Metalloxyde nicht.
Er unterscheidet sich dadurch scharf von den übrigen, oben angeführten
Disacchariden. Wir können aus diesem Verhalten des Rohrzuckers schließen,
daß er keine freie Aldehyd- oder Karbonylgruppe besitzt. Dieser Annahme
trägt die folgende Struktur- und Konfigurationsformel Rechnung«):

') Emil Fischer und Konrad Delhriick: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch.
42. 2776 (1909).

^) Wigqers: Aunalen der Chemie und Pharmazie. 1. 173 (1832). — Mitscherlich:
.1. f. prakt. Chemie. [1.] 73. 68 (1858).

') Über seine Verbreitung vgl. z. B. E. Schulze und ^'. Frankfurt : Zeitschr. für
physiol. Chemie. 20. öll (1895).

*) Dieser Ausdruck wird ganz unzutrett'end auch ganz allgemein für die Hydrolyse
der zusammengesetzten Kohlehydrate in einfache Zucker gebraucht.

*) Dubrunfaut: Comptes rend. de FAcad. des Sciences. 25. 308 (1847); 29. 51
(1849); 42. 901 (1856).

*) Emil Fischer: Berichte der Deutsclien Chem. Gesellsch. 26. 2400 (1893). —
W. N. Hmvorth: J. of chem soc. 1J7. 199 (1920). — Vgl. auch Max hcrgmanfi und
Arthur Miekeln) : Ber. d. D. Chem. (ies. 55. 1392 (1922).

Kohlehydrate. 49

CH2.OH CHo.OH

Glukoserest Fruktoserest.

Spaltet man den Rohrzucker z. B. durch Kochen mit Säuren, dann
tritt alsbald Reduktionsvermögen auf, weil ein Zerfall des Üisaccharids in
seine reduzierenden Bausteine einsetzt. Der Rohrzucker gärt auch nicht direkt.
Die Gärung setzt ein. sobald das Disaccharid in seine Bausteine zerlegt ist.

Ebenso, wie das eben besprochene Disaccharid, kommt der Milch-
zucker, auch Laktose oder Laktobiose genannt, als solcher in der
Natur vor und ist schon 1615 von Fabricio Bartoletti in der ..Encyclo])aedia
dogmatica" beschrieben und 1700 von Tesfi und ferner 1715 von Val/isnrri
in der Schrift ..De praestantia lactis" als ein neu entdecktes Arzneimittel
verkündet worden. Der Milchzucker findet sich in verschiedenen Mengen in
der Milch aller Säugetiere. Bei Wöchnerinnen tritt er oft in geringen Mengen
im HarnM auf. Bei Kühen ist er gleichfalls einige Tage vor und nach der
Geburt im Urin gefunden worden. Wird das Säugen abgebrochen, so wird
Milchzucker durch die Nieren ausgescliieden. Eingehende Studien über die
Herkunft des Milchzuckers der Milch hat CIi. Porcher-) ausgeführt. Er
fand, daß nach Exstirpation der Brustdrüsen bei säugenden Ziegen und
Kühen bald eine starke Vermehrung des Zuckergehaltes des Blutes auf-
tritt. Es kommt zur Ausscheidung von Zucker durch die Nieren. Der im
Harn vorkommende Zucker erwies sich als Trauben- und nicht als Milch-
zucker. Diese Versuche machen es sehr wahrscheinlich, daß die Laktose
erst in der Brustdrüse, und zwar offenbar nur aus Glukose gebildet wird
und nicht aus Traubenzucker und Galaktose der Nahrung.

Im Pflanzenreiche ist der Milchzucker bis jetzt nicht gefunden worden, ^'j

Bei der Hydrolyse zerfällt der Milchzucker unter Wasseraufnahme
in je ein Molekül Glukose und Galaktose. In die Art der Vereinigung
dieser beiden Bausteine gibt die folgende Formel einen Einblick*):

*) Vgl. Leblanc und Guillot: Compt. reud. de lAcad des Sciences. 34. 580 (1852).
— Franz Hofmeister: Zeitschr. f. ph\siol. Chemie. 1. Kjl (1877'78). — P. Kaltenbach :
Zeitschr. f. physiol Chemie. 2. 360 '(1878 79), — F. A. Lamaire: Zeitsch. f. physiol.
Chemie. 21 442 (1895 96j. — Ludwig: Wiener klin. Wncheuschr 305 (1899). —
M. Kaufmann imd //. Magne: Compt. roud, de l'Acad. des Sciences. 143. 779 (1906).

*") Ch. Porcher: Compt. rend. de TAcad. des Sciences. 141. 73, 4()7 (1905). — Vgl.
auch Carlo Foä : Archiv, fisiol. 5. Heft 6 (1909). — D. Nol-l Pafon und E. /'. Carthcart :
Journ. of Physiol. 42. 179 (1911).

') Die Angabe Bouchardats über den Befund von Milchzucker in derjoifon Frucht
von Achras sapota ist noch unbestätigt. Compt. rend. de l'Acad. des Sciences. 73 462(1871).

*) Denhani und Woodhouse : J. ehem. Soc. 111. 244 (191S). — W. y. Ilaworth und
G. C.Leitch: Ebenda. 113 188 (1918). — A. II. r„n der Haar: Roc. Trav chim 37.
251 (1918).

AbderbaldKO. Physiologische Chemie. I.Teil, 5 Aiitl. 4

50

111. Vorlesung.

CH.OH CH2.OH

CH2 . OH
(ilukoserest

!— O.H.C

Galaktoserest

Bei der Oxydation mit Salpetersäure erhält man aus ihm Schleim-
säure CO OH /(CH OH J . CO OH. Ihre Bildung ist auf die Galaktose
zurückzuführen (vgl. S. 36). Der Milchzucker reduziert Metalloxyde in
alkalischer Lösung. Er wird von gewöhnlicher Hefe nicht vergoren, dagegen
gibt es mancherlei Pilze und Pflanzen, welche die Laktose in Alkohol und
Kohlensäure spalten können. Der Milchzucker unterliegt leicht der früher
erwähnten Milchsäure- und Buttersäuregärung (vgl. diese S. 35). Bei allen
diesen Umsetzungen geht ohne Zweifel eine Spaltung in die Bausteine voran.

Im Gegensatz zu den bisher besprochenen beiden Disacchariden tritt der
Malzzucker, auch Maltose, Maltobiose, Ptyalose, Cerealose genannt,
nie in größeren Mengen auf. Er ist, wie schon erwähnt, ein Durchgangs-
produkt, das meist sofort weiter gespalten oder zum Aufbau noch kompli-
zierter gebauter Verbindungen verwendet wird. Die wichtigste Bildung der
Maltose ist die durch fermentative Spaltung von Stärke im Pflanzenreich und
von Glykogen im tierischen Organismus. Schon im Jahre 1785 beobachtete
Irvine und 1815 Kirchhofe), daß Malzauszug Stärke abbaut. Der hierbei
entstehende Zucker ist zuerst von de Saussure (1819) isoliert worden.
Duhrunfaut^) (1847) nannte ihn Maltose und untersuchte ihn eingehender.
Das im Malz enthaltene wirksame Prinzip, die sogenannte Diastase,
wurde von Fa//en und Fersoz^) isoliert. Die Stärke zerfällt nicht ein-
fach in Maltosemoleküle, sondern es entstehen zunächst komplizierter ge-
baute Abbaustufen, in deren Zusammensetzung wir zurzeit keinen genauen
Einblick haben. Das erste wohl definierbare Abbauprodukt der Stärke und
des Glykogens nach erfolgter Hydrolyse durch Diastase ist, neben einigen
schon recht gut charakterisierten Dextrinen, das Disaccharid Maltose.

Die Maltose gehört zu den reduzierenden Zuckern. Hefe vergärt sie.
Sie ist auch der Milchsäure- und Buttersäuregärung fähig. Allen diesen
Umwandlungen geht die Hydrolyse des Disaccharids in seine Bausteine
voraus. Erst diese werden in Alkohol und Kohlensäure, bzw. Milchsäure,
bzw. Buttersäure, Wasserstoff und Kohlensäure verwandelt. Der Maltose
kommt folgende Struktur und Konfiguration zu*):

') Kirchhoff: Schweiffers Jourii. 15. 389.

^) Dubrunfauf: Annales de chimie et de physique. |3.| 21. 178 (1848).

") Payen und Persoz: Ebenda. 2. ö.'j, 56. 73 und 337.

*) Emil Fischer: Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch. 27. 2988 (1894). —
Nef: Liebigs. Annalen. 403. 299 (1914). — W. Lee Lewis und Siegel A. Buckborough:
Journ. Americ. Chem. Soc. 36. 2385 (1914).

Kohlehydrate.

Öl

H— C— OH

CH2 . OH

Olukoserest

HO— C— H

Glukoserest

Die gleiche Stellung, welche die Maltose im Abbau der Stärke und des
Glykogens und den nächsten Abbaustufen dieser Polysaccharide einnimmt,
besitzt die Zellobiose gegenüber der Zellulose. Es ist das Verdienst von Hans
Pringsheim^), diesen Nachweis geführt zu haben. Die Zellobiose ist zuerst
von Skraiq) und König '^) beim künstlichen Abbau der Zellulose erhalten
worden. Bei der Hydrolyse liefert die Zellobiose zwei Moleküle Trauben-
zucker. Sie reduziert , gärt aber nicht. Eine Spaltung der Zellobiose in
ihre Bausteine erfolgt, wenn man auf sie einen wässerigen Auszug aus
Aspergillus niger oder einen Kefirauszug einwirken läßt. 3) Dieses Spalt-
vermögen kommt auch den sogenannten Zellulosebakterien zu, die im
Darminhalt anzutreffen sind.^) Der Zellobiose kommt die folgende For-
mel zu :^)

HO.HC-

H— C— OH

I
HO-C— H

H— C

0

GH, . OH

HO— C— H

I
— -C— H

0

H— C— 0

CH., . OH
Glukoserest

H— C— OH

HO— C— H

:CH

Glukoserest

Die am Aufbau der einzelnen Disaccharide beteiligten Monosaccharide
seien im folgenden nochmals übersichtlich zusammengestellt. Durch Hydro-

') Hans Frinc/sheim : Zeitschr. f. phjsiol. Chemie. 78. 266 (1912).

-) Zd. U. Skraup und J. König: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 34. 1115
(19U1)-, Monatsh. f. Chemie. 22. 1011 (1901).

^) G. Bertrand und Holderer: Compt. reud. de lAcad. des Sciences. 149. 1385
(1909); 150. 180(1910). — Emil Fischer und G. Zemplen: Liehiiß Annalen. 365. 1
(1909); 372. 254 (1910).

*) Vgl. H. Prine/sheim: Z. f. physiol. Chemie. 78. 2^6 (1912). — H. Pringsheim
und Magnus von Merkatz: Eheuda. 105. 173 (1919).

=■) Vgl. M. Bergmann und H. Schotte: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 54. 440 (1921).

4*

52 III- Vorlesung.

lyse — Aufnahme von einem Molekül Wasser — entstehen die Bausteine
der Disaccharide. und umgekehrt erhalten wir diese selbst, wenn die ent-
sprechenden Monosaccharide unter Wasserabspaltung in bestimmter Weise
zusammentreten.

Saccharose Laktose

(Rohrzucker) (Milchzucker)

-fHsOX , '+H2 0\

Fruktose Glukose Galaktose Glukose

(FruehtzuckerJ (Traubenzucker) (Traubenzucker)

Saccharose Laktose

Maltose Zellobiose

(Malzzucker)

X+H-^Ox Z+H^OX

(jlukose Glukose Glukose Glukose

(Traubenzucker) (Traubenzuckerj (Traubenzucker) (Traubenzucker)

\ — R^0/ \— H^O/

Maltose Zellobiose

Es sind uns auch Zuckerarten bekannt, die bei der Hydrolyse
drei Moleküle einfacher Zucker liefern. Es sind dies die Trisaccharide.
An ihrem Aufbau können ausschließlich Pentosen beteiligt sein, oder es sind
solche mit Hexosen zusammengefügt. So liefert z. B. die Rhamninose. die
als Xanthorhamnin in den Früchten von Rhamnus infectoria aufgefunden
wurde, bei der vollständigen Spaltung unter Aufnahme von zwei Molekülen
Wasser ein Molekül d-Glukose und zwei Moleküle Rhamnose (Methylpentose
vgl. S. 31). Schließlich gibt es Trisaccharide, die nur aus Hexosen aufgebaut
sind. Recht verbreitet ist die Raffinose, auch Melitriose genannt. Sie
besteht aus je einem Molekül d-Fruktose, d-Glukose und d-Galaktose.
Im Eschenmanna ist ferner ein Trisaccharid beobachtet worden, das aus
zwei Molekülen d-Galaktose und einem Molekül d-Glukose besteht. Ein
weiteres Trisaccharid, die Gentianose, hefert bei der vollständigen Hydro-
lyse ein Molekül. Fruktose und zwei Moleküle Glukose. Es sind noch weitere
Trisaccharide bekannt. Sie sind bis jetzt nur im Pflanzenreich mit Sicherheit
aufgefunden worden. Sie müssen jedoch ohne Zweifel als Abbaustufen und
Zwischenstufen beim Aufbau höher molekularer Polysaccharide auftreten.
Hans Pringsheini i) hat bei der Hydrolyse von Steinnußspänen, die beim
Abbau die früher erwähnte Mannose (vgl. S. 24, 27,34) liefern, eine aus
drei Molekülen dieses Monosaccharids bestehende Verbindung beobachtet.

Im Pflanzenreich sind auch Tetrasaccharide aufgefunden worden.
Ein solches ist die Stachyose, auch Lupeose genannt. Sie findet sich
im Eschenmanna, in den Wurzeln von Stachys tuberifera und auch in den
unterirdischen Teilen von Lamium album.'^j Dieser Zucker liefert bei der

*) Hans Pringsheim: Zeitsclir. f. physiol. Chemie. 80. 376 (1912).

-) Planta: Landwirtsch. V'ersuchsstationen. 25. 473 (1877). — E. Schulze und
Planta: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 23. 1692 (1890); 24. 2705 (1891). — Tanret:
(Jompt. rend. de l'Acad des Sciences. 134. 1586 (1902); 136. 1569 (1903); Bull, de la
Soc. de Science. |3.1 27. 947 (1902): 29. 888 (1903).

Kohlehydrate. 53

Hydrolyse zwei Moleküle d-Galaktose und je ein Molekül d-Glukose und
d-Fruktose.i)

Pentasaccharide und Zuckerarten, die eine noch größere, genau
bekannte Anzahl von Monosacchariden enthalten, sind bis jetzt weder auf
dem ^Veg■e der Synthese dargestellt, noch sind sie in der Natur nach-
gewiesen worden. Daß sie vorhanden sein müssen, darüber besteht kein
Zweifel. Derartige Zucker bilden sich, wie der Befund hochmolekularer,
kristallisierter Dextrine bewiesen hat -), beim Abbau hochmolekularer Poly-
saccharide. Daß wir erst einzelne davon kennen, ist darauf zurückzuführen,
daß die Zuckerarten an und für sich sehr schwer zur Kristallisation zu
bringen sind. Sobald wir aber amorphe Körper vor uns haben, fällt die
Entscheidung, ob ein Produkt einheitlich ist, oder aber ein Gemisch dar-
stellt, außerordentlich schwer. In den meisten Fällen sind unter diesen
Umständen erst dann bestimmte Schlüsse möglich, wenn die vermutete
Substanz synthetisch gewonnen worden ist. Man kann die Eigenschaften
der als identisch angesehenen Verbindungen dann genau vergleichen. Die
Synthese muß somit bei der Auffindung komplizierter gebauter Vei-
bindungen die Führung tibernehmen. Es ist dies eine auf dem Gebiete
der Kohlehydrate sehr schwierige Aufgabe. Wir haben in der letzten Vor-
lesung schon hervorgehoben, daß drei verschiedene Bausteine allein schon
durch die Art der Reihenfolge zu sechs isomeren Trisacchariden führen.
Sind noch mehr Bausteine vorhanden, dann steigt die Zahl dieser Art
von isomeren Verbindungen sehr rasch an. Dazu kommt noch, daß
wir bereits bei den Disacchariden Verbindungen kennen gelernt haben,
die dieselben Monosaccharide gebunden enthalten. Sowohl die Maltose als
die Zellobiose liefern bei der Hydrolyse zwei Moleküle Traubenzucker. Da
diese beiden Disaccharide in chemischer, physikalischer und biologischer
Hinsicht sich ganz verschieden verhalten, so müssen wir annehmen, daß
die beiden Bausteine in den genannten Verbindungen in verschiedener
Weise verknüpft sind. Neben den Isomerien, die allein schon durch eine
verschiedene Aufeinanderfolge verschiedenartiger Bausteine bedingt sind,
kommen also noch weitere Möglichkeiten der Strukturverschiedenheiten
durch die Art der Bindung hinzu. Diese Überlegungen machen es ver-
ständlich, weshalb die Aufklärung der Struktur der Polysaccharide nur
langsame Fortschritte macht.

Noch ein anderer Umstand bereitet der Forschung fast unüberwind-
bare Hindernisse. Diejenigen Zuckerarten, die mehr als zwei Monosaccharide
gebunden enthalten, kommen nur äußerst selten für sich allein in größeren
Mengen vor. Sie sind vielmehr meistens mit ungezählten anderen Poly-
sacchariden gemischt. Da uns jede Kenntnis der Eigenschaften der ein-
zelnen höher molekularen Polysaccharide fehlt, sind wir auf einen glück-
lichen Zufall angewiesen, wenn es uns glückt, aus einem solchen hetero-
genen Gemisch eine einheitliche Verbindung abzutrennen.

Wir verlassen somit bei der Besprechung der weiteren Polysaccharide
den sicheren Boden, auf dem wir bis jetzt wandelten, und begeben uns zur
Besprechung von Zuckerarten, von denen wir nur aussagen können, welche

') E. Schulze: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 43. 2230 (191U). — Vgl.
C. Neuberg und S. Lachmann: Biochem. Zeitschr. 24. 171 (1910).
") Vgl. weiter unten.

54 IH- Vorlesung.

Bausteine übrig bleiben, wenn der Abbau unter Wasseraufnahme vollständig-
durchgeführt ist. Wir können jedoch bis auf wenige Ausnahmen (vgl. S. f)2)
nicht angeben, wie oft der einzelne Baustein wiederkehrt. Wir bezeichnen
aus diesem Grunde die Anzahl der am Aufbau eines bestimmten Polysaccharids
beteiligten Monosaccharide nicht mit einer Zahl, sondern mit n. Für die
ganze Auffassung des Abbaus der Polysaccharide zu einfacheren Produkten
ist die Frage ihrer Struktur von grundlegender Bedeutung. Auf das gleiche
Problem stoßen wir, wenn wir uns die Frage nach dem Aufbau von aus
einer ganzen Reihe von einfachen Zuckern zusammengesetzten Kohlehydraten
vorlegen. Während man sich bis vor kurzem vorstellte, daß in den hoch-
molekularen Polysacchariden die einzelnen Bausteine in entsprechender
Weise untereinander verbunden sind, wie wir es bei den Disacchariden
dargestellt haben, neigt man jetzt mehr der Auffassung zu. daß dem
Aufbau der Polysaccharide Ringkomplexe zugrunde liegen, die unter sich
anhydridartig verknüpft sind.i) In den wiederholt erwähnten Polysaccha-
riden Stärke und Glykogen wären in diesem Falle Anhydromaltose- und
vielleicht auch Anhydroisomaltosekomplexe mit einander verknüpft, während
bei dem Polysaccharid Zellulose Anhydrozellobiosegruppen vereinigt wären.
Nach dieser Vorstellung der Struktur der Polysaccharide würden bei ihrem
Abbau zwei Vorgänge zu unterscheiden sein. Einmal die Loslösung von
Anhydridkomplexen voneinander unter Bildung kleinerer Moleküle. Dazu
käme dann noch die Aufspaltung der Anhydridbindung. -j

Da wir von einem großen Teil der zwischen den hochmolekularen
und den nach der Anzahl der Bausteine wohl charakterisierten Polysac-
chariden stehenden Zuckerarten ganz sicher wissen, daß sie ein äußerst
mannigfaltiges Gemisch und nicht chemische Individuen darstellen, so ver-
lassen wir zunächst den bisherigen Gang der Darstellung und sehen uns
nach Polysacchariden um, die wir einigermaßen charakterisieren können.
Von diesen aus kehren wir dann zu Verbindungen zurück, an deren
Aufbau eine geringere Anzahl von Monosacchariden beteiligt ist. Wir
werden von selbst auf diese stoßen, wenn wir den Abbau der hoch-
molekularen Zuckerarten verfolgen.

Die Zahl der Polysaccharide, die gewissermaßen am anderen Ende
der Reihe der Kohlehydrate stehen, wenn wir von den Monosacchariden
ausgehen, ist eine sehr große. Es unterliegt keinem Zweifel, daß viele
hierher gehörende Glieder der Kohlehydratreihe, die bei verschiedenen
Individuen des Tier- und Pflanzenreiches auftreten und die gleiche Funk-
tionen erfüllen, zwar unter gleichen Namen aufgeführt sind, jedoch sicher
in Einzelheiten einen ganz verschiedenen Aufbau zeigen, l'berall macht
sich eben bemerkbar, daß wir uns auf unsicherem Boden befinden, weil
die Frage des Aufbaues und vor allem auch der Einheitlichkeit der Polysac-
charide zurzeit nur ungenügend oder auch gar nicht beantwortet werden

') Vgl. hierzu auch /'. Karrer und A. P. Smirnoff: Helv. chim. Acta. 5. 124 (1921 ).
") Vgl. zu diesen Fragen Hans Prinqsheim und F. Eissler: Berichte der Deutschen
-Chem. Ges. 46. 2959 (1913); Berichte der Deutschen Pharmaz. Ges. 27. 4 (1917). — Hans
Pringsheim und A. Aronowsky : Berichte der Deutschen Chem. Ges. 54. 1281 (1921). —
Hans Prinffsheim und Walter Pcrsch: El)enda. 54. .3161 (1921). — Aime' Pictef und
Jean Sarasin: Arch. sciences phys. et nat. Gcneve. [4]. 46. ö (191S); Helvet chim. acta.
1. 87 (1918). — A'. Hess und Ernst Messmer: Ebenda. 54. 499 (1921). - P. Karrer:
Helv. chim. acta. 3. 866(1920); 4. 169, 263(1921) — /'. Karrer und Widmer: Ebenda.
4. 174(1921).

Kohlehydrate. 55

kann. So sprechen wir. um nur ein Beispiel zu erwähnen, von Zellulose.
Wir treffen diese überall im Pflanzenreich an. Manche dieser Zellulosearten
zeigen Verschiedenheiten, manche können wir jedoch zur Zeit mit unseren
chemischen Hilfsmitteln nicht unterscheiden. Dali trotzdem auch Zellulose-
arten, die uns zunächst als identisch erscheinen, ganz verschieden sein
müssen, lehrt uns ihr \'erhalten gegenüber gewissen von den Zellen der
Pflanzen- und Tierwelt hervorgebrachten Stoffen . den Fermenten. Wir
werden später vernehmen , daß manche von diesen unter bestimmten Be-
dingungen einen Abbau -unter Wasseraiifnahme durchführen. Sie zerleg-en
jedoch nicht jedes Substrat . sondern immer nur ganz bestimmte Arten
von solchen. Dieser Umstand ermöglicht eine äußerst feine Unterscheidung
von scheinbar gleichartigen Verbindungen auf biologischem Wege.

Wir kennen Polysaccharide, die vollständig aus Pentosen aufgebaut
sind. Andere enthalten neben diesen auch Hexosen.') Am wichtigsten sind
für unseren Organismus diejenigen Polysaccharide, die ganz aus Hexosen be-
stehen. Unter diesen kommt wieder denjenigen die größte Bedeutung zu.
die AI dosen enthalten. Wir kennen auch ein in gewissen Pflanzen vor-
kommendes Polysaccharid, das ganz aus Molekülen der Ketohexose Frucht-
zucker besteht.-) Es ist dies das Inulin. Es ist in Algen und vor allem
als Reservekohiehydrat bei vielen Phanerogamen — vor allem bei Kom-
positen — aufgefunden worden. Seine Konstitution ist in weitgehender
Weise vor allem durch Ha)is Prinrisheun aufgeklärt worden. Es sind im
Inulin neun Fruktosemoleküle gebunden, und zwar in Form von drei An-
hydrotrifruktosekomplexen.-i Im tierischen Organismus kommen keine
Polysaccharide vor. an deren Aufbau Fruktose beteiligt ist.

Die Polysaccharide der Pentosen sind als Pento sane bezeichnet
worden. Ein chemisch einheitliches Pentosan dürfte zurzeit wohl kaum
bekannt sein. Sehr verbreitet sind in der P'f lanzenweit auch Methylpen-
tosane.*) Sie haben diesen Namen erhalten, weil sie bei der Hydrolyse
Methylpentosen liefern. Der Gehalt des Holzes an Metbylpentosanen beträgt
etwa 50/0 5 daneben findet man etwa 10— 2üo/o Pentosane. Die jungen
Pflanzenteile weisen weniger Pentosane auf als die älteren. In Gräsern und
Futterkräutern sind je nach dem Reifezustand verschiedene Mengen von
Pentosanen enthalten. Bei der Ernährung der Pflanzenfresser spielen sie
sicher eine bedeutsame Rolle.

'1 Vgl. über die \eiliieituiig ..gemischter" Polysaccharide 11. a. EL Xchulzi und
Ch. Godet: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 61. 279 (1909). — ./. Vintilesco: Recherches
biochim. sur quelques sucres et glucosides. Paris 1910. — Mary Daries Suartz: Nutri-
tion investigations ou the carhohydrates of Lichens, Algae aud related suhstances. New
Haven. Conn. 1911. Hier findet sich viel Literatur.

-) Über die Konstitution vgl. ./. C. Iruine uud K. St. Sterlr : .lourn. of ehem. soc.
London. 117. 1474 (1920). — 7/ Priiiguheim uud A. Aronowski/ : Berichte der Deutschten
Chem. Ges. 54. 1281 (1921). — Hans Pringsheim und Max Lassmann: Ebenda. 55.
1409 (1922). — Hans Pringsheim und Älcjc.' Aronoirsky : Ebenda. 55. 1414 (1922).

•■') Die Fruktose scheint in der v-Forni (vgl. hierzu Anmerkung 4, S. 67), der
wahrscheinlich ein Äthylenoxydrinir zukommt, in der Auhydrotrifruktose vorhanden zu
sein. Vgl. hierzu auch .!/«./• Bpiqmann und Arthur Mickelei/: Ber. d. I). ("hem. Ges.
55. 1392 (1922).

*) Über ihre Bedeutung siehe: A'. Miuake : .lourn. of the College of Agriculture
Tokio. 4. 327 (1912).

5() III. \ Öllösung.

Sehr verbreitet sind in der Pflanzenwelt die sogenannten Manna ne.
Sie liefern bei der vollständigen Hydrolyse Mannose. Sie sind ein sehr
wichtiges Reservekohlehydrat der Palmensamen. Sie sind aber auch in
vielen anderen Pflanzenarten aufgefunden worden. Es scheint auch bei
dieser (Jruppe nicht geglückt zu sein, einheitliche Individuen zu isolieren.
Zu erwähnen wären noch die Galaktane, die aus (jalaktose aufgebaut
.sind und die Manno-galaktane, die bei der Hydrolyse Galaktose und
Mannose liefern. Da es sich bei allen diesen Polysacchariden sicher um Ge-
mische aller möglichen Verbindungen handelt, seien sie hier nur angeführt,
um ein Bild von der großen Mannigfaltigkeit der Polysaccharide in der
Pflanzenwelt zu geben.

Von Polysacchariden, die im wesentlichen nur in der Pflanzenwelt
vorkommen und die, soweit unsere Kenntnisse reichen, auch nur für diese
von Bedeutung sind, seien noch die folgenden erwähnt. Von den ver-
schiedensten Pflanzen werden, besonders, wenn Zellen erkranken oder ver-
letzt werden, eigenartige Produkte, Gummisubstanzen genannt, abge-
sondert. Sie sind nicht einheitlich zusammengesetzt. Man hat auch
gummiartige Substanzen im Harn gefunden und von tierischem Gummi
gesprochen. Diese Bezeichnung ist jedoch eine ganz willkürliche, denn
niemand hat diese Polysaccharide so charakterisiert, daß ihre Zugehörigkeit
zu Gummiarten feststeht. Auch die pflanzlichen Gummisubstanzen sind
mehr nach ihrem Vorkommen und ihren Eigenschaften als nach ihrer Zu-
sammensetzung zusammengefaßt worden. Es handelt sich wohl immer um
ein (remisch der mannig-faltigsten Polysaccharide. Eingehend untersucht ist
eine Gummiart aus Hefe. ») Sie liefert bei der Hydrolyse Mannose und
(tlukose.

In Samen, Holzkörpern, Rinden von Bäumen usw. sind Polysaccharide
aufgefunden worden, die sich in mancher Beziehung scharf von der Zellu-
lose unterscheiden. Die ganze Gruppe hat von K. Schulze-) den Namen
Hemizellulosen erhalten. Auch sogenannte Reservezellulosen hat
man unterschieden. Erwähnt seien ferner die in Getreidearten so häufigen
Amylane. Weit verbreitet sind auch die Pflanzenschleime. Sie finden
sich meist in besonderen sogenannten Schleimzellen. Bei der Hydrolyse
liefern sie Pentosen und Hexosen — meistens Arabinose und Galaktose.
Der Agar-Agar, der zu mannigfaltigen Zwecken Verwendung findet,
z. B. als Nährboden für Bakterien, ist ein solcher Schleimstoff. Er findet
sich in Meeresalgen, den Florideen. Zu erwähnen sind ferner die Pektin-
stoffe. Sie finden sich in fleischigen Früchten, in Wurzeln usw. und ent-
halten unter anderem Arabinose, Galaktose, Methylpentosen und Methyl-
alkohol. Es gelang v. FelUnherg^ den Nachweis zu führen, daß das
Pektin der Methylester der Pektinsäure ist. Die Pektinsäure selbst
liefert bei der Hydrolyse d-(ialaktose und d-Galakturonsäure.^) Die
letztere hat entsprechend dei- d-Galaktose die Konfiguration:

') E. Salkoirski: Berichte der Deutscbeu Chem. Gesellsch. 27. 4',)7, 925 (1894). —
//. Etiler und A. Fodor: Zeitschr. f. plivsiol. Chemie. 72. 339 (1911).

■-) E. Schulze, E. Steiyer u. W. Maxirell : Zeitschr. f. physiol. Chemie, 14. 227 (1890).

') Vgl. Th. r. Fellenherq : Mitt. a. d. Gebiete d. Lebensmitteluntersucbungen
(veröffentl. vom Schweizer (iesnudheitsamt). 5. 172. 22.5 (1914): 7. 42 (1916); 8. 1
(1916). — Biochem. Z. 85. 118 (1918).

^) Felix Ehrlich: Chem. Ztg. 41. 197 (1917). — Vgl. Svntheso Emil Fischer:
Berichte d. Detitscheu Chem. Tiesellsch. 23. 937 (1890); 24. 2142(1891).

Kohlehydrate. 57

^0

H . C . UH
HO . C . H
HO . C . H

H . C . OH
CO OH.

EhrlirJi ist geneigt, die Konstitution des Pektins von pflanzlichen
Zellmembranen als das Ca-Mg-Salz einer komplexen Anhydro-arabino-
galaktose-methoxy-tetragalakturonsäiire aufzufassen.

Wenn man bedenkt, daß jeder dieser hier kurz aufgezählten druppen
eine Unzahl einzelner Individuen entsprechen dürfte, dann erkennt man.
wie große, ja gewaltige Lücken die Chemie der Kohlehydrate noch auf-
weist, (ileichzeitig gewinnt man auch den Eindruck, daß nicht allein, wie
man lange Zeit betonte, die Eiweißstoffe in unübersehbarer Mannigfaltigkeit
auftreten und geradezu den Charakter der einzelnen Zellarten bedingen.
Die Kohlehydrate stellen besonders in der Pflanzenwelt Verbindungen dar.
die mindestens so mannigfaltiger Aufbaumöglichkeiten fähig sind, wie das
bei den Eiweißstoffen der Fall ist.

Wir gehen nun zur Besprechung derjenigen Polysaccharide des
Pflanzenreiches über, die vom Pflanzen- und Allesfresser stets in mehr
oder weniger großer Menge aufgenommen werden und als Nahrungs-
stoffe eine große Rolle spielen. Es sind dies die Stärke = Am ylum und
die Zellulose. Die erstere ist ein typisches sogenanntes Reserve-
kohlehydrat der Pflanzenwelt. Wir verstehen darunter ein Kohle-
hvdrat. ' das für spätere Zeiten abgelagert wird, um im geeigneten
Augenblick durch Abbau allen möglichen Zwecken wieder zugänglich ge-
macht zQ werden. Ihrer Funktion entsprechend finden wir Anhäufungen
von Stärke in Form von charakteristisch gestalteten Körnern in Samen.
Knollen usw. Wir begegnen der Stärke auch, und das ist besonders inter-
essant, in den Chlorophyllkörnern der Blätter. Es läßt sich durch ein-
fache Versuche direkt beweisen, daß an diesen Stellen .Stärke aus Kohlen-
säure und Wasser gebildet worden ist. und zwar unter dem Einflüsse der
Sonnenenergie. ^ i

Die Stärkekörner treten je nach der Pflanzenart in ganz verschie-
denen Formen auf. Man betrachtet sie als Sphärokristalle. Man glaubte
eine Zeitlang, die Stärke als chemisches Individuum an-prechen zu dürfen.
Die genauere Analyse hat jedoch ergeben, daß sie ein r;emi.-ch dar-
stellt, «j Ma'juenne^-)' hat zwei Bestandteile der Stärke scharf unterschieden.

') Vgl. Vorlesan? IV.

-) Man wird bei' genauerer Kenntnis der Bestandteile der Stärke diesen Namen
nur noch als morphologischen Begriff anwenden und die chemischen Individuen als
solche anführen.

'i Vgl. L. Maquenne: Annales de thim. et de Phvsique (8). 2. Mai 1904. Bull, de
la soc. chim. de Paris. 3^ serie. Nr. 18—19. 1 (1906): Ann. de Chim. et de Phy-

58 lil- Vorlesung.

nämlich die Amylose und das Amylopektin. Das letztere enthält
Phosphorsäure gebunden. \) Die Amylose löst sich in Alkalien, liefert
keinen Kleister und bedingt die indigoblaue Färbung des Stärkekornes,
wenn man dieses mit einer Lösung von Jod in Jodkali in Gegenwart
von Jodwasserstoff zusammenbringt, ^j Diese Farbe ist nur in der Kälte
beständig. Beim Erwärmen verschwindet sie. um beim Abkühlen wieder
zu erscheinen. Eine Lösung von Amylopektin wird mit Jod violett bis rot
gefärbt, es bildet Kleister und ist in Alkali unlöslich. Die Kleisterbildung
der Stärke ist somit auf diesen Bestandteil zurückzuführen. Bei der Ent-
stehung des Kleisters aus Stärkekörnern beobachtet man, daß diese in
warmem Wasser zunächst «unter bedeutender Wasseraufnahme quellen.
Sie platzen schließlich. Weder die Stärke noch der Kleister reduzieren
Metalloxyde.

Amylose und Amylopektin unterscheiden sich auch dadurch schart,
daß die erstere von einem Ferment, Diastase genannt, erst dann ange-
griffen wird, wenn sie sich in Lösung befindet, während die Diastase
Amylopektin sehr leicht direkt spaltet. Nach Gruzewska ^) entspricht die
Amylose dem Innern des Stärkekornes, während das Amylopektin seine
Hülle darstellt.

Sehr wichtig ist die Beobachtung, daß die Stärke kein einheitlich
zusammengesetztes Gemisch der genannten Körper darstellt. Es enthalten
nämlich die verschiedenen Stärkesorten die Anteile Amylose und Amylo-
pektin in verschiedenen Mengen.*) Vielleicht steht damit in Zusammen-
hang, daß die verschiedenen Stärkearten von Diastase aus Milz, Pankreas-
saft und Speichel verschieden rasch abgebaut werden. •"*) So enthält z.B.:

> Haferstärke . . . 71,5" ,, Amylopektin und 28,50/0 Amylose

Kastanienstärke . . 67,OVo " ^- r '^'^fi^U ]•

Bohnenstärke . . . 75,50 « ^. '^ 24,5Vo r

Reisstärke .... 68,5% •• ,- 31,5''/o ,.

Kartoffelstärke- . . 73,Oo/o ■■ „ 27,OVo ,•

Weizenstärke . . . 67,5''/o ,. ,. o2,5",o ,,•

Roggenstärke . . . 78,5Vo r r 21.5« 0

Lassen wir auf die Stärke Säuren oder bestimmte Fermente ein-
wirken, dann erfolgt ein x\bbau, der über zahlreiche Zwischenstufen führt,
bis wir schließlich auf die einfachsten Bausteine stoßen. Diese sind Trauben-
zuckermoleküle. Die Stärkekomponenten sind somit als Polysaccharide
der d- Glukose aufzufassen. Verfolgen wir den Abbau der Stärke genauer,
dann beobachten wir, daß zunächst Produkte auftreten, die auch noch viele

siqup (8j. 9. 179 (190(5). — Vgl. auch H. van Laer : Bull, de la Soc. Chiin. Belgique.
18. (1906). — Eugene Fouard: C. r. de l'Acad. d. Sc. 148. .o02 (1909). — Z. Grtizewf^ka :
Journ. de physiol. et de pathol. gener. 14. 7 (1912). — Vgl. auch Ch. Tanrel : Cr.
de lAcad. 159. .^30 (1914); Bull. Soc. Chim. de France. [4]. 17. 83 (1915).

') Vgl. A. W. Thomas: Biochem. Bull. 3. 402 (1914). — Max Samec: Internat.
Zeitschr. f. physikal -ehem. Biol. 1'. 173(1914). — Kolloid-chem. Beihefte. 6. 23 (1914).
— John C. Northrop und ,/. M. Nelson: Journ. Americ. Chem. 38. 472 (1916).

'^) Vgl. H. von Euler und Karl Mi/rhäck: Arkiv för Kemi, Mineral., Geol. 8. 1
(1921). — Ä. Lottermoser: Zeitschr. f. Elektrochemie. 27. 496 (1921).

*) Z. Gruzeivska: J. de physiol. et de pathol. gen. 14. 7 (19121.

*) Charles Tanret: C. r. de l'Acad. 158. 1353 (1914).

^) Vgl. Marius Pauletig: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 100. 74 (1917).

Knlileliyilrate. f)9

(ilukosemoleküle gebunden enthalten, jedoch ganz andere Eigenschaften
als die Stärkeanteile zeigen. Sie lösen sich z. B. leicht in Wasser auf.
Bald kann man auch reduzierende Produkte beobachten. Die Jodreaktion
fällt auch anders aus als mit Stärke selbst. Zunächst beobachtet man an-
dere Farben: violette, braune, rötliche bis burgunderrote Farbentöne usw.
Schließlich bleibt bei weiterem Abbau jede Färbung aus.

Ein genaues Bild des Verlaufs des Abbaus der Bestandteile der
Stärke wird sich erst geben lassen , wenn deren Struktur aufgeklärt ist.
Soviel ist sicher, daß die Zerlegung der großen Moleküle in kleinere über
mancherlei Zwischenstufen erfolgt, bis schließlich der Abbau bi.> zum Bau-
stein Glukose durchgeführt ist.

Man hat versucht, die den Stärkeanteilen noch nahestehenden Ab-
baustufen zu charakterisieren. \ or allem wählte man hierzu die Färbung mit
Jod. Man hat auch bestimmte Verbindungen unterschieden und sie durch
Namen ausgezeichnet. Es unterliegt keinem Zweifel, daß für den Forscher all
die gemachten Beobachtungen sehr wertvoll sind, für uns sind die einzelnen
Namen einstweilen noch entbehrlich . weil mit wenigen Ausnahmen mit
keinem ein erwiesen einheitliches Individuum verknüpft ist. ^j Wir ziehen
es deshall) vor, das ganze große (Temisch der auf die Stärkekomponenten
folgenden Abbaustufen mit einem einzigen Namen. nämUch Dextrine, zu
bezeichnen. Dieser Name umfaßt somit, das sei ganz besonders betont, kein
chemisches Individuum , sondern ein großes Gemisch aller möglichen
Zwischenstufen im Abbau der Stärkeanteile bis zur Glukose herab. Der
Begriff Dextrine ist somit ein mehr biologischer als chemischer.

W^ir wollen uns nun der Frage zuwenden, ob es nicht geglückt ist,
unter all diesen Abbaustufen die eine oder andere zu isolieren und al.^
cht^misches Individuum zu charakterisieren. Trotz aller aufgewandten Mühe
konnte bis vor kurzem nur ein Disaccharid, nämlich die Maltose, als
wohlcharakterisierte Abbaustufe nachgewiesen werden. Sie zerfällt unter
der Einwirkung eines besonderen Fermentes in zwei Moleküle 1-Glukose.
Es scheint aber, daß neuere Versuche erfolgreicher sind und bald weitere
gut charakterisierte, einfachere Polysaccharide zur Kenntnis bringen
werden. 2j Es sind nämlich kristallisierte Dextrine isoliert worden, und
zwar eine a-Hexaamylose, (Cß Hio 05)6 ",)■ und eine -/.-Tetraamylose
(Cf, Hio05)4. Ferner ist eine ß-Hexaamylose gewonnen worden *) In diesen
Polyamylosen sind Di- bzw. Triamylosekomplexe vereinigt. Die Diamylose
ist als eine Anhydromaltose erkannt worden.

Sobald die Struktur und Konfiguration einzelner Bruchstücke des
Ausgangsprodukte? bekannt sein werden, wird man sich eine klarere \'or-
stellung von den einzelnen Vorgängen beim Abbau eines Polysaccharid-
moleküls machen können. Wie S. 54 ausgeführt, folgen .'^ich Loslösung von

M Vgl. ■/. r. Blake: Journ. of Americ. Chem. Soc. 40. G23 (1918).

-) F. Schardhif/er: Zeitschr. f. Uutcrs. d. Nahrungs- u. Genußmittel. 6. 874 (1903).
— Zentralbl. f. Bakt. u. Parasitenkunde. 22. 98 (19ü8). — //. I'ringsheim und A. Lant-
hans: Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch. 45. 2533 (1912). — H. Fringsheim und
Franz Eissler : Berichte d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 47. 2565 (1914).

M W. Biltz und IC. Trnfhe: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 46. 1377
1913). — Vgl. auch Wilhelm Biltz: Ebenda. 46. 1532 (1913).

*) Vgl. hierzu Hans Pringsheim und Walter Persch; Ber. d. Deutschen Chem.
Gesellsch. 55. 1425 (1922). — Hans Pringsheim und Diamaudi l>ernikos: Ebenda. 55.
1433 (1922). — Hans Pringsheim und Kurt r^oldsfein : Ebenda. 55. 1446 (1922).

60

TU. Vorlesung.

Anhydridkomplexen und Aufsprengung von Anhydridbindungen. Es werden
offenbar Komplexe mit kleinerem Molekulargewicht, als es dem Ausgangs-
produkt zukommt, frei, die in manchen und vielleicht den wesentlichsten
Zügen noch dessen Charakter besitzen. Mit der Aufsprengung der Anhy-
dridbindungen zu den Bausteinen selbst werden Aldehyd- und Ketogruppen
frei und damit treten Eigenschaften auf, die dem ursprünglichen Polysac-
charid nicht eigen sind. Die Aufspaltung der Anhydridringe erfolgt
sicherlich nicht erst in dem Augenblicke, in dem der Baustein Glukose
frei wird, vielmehr ohne Zweifel schon innerhalb zusammengesetzter Verbin-
dungen. Vielleicht darf man der Art des weiteren Abbaues solcher Komplexe
die Erfahrungen über den stufenweisen Abbau von ihrer Struktur nach
einigermaßen bekannter einfacherer Polysaccharide zugrunde legen. So hat
z. B. das Studium des Abbaus von Trisacchariden durch Fermente ergeben,
daß diese stets einen Baustein nach dem anderen loslösen. Das gleiche gilt
für die Einwirkung von Chemikalien. So spaltet z. B. Säure bei geringer
Erwärmung aus Raffinose zunächst d-Fruktose ab. Es bleibt ein aus
Glukose und Galaktose bestehendes Disaccharid übrig, die Melibiose. Bei
weiterer Erwärmung wird diese dann in d-Galaktose und d-Glukose zer-
legt. ^ ) Durch Fermente läßt sich der Abbau der Raffinose in zwei Richtungen
vollziehen. Fermente aus Oberhefezellen zerlegen dieses Trisaccharid so,
daß Melibiose und Fruktose entstehen. Die Fermentgruppe Emulsin bildet
Rohrzucker und Galaktose 2):

Hydrolyse mit Ober-
hefenfermenten oder
verdünnten Säuren
Melibiose

H OH

CH, . OH

I
0— C

HO . C . H

H.C.OH

0

H.C-

CH5OH

Galaktoserest

Glukoserest

Fruktoserest

Kaffinosc

H

OH

Rohrzucker

Hydrolyse mit
Emulsin

*) Scheibler: Berichte der Deutsch. Chem. Gesellsch. 18. 1799 {1885). — B. Tollens
und Gans: Ebenda. 21. 21.oü (1888). — Scheibler und Mittel itieier: Ebenda. 22. 1B78.
(1899); 26. 2930 (1893).

») C. Neuberg: Biochem. Zeitschr. 3. 519. 535 (1907). Vgl. auch Zeitschrift de
Vereines der Deutschen Zuckerindustrie. 67. 463 (1917J.

Kohlehydrate. 61

Das Studium des stufenweisen Abbaus solcher Polysaccharide gibt
uns eine weitere Möglichkeit zusammengesetzte Zuckerarten zu charakte-
risieren. Da das Ausgangsmaterial uud die sich bildenden Spaltstücke ein
verschiedenes optisches Verhalten zeigen, läßt sich die Art dos Abbaus
durch Verfolgung des Drehungsvermögens genau feststellen, vorausgesetzt,
daß das optische Verhalten der in Betracht kommenden Abbaustufen be-
kannt und die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Komponenten auf
das optische Verhalten festgestellt ist.

Das andere Polysaccharid der Pflanzenwelt, das uns hier interessiert,
die Zellulose, hat im allgemeinen für die Pflanze eine andere Bedeutung
als die Stärke. Sie hat im großen und ganzen mechanische Funktionen
zu erfüllen. Sie ist die Stütz- und Abgrenzungssubstanz der Pflanzenwelt.
Die Zellulose findet sich in der Tierwelt nur ganz vereinzelt. Eine Zellulose-
art ist z.B. bei Tunikaten nachgewiesen worden. ') Sie hat den Namen
Tunicin erhalten. Daß es sich bei der aus dem Mantel von Phallusia
mammillaris gewonnenen Substanz um ein Polysaccharid handelt, das der
Zellulose sehr nahe steht und sogar wahrscheinlich mit ihr identisch ist,
beweist der Umstand, daß es geglückt ist, aus Tunicin Zellobiose^), ein
charakteristisches Abbauprodukt der Zellulose, zu gewinnen.

Die Zellulose ist in erster Linie durch ihre außerordentliche Wider-
standsfähigkeit gegen alle möglichen EinwiFkungen ausgezeichnet. Sie ist
nicht nur sehr resistent gegen Chemikalien, sie wird auch von Fermenten
nur schwer angegriffen. Gewisse Lebewesen vermögen sie abzubauen. Vor
allem sind es Mikroorganismen, denen diese Fähigkeit zukommt.

Die Zellulose ist in den gewöhnlichen Lösungsmitteln, in verdünnten
Säuren und Alkalien ganz unlöslich. Sie löst sich nur in Kupferoxydam-
moniak (Schiveizersches Reagens s). Bringt man Zellulose, z. B. Filtrierpapier,
in heiße, konzentrierte Schwelelsäure, dann erhält man Abscheidung von
Kohlenstoff. Läßt man sie bei gewöhnlicher Temperatur mit konzentrierter
Schwefelsäure stehen, dann bilden sich zunächst Schwefelsäureester. Läßt
man auf Zellulose Essigsäureanhydrid und Schwefelsäure bei 105 — 1 lO»
einwirken, dann gelangt man zur Oktaacety Izellobiose.*) Es sei auch
noch kurz auf die Zellulosenitrate hingewiesen, die wegen ihrer beson-
deren Eigenschaften mannigfaltige Anwendungen, z. B. als Sprengmittel,
gefunden haben. Die Zellulose färbt sich mit Jod und Schwefelsäure blau.
Es sind noch sehr viele Farbreaktionen beschrieben worden. Sehr schön
ist die Violettfärbung mit Chlorzinkjodid.

Wird die Zellulose durch Kochen mit verdünnten Säuren hydrolysiert,
dann liefert sie schließlich Traubenzucker. =^) Die einzelnen Zwischenprodukte
sind auch hier nicht bekannt. Nur das Disaccharid Zellobiose ist näher

') Berthelot: Aniiales de Cbim. et de l'hys. 56. 149 (1859). — /•-'. WiiUerstein:
ZeitBcbr. f. physiol. Chemie. 18. 46 (1893).

•) Fj. Abderhalden luid G. Zemplen: Zeitschr. f. physiologische Chemie. 72. .^8
(1911).

») E. Schweizer: .Inurn. f. prakt. Chemie. 76. 109. 344 (1857).

*) Zd. H. Skraup und ./. König: Monatshefte f. Chemie. 22. 1031 (1901).

') Nach M. Cunningham (J. Chem. Soc. 113. 173 11918]. — Charles F. (iross
und K.J. Heran: (Ebenda. 113. 182 |1918|) gibt es Zellulosearteu. bei deren Abbau
nicht Glukose entsteht.

H2

III. Vorlesuug,

charakterisiert worden. Sie liefert zwei Moleküle Traubenzucker. Die Kon-
stitution der Zellulose ist ebenso wie die der bereits besprochenen Polysac-
charide noch in wesentlichen Funkten strittig, i)

Eine für die Pflanzenwelt bedeutungsvolle Kombination von Zellulose
mit Lignin — Holzsubstanz — liegt im Holze vor.

Im tierischen Organismus ist bis jetzt nur ein Polysaccharid dieser
Reihe aufgefunden worden, das ausschließlich aus Traubenzucker besteht. Es
ist dies das Glykogen. Diesem kommt biologisch die gleiche Bedeutung zu,
wie z. B. der Stärke, dem Reservekohlehydrat der Pflanze. Der tierische Or-
ganismus speichert überschüssige Kohlehydrate in Form von Glykogen in
den verschiedensten Organen auf. Dieses Polysaccharid wurde fast zur
gleichen Zeit von CUindo ßemard -) und V. Beulen ^) entdeckt.

Claude Bernard beobachtete schon im Jahre 1848 den hohen Gehalt
der Leber an Traubenzucker*) und fand, daß sie erst nach langem Hungern
sehr zuckerarm wird. Wenige Jahre später glückte ihm auch der Nach-
weis, daß die Glukose in der Leber nicht unmittelbar als solche vorhanden
ist, sondern erst allmählich aus einer Vorstufe entsteht. Er stellte fest,
daß die einem eben getöteten Hunde entnommene Leber nach der Aus-
spülung des Blutes und längerer Durchleitung (40 Minuten) von Wasser
keinen Zucker an die Spülflüssigkeit mehr abgab. Auch konnte durch Aus-
kochen eines Leberstückchens kein Zucker erhalten werden. Wohl aber ließ
sich solcher in reichlicher Menge nachweisen, wenn die frische Leber z. B.
24 Stunden gelegen hatte. Dies brachte Claude Bernard auf den Gedanken,
daß in der Leber eine Substanz vorhanden sei, die in W^asser sich schwer
löst und unter der Mitwirkung der Lebersubstauz Zucker liefert. Das
Lebergewebe muß „lebend" sein, wie der folgende Versuch zeigt. Wird nach
dem vollständigen Auswaschen der Leber die eine Hälfte gekocht, so zeigt
es sich, daß dieses Leberstück keinen Zucker mehr bildet, wohl aber der
andere nicht gekochte Teil. Claude Bernard hat aber nicht nur die Ent-
stehung des Zuckers aus einer offenbar kompliziert gebauten Vorstufe ver-
folgt, sondern es ist ihm auch gelungen, diese darzustellen.'') Die von ihm
angewandte Methode zur Darstellung des (ilykogens ist in ihren Grundzügen
auch heute noch dieselbe. Sie beruht auf der Beobachtung, daß Alkohol

') Vgl. hierzu besdiidert; Kurt Hess und IV. Wittclsbach: Zeitschr. f. Eleklro-
chemie. 26. 232 (1920). — K. Hess und Eriisf Messmer: Berichte d. Deutsch. Chem.
(iosellsch. 54. 834 (1921). — Kurt JJcss: Berichte d. Deutsch. Chem. Gesellsch. 54.
2S68 (1921). — Knrf Hess: Zeitschr. f. augevvaiidte Chemie. 34. 49 (1921). — P. Karrer
und ('. Nägeli: Helv. ehem. acta. 4. 169 (1921). — /'. Karrer und Fr. Widmer:
Ebenda. 4. 174 (1921). — J. C. Ircine und Ch. W. Snn/ar: ^. Chem. Soc. London.
117. 1489 (1920). — Karl Frendenhery : Berichte d. Deutsch. Chem. Gesellsch. 54.
767 (1921). — R. (). Herzoy und W. Jancke: Zeitschr. f. Physik. 3. 196 (1920).

-) Claude i?ip/-narrf.- * Compt. rend. de l'Acad. des Sciences. 41. 461 (1855); 44.
1325 (1857); 48. 77, 673, 884 (1859).

') V. Hensen: Virchoin^ Archiv. 11. 395 (1857).

*) Vgl. Claude Bernard und Barreswil: Compt. rend. de l'Acad. des Sciences. 27.
514 (1848). — Eine ausgedehnte Studie über das Glykogen verdanken wir E. F. W.
l'lläyer: Das Glykogen und seine Beziehungen zur Zuckerkrankheit. 2. Aufl. Bonn.
Martin Hager. 1905. — Eine vollständige Zusammenstellung der Arbeiten von Claude
Bernard findet sich in: L'oeuvre de Claude Bernard. l'aris. .1. B. Bailliere et Fils.

^) Claude Bernard: Lc^ons sur la l'hysiologie et la Pathologie du Systeme uerveux.
1. 467 (1857). — Vgl. auch (iazette medicale. 2i<. III (1857).

Kohlehydrate, 6H

aus einer alkalischen Lösung der Organe das Glykogen fällt. Durch Wieder-
holung der Auflösung in Kalilauge und Fällung mit Alkohol kann das Iioh-
glykogen gereinigt werden. August KeknU ») hat das Glykogen nach der
oben angegebenen Methode zuerst Stickstoff- und aschefrei dargestellt.

Das Glykogen stellt ein feines, weißes, amorphes Pulver dar. Es ist
geruch- und geschmacklos. Cber sein Molekulargewicht liegen sehr wider-
sprechende Angaben vor. Die einen Autoren schreiben ihm ein sehr hohes
zu. andere halten eine einfachere Zusammensetzung für wahrscheinlicher.
Letztere dürften nach neueren Forschungen recht behalten. 2) Das (Glykogen
quillt in kaltem Wasser und löst sich nur scheinbar auf. Die Lösung zeigt
hierbei deutliche Opaleszenz. Daß eine wirkliche Lösung nicht eingetreten
ist, beweist der Umstand, daß das Glykogen nicht durch tierische Mem-
branen diffundiert. Außerdem hat Gatin-Gruznrska ^) gezeigt, daß in Wasser
gelöstes Glykogen gegenüber dem elektrischen Strome sich ganz wie ein
Kolloid verhält. Ks wandert, und zwar zur Anode.*) Das Glykogen dreht
nach rechts. Seine Lösung färbt sich mit Jod je nach der Konzentration
gelbbraun, rotbraun bis tiefrot. Kupferoxydhydrat wird von Glykogen in
alkalischer Lösung in Lösung gehalten, jedoch nicht reduziert."^)

(ianz entsprechend, wie die übrigen Polysaccharide, zerfällt auch (ily-
kogen beim Kochen mit verdünnten Mineralsäuren in seine einfachsten Bau-
steine, und zwar entsteht ausschließlich T r a u b e n z u c k e r. Glykogen wird auch
durch diastasische Fermente abgebaut. Von Abbauprodukten sind Dextrine
und Maltose mit Sicherheit nachgewiesen. Im übrigen liegen die Ver-
hältnisse genau so, wie bei der Stärke, indem wir vorläufig auch hier bei
den höher molekularen Verbindungen (Dextrinen) keine Gewähr für deren
Einheitlichkeit haben, ebensowenig, wie wir wissen, ob das Glykogen selbst
ein einheitHches chemisches Individuum darstellt. Interessant ist, daß beim
stufenweisen Abbau des Glykogens entsprechende Produkte isoliert werden
konnten, wie bei der Zerlegung der Stärke, indem auch hier Hexa- und
Tetraamylose zur Beobachtung kamen. ^) Unentschieden ist noch die Frage,
ob das in den Geweben abgelagerte Glykogen im freien Zustande vor-
handen ist, oder ob es nicht vielmehr wenigstens zum Teil gebunden vor-
kommt.

Das Glykogen ist im gesamten Tierreich sehr verbreitet und findet
sich in den verschiedenartigsten Geweben. ^) Eine Hauptablagerungsstätte
ist die Leber. In dieser ist es in der Zellsubstanz eingelagert. Der Kern

M August Keknlr: Pharmaz. Zeutrall)!. 300 (1H58).

2) Z. Gatin-Gruzewska: Pfiüger^ Archiv. 103. 282 (1<)04). - K. r. Knaßl-Lenz:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 293 (1905).

^) Z. Gatin-Gruzeuska: F/lüf/ers Archiv. 103. 287 (1904). — Fil. Bofiazzi iiud
G.d/Errico: Pflügers Archix. 115.359(1906).— Leonhard Wacker: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 71. 143 (1911).

*) Vgl. hierzu auch F. Botazzi : Atti R. Acc. dei Lincei Roma. [5. | 18. II. S7
(1909).

^) Bezüglich der außerordeutlich wichtigen quantitativen Bestimmung des (ily-
kogeijs vgl. Pflüger: 1. c. (Zitat 4, S. 62), 61 u. 67 u. tt'.

") Uans Pringsheim und S/ephanie Lichtentitcin : Berichte der Deutschen Hieni.
Gesellsch. 49. 364 (1916).

') Vgl. bezüglich des mikmcliemischen Nachweises des Glykogens Dietrich Bar-
j'urth: Archiv für mikroskopische Anatomie. 25. 259 (1885) und Edgar Gierke : Das
Glvkogen in der Morphologie dos Zellstoftwechsels. Habilit.-Schrift. (i. Fischer. Jena 1905.

(34 III- Vorlesung.

bleibt stets frei vou Glykogen. Der Glykogengehalt der Leber ist abhängig
vom Ernährungszustand des Tieres. Die Leber enthält dieses Polysaccharid
bereits in frühen Entwicklungsstadien'), wenn auch in geringen Mengen.
Es ist auch in den der Leber der Wirbeltiere nach Funktion und Bau
ent.sprechendeu (Jrganen vieler "Wirbellosen aufgefunden worden, so bei
Krebsen, Mollusken usw.

Eingehende Studien sind namentlich über die Verteilung des Gly-
kogens in der Leber von Gastropoden gemacht worden. Es zeigte sich,
daß der Glykogengehalt dieses Organs ganz von denselben Bedingungen
adhängig ist, wie bei den Wirbeltieren. Bei Limax und Helix-*) konnte
durch Hunger nach 20 — 21 Tagen das gesamte (Glykogen zum Verschwin-
den gebracht werden. Nach der Fütterung trat im Verlauf von 9 — lOStun-
ben wieder Glykogen auf. Es wird zunächst in der Bindesubstanz abge-
lagert und dann erst in dem Epithel der Leber. Beim Hungern verschwindet
letzteres zuerst. Bei den Gastropoden ist die Leber der Hauptstapelplatz
des Glykogens. Alle übrigen Organe kommen als Ablagerungsstätten kaum
in Betracht.

Auch bei anderen niederen Organismen außer den Mollusken und
Gastropoden ist Glykogen recht verbreitet. So wies schon Chuale Bemard
Glykogen in Fliegenlarven, den Raupen mancher Insekten, in Regenwürmern,
Bandwürmern usw. nach. Andere Autoren fanden es bei Echiuodermen,
Holothurien, Polypen, Schwämmen usw.

Auch bei Protozoen (Vorticellen, Opalinen, Chilodon, Amöben, Rhizo-
poden). ferner bei Pilzen ^j ist Glykogen nachgewiesen worden. Eingehend
untersucht ist von Clautnan^) und Arthur Harden und WiU'mtH John
Young"-') der Gehalt der Hefezellen an Glykogen.

Der Nachweis des Glykogens ist nicht in allen Fällen einwandfrei
geführt und vor allem ist noch ganz unentschieden, ob nicht trotz großer
Ähnlichkeit zum Teil von Glykogen ganz verschiedene Substanzen vorlagen.
Jedenfalls gehören alle diese Stoffe nach ihrer biologischen Bedeutung zur
Gruppe der Reservekohlehydrate. ")

Bei den Wirbeltieren kommt auch den Muskeln eine bedeutende
Rolle als Glykogenspeicher zu. Die Verteilung des Glykogens in den ein-
zelnen Muskeln und den verschiedenen Organen ^) ist eine sehr ver-
schiedene, ^l

Glykogen findet sich nicht nur in den quergestreiften, sondern
auch in den glatten Muskeln und ist auch in den Muskel fibrillen ent-

J) E. Piiiiger: Pflügers Archiv. 95. 19 (1901). — Ebenda. 102. 305 (1904).

') Vgl. z. B. //. Erhard: Verhaudl. der Deutscheu Zool. Gesellsch. 22. Jahresver.
Sammlung in Halle 1912. — H. Erhard und F. Zieglwallner ^ Zeitschr. f. Biol. 58. ö41
(1912).

^) Errera: Das Epiplasma der Ascomvceten und das Glykogen der Pflanzen,
Brüssel 1882 und Compt. rend. de l'Acad. des" Sciences. 101. 253 (1885).

*) Clautrian: Mem. couronn. Acad. Roy. Belg. 53 (1895).

^) Arthur Harden und William John Younq: Transactions of the Chemical
Society. 81 (1902).

*) Bezüglich des Vorkommens von Glykogen unter pathologischen Verhältnissen,
namentlich in Neubildungen vgl. 0. Lubarsch: Glykogendegeneration in 0. Lubarsch
und R. Ostertag: Ergebnisse. 1. Jahrg. 2. 166 (1895).

') Bernhard Schöndorff: Pflüger?, Archiv. 90. 191 (1903).

*) August Cramer: Zeitschr. f. Biologie. 24. 78 (1888).

Kohlehydrate. 65

halten. Der Gehalt der Muskeln an Glykogen ist abhängig vom allgemeinen
Ernährungszustand. Wir werden bald sehen, daß dem Glykogen der Muskeln
eine ganz besondere Bedeutung zukommt, und daß es in Beziehung zu
ihrer Arbeitsleistung steht. Auch dem Muskelapparate der Wirbellosen
fehlt das Glykogen nicht und hat hier dieselbe Bedeutung, wie bei den
\\irbeltieren.

Glykogen ist ferner in der Pankreasdrüse, in den kleineren
Drüsen des Verdauungsapparates, den Lungen, den Nieren, den
Geschlechtsdrüsen, im Nervensystem i), den Epithelien, der
Bindesubstanz, im Knorpel 2). den Blut- 3) und Lymphgefäßen
nachgewiesen worden.

Außer den bis jetzt aufgeführten Kohlehydraten sind verschiedene
zu den Polysacchariden gehörende Verbindungen beschrieben worden, die
teils im Blute, in der Milch und namentlich im Harn beobachtet worden
sind. Sie führen zum Teil, wie wir schon S. 56 erwähnt haben, den Namen
tierisches Gummi*), zum Teil werden sie als dextrinartige Sub-
stanzen ö) usw. bezeichnet. Letztere sind namentlich im Harn von Diabetes-
kranken in größerer Menge aufgefunden worden. Es sollen jedoch auch in
jedem normalen Harn solche Produkte vorhanden sein, wenigstens werden
die beim Kochen von Harn mit Mineralsäuren sich bildenden Huminsub-
stanzen. allerdings ohne sichere Grundlagen, als Beweis für die Anwesen-
heit von Kohlehydraten aufgefaßt. ^) Sicheres wissen wir, wie schon betont,
einstweilen über diese Produkte nicht und ebenso unbekannt ist vorläufig
ihre biologische Bedeutung. Am nächsten liegend ist namentlich bei den
im Harn auftretenden komplizierter gebauten Kohlehydraten der Gedanke,
daß wir es mit Produkten zu tun haben, die dem vollständigen Abbau in
den Geweben entgangen sind.

Im Anschluß an die besprochenen Polysaccharide sei noch auf die-
jenigen Verbindungen hingewiesen, an deren Aufbau stickstoffhaltige
Kohlehydrate beteiligt sind.

Ein Dipentosamin, d. h. eine Biose eines Pentosamins — eine
Verbindung, die entsprechend aufzufassen ist, wie das Glukosamin — , ist
z. B. aus Pferdeleber isoliert worden. ^) In diesem Zusammenhange sei auch
auf die S. 42 ff., 173 erwähnten stickstoffhaltigen, den Kohlehydraten nahe-
stehenden Verbindungen hingewiesen. Über ihre biologische Bedeutung
wissen wir zur Zeit leider so gut wie garnichts.

») H. Erhard: Biolog. Zentralbl. 31. 472 (1911) und Archiv f. Zellforschung. 8.
442 (1912).

«) Pietro Guizzetto: Zeutralbl. f. Pathol. 21. Juni (1910).

') Eine viel umstrittene Fiage ist. ob das Blutplasma selbst Glykogen enthält
oder aber, ob der Gehalt des Blutes an Glykogen nur auf denjenigen der weißen Blut-
körperchen zurückzuführen ist. Es scheint, daß ab und zu Glykogen im Plasma sich
vorfindet, gewöhnlich dürfte jedoch sein Vorkommen auf die Leukozyten beschränkt sein.

*) IL A. Landwehr: Zentralbl. f. d. med. Wisseusch. Nr. 21. 369 (1885). — Vgl.
auch K. Baisch: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 18. 193 (1894) und 19. 339 i:i895). —
Ebenda. 20. 249 (1895).

') Vgl. z. B. K. r. Alffhan: Helsingfors. üsakevhtiö Weilin und Göös Aktie-
iiolag (1904).

") Vgl. die Beobachtung von Emil Abderhalden und Fritz Prcgl: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 46. 19 (1905j.

') Th. R. Offner: Hofmeistern Beiträge. 8. 399 (1906).

Abderhalden, I. Teil, Physiologische Chemie. 5. Aufl. 5

66 m. Vorlesung.

Wir haben bis jetzt ausschließlich Verbindungen betrachtet, an deren
Aufbau nur Kohlehydrate teilnehmen. Wir würden ein sehr unvollstän-
diges Bild der Bedeutung dieser Körperklasse entwerten, wenn wir nicht
noch hervorheben würden, daß die Saccharide in mannigfaltiger Art am
Aufbau aller möglichen Substanzen sich beteiligen, die auch aus anderen
Bausteinen als aus Kohlehydraten bestehen. Man hat alle derartigen Ver-
bindungen Glukoside genannt. Man kann diesen Begriff auch auf die
Polysaccharide ausdehnen und diese dann als solche Glukoside auffassen,
die nur Kohlehydrate enthalten. Es ist jedoch zweckmäßiger, den Namen
Glukoside ganz auf jene Verbindungen zu übertragen, die neben Kohle-
hydraten auch andere Arten von Bausteinen besitzen.

Die Zahl der Glukoside ist eine ganz gewaltige.^) Sie sind vor allen
Dingen im Pflanzenreich weit verbreitet. Man kann die große Klasse der
Glukoside einmal ganz allgemein nach ihrer empirischen Zusammensetzung
einteilen und die Anwesenheit oder das Fehlen von Stickstoff als Abgren-
zung benutzen. Man kann ferner die Art der vorhandenen Kohlehydrate
der Einteilung zugrunde legen und z. B. stickstoffhaltige Glukoside, die bei
der Hydrolyse Glukose liefern, für sich betrachten. Alle diese Einteilungs-
formen haben deshalb etwas Gezwungenes an sich, weil in den meisten
Fällen nicht die Zuckerkomponenten, sondern die anderen Bausteine der
Glukoside unser besonderes Interesse fesseln und durch die erwähnte
Gruppierung Verbindungen getrennt werden, die wiegen sonst gleichen
oder nahe verwandten, nicht zuckerartigen Bausteinen zusammengehören
und auch nach ihren biologischen Eigenschaften enge Beziehungen zu-
einander haben.

Emil Fischer 2) hat die Glukoside auf Grund der Beobachtung, daß
die verschiedenartigen Vertreter dieser Körperklasse sich gegenüber Fer-
menten ganz charakteristisch verhalten, in zwei große Klassen eingeteilt. 3)
Es gibt Glukoside, die von Bierhefe und den aus dieser darstellbaren,
ferm enthaltigen Auszügen gespalten werden. Diese Glukoside hat Emil
Fischer a-Glukoside genannt. Andere Glukoside widerstehen den Fer-
menten der Bierhefe vollständig, sie lassen sich aber durch Fermente,
Emulsin genannt, die in süßen und bitteren Mandeln enthalten sind, zer-
legen. Die Glukoside, die dieser Pteihe angehören, sind als ^-Glukoside
bezeichnet worden.*) Die Glukoside, die in der Pflanzenwelt vorkommen,
gehören fast ausnahmslos der letzteren Reihe an. Boiirqiiolot •'>) hat auf
Grund dieser Beobachtungen eine biochemische Methode zum Nachweis
bestimmter Glukoside im Pflanzenreich ausgearbeitet.

Die beiden genannten Pieihen von Glukosiden werden durch die fol-
genden einfachsten Glukoside vertreten:

'J Vgl. u. a. ./. ./. ( . ran Rijn: Die Glukoside. Gebr. Bornträger. Berlin 1900.

-) Emil Fischer: Berichte der Deutschen Chcm. Gesellsch. 27. 29G5 (1865); 28.
1145 (1895); Zeitschr. f. physiol. Chemie. 26. 60 (1898).

') Außerdem hat Emil Fischer [Berichte der Deutscheu Chcm. Gesellsch. 47. 1980
(1914)] ein y-Methylglukosid aufgefunden. — Vgl. auch J. ('. Iriine, Ahr. W. Fijfe,
Th. Ferciral: Journ. Cham. Soc. 107. 524 (1915).

*) Ganz eindeutig ist übrigens die erwähnte Trennung mittels Hefe und Emulsin
nicht, wie wir iu Band II, Vorlesung XV'III noch erfahren werden.

^) Em. Bourquelot : Arch. de l'harmacie. 245. 172 (1907). — Vgl. weitere Literatur
im Kapitel : Synthesen durch Fermente.

Kohlehydrate,

67

CH, . (J . C . H

H— C— OH

H— C

HO-C—H

H— C

H— C-OH

H— C— OH

CH2 OH CH, OH

a-Methyl-d-glukosid. ß-Methyl-d-glukosid.

Diese Glukoside, die durch Erhitzen von Glukose mit methylalko-
holischer Salzsäure gewonnen werden ' ) , liefern bei der Spaltung nicht
die gleiche Glukose.^) Wird a-Methylglukosid hydrolysiert , dann erhält
man eine Glukose, die sehr stark dreht. Man hat sie als a- Glukose
bezeichnet. 3) Aus dem ß-Glukosid erhält man eine weniger stark drehende,
ß-Glukose genannte Form. Die beiden Glukosearten sind durch die
folgenden, die nahen Beziehungen zu den a- und fi-Glukosiden ohne
weiteres zum Ausdruck bringenden, die Butylenoxydbindung enthaltenden
Formeln charakterisiert worden*):

H-C— oH OH— C-H

HO— C— H

CH.2OH
a-d-Glukose.

GH., OH
ä-d-Glukose.

') Emil Fischer: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 26. 2400 (1893); 28.
1151 (1895).

-) Armstrong: Jourü. Chem. Soc. 83. 1305 (1904).

') Über eine weitere Glukoseform vgl. Emil Fischer : Berichte der Deutscheu
Chem. Gesellsch. 47. 1980 (1914). — James Colquhoun Irvine , Ä. \V. Fijfe und
7A. F. Hogg: Journ. Cbem. Soc. 107. 524 (1915).

*) Äußer der a- und ji- d- Glukose ist noch eine andere, mit 7 bezeichnete Form
zur Beobachtung gelangt, für die eine Äthylenoxydbindung im Molekül angenommen wird:

H-C-OH

HO-C—H

I
H-C— OH

I
H-C— OH

1
CH., OH

und

HO-C-H

l>0
H— C/

I
HO— C-H

I
H-C— OH

I
H_C-OH

I
CHjOH

68 III. Vorlesung,

An Stelle der Methylgruppe kann man synthetisch alle möglichen
Verbindungen mit Glukose verknüpfen und z. B. phenolartige Produkte
darstellen. Selbstverständlich kann man auch andere Zuckerarten wählen.
Man kann die Art des beteiligten Zuckers im Namen des Glukosids zum
Ausdruck bringen, indem man z. B. von Pentosiden, Hexosiden usw.
und noch spezieller von Arabinosiden, Xylosiden, Galaktosiden usw.
spricht. Der Name Glukosid ist nicht ganz glücklich gewählt, weil er an
und für sich auf die Glukose hinweist. Man könnte von dem allgemeinen
Namen der Bausteine der Kohlehydratreihe Saccharid ausgehen und von
Saccharosiden sprechen, allein dann kommt man wieder mit der Saccha-
rose, dem Eohrzucker, in Konflikt.^)

Zu den Glukosiden des Pflanzenreiches gehört eine große Reihe von
Verbindungen, die ganz besondere Wirkungen auf den tierischen Organismus
entfalten. Sie sind zum Teil wichtige Arzneimittel geworden. Es seien
einige der bekanntesten Glukoside hier angeführt. In den Blättern von
Arctostaphylos uva ursi und auch in anderen Pflanzen ist das Arbutin
aufgefunden worden. Es hat die folgende Konstitution:

O.CeHiiOs

j

HC CH

I 1

HC CH

Xc/^

I

ÖH

Bei der Hydrolyse erhält man d- Glukose und Hydrochinon. Neben
dem Arbutin kommt meist auch ein methyliertes Arbutin vor.

Von besonderem Interesse ist das Glukosid Phlorhizin. Es findet sich
in der Rinde des Apfel-, Bim-, Kirsch- und Pflaumenbaumes. Besonders reich
an Phlorhizin ist die Wurzelrinde. 2) Bei der Spaltung mit Säure liefert dieses
Glukosid unter Wasseraufnahme d-Glukose und Phloretin.^) Dieses letz-
tere läßt sich weiter in Phlorogluzin und Phloretinsäure = p-Oxy-
phenyl-propionsäure zerlegen. Unter geeigneten Bedingungen erhält
man aus dem Phlorhizin nach Cremer und Seuffert^) unter Abspaltung von
Phloretinsäure Phlorogluzinglukosid = Phlorin. Die Synthese dieses

Leider ist die Nomenklatur und Auffassung dieser Formen, in denen die Glukose in
Lösung auftritt, wobei sich zwischen den verschiedenen Formen Gleichgewichte aus-
bilden, noch nicht einheitlich.

*) In vieler Beziehung nicht unzweckmäßig wäre die Bezeichnung der gesamten
Kohlehydrate als Karbohydrosen. Die Bezeichnung Karbohydroside würde dann
die „Glukoside" umfassen.

*) de Koninck: Anualen d. Chemie. 15. 75. 258 (1835).

») J. Liebig: Annalen d. Chemie. 30. 217 (1839). — Strecker: Ebenda. 74. 184 (1850).
— Synthese: Emil Fischer und Ostnan Nouri: Berichte d. Deutschen Chem. Gcsellscb.
50. 611 (1917).

*) Joseph Schulter: Zeitschr. f. Biol. 56. 274 (1911). — M. Cremer: Münchener
med. Wochenschr. Nr. 32 (1911). — M. Cremer und R. W. Seuffert: Berichte der Deut-
schen Chem. Gesellsch. 45. 2565 (1912).

Kohlehydrate,

69

Glukosides ist von Emil Fischer und H. Strauss ^) ausgeführt worden. Die
folgenden Formeln geben einen Einblick in den Abbau des Phlorhizins:

CHo . GH., . C(J . C

0

HO/^\o . C . CH (OH) . CH (OH) . C . CH (OH) . CH^ . OH.

■ I I

H H

\

OH

ÖH

P-Oxy-

Phloro-

(ilukoseres

t

phenyl-

gluzinrest

propion-

säurerest

(Phloretin-

säurerest)

Phl

orhizin

CHo

.CH,

.CO.C

1

1
HOr^ ^OH

+ H,

0 =

1 1
i

1

+ C,H,.,Oe.

\ /

^y

OH

OH

Phloretin Glukose.

Es kann jedoch die Spaltung auch so verlaufen, daß Phloretinsäure
CHo . CH., . COOH

OH

entsteht und

0

HO^ \o . C . CH (OH) . CH (OH . C . CH (OH) . CH, . OH.

I !

H H

OH

Phlorin = Phlorogluzinglukosid.

Wir kommen auf diese Verbindungen noch zurück. Sie haben eine
große Bedeutung erlangt, weil das Phlorhizin, Tieren eingespritzt, zur
Zuckerausscheidung im Harn führt. Die angeführten Formeln geben uns
einen guten Einblick in den Auf- und Abbau komplizierter gebauter
(jlukoside.

^) E. Fischer u. H. Strauss: Berichte d. Deutsclion Cheni. (iesellsch. 45. 2467 (lyl2i.

70

III. Vorlesung.

In Gaultheria procumbens ist ein Glukosid, Gaultherin genannt, auf-
gefunden worden, das bei der Hydrolyse Glukose und Salizylsäuremethylester
liefert. Unbekannt in ihrer Konstitution sind die Glukside Adonin und
Adonitin. Beide finden sich in der Pflanze Adonis. Sie wirken beide auf
das Herz. Ein stark wirkendes Herzgift ist auch das Cheiranthin, das
in den Blättern und Samen des Goldlacks sich findet. Von hervorragender
Bedeutung sind die verschiedenen Digitalisglukoside i) aus DigitaUs.
Sie wirken alle mehr oder weniger ausgesprochen auf das Herz. Auch
Strophantin aus den Samen von Strophantus Combe ist ein aus-
gesprochenes Herzmittel. Am Aufbau dieses letzteren Glukosids sind
Mannose und Rhamnose beteihgt.

Ein interessantes stickstoffhaltiges Glukosid ist das Amygdalin.^)
Es hat die folgende Konfiguration s):

Glukoserest

Glukoserest

D —

OH H

OH

H H OH H H

HC-C — C — C — C — CH, — 0 — C — C — C — C — C~CH..OH.

0 H OH H H

I
NC.CH.aH,

OH H

O

OH

Blau- Benzalde-
säure- hydrest
rest

• Bei der Einwirkung von Emulsin zerfällt Amygdalin in Benzal-
dehyd, Blausäure und zwei Moleküle d-Glukose*):

C,o Ha, NOu + 2 Hg 0 = 2 Ce H,.. 0, -\-G,R,. CHO + HCN.
Durch Fermente der Hefe erfolgt die Spaltung in anderer Art. Es
entstehen d-Glukose und Mandelnitrilglukosid^), d.h. es wird nur
ein Glukoserest entfernt. ") Man kann das Amygdalin als ein Glukosid eines
Disaccharids auffassen. Die Natur des letzteren ist noch nicht ganz auf-
geklärt. Maltose, die nach ihrem Verhalten gegenüber Emulsin und Hefe-
fermenten und insbesondere gegenüber der sogenannten Maltase als ein

') Vgl hierzu: 0. Schmiedeberg : Archiv f. exper. Path. u. Phanuak. 3. 1(5 (1874).
— 0. Schmiedeher q und Koppe: Ebenda. 3. 284 (1874). — Kiliani: Archiv f. Pharmacie.
230. 250 (1892); 233. 319 (1895); 234. 273 (1896). — Berichte der Deutschen Chem.
Gesellsch. 31. 24.54 (1898): 34. 3591 (1901); 40. 2996 (1907): 49. 701 (1916); 52. 200
(1918).

*) Entdeckt von liobiquet und Boufron-Chalard : Ann. de Chini. et de Phys.
[21. 44 352 (1829).

") Auld: .Tourn Chem. Soc. 93. 1276 (1908).

*) J. Liehig und F. Wähler: Ann. de Chim. et de Physique. 64. 185 (1837). —
Vgl. auch ebenda. 22. 1 (1837).

^) Vgl. seine Synthese: Emil Fischer und Max Bergmann: Berichte der Deut-
schen Chem. Gesellsch. 50. 1047 (1917).

«) E. Fischer: Berichte der Deutscheu Chem. Gesellsch. 27. 2989 (1894); 28.
1508 (1895).

Kohlehydrate. 7 1

a-Glukosid aufzufassen ist, liegt sicher nicht vor. Es handelt sich viel-
mehr um eine Kombination von a- und fi-Olukose. Das aus Amygdalin
darstellbare Mandelsäurenitrilglukosid ist als das l-Mandelsäurenitril-li-
glukosid erkannt worden, i) Interessanter Weise kommt in den BKättern
von Sambucus niger ein d-Mandelsäurenitril-ß-glukosid, Sambu-
nigrin genannt, vor.-) Endlich ist das in frischen Blättern von Prunus
laurocerasus aufgefundene Prunolaurasin als Gemisch der beiden er-
wähnten Glukoside festgestellt worden. =')

Schließlich sei noch erwähnt, daß das Alizarin, der bekannte Krapp-
farbstoff, in der Mutterpflanze Rubia tinctoria, auch als Glukosid (Rub-
ervthrinsäure) vorkommt.

Auch der Indigo findet sich im Pflanzenreich nicht als solcher,
sondern in Form des Glukosids Indikan. Bei der Hydrolyse erhält man
aus diesem Glukose und Indoxyl. Dieses letztere ist farblos. Erst das bei
der Oxydation sich bildende Indigotin zeigt die schön blaue Farbe:

Ci,H,,N06 + H,0 = CjU^ + iVllj^

Indikan Glukose Indoxyl

^CgH.NO + ()., = CisHioN-^O-, -f 2H.,().

Indigotin.

Eine außerordentlich interessante Gruppe von Glukosiden stellen
auch die Anthocyane dar.*) Sie sind als Farbstoffe der Blüten und
Früchte weit verbreitet. So zerfällt das Anthocyan der Kornblume, das
Cyanin, bei der Hydrolyse in zwei Moleküle Glukose und ein Molekül
Cyanidin (eigentliche Farbstoffkomponente). Das gleiche Diglukosid des
Cyanidins findet sich in dem Anthocyan von Rosa gallica. In den
Preißelbeeren findet sich der Farbstoff Idäin. Er enthält ein Molekül
Cyanidin uud ein Molekül Galaktose. Der Farbstoff der Weintraube, das
Önin, liefert bei der Spaltung je ein Molekül Glukose und Ö nid in. Das
Anthocyan der Heidelbeere, Myrtillin genannt, besteht aus Glukose und
Myrtillidin. Die Stockrose enthält die gleiche Farbstoffkomponente Myr-
tillidin plus Glukose. Bei der Spaltung des Anthocyans des Rittersporns,
Delphinin genannt, entstehen zwei Moleküle Glukose, zwei Moleküle
p-Oxybenzoäsäure und ein Molekül Delphinidin. Aus dem letzteren
sind durch Spaltung mit Alkali Phloroglucin und Gallussäure gewonnen
worden.

Mit den Anthocyanen sind die Flavone, z. B. das Quercetin. das
sich in der Eichenrinde, in den Blüten der Kastanie usw. in Form des
Glukosids Quercitrin findet, nahe verwandt.

') Vgl. R. J. Caldwell und S. L. Coiirfauld: .1. of ehem. Soc. 91. 666. 671 (1907);
Bourquelot und Herissey : J. de Pharmacic et de Chimie. (6.) 26. 5 (1907).

^) Bourquelot und Jle'rissei/: J. de Pharmacie et de ('himie. ((>.) 26. ö (1907).

*) Herissey: J. de Pharmacic et de Chimie. (6.) 23. 5 (190(5).

*) Vgl. die Arbeiten von Richard Willsfätfer: Sitzuntrsbcricht der Preußischen
Akad. d. Wiss. 402 (1914); Richard Willsfätfer und Heinrich Mallison: Ebenda. 769
(1914); Richard Wilhfätter und ImzIo Zechmeisfer: Kbenda. S86 (1914); Richard
Willstätter: Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch. 47. 2S31 (1914). — Richard Will-
sf (Älter, Thomas J. Nolan, Heinrich Mallison, Eimer K. lioUon, Walter Mieg. Ernst H.
Zollinger, Karl Martin: Liebiys Annaion. 408. 1 (1914/l."i).

72 III- Vorlesung.

Die Farbstoffkomponenten der Anthocyane sind nach den tiefschür-
fenden Untersuchungen von Eichard WiUstätfcr als Derivate eines Pho-
nylbenzopyrylium zu betrachten. Diese Beispiele mögen genügen, um
zu zeigen, daß die Pflanzenwelt zur Herstellung der mannigfaltigen Farb-
stoffe als Bausteine Kohlehydrate gemeinsam mit anderen Verbindungen
verwendet. Nur erwähnt sei noch, daß die Anthocyane mit Säure rote, mit
Alkali blaue Farbstoffe bilden. Endlich kommt noch eine neutrale Form

— Phenolbetain — vor, die violett ist. Viele Verschiedenheiten der unser
Auge entzückenden Blütenfarben sind durch das \^orkommen dieser drei
VerbindungGformen bedingt.

Interessant ist. daß auch die (jruppe der Tanuine zu den Gluko-
siden gehört, und zwar sind die Alkoholgruppen der (ilukose mit Gallus-
säure esterartig verbunden. \)

Auch die in der Natur so verbreiteten Saponine sind den Gluko-
siden zuzurechnen. 2)

Die Aufzählung dieser wenigen Ghikoside der Pflanzenwelt mag ge-
nügen, um einen Einblik in die Verbreitung dieser Körperklasse in der
Pflanzenwelt und ihre Bedeutung zu geben. Wir wollen nur noch hervor-
heben, daß wir ihre Anwesenheit oft auch am Vorhandensein derjenigen
Fermente erkennen können, die imstande sind, bestimmte Glukoside in
ihre Bausteine zu zerlegen.

.^ueh im tierischen Organismus hat man Glukoside aufgefunden
oder mit anderen Worten Verbindungen, die bei der Hydroly.se neben
anderen Bausteinen Zucker liefern. Zwei solchen Klassen von Verbin-
dungen sind wir bereits begegnet, nämlich den Nukleinsäuren und Pro-
dukten der Gehirnsubstanz, die Galaktose enthalten. Als Baustein vieler
Nukleinsäuren ist die d-Ptibose, eine Pentose, festgestellt worden. Außer-
dem gibt es Nukleinsäuren, an deren Aufbau Hexosen beteiligt sind. Wir
kommen auf diese Verbindungen noch zurück.''}

An dieser Stelle sei auch der von F. A. Levcne *) bei der Darstel-
lung von Nukleinsäuren aus der Milz beobachteten Säure gedacht, die an
und für sich nicht reduziert, wohl aber nach dem Kochen mit Säuren.
Levptie nennt sie Gl ukoth ionsäure. Er hält sie für eine Ätherschwefel-
säure. Von welcher Art die Kohlehydratkomponente ist, ist bis jetzt nicht
festgestellt. John A.Mandel und F. A. Lerenc'') konnten diese Säure auch

') Emil Fischer und Karl Freudenberq : Berichte d. Deutsch, ('hem. Gesellsch-
45. 915 (1912). — Vgl. auch ebenda. 46. 1116 (1913); 47. 2485 (1914). — Fmil
Fischer und R.Strauß: Ebenda. 45. 3773 (1912). — Karl Freudenberq : Berichte der
Deutschen Chem. Gesellsch. 52. 177 (1919). — Emil Fischer: Ebenda.' 52. 809 (1919).

— Emil Fischer und M. Bergmann: Ebenda. 52. 809 (1919).

*) A. W. van der Haar: Archiv f. Pharmazie. 250. 424 (1912); 251. 217 (1913):
Ber. d. D. Chem. Ges. 54. 3142, 3148 (1921); 55. 1054 (1922). — E. Winferstein und
M.Maxim: Helv. chim. Acta. 2. 195 (1919).

*) Vgl. über die Synthese von Glukosiden der Purine: Emil Fischer und Burck-
hardt Ilelferich: Berichte d. Deutsch. Ghem. Gesellsch. 47. 210 (1914). — Emil Fischer:
Ebenda. 47. 3193 (1914). — Emil Fischer und A'. r. Fodor: Ebenda. 47. 1058 (1914).

■*) F. A. Levene: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 37. 400 (1903).

^) John A. Mandel und F. A. Levene: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 45. 386 (1905);
ferner Biochem. Zeitschr. 4. 78 (1907). — J. A. Mandel und Carl Neuberg: Biochem.
Zeitschr. 13. 142 (1908). — J'. A. Lerene und W. A. Jacobs: Journ. of experim. Med. 4.
557 (1908).

Kohlehydrate. 73

aus der Niere, der Leber, dem Pankreas und der Milchdrüse in allerdings
recht geringen Mengen gewinnen. Es scheinen übrigens gepaarte Schwefel-
säureverbindungen in Verbindung mit Kohlehydraten im Organismus ziem-
lich verbreitet zu sein. Eine sehr interessante Verbindung ist aus Knorpel
und Amyloid dargestellt worden. Man hat sie Chondroitinschwefel-
säure') genannt. Sie ergibt bei der Hydrolyse Schwefelsäure, Essig-
säure, eine dem Glukosamin isomere Verbindung, Chondros am in ge-
nannt-) (vgl. auch S. 43), und Glukuronsäure. 3) Hier ist auch die
aus dem schleimigen Inhalt des Schweinemagens und anderen Proteinen
der gleichen Art gewonnene, gepaarte Schwefelsäure des Mucins zu nennen.
Sie ist Mucoit in Schwefel säure genannt worden und liefert bei der
Spaltung d-Glukosamin. Nach Abspaltung der Schwefelsäure bleibt Mu-
coitin übrig. Dieses ist ein Disaccharid, bestehend aus Glukuronsäure
und d-Glukosamin. Es enthält ferner eine Azetylgruppe.*) Über die
Bedeutung dieser glukosidartigen Verbindung ist zurzeit nichts bekannt.

Sehr unsicher sind auch unsere Kenntnisse über das von Dredisel ■>)
beschriebene Je kor in. Es ist zuerst in der Pferdeleber, später auch in der
Leber eines Delphins und dann von Bald} •5) in demselben Organ und der
Milz anderer Tiere, in den Muskeln und dem Blut des Pferdes und im
Menschengehirn aufgefunden worden. Das Jekorin enthält Schwefel und
Phosphor und einen Kohlehydratkomplex, der von Mrmasse'') als Glukose
angegeben wird. ^) Es ist vorläufig ganz unmöglich, etwas über die Zu-
sammensetzung des Jekorins auszusagen. Höchstwahrscheinlich stellt es
überhaupt keine einheitliche Substanz, sondern ein Gemisch ganz ver-
schiedenartiger Produkte dar. Über seine Bedeutung läßt sich nach dieser
Sachlage vorläufig gar nichts aussagen, ^j

Von weittragender Bedeutung ist ohne Zweifel die Beobachtung, daß
die Glukose bei der Gärung mit Hefe sich mit Phosphorsäure verbindet

M Carl Th. Mörncr: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 20. 357 (1895). — Die erste
Mitteilung über die Chondroitinschwefelsäure findet sich in: Skand. Archiv f. Physiol.
1. 210 (1889). — Vgl. ferner: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 23. 311 (1897). — N. P. Kraw-
kow: Archiv f. exper. Path. u. Pharmak. 40. 195 (1898). — B. Ocldi: Archiv f. exper.
Path. u. Pharmak. 33. 370 (1894). — 0. Schmiedeberg : Archiv f. exper. Path. u. Pharmak.
28.355(1891); 87. 47 (1920). — A. Orgierund ('. Nenberg : Zeitschr. f. physiol. Chemie.
37. 407 (1903). — Vgl. auch Agnes Kelh/: Beiträge zur ehem. Physiol. u. Pathol. 5. 377
(1904). — KuraKondo: Biochem. Zeitschr. 26. \\Q> {\%\0). — Josef Hebting: Biochem.
Zeitschrift. 63. 353 (1914).

«) P. A. Levene und F. B. La Forge: .Journ. of. Biol. Chem. 18. 123 (1914); 20.
433 (1915). — F. A. Levene: Ebenda. 31. 609 (1917). - Vgl. auch P. A. Levene: Journ.
of Biol. Chem. 26. 143. 155 (1916).

^) F. A. Levene und F. B. La Forge: Journ. of Biol. Chem. 15. 69. 155
(1913).

*) F. A. Levene und ./. Löpez-Siidrez: Journ. of Biol. Chem. 36. 105 (1918);
45. 467 (1921).

^) E.Drechsel: Berichte der Sachs. Gesellsch. der Wisseusch. 1886. 44 und Zeit-
schrift f. Biolog. 33. 85 (1896).

«) Baldi: Archiv f. (Anat. u.) Physiol. 1887. Suppl. 100.

') Faul Manasse: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 20. 478 (1895).

8) B. Bing: Skand. Archiv f. Physiol. 9. 166 (1900).

'■') Vgl. auch .7. Meinertz: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 376 (1905) und M. Sieg-
fried und H.Mark: Ebenda. 46. 492 (1905).

74- III. V'orlesung. Kohlehydrate.

und so ein Glukosid liefert. ') Auch Mannose und Fruktose bilden eine
Hexosediphosphorsäure, CoHio04(P04H2)2. Diese Beobachtung hat an
Interesse noch dadurch bedeutend gewonnen, als vieles dafür spricht, daß
auch in unseren Geweben und insbesondere in den Muskelzellen eine
offenbar identische Glukosidbildung stattfindet. Wir kommen^ auf diesen
Vorgang noch eingehend zurück. 2)

1) A. Barden und W. J. Younq: Biochem. Zeitschr. 32. 173 (1911). — W.J. Young :
Proceed. Rov. Soc. 81. 528(1909). — L.r.Lebedef: Biochem. Zeitschr. 28. 213 (1911);
36. 248 (1912). — Hans Etiler: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 74. 15 (1911); 76. 281 (1911).

— H. Euler und A. Fodor: Biochem. Zeitschr. 36. 401 (1911). — K. Langheld: Berichte
d. Deutsch. Chem. Gesellsch. 45. 1125 (1912). — H. Euler und David Johannsson:
Zeitschr. f. phvsiol. Chem. 80. 205 1912. — Hans Euler, E. Thorin und D. Johannsson:
Ebenda. 79. 375 (1912). — C. Neuherg und H. Pollak: Biochem. Zeitschr. 26. 514 (1910).

— C. Neuberg und E. Kreisch mer : Ebenda. 36. 5 (1911). — Carl Neuberg, Eduard
Färber, Adam Lerite und Eru^in Schwenk: Ebenda. 83. 244 (1917). — C. Neuberg:
Ebenda. 88. 432 (1918).

-) Nach Beobachtungen von Carl Neuberg (Biochem. Zeitschr. 103. 320 [1920])
ist die Bildung der Hexosediphosphorsäure nicht Bedingung für den Eintritt der alko-
holischen Gärung.

Vorlesung IV.

Kohlehydrate.

III.

Bildung der Kohlehydrate im Pflanzenorganismus. Die Rolle der Blatt-
farbstoffe bei der Synthese von organischer Substanz aus Kohlensäure
und Wasser. Die Herkunft der Asymmetrie der Bausteine der Lebewesen.

Wir haben die wesentlichsten Tatsachen über den chemischen Auf-
bau der verschiedenartigen Kohlehydi-ate und ihr Vorkommen im Pflanzen-
und Tierreich kennen gelernt und wollen nun an Hand dieser Kenntnisse
uns der Frage zuwenden, welche Bedeutung die Kohlehydrate für den
pflanzlichen und tierischen Organismus besitzen, und welchen Umwandlun-
gen sie unterworfen werden. Wir müssen, bevor wir an diese Aufgabe
herantreten, einige Bemerkungen allgemeiner Art vorausschicken. Wir wer-
den im Laufe der Vorlesungen erkennen, daß der tierische Organismus
und ebenso der Pflanzenorganismus bestimmter Stoffe bedarf, um leben zu
können. Alle Vorgänge im Tier- und Pflanzenreich werden von den folgen-
den grundlegenden Gesetzen beherrscht.

Einmal gilt für die belebte Natur genau gleich, wie für die unbe-
lebte, das Gesetz der Erhaltung des Stoffes. Es kann weder in der
Pflanze noch im Tier irgend ein Stoff oder ein Element verloren gehen
oder aus nichts entstehen. Diese Tatsache erleichtert die Verfolgung des
V^erhaltens bestimmter Verbindungen oder auch einzelner Elemente im
Pflanzen- und Tierorganismus ganz außerordentlich. Wir wissen, daß ein auf-
genommener Stoff nicht verschwinden kann und ebenso gewiß ist es, daß
ein ausgeschiedenes Produkt nicht aus nichts hervorgegangen ist, sondern
Beziehungen zu Verbindungen oder Elementen haben muß, die dem Or-
ganismus einmal zugeführt worden sind. ^)

Die zweite grundlegende Tatsache ist, daß auch für die belebte Natur
ganz allgemein das Gesetz von der Erhaltung der Energie volle
(Gültigkeit hat. Die Energie kann die mannigialtigsten Formen annehmen,
niemalg kann sie jedoch verschwinden oder aus nichts entstehen. Die
Summe der Energie, in w^elcher Form sie auch auftreten mag, bleibt sich
gleich. Wir werden bald hören, daß auf dieser zuerst von Bubner für den

') An diesen Grundtatsachen wird nichts geändert, auch wenn einwandfrei be-
wiesen würde, daß ein Element aus einem anderen entstehen kann. Die Summe ein-
fachster Teilchen, die in diesem Falle als Bausteine der Elemente in Betracht kämen,
würde stets gleich hleihen.

76 I^ ■ Vorlesung.

tierischen Urganismus einwandfrei bewiesenen Grundlage die Lehre des
ganzen Energiewechsels aufgebaut ist.

Die Pflanzen- und Tierorganismen brauchen beständig Stoffe aller
Art. Die einfache Beobachtung zeigt uns das. Eine Pflanze, der Avir nichts
zuführen, verdorrt bald und ebenso geht das Tier zugrunde, wenn wir es
hungern lassen. Wir bezeichnen jene Stoffe, die zur Erhaltung des Lebens
von Pflanze und Tier notwendig sind, als Nahrungsstoffe. Diese haben
je nach ihrer Art verschiedene Funktionen im Zelleben zu erfüllen. Jede
Zelle besteht aus bestimmten Bestandteilen. Eine Klasse von solchen haben
wir bereits mit der Gruppe der Kohlehydrate kennen gelernt. Eine Zelle
kann sich vermehren, z. B. durch Teilung, oder sie kann an und für sich
zunehmen und z. B. wachsen. Aber auch dann, wenn sie scheinbar unver-
ändert bleibt, d. h. wenn sie ..erwachsen" ist, ist ihr Inhalt nicht ein für alle-
mal unveränderlich. Die Zelle ist weder einer Maschine, noch einem Labo-
ratorium mit feststehender Einrichtung, noch einem Gebäude mit mannig-
faltigen Abteilungen vergleichbar. Kein einziger dieser oft gebrauchten
Vergleiche deckt sich mit dem Wesen der Zelle auch nur entfernt. Sie
sind im Gegenteil zu vermeiden, weil sie ganz unrichtige Vorstellungen
erwecken. Die einzelne Zelle verbraucht beständig Zellinhaltsstoffe zu ganz
bestimmten Zwecken. Die entstehenden Lücken müssen ergänzt werden.
Dazu braucht die Zelle Nahrungsstoffe.

Fortwährend vollführt die Zelle auch mit Energieumsatz verknüpfte
Leistungen, sei es, daß sie sich z. B. bewegt, oder daß sie eine bestimmte
Temperatur innehält usw. Nun haben wir bereits festgestellt, daß keine Zell-
art Energie aus nichts bilden kann. Zu jeder Art von Leistung ist Energie
in irgend einer Form notwendig. Diese muß irgend woher genommen ^verden.
Wir werden bald sehen, daß die Pflanzen, soweit sie Chlorophyll führen,
Sonnenlicht als Energiequelle verwenden können. Die Pflanze kann aber auch
chemische Energie in andere Energieformen umwandeln, genau so, wie
das Tier seine Energiearten aus solcher gewinnt. Durch Spaltung und vor
allen Dingen durch Oxydation von organischen Verbindungen wird Energie
frei und der Zelle zu ihren mannigfaltigen Vorgängen zur Verfügung gestellt.
Beim Abbau durch Spaltung oder Oxydation werden bestimmte Verbin-
dungen in einfache Produkte zerlegt, die für die Zelle in der schließlich
erreichten Form keine Bedeutung mehr haben. Wir sprechen dann von End-
produkten des Stoffwechsels. Die Zelle scheidet derartige Stoffe aus.
Es ist klar, daß die Zelle bald unfähig zu weiteren Leistungen wäre, würde
nicht neues Material zugeführt. Es muß die Zelle Nahrungsstoffe in sich
aufnehmen, um eine Quelle für den Energieverbrauch zu besitzen.

Mit der Feststellung, daß jede Zelle der Zufuhr bestimmter Stoffe
zur Aufrechterhaltung ihres Baues und zur Vollbringung von mit Energie-
umsatz verknüpfter Leistungen bedarf, haben wir die Bedeutung der Nah-
rungsstoffe keineswegs erschöpft. Wir werden noch erfahren, daß sie
mannigfaltigen anderen Zwecken dienen, z. B. zur Bereitung von ^kret-
und Inkretstoffen.

Nachdem wir erkannt haben, daß jede Zelle bestimmte Stoffe zur
Verfügung haben muß, um ihren Bau aufrecht erhalten und alle ihre
verschiedenartigen Leistungen befriedigen zu können, wollen wir uns der
wichtigen Frage zuwenden, welcher Art die Nahrungsstoffe sind. Wir
unterscheiden anorganische und organische Nahrungsstoffe. Zu den

Kohlehydrate. 77

letzteren gehören die Kohlehydrate, die Fette und die Eiweißstoffe
mit ihren Bausteinen. Ferner dürften für manche Tierarten auch die
Phosphatide und die Nukleoproteide mit ihren Bausteinen oder
doch einzelner derselben zu den organischen Nahrungsstoffen zu rechnen
sein, während andere tierische Organismen diese zuletzt genannten Gruppen
von Verbindungen synthetisch aus den Bausteinen der Kohlehydrate, Fette
und namentlich der Eiweißstoffe zu bereiten in der Lage sind. Es kommen
noch eine Reihe von organischen Nahrungsstoffen hinzu, über deren
Bau sich zur Zeit nichts aussagen läßt. Sie wirken in Spuren und sind
Vitamine, Nutramine, akzessorische Nahrungsstoffe usw. ge-
nannt worden. Sie nehmen ohne Zweifel keine Sonderstellung für sich ein.
Wir wissen z. B., daß manche Bausteine von Eiweißstoffen und manche
Mineralstoffe unentbehrlich sind. Auch der Sauerstoff und das Wasser
gehören zu den unersetzbaren Nahrungsstoffen. Das Besondere an der
erwähnten Gruppe von Nahrungsstoffen ist, daß wir über ihre Natur
nicht unterrichtet sind, und daß ganz geringe Mengen davon genügen,
um bestimmte Zellfunktionen in normalen Bahnen verlaufen zu lassen.
Sobald die Konstitution der erwähnten Stoffe geklärt sein wird, werden
wir ihnen im Zusammenhang mit den übrigen organischen Nahrungs-
stoffen eine Vorlesung widmen. Vorläufig können wir nur Beweise füi'
ihre Uneutbehrlichkeit für bestimmte Leistungen der Zellen beibringen.^)
Die anorganischen Nahrungsstoffe umfassen Wasser, Mineral Stoffe und
ferner das Gas Sauerstoff. Die Pflanze nimmt außerdem als gasförmigen
Nahrungsstoff noch Kohlensäure auf. Für manche Mikroorganismen und
niederen Pflanzenarten ist ferner freier Stickstoff ein Nahrungsstoff.

Die Einteilung der Nahrungsstoffe in die genannten zwei großen
(iruppen entspricht den Gepflogenheiten der Chemie. Wir bringen mit der
erwähnten Abgrenzung der Nahrungsstoffe die Zugehörigkeit ihrer einzelnen
Vertreter zu bestimmten Gruppen von chemischen Verbindungen zum Aus-
druck. Die beiden Klassen von Nahrungsstoffen unterscheiden sich vom
physiologischen Standpunkt aus betrachtet ganz wesentlich. Die organischen
Nahrungsstoffe haben mit den anorganischen das gemeinsam, daß sie am
Aufbau der Zellen beteiligt sind, ihnen eigentümlich ist. daß sie bei der
Spaltung und vor allem bei der Oxydation Energie liefern. In den organi-
schen Nahrungsstoffen ist chemische Energie aufgespeichert.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Pflanzen beim Aufbau ihrer
Zellsubstanzeu von anderen Grundstoffen ausgehen, als die tierischen Or-
ganismen. Es gilt dies in erster Linie von der Bereitung der organischen
Substanzen. Streng genommen dürfen wir allerdings Tier und Pflanze
nicht ohne weiteres einander gegenüber stellen. Wir kennen nämlich
Pflanzen, die sich, was die Bildung der organischen Stoffe anlietrifft, genau
so verhalten, wie tierische Organismen. Es sind dies jene Pflanzen, die des
Blattfarbstoffes und insbesondere des Chlorophylls entbehren. Wir kennen
andererseits Tiere, die Chlorophyll besitzen und mittelst (Vortizellen,
Flagellaten [Dimystax Perrieri], Planarien, Hydra etc.) dieses,
ihnen im (Gründe genommen allerdings fremden Materiales gleiche Stoff-
wechselvorgänge vollziehen, wie sie den Pflanzen eigen sind. Es handelt
sich in diesen Fällen um ein Zusammenleben, eine Symbiose, z. B. mit

') Vgl. Bd. II, Vorlesung .\X1I1.

78 IV. Vorlesung.

Algen. Eines der interessantesten Beispiele einer Symbiose dieser Art
bilden die Flechten i), die bekanntlich aus Pilzen und Algen bestehen.
Wenn \nr im folgenden von den Leistungen der Pflanzen sprechen, sind
immer diejenigen pflanzlichen Organismen gemeint, die Chlorophyll besitzen.

Wir wissen schon seit längerer Zeit, daß die Pflanze imstande
ist, mittelst des Blattfarbstoffes und des Sonnenlichtes aus
Kohlensäure und Wasser organische Substanz aufzubauen.
Schon frühzeitig erkannte man im Pflanzenorganismus ein Wesen, das
eine große Fülle der kompliziertesten Synthesen auszuführen imstande
ist. Es sei nur darauf hingewiesen, daß all die ungezählten, nur zum
Teil schon bekannten Verbindungen organischer Natur, die in den ver-
schiedenartigsten Pflanzen sich finden, aus einfachsten Stoffen durch
Synthesen zum Teil sicher kompliziertester Natur entstanden sind. Man
glaubte zunächst, daß nur Lebewesen und von diesen wiederum nur die
Pflanzen Synthesen ausführen könnten, bis es Wähler^) im Jahre 1828
glückte, isozyansaures Ammonium in Harnstoff überzuführen. Bald folgten
ungezählte Synthesen. Jeder Tag bringt neue, synthetisch im Laboratorium
gewonnene Verbindungen. Der Chemiker schreckt vor keinen Schmerig-
keiten zurück und tritt in mancher Beziehung mit der Pflanze in Wett-
bewerb. Mancher Farbstoff und auch schon einige Alkaloide werden im
Laboratorium rationeller gewonnen, als es durch Anbau jener Pflanzen
möglich ist, die die gleichen Produkte bilden. Auf diese Weise sind schon
wiederholt große Länd.erstrecken , die dem Anbau bestimmter Pflanzen
dienten, zur Gewinnung von Nahrungsmitteln, wie Kartoffeln, Getreide usw.,
frei geworden. Es sei z. B. an die Gewinnung des Krappfarbstoffes,
des Alizarins (1, 2-Dioxyathrachinon) durch Graebe und Liehermann
(1868) erinnert. Dieser schöne Farbstoff wurde früher ausschließlich durch
Anbau von Ptubia tinctoria gewonnen. Diese Pflanze bildet ein Glukosid,
die Ruberythrinsäure, das bei der Spaltung neben Glukose Alizarin
liefert. ^)

Der tierische Organismus vermag, soweit unsere Kennt-
nisse reichen, aus Kohlensäure und Wasser keine organische
Substanz zu bilden. Dadurch unterscheidet er sich scharf vom Pflanzen-
organismus. Zum Aufbau organischer Substanz braucht er organische
Grundstoffe, wenigstens gilt dies für die höher organisierten Tiere. Diese
Feststellung führt zu dem Schlüsse, daß der tierische Organismus
unmittelbar auf das Pflanzenreich angewiesen ist. Ohne die
grundlegende synthetische Arbeit der Pflanzenwelt ist ein Leben tierischer
Zellen, von wenigen Ausnahmen abgesehen, undenkbar. Das Tier übernimmt
aus der Pflanzenwelt bestimmte Grundstoffe. Der Pflanzenfresser, auch
Horbivore genannt, stellt die Beziehungen zur Pflanzenwelt gemeinsam
mit dem Omnivoren, dem Allesfresser, direkt her, indem von diesen
Tieren Pflanzen mit ihrem Inhalt als Nahrung aufgenommen werden. Der
Fleischfresser, der Carnivore, unterhält nur indirekte Beziehungen
zum Pflanzenreich. Er verspeist Tiere, die ihrerseits direkt oder indirekt

*) Schwendener: Nägelis Beiträge z. wiss. Bot. H. 2, 3 u. 4. Leipzig 1860—68. —
Vgl. auch de Barij: Die Erscheinungen der Symbiose. Straßburg. Karl J. Fischer (1879).
— 0. Her tu: ig : Die Symbiose oder das Genossenschaftsleben im Tierreich. Jena (1883).

==) Wähler: Poggendarf?, Arinalen. 3. 177 (1825); 12. 253 (1828).

=») Vgl. hierzu S. 71.

Kohlehydrate. 79

ihre Körpersubstanz aus Materialien aufgebaut haben, die Pflanzen ent-
nommen sind.

Lange Zeit war man geneigt, dem tierischen Organismus jede Fähig-
keit zu Synthesen abzusprechen. Pflanzen- und Tierreich sollten sich in
gewissem Sinne in die Hiinde arbeiten. Es sollte die Pflanze aus ein-
fachsten Verbindungen — wie Kohlensäure und "Wasser — organische
Substanzen aufbauen, die der tierische Organismus dann übernehmen und
abbauen sollte. Dieser Abbau führt zum großen Teil zu Verbindungen,
von denen die Pflanze bei ihren Synthesen ausgegangen ist. So würde
sich ein einfacher Kreislauf der einzelnen Verbindungen und Elemente
ergeben. Gleichzeitig umfaßt dieser Kreislauf auch den der Energie. Um
1 g Zucker aus Kohlensäure und "Wasser zu bilden, sind, worauf wir noch
eingehend zurückkommen, rund 4 große Kalorien notwendig. Genau die
gleiche Energiemenge wird frei, wenn 1 g Kohlehydrat bis zu Kohlensäure
und "Wasser abgebaut wird.

In diese Vorstellung, wonach dem tierischen Organismus Synthesen
versagt sein sollten, wurde die erste Bresche gelegt, als TJrt ij, Keller und
Wühler der Frage nachgingen, ob der tierische Organismus aromatische Ver-
bindungen abzubauen vermag, und was aus ihnen wird. Es wurde zu diesem
Zwecke Benzoesäure verfüttert. Im Harn des Versuchstieres (Säugetier)
fanden sich nur geringe Mengen freier Benzoesäure, dagegen ließ sich in
größerer Menge eine Verbindung, die bei der Spaltung Benzoesäure und
GlykokoU lieferte, gewinnen. Es hatte somit eine Synthese statt-
gefunden, und zwar hatten sich unter Abspaltung eines Moleküles "Wasser,
Benzoesäure und GlykokoU zu Hippursäure vereinigt. Die gleiche Synthese
kann unter bestimmten Bedingungen im Pieagenzglas vollzogen werden. Es
war somit zum ersten Male geglückt, im tierischen Organismus eine Synthese
nachzuweisen. Dieser Beobachtung folgten bald zahlreiche andere. Jetzt
wissen wir, daß die tierische Zelle viele Synthesen ausführen kann, doch
finden ihre Fähigkeiten in dieser Richtung insofern eine Grenze, als es
ihr versagt ist, bei der Synthese von organischen Substanzen direkt von
anorganischen Produkten, wie "Wasser und Kohlensäure, auszugehen. Die
Pflanze muß hier Vorarbeit leisten und ein organisches Gerüst bereitstellen,
von dem aus die tierische Zelle dann weiter baut.

Die fi'üher gezogene scharfe Grenze zwischen Pflanzen- und Tierwelt
hat sich noch nach einer anderen Richtung beträchtlich verwischt. Es hat
sich nämlich bald herausgestellt, daß die Pflanze nicht nur Synthesen aus-
führt, sondern genau so, wie das Tier, organische Verbindungen abbaut. Die
Pflanzenzelle spaltet genau so, wie die Tierzelle, ja sie oxydiert auch und
bildet manche Stoffwechselendprodukte der gleichen Art. wie sie vom tieri-
schen Organismus hervorgebracht werden.

Diese kurzen Bemerkungen, auf die wir noch ausführlich zurück-
kommen, rechtfertigen es. wenn wir bei der Besprechung der einzelnen
Nahrungsstoffe stets auf das Pflanzenreich zurückgreifen und uns die
Frage vorlegen, wie die Pflanze diese aufbaut. Wir werden dann in jedem
einzelnen Falle festzustellen versuchen, bei welcher Stufe der tierische
Organismus einsetzt, um seine Synthesen durchzuführen.

*) Ure: Prov. medic. and surg. Journ. (1841). — Wilhelm Keller (uud Wühler):
Lje6i>s Annalen. 43. 108 (1842).— F. Wühler \\m\ F. Frerichs: Ebenda. 65. 33.0(18-18).

gQ IV. ^'orlesung.

Die Bildung von Kohlenwasserstoffverbindungen im Pfianzenorganis-
mus aus Kohlensäure und Wasser ist von grundlegender Bedeutung. Diese
Synthese beherrscht das ganze Leben von Pflanze und Tier. Wir
können von diesen Gesichtspunkten aus vermuten, daß die ersten Lebe-
wesen auf der Erde nicht Tiere, sondern Pflanzen waren, vorausge-
setzt, daß immer die gleichen Lebensbedingungen maßgebend waren.
Jedenfalls müssen die ersten Pioniere Lebewesen gewesen sein, die im-
stande waren, aus einfachsten Stoffen, wie Kohlensäure, Wasser, Stick-
stoff usw., organische Substanzen aufzubauen. Da der tierische Organismus
selbst nicht in der Lage ist, bei seinen Synthesen von diesen Baustoffen
auszugehen, so Avar er auf das Vorhandensein von Vertretern der Pflanzen-
welt angewiesen. Dieses Abhängigkeitsverhältnis des Tierreiches vom
Pflanzenreich ist geblieben.

Man hat zunächst vermutet, daß die Pflanze außer Kohlensäure
noch andere Kohlenstoffverbindungen verwenden kann. Man dachte z. B. an
die Aufnahme von Karbonaten durch die Wurzeln oder gar von organi-
schen Kohlenstoffverbindungen. Die Möglichkeit, daß manche dieser Ver-
bindungen von der Pflanze verwertet werden können, ist durch viele Ver-
suche erwiesen worden. Unter natürlichen Bedingungen kommt jedoch
wohl nur die Kohlensäure der Luft als Quelle für Kohlenstoff in Betracht.
Schon Ingeuhousz'^) (1119) und Theodor de SaHssure^-) (1804) hatten dies
klar erkannt. Die Kohlensäure wird durch die Spaltöffnungen der Blätter
aufgenommen.^) Sie verschwindet und an ihrer Stelle erscheint ein anderes
(ias, das die Blätter auf dem gleichen Wege verläßt. Dieses Gas ist Sauer-
stoff. Die Pflanze nimmt Kohlensäure auf, verwertet diese und scheidet
Sauerstoff aus. Dieser Vorgang vollzieht sich nur bei Gegenwart von
Chlorophyll und von Sonnenenergie.

Man hat sich selbstverständlich mit der Feststellung dieser Grund-
tatsachen der Kohlensäureassimilation nicht begnügt, sondern den ganzen
Vorgang nach den verschiedensten Richtungen aufzuklären versucht. W^ir
stehen an der Wiege der gesamten organischen Substanzen der
Pflanzen- und damit auch der Tierwelt. Es ist daher nicht verwunder-
lich, wenn Forscher aus allen möglichen Gebieten der gesamten Natur-
wissenschaften sich zusammengefunden haben, um den fundamental wich-
tigen Vorgang der Kohlensäureassimilation durch Chlorophyll enthaltendes
Pflanzengewebe möglichst in allen Einzelheiten klarzustellen.

Vor allem interessiert uns die Frage, was aus der Kohlensäure wird.
Man erkannte bald, daß Verbindungen entstehen, die außer Kohlenstoff
und Sauerstoff noch zum mindesten Wasserstoff enthalten. Es muß so-
mit mit der Kohlensäure noch eine zweite Verbindung in Reaktion treten.

*) Ingenhousz: Experimeuts iipou Vofietables. Loudou 1879 und Essais oii tlie
foods of plants aud the renovation of soils. 1796.

^) Theodor de Saiisstire: Recherches chimiqucs sur la v(^getatiou. Paris 1804. —
Vgl. auch bezüglich dieser Fragen : W. Pfeffer: rfhiiizenbiologie. 1. W. Eugelmanu.
Leipzig 1907. — Friedrich Czapek: Biochemie der Pllauzen. 1. 409. Gustav Fischer.
Jeua 1905. — Eduard O.v. Lipj)mann: Die Chemie der Zuckerartcu. 2. Halbbaud. 1747.
Vieweg & Sohn. Braunschweig 1904. — J. Sachs: Geschichte der Botanik. 494 ff.
(1875). — A. Hansen: Geschichte der Assimilation. Arb. d. l)ot. lust. zu Wüizburg. 2.
537 (1882).

^) Vgl. über den Einfluß des Kohlensäuregehaltes der Luft auf die Vegetation
E. Reinau: Kohlensäure und Pflanzen. Verlag Wilhelm Knapp. Halle a. S. 1920.

Kohlehydrate. 81

Es ist dies das Wasser. Als. Produkt der Assimilation von Kohlensäure
und Wasser fiel bald die Stärke, also ein Kohlehydrat, auf. Dieses
Polysaccharid läßt sich sehr leicht nachweisen, z. B. mittelst der Jod-
reaktion (vgl. S. 58). Setzen wir z. B. ein chlorophyllhaltiges Blatt, bei
dem wir durch Untersuchung eines Stückes davon festgestellt haben, daß
es frei von Stärke ist, dem Sonnenlichte aus, so färbt sich das Blatt nun-
mehr, wenn wir es, am besten nach Entfernung des Blattfarbstoffes, mit
Jodlösung zusammenbringen, infolge seines Stärkegehaltes intensiv blau.
Hatten wir einen Teil des Blattes vor der Belichtung mit einer für Licht
undurchlässigen Masse, z. B. Stanniol, bedeckt, dann bleibt dieser bei der
Jodeinwirkung ungefärbt.

Diese Beobachtungen hatten bis in die neueste Zeit hinein die ganze
Frage nach der Assimilation der Kohlensäure und des W^assers beherrscht.
Man fragte ganz allgemein nicht mehr nach der Synthese organischer
Verbindungen, sondern nach der Bildung von Kohlehydraten und suchte,
die übrigen zahllosen organischen Verbindungen der Pflanzenzellen direkt
oder indirekt in Beziehung zu bestimmten Kohlehydraten zu bringen. Es
ist sehr fraglich, ob diese Auffassung die richtige ist. Es hat ohne Zweifel
mehr Wahrscheinlichkeit für sich, daß zunächst eine oder auch mehrere
Verbindungen aus Kohlensäure und Wasser gebildet werden, die zunächst
noch keiner bestimmten Klasse von Verbindungen der Zellen angehören,
sondern vielmehr ein Baumaterial darstellen, aus dem alle möglichen Ver-
bindungen hervorgehen können. Es wäre somit die erste Aufgabe die, nach
solchen Stoffen zu suchen und dann deren Beziehungen zu den Zellbestand-
teilen des Pflanzenorganismus festzulegen.

Bevor wir auf die Resultate dieser Forschungen eingehen, wollen
wir uns mit der Frage beschäftigen, welche Rolle das Sonnenlicht
und das Chlorophyll bei der Bildung organischer Substanzen aus Kohlen-
säure und Wasser spielen. Wir müssen zunächst daran erinnern, daß
Kohlensäure und Wasser stabile Verbindungen darstellen. Wir können sie
nur unter Anwendung von Energie in ihre Bestandteile zerlegen. Beide
Verbindungen reagieren nicht von sich aus zusammen. Das vorhandene
Gleichgewicht in diesen Verbindungen muß gestört werden. Die dazu not-
wendige Energie wird nun durch das Sonnenlicht geliefert. Die Licht-
energie — nach den neuesten Forschungen sind die Lichtstrahlen als
transversale elektromagnetische Schwingungen des Äthers aufzufassen —
allein genügt auch nicht, um Kohlensäure und Wasser in irgend einer
Form zur Reaktion zu bringen, es muß noch ein weiterer Faktor eingreifen.
Es ist dies der Blatt färb stoff und insbesondere das Chlorophyll. Streng
genommen genügen Kohlensäure, Wasser, Chlorophyll und Lichtenergie
auch noch nicht, um eine Bildung von organischen Verbindungen in die
W^ege zu leiten und zu ermögUchen, denn alle Versuche, das Pflanzen ent-
zogene Chlorophyll an Stelle von chlorophyllhaltigem Gewebe anzuwenden,
veiliefen bis jetzt rcsultatlos. Es müssen ohne Zweifel noch andere Be-
dingungen, die wir zurzeit noch nicht kennen, für die Kohlensäure- 1) und

*) Der Vorgang der Kohlensäureassimilatiou ist von dem der Verwertimg des
Wassers nicht zu trennen. Gewöhnlich spricht man nur von Kohlensäureassimilatiou
und nennt als Resultat die Bildung organischer Substanz. Es ist gewiß richtiger, stets
die Assimilation des Wassers mit zu nennen, denn ohne Zufuhr von Wasserstoff ist eine
Bildung von Kohlenwasserstoffverbindungen unmöglich.

Abderhalden, Physiologische Chemie. I.Teil, 5. Aufl. ß

82 I^ • Vorlesung.

Wasserassimilation maßgebend sein. Wichtig ist, daß das Chlorophyll in
den Pflanzenzellen in kolloider Form enthalten ist.i)

Nach neueren Versuchen sind assimilatorisch wirksam : der ganze
sichtbare Bezirk des Spektrums und der Hauptteil des Ultravioletts. Nur
das Infrarot ist ganz unwirksam. 2) Vergleicht man die Absorption des Lichtes
durch grüne Blätter mit seiner assimilatorischen Wirkung, so findet man, da&
beide nicht immer parallel verlaufen. Die Assimilation nimmt vom äußersten Rot
bis zu den Fraunhofer sehen Linien B C stark zu und sinkt dann langsam
zum violetten Ende des Spektrums ab. Die Abnahme erfolgt nicht gleich-
mäßig. Es finden sich neben dem erwähnten Hauptmaximum der Assimi-
lation mehrere Nebenmaxima. Bis zur Fraunhof ersehen Linie E laufen
Absorption und Assimilation ziemlich parallel. Hinter E steigt die Absorption
an, während die Assimilation fällt.

Der Blattfarbstoff ist chemisch und physikalisch eingehend unter-
sucht worden. Wir werden später erfahren, daß er manche Ähnlichkeit in
seinem Bau mit dem eisenhaltigen Anteil des Blutfarbstoffes, dem Hämatin,
hat, nur finden wir beim Chlorophyll an Stelle des Eisens Magnesium,^
wie Willst äff er bewiesen hat. Es mag vorläufig genügen, wenn wir mit-
teilen, daß das Chlorophyll eine organische Verbindung darstellt, an deren
Aufbau neben Kohlen-, Wasser- und Sauerstoff auch Stickstoff beteiligt ist.

Das gewöhnliche ,. grüne" Chlorophyll absorbiert Lichtstrahlen von
ganz bestimmter Wellenlänge. Umfassende Studien über die chemische
Wirkung von Lichtstrahlen haben zu der Erfahrung geführt, daß nur
solche Strahlenarten wirksam sind, die absorbiert werden.^) Es
braucht jedoch nicht umgekehrt jede Strahlenart, die zur Absorption
kommt, eine Wirkung zu entfalten. Der Blattfarbstoff als solcher besteht
aus zwei Anteilen, nämlich dem eigentlichen Chlorophyll und dem Caro-
tin, bzw. dessen Oxydationsprodukt, dem Xanthophyll.*) Die erstere
Komponente ist grün, die letztere gelb. Durch diese werden blaue und
blauviolette Strahlen (Fraunhof ersehe Linie F) absorbiert, durch das-
Chlorophyll rote und gelbe Strahlen {Fraunhofersehe Linien B und C).
Die größte Bedeutung für die Kohlensäure- und Wasserassimilation wird
den roten und gelben Strahlen zugeschrieben. Jedoch ist nicht ausgeschlossen,
daß auch die blauen und violetten Strahlen in besonderen Fällen eine
entscheidende Rolle spielen.^»)

Für die blaugrünen Süßwasseralgen und die roten Meeresalgen liegt
die maximale Assimilation in anderen Teilen des Spektrums. Encjelmanfi^}
wies nach, daß Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen in jedem Falle
ceteris paribus um so stärker assimilierend wirken, je mehr sie von dem

*) Vgl. hierzu D. Iwanoicski: Ber. der Deutschen Botan. Gesellsch. 31.600(1914.)
— Vgl. auch K. Stern: /. f. Botanik. 13. 195 (1921).

-) Vgl. A. Ursprung: Ber. der Deutscheu Botan. Gesellsch. 35. 44 (1917): 36 73,
86 (1918).

») Ih. V. Grotthuss (1818) vgl. in IMivald^ Klassikern. :Nr. 152. 101. — J. W.
Draper: Phil. Magaz. (3). 19. — Vgl. auch A. Crsprung: Ber. der Deutschen Botan.
Gesellsch. 36. 73 (1918).

*) Der gelbe Farbstoff soll das Chlorophyll vor der zerstörenden Einwirkung desy
Lichtes schützen. Vgl. D. hvanoivski: Ber. der Deutschen Botan. (iesellsch. 31. 613 (1914).

*) Vgl. hierzu C. Timiriazeff: Bull, de Congn's iuternat. de botan. et d'horticult.
ä, St. P^ters'bourg. 1884. - Proceed. Roy. Soc. 72. 424. (1903). — Th. W. Engelmann:
Botan. Ztg. 42. 81 (1884).

'') Th. W. Engelmann: Botan. Ztg. Nr. 1 und 2 (1883).

Kohlehydrate. 83

betreffenden Farbstoff absorbiert werden. Das zur Eigenfarbe komplemen-
täre farbige Licht ist deshalb im allgemeinen das assimilatorisch wirk-
samste. So ist die bestimmte Farbe der assimilatorisch wirksamen Teile
der in verschiedenen Wassertiefen lebenden Pflanzen als Anpassung aufzu-
fassen. Die spektroskopische Analyse des durch verschieden dicke Wasser-
schichten hindurchgegangenen Lichtes zeigt, daß die roten Strahlen vom
Wasser sehr stark, die grünen und blaugrünen dagegen viel weniger
absorbiert werden. Mit zunehmender Tiefe werden sich somit blaugrüne
und grüne Formen in bezug auf Assimilation mehr und mehr im Nachteil
gegenüber solchen befinden, die rote oder gelbe Farbstoffe enthalten. Aus
diesen Umständen heraus ist es verständlich, weshalb in größeren Tiefen
die roten und gelben Formen im Kampfe ums Dasein den Sieg davon-
tragen. Engehnann^) und Gaidiikow-) haben die an der Flora des Meeres
und der Seen beobachtete Anpassung des Chlorophylls an die in bestimmten
Tiefen vorkommenden Strahlen bestimmter Wellenlänge auch experimentell
nachzuahmen versucht. Die Alge Oscillaria sancta ist bei gewöhn-
lichem Tageslicht violett bis braunviolett. Wurde diese Algenart aus-
schließlich mit Licht bestimmter Wellenlänge bestrahlt, dann nahm sie im
\'erlauf von zwei Monaten die der Lichtart komplementäre Farbe an.
Kulturen von Oscillaria sancta. die rotem Lichte ausgesetzt waren, wurden
grün und umgekehrt rot, wenn grünes Licht auf sie einwirkte. =')

Wir haben den Vorgang der Kohlensäureassimilation bereits als eine
Reduktion charakterisiert, indem wir angaben, daß dabei Sauerstoff
in Freiheit gesetzt wird. Eufielmann -) hat diesen Umstand dazu verwendet,
um in außerordentlich geistvoller Weise die Bedeutung der Lichtstrahlen
und insbesondere von Strahlen bestimmter Wellenlänge für die Verwertung
der Kohlensäure durch einen Chlorophyll enthaltenden Organismus zu
beweisen. Engelmann benutzte nämlich Bakterien, die auf Sauerstoff ange-
wiesen sind, als Reagens auf dieses Gas. Er brachte auf einen Objekt-
träger einen Algenfaden und gab bestimmte, aerobe, d. h. auf Sauerstoff
angewiesene Bakterien (Bacterium therm o) zu ihrer Nährflüssigkeit
hinzu. Nun bedeckte er das Präparat mit einem Deckglas und dichtete es
vollständig luftdicht ab. Die Bakterien bewegten sich zunächst lebhaft.
Bald stellten sie jedoch, als das Präparat unbelichtet blieb, ihre Bewegung
ein. Sobald jedoch Lichtstrahlen Zutritt zu dem Algenfaden hatten, fingen
die Bakterien wieder an. sich lebhaft zu bewegen. Die Erklärung dieser
Erscheinung ist die folgende. Das Präparat enthielt nach der An-
fertigung Sauerstoff. Dieser diente den Bakterien als Nahrungsstoff. Sie
verwendeten ihn, um aus organischen, von ihnen aufgenommenen
Substraten Energie frei zu machen. Sie brauchten solche zur Bewegung.

>) Th. W. EngeJmann: Archiv f. (Anat. u.) Physiol. Suppl. 333 (1902). — ^'ach
Versuchen von jV. Gaidukow: Ebenda. 214 (1903).

*) X. Gaidukoir: Anhang zu den Abhandlungen der Kgl. Preuß. Akademie der
Wissensch. (1902). — Berichte der Deutschen Bot. Gesellsch. 21. 484 (1903).

*) Vgl. hierzu auch W. Magnus und B. Schindler: Berichte der Deutschen Bot.
Gesellsch. 30. 314 (1912). Diese Autoren konnten diesogenanntechromatische Adapta-
tion nicht bestätigen. — Vgl. auch B. Boresch: Jahrb. f. wissenschaftl. Botanik. 52.
145 (1912). — Alfred Heilbronn: Annales de l'Institut oc^anogr. 5. 1 (1911).

*) Th. W. 'Engehnann: Botan. Ztg. 419(1882); 1 (1883); 80 (1884); 64(1886);
292 (1887). — Verhandl. d. Amsterdamer Akad. 1894. — rjUigers Archiv. 25. 285 (1881):
26. 537 (1881); 27. 485 (1882); 30. 95 (1883).

g4 1^- Vorlesung.

Sobald der Sauerstoff aufgebraucht war, stellten sie ihre Bewegung ein.
Wurde nun der Algenfaden belichtet, dann nahm er die Assimilation
von Kohlensäure auf. Dabei wird, wie schon erwähnt, freier Sauerstoff
abgeschieden. Dieser diente den Bakterien wieder als Nahrungsstoff, und
so konnten sie sich wieder bewegen. Gleichzeitig lieferten die Bakterien
dem Algenfaden Kohlensäure, denn diese bauen organische Substanzen bis
zu Kohlensäure und Wasser ab. Wir sehen somit unter dem Mikroskop
unmittelbar einen äußerst interessanten Kreislauf sich vollziehen. Man
kann die Bakterien in diesem Versuche als feinstes Reagens auf mini-
malste Spuren — Billionstel Milligramm! — von Sauerstoff verwenden.
Sehr schöne Resultate ergeben auch, wie Beijerinck'^) gezeigt hat, Leucht-
bakterien. Diese brauchen zum Leuchten — zur Oxydation — Sauerstoff.
Sie stellen das Leuchten sofort ein , wenn Sauerstoff fehlt und leuchten
wieder auf, wenn der Algenfaden im genannten Versuche belichtet wird.

Man hat sich mit der Erkenntnis, daß bei der Assimilation der
Kohlensäure der Luft und des Wassers Strahlenarten bestimmter Wellen-
länge und ferner der Blattfarbstoff eine ausschlaggebende Rolle spielen,
selbstverständlich nicht zufrieden gegeben. Wir wollen wissen, in welcher
Beziehung der Blattfarbstoff zum ganzen Vorgang steht. Nimmt er aktiv
an der Entstehung der organischen Verbindungen aus Kohlen-
säure und Wasser teil, oder wirkt er nur als Vermittler?

Eingehende Studien von Richard Wülstätter und Arthur Stoll 2) haben
ergeben, daß neben dem Chlorophyll noch eine fermentartig wirkende
Substanz bei der Assimilation der Kohlensäure beteiligt ist. Schon die Beob-
achtung, daß Chlorophyllgehalt und Assimilationsgröße stark voneinander
abweichen können, zeigt, daß nicht nur der erstere in Betracht kommt.
Die erwähnten Forscher stellen sich vor, daß Kohlensäure und Chlorophyll
eine Verbindung eingehen, die dann durch das erwähnte Ferment unter
Sauerstoffabspaltung zerlegt wird. Der Zutritt der Kohlensäure zu den
das Chlorphyll führenden Chloroplasten wird offenbar durch eine diese
adsorbierende Substanz vermittelt. Sie kann als Kohlensäureakkumulator
aufgefaßt werden. Möglicherweise sind Eiweißstoffe mit freien Amino-
gruppen die Aufnahmestelle für Kohlensäuremoleküle. Unzweifelhaft sicher-
gestellt ist, daß der abgespaltene Sauerstoff nicht aus Wasser, sondern
aus der Kohlensäure stammt. Bestimmungen des assimilatorischen

CO
Koeffizienten -j-^ ergaben, daß er bei gesteigerter und lang dauernder

Wo

Assimilation bei einer Temperatur von 10 — 35" konstant und genau gleich 1
ist, d. h. es wird der gesamte Sauerstoff der Kohlensäure bei der Assimi-
lation entbunden. Die von Wülstätter und Stall s) nach dieser Richtung
ausgeführten Versuche waren nicht einfach. Es mußte der Einfluß des
Sauerstoffverbrauches und der Kohlensäurebildung ausgeschaltet werden.
Dazu waren Kontrollversuche in strömendem Gas im Dunkeln notwendig.
Der Unterschied im Gehalt der Luft an Kohlensäure vor und nach dem

*) Beijerinck: Botan. Ztg. 744(1890). — Vgl. aMch Hans Molisch: Naturvvisseu-
schaftliche Rundschau. 20. 505 (1905).

^) Richard Willstätter und Arthur Stoll: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch.
48. 1540 (1915).

') Richard Willstätter und Arthur Stoll: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch.
50. 1777 (1917).

Kohlehydrate. 85

Strömen über die Blätter im Dunkeln zeigte den Betrag der Atmung an.
Derjenige zwischen dem im Dunkeln und bei Belichtung über die verwendeten
Blätter geleiteten Gase ergab die assimilatorische Leistung. Der
CO,- und Oa-Unterschied zwischen dem Versuchsgas und dem im Dunkeln
über die Blätter geleiteten Gas ließ den respiratorischen Quotienten
erkennen. Endlich gab die CO2- und Og-Differenz zwischen dem Gase im
Dunkelversuch und dem Versuch bei Belichtung den Assimilationsquotien-
ten ohne Einfluß der Kohlensäurebildung und des Sauerstoff Verbrauches.

Die erwähnte wichtige Beobachtung über die Größe des assimilatorischen
Koeffizienten führte die genannten Forscher 1) zu einem Versuche der
Erklärung des ganzen Assimilatiönsvorganges. Zunächst ist bemerkenswert,
daß Lösungen von Chlorophyll in organischen Lösungsmitteln nicht mit
Kohlensäure reagieren. Dagegen bedingt das Einleiten auch von stark
verdünnter Kohlensäure in kolloide, wässerige Chlorophyllösungen eine
Spaltung des Chlorophylls in Magnesiumkarbonat und Phäophytin. 3)
Das letztere wird ausgeflockt. Die Reaktion des Chlorophylls mit Kohlen-
säure findet ihr Ende nach seiner vollständigen Zerlegung. Man kann
nach den ganzen Ergebnissen das Chlorphyll als die sekundäre Magne-
siumverbindung des Phäophytins auffassen. Die beiden Valenzen,
mit denen Magnesium an Stickstoffatome gebunden ist, werden bei seiner
Abspaltung durch Kohlensäure gelöst. Bevor die Spaltung herbeigeführt
wird, tritt eine leicht dissoziierbare Zwischenverbindung auf, die als
primäre Magnesiumverbindung des Phäophytins aufzufassen ist.
Die folgende Gleichung gibt den Vorgang wieder 2):

li II II II

; ;; :: Mg + co^ + h, o ^ ' : : ug-o-cC^^

/ \cX • e/ \c_ ^ \c^ ^c/ ^^c-

j II II ' II II

Chlorophyll Kohlensäureverbindung des

Chlorophylls.

Auf Grund dieser Reagenzglasversuche kann man schließen, daß das
Chlorophyll auch in der Pflanze mit Kohlensäure eine Verbindung ein-
geht. 3) Ein Vergleich des Verhaltens der Kohlensäure gegenüber einer
kolloiden Chlorophyllösung und dem in Blättern enthaltenen Farbstoff
ergab bedeutsame Unterschiede. Im Blatte ist das Chlorophyll gegen die
spaltende Wirkung der Kohlensäure viel widerstandsfähiger. Ferner ist

1) Bichard Willstütter und Arthur Stoll : Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch.
50. 1791 (1917). Vgl. auch: Untersuchungen über die Assimilation der Kohlensäure.
.Julius Springer, Berlin 1918. Vsrl. hierzu auch William Küster: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 110. 93 (1920).

-) Vgl. hierzu die Chemie des Chlorophylls und seiner Abbaustufen in Vorlesung
XXXII.

3) Vgl. hierzu auch O. Warburq: Biochem. Zeitschr. 100. 230 (1919); 103.
188 (1920).

gg IV. Vorlesung.

die Geschwindigkeit der Aufnahme dieses Gases durch das im Blatt be-
findliche Blattgrün viel größer als bei der Adsorption durch eine kolloide
Lösung.

Nachdem festgestellt war, daß Kohlensäure selbst oder ein Kohlen-
säurederivat an Chlorophyll gebunden wird, entsteht nunmehr die grund-
legende Frage, wie es zur Sauerstoffabspaltung und zum ersten umge-
wandelten Assimilationsprodukt kommt. Wühtätter und Htoll sind der
Ansicht, daß das absorbierte Licht im Chlorophyllmolekül selbst chemische
Arbeit leistet. Die mit ihm zugeführte Energie soll eine Verschiebung der
Valenzen im Kohlensäuremolekül bewirken und damit eine Umgruppie-
rung der Atome. Es sind folgende Möglichkeiten gegeben: 1. Bildung

H
von Formvlhvdroperoxvd oder Perameisensäure: C=(J oder

/"
2. Entstehung von Formaldehydperoxvd: C^OH. Im ersteren Fall

I \
()— ()

stellt sich die Abspaltung von Sauerstoff unter Bildung von Formaldehyd.

wie folgt dar:

\n '>N

Kohlensäureverbindung Chlorophyllformal-

des Chlorophylls dehydperoxyd.

Die Abspaltung des gesamten Sauerstoffs könnte auf einmal erfolgen.
Manches spricht jedoch dafür, daß zunächst, wie es die folgenden Formeln
ausdrücken, ein Atom Sauerstoff abgegeben wird, und daß dann der ganze
Vorgang sich wiederholt:

I /^^ I

\NH H ^NH H

■•>Mg + H., c<"^ix — ^ 11. cf 1; + ' .. ( ).,-

>

Die gegebenen Formeln stehen in vollem Einklang mit allen Beob-
achtungen der genannten Forscher.^; Die erwähnte Konstanz des assimila-

*) Vgl. hierzu auch die Ausführungen von Frl. Gertrud Woker: Pfliitjera Archiv. 176.
H (1919).

Kohlehydrate. 87

torischen Koeffizienten zeigt, daß das Reduktionsprodukt der Kohlensäure
mit dem Chlorophyll gebunden bleibt, bis die ganze molekulare Sauerstoff-
menge abgespalten ist. Erst dann kann ein neues Kohlensäuremolekül ein-
treten, wenn das zuvor aufgenommene Molekül zur Formaldehydstufe des-
oxydiert worden ist.\)

Im Zusammenhang mit der Feststellung, daß Chlorophyll bestimmte
Lichtstrahlen festhält und chemische Wirkungen ausgelöst werden, haben
die folgenden Beobachtungen ein erhöhtes Interesse. Schon seit langer
Zeit ist bekannt, daß das Licht chemische Wirkungen entfalten
kann. Es sei z. B. an die Vorgänge bei der Photographie erinnert, ferner
an das Abblassen von belichteten, nicht „lichtechten" Farben (Tapeten,
Stoffen etc.). Man hat die diesen direkt verfolgbaren Vorgängen zugrunde
liegenden Reaktionen genauer studiert und damit begonnen, bestimmte
chemische Verbindungen der Lichtvvirkung im allgemeinen oder auch
Strahlen bestimmter Wellenlänge auszusetzen. 2) Es wurde z. B. festgestellt,
daß belichtetes Azeton in Methan und Essigsäure zerfällt: CHj.CO.CHg-h
-h H., 0 r= CH, + CH3 . COOK. Auch Synthesen, Oxydationen und Reduk-
tionen sind beobachtet worden.

Handelt es sich bei diesen Vorgängen um unmittelbare Wirkungen
bestimmter Strahlenarten, so ist in anderen Fällen noch die Anwesenheit
eines weiteren Stoffes nötig, um die Reaktion zu vermitteln. Setzen wir
z. B. Benzoesäure Lichtstrahlen aus, so können wir mit den uns zur
Verfügung stehenden Methoden keine Veränderungen an ihr nachweisen.
Geben wir jedoch zu der Lösung etwas Ferrisulfat, dann erhalten wir bei
Belichtung Salizylsäure. An Stelle von Eisensalzen kann man auch an-
dere, z. B. solche des Mangans und Urans, verwenden. Xeuher(f) hat ge-
zeigt, daß eine ganze Anzahl biologisch wichtiger \'erbindungen, wie
Zuckerarten, Alkohole, Aminosäuren — die Bausteine der Eiweißstoffe —
Fette usw. unter dem Einfluß von Lichtstrahlen bei Anwesenheit eines
sogenannten Katalysators — eben eines der erwähnten Metallsalze —
in charakteristischer W^eise verändert und zum großen Teil abgebaut
werden.*) So wird z. B. Milchsäure in Gegenwart von Uranylsulfat bei
Belichtung und Sauerstoffzufuhr, wie folgt, zerlegt*^):

CH3.CH(OH).CO()+H+UO: + 2H = CH3.C<2-f CO, + 2HoO-fU •".

Wir kennen außer den erwähnten Lichtwirkungen noch andere Arten.
Die eine steht wahrscheinlich in mancher Beziehung der zuletzt bespro-

') Vgl. über weitere Theorien über die Kohlensäureassimilatiou: Schröder: Die
Hypothesen über die chemischen Vorgänge bei der Kohleusäureassimilation. G. Fischer,
Jena 1917.

^) Es sei auf die zahlreichen Versuche von G. Ciamician und P. Silber verwiesen.
Vgl. Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. Jg. 33—48 (1900—1915). — E. l'aterno:
<iazz. chim. ital. 44. I. 237. II. 99 (1914). — R. Ciusa und A. Piergallini: Atti R. Accad.
<lei Lincei [5.] 28. I. 821 (1914).

3) Carl Neuberq: Biochen» Zeftschr. 13. 305 (1908); 17. 270 (1909): 27. 210
<1910); 29. 279 (1910); 39. 158 (1912); 67. 59 (1914).

*) Vgl. die Literatur über dieses Gebiet bei A. Jesionek: Lichtbiologie und Licht-
pathologie. Praktische p]rgebnisse auf dem Gebiete der Haut- und Geschlechtskrank-
heiten. Jg. 2. J. F. Bergmann. Wiesbaden. 1912. — Carl Neiiber;/: Beziehungen des
Lebens zum Licht. Allg. med. Verlagsanstalt. Berlin. 1913.

5) Iwan Bolin: Z. f. physikalische Chemie. 87, 490 (1914).

8g IV. Vorlesung.

ebenen recht nahe. Manche Verbindungen, ja ganze Zellen, die an und
für sieb durch sichtbares Licht nicht wahrnehmbar beeinflußt werden,
zeigen tief eingreifende Erscheinungen, sobald geringe Mengen von
fluoreszierenden Stoffen zugegen sind. Verschiedene Protozoen, manche
Fermente und sogenannte Toxine werden , wie Tappeiner i) fest-
gestellt hat, unter den erwähnten Bedingungen schwer geschädigt. Man
hat von einer Sensibilisierung gesprochen und sich z. B. vorgestellt,
daß die fluoreszierenden Stoffe die Fähigkeit besitzen, Strahlenarten von
bestimmter Wellenlänge in solche von anderer umzuwandeln. Unwirksame
Strahlenarten könnten so zu chemisch wirksamen werden. Ja die Mög-
lichkeit ist durchaus gegeben, daß eine ganz andere Energieform ge-
bildet wird. Man hat die Wirkung der fluoreszierenden Stoffe als photo-
dynamische bezeichnet.

Es ist von größtem Interesse, daß Chlorophyllösungen photo-
dynamisch wirksam sind, wie vor allem Hausmann^) gezeigt hat. Das
Chlorophyll ist von diesen Gesichtspunkten aus als Überträger
und wahrscheinlich gleichzeitig auch als ein Umwandler
von Lichtenergie zu betrachten. An und für sich lichtunempfindliche
Stoffe werden auf diesem Wege der Einwirkung der Lichtenergie zugäng-
lich gemacht.

Wir haben schon hervorgehoben, daß als erstes, ohne weiteres er-
kennbares Produkt der Kohlensäure- und Wasseiassimilation die Stärke
erkannt worden ist. Es ist sehr unwahrscheinlich, daß dieses kompliziert
gebaute Polysaccharid direkt aus der Reduktion von Kohlensäure und
Wasser hervorgeht. Wir müßten denn schon annehmen, daß die Chloro-
phyll führenden Pflanzenzellen ihre Synthesen in jeder W^eise anders durch-
führen, als Avir es uns in Analogie mit den Beobachtungen im chemischen
Laboratorium vorstellen. Eine solche Möglichkeit darf nicht ohne weiteres
von der Hand gewiesen werden. Ihre Besprechung ist jedoch unfruchtbar,
weil wir zurzeit keinen einzigen Beweis für eine solche Annahme besitzen.
Wenn wir die Synthese eines kompliziert gebauten, zusammengesetzten
Stoffes erforschen wollen, dann fragen wir zunächst nach den Komponen-
ten, die am Aufbau der betreffenden Verbindung beteiligt sind. Es redu-
ziert sich dann zunächst das Problem der Synthese der Verbindung selbst
auf das der Gewinnung ihrer Bausteine. Bei der Synthese der Stärke
ist zuerst die Frage nach dem Aufbau der Bausteine, nämlich der
Traubenzuckermoleküle, zu beantworten. Wie entsteht Glukose beim
Assimilationsvorgang aus Kohlensäure und Wasser? Es sind vom
rein chemischen Standpunkt aus viele Möglichkeiten gegeben. Einmal kann die
Glukose direkt gebildet werden, sie kann aber auch auf Umwegen über die
verschiedenartigsten Zwischenstufen entstehen. Niemand wird wohl die Glukose
als primäres Assimilationsprodukt der Kohlensäure und des Wassers ansehen.
Es müssen als erste synthetische Produkte noch einfachere Verbindungen
entstehen.

') //.;;. rappeiner und A. Jodlbauer: Die sensibilisierende Wirkung fluoreszieren-
der Substanzen. Leipzig. ¥. C. W. Vogel. 1907. — V^gl. auch ('. Amsler und E. F.
Pick: A. f. exporim. Path. n. Pharm. 82. 86 (1917).

2) Walther Nansinann: Biochem. Zeitschr. 16. 294 (1909); 30. 276 (1910). — Fort-
schritte der Naturwissenschaften. 6. 243 (1912). — Vgl. ferner Biochem. Zeitschr. 77.
268 (1916). — Ergebnisse der Physiologie. XVI. 288 (1917).

Kohlehydrate. 89

A.v. Baeyer'^) hat die Hypothese aufgestellt, daß als erstes Assimi-
lationsprodukt der Formaldehyd in Betracht kommt. CO., + HgO =
HCOH + Oa- Nach dieser Formel würden Kohlensäure und Wasser unter
Freiwerden von Sauerstoff vereinigt. Der gebildete Formaldehyd könnte nun,
da er an und für sich sehr reaktionsfähig ist, im Mittelpunkt aller mög-
lichen Synthesen stehen. Wir haben bereits-) hervorgehoben, daß es ge-
glückt ist, im Laboratorium aus Formaldehyd durch Polymerisation eine
Hexose zu bereiten: 6 X HCOH^Cg Hj. ^Og. Der in der Pflanze gebildete
Traubenzucker könnte dann unter Wasseraustritt mit anderen Glukose-
molekülen zusammen zu Stärke vereinigt werden. Würden sich nur fünf
Formaldehydmoleküle vereinigen, dann kämen wir zu Pentosen. Man
könnte auch an die Entstehung einer Triose, z. B. der früher erwähnten
Glyzerose'), denken und diese in den Mittelpunkt ungezählter Syn-
thesen stellen.

Während noch vor kurzem zahlreiche andere Möglichkeiten von ersten
Assimilationsprodukten in Frage kamen, entheben uns die Seite 86 ff. mit-
geteilten Ergebnisse von Wilhtätter und Stoll weiterer Erörterungen. Sie
decken sich in allen Einzelheiten mit der Annahme des Formaldehyds als
erstem Assimilationsprodukt. *)

Mit der Assimilation von Kohlensäure und W^asser unter Vermittlung
des Chlorophylls und der Wirkung der Sonnenstrahlen als Energiequelle ist nicht
nur die erste Synthese von organischer Substanz im Reiche der Organismen
verknüpft, sondern gleichzeitig auch die Asymmetrie der Zellbau-
steine und der meisten organischen Verbindungen im Pflanzen-
und Tierreich überhaupt. Wir haben bereits darauf hingewiesen &),
daß die in der Natur vorkommenden Kohlehydrate asymmetrische Kohlen-
stoffatome besitzen. Auf ihrem Vorkommen beruht die optische Aktivität
dieser Verbindungen. Außer den Kohlehydraten sind noch zahlreiche an-
dere Verbindungen durch den Besitz asymmetrischer Kohlenstoffatome aus-
gezeichnet. Mit ganz verschwindend geringen Ausnahmen findet sich von
den optisch-aktiven Formen immer nur eine bestimmte Komponente in
der Natur vor. So treffen wir immer d-Glukose an, ferner d-Galak-
tose usw. Piazemkörper , d. h. Verbindungen, die durch das Vorkommen
von gleichen Mengen links- und rechtsdrehender Komponenten optisch-in-
aktiv sind — die beiden gleich großen, jedoch entgegengesetzt gerichteten
Drehungen heben sich auf — kommen in der Natur fast gar nicht vor.

Die Pflanze nimmt mit der Kohlensäure eine Kohlenstoffverbindung
auf, die kein asymmetrisches Kohlenstoffatom besitzt. Mit der Assimilation,
d. h. mit der ersten Synthese setzt die Asymmetrie ein. Die Pflanzen-
zelle vollführt die erste asymmetrische Synthese. Die einmal er-
worbene Asymmetrie der organischen Verbindungen überträgt sich mit
dem Futter auf den tierischen Organismus.

Man hat viel darüber nachgedacht, wie die asymmetrische Synthese
in der Organismenwelt bei der Assimilation der Kohlensäure zustande-

') A. i\ Baeyer: Berichte der Deutschen Chem. Gescllsch. 3. 63 (1870).
■') Vgl. S. 18.
=•) Vgl. S. 18.

*) Vgl. die gesamte einschlägige Literatur liei E. Willstätter und A. Stoll: I.e.
Julius Springer. Berlin. 1918.
5) S. 19.

90 I^- Vorlesung.

kommt. Es liegen verschiedene Möglichkeiten vor. Es wäre denkbar, daß
zuerst razemische Verbindungen entstehen würden, die sekundär zur Spaltung
kämen, wobei die eine optisch-aktive Form dem Abbau unterliegen würde,
während die andere erhalten bliebe. Diese Annahme hat sehr wenig Wahr-
scheinlichkeit für sich, weil die direkte Beobachtung gezeigt hat, daß die
Zellen in erster Linie jene optisch-aktiven Verbindungen abzubauen und
umzuwandeln vermögen, die in der Natur vorkommen, während sie ge-
rade die optischen Antipoden schwer angreifen können, ja oft sogar ganz
unverändert lassen. Mehr Wahrscheinlichkeit hat die folgende Annahme,
die allerdings das Auftreten der ersten asymmetrisch gebauten Verbin-
dung in der Organismenwelt nicht erklärt, für sich. Sie hat nämlich zur
Voraussetzung, daß bereits eine optisch-aktive Verbindung vorhanden ist.
Diese könnte bewirken, daß die eine der beiden optischen Antipoden
viel rascher gebildet wird, als die andere.

Es ist versucht worden, im Reagenzglas asymmetrische Synthesen aus-
zuführen. Dabei sind Beobachtungen gemacht worden, die unmittelbar zeigen,
wie eine bereits vorhandene asymmetrische Verbindung für die Entstehung
einer neuen optisch-aktiven Form bestimmend sein kann. Bosenthaler^)
zeigte zunächst, daß man bei der Einwirkung eines bestimmten Fer-
mentgemisches, Emulsin genannt, auf Blausäure und Benzaldehyd
rechtsdrehendes Mandelsäurenitril und daraus durch Verseifung
linksdrehende Mandelsäure erhält. HCN M- Cg H5 . ('HO = Cg Hg.
CH (OH) . CN . Benzaldehyd enthält kein asymmetrisches Kohlenstoffatom,

wohl aber das durch die Synthese gewonnene Mandelsäurenitril. Das asym-
metrische Kohlenstoffatom ist in vorstehender Formel mit einem * be-
zeichnet. Das wirksame Prinzip bei dieser Synthese, das Emulsin, ist ohne
Zweifel selbst asymmetrisch gebaut und bedingt wahrscheinlich durch
direkte Bindung mit den zu vereinigenden Komponenten den nun in
einer Richtung verlaufenden Aufbau des Mandelsäurenitrils. Würde man
einfach Blausäure und Benzaldehyd ohne Anwesenheit des Emulsins ver-
einigen, dann käme man zu einem optisch inaktiven Mandelsäurenitril,
das man jedoch dadurch als Razemkörper charakterisieren könnte, daß
man es sekundär in seine beiden optisch aktiven Anteile zerlegen würde.
Derartige Spaltungen sind schon in großer Zahl ausgeführt worden, und
man ist auf diesem, vor allem von Emil Fischer beschrittenen Wege zu
den in der Natur vorkommenden optisch aktiven Komponenten gelangt.
In diesem Falle wird ein Umweg eingeschlagen, indem zunächst der
Razemkörper dargestellt wird. Streng genommen ist eine derartige Syn-
these, wenn sie von Verbindungen ausgeht, die kein asymmetrisches
Kohlenstoffatom enthalten, auch eine asymmetrische, denn sie erzeugt
dieses. Es kommt optisch nur nicht zur Geltung, weil die beiden optischen
Antipoden, die genau gleich stark, jedoch in entgegengesetzter Richtung
drehen, in gleichen Mengen zugegen sind. Sie müssen durch besondere
Maßnahmen von einander getrennt werden.

Wie wir schon betont haben, schlägt die Pflanzenzelle diesen in-
direkten Weg kaum ein. Sie bildet offenbar primär optisch aktive
Substanzen, d. h. sie läßt von den möglichen optisch aktiven Formen fast

') L. Rosent haier: Biochem. Zeitschr. 14. 238 (1908): 26. 1 (1910).

Kohlehydrate, 91

ausnahmslos immer nur die eine hervorgehen. Emil Fischer hat den Be-
griff der asymmetrischen Synthese für die primäre Bildung optisch aktiver
Verbindungen vorbehalten.^) Die erwähnte Bildung von optisch aktivem
Mandelsäurenitril unter Verwendung von Emulsin ist eine solche asym-
metrische Synthese.

G. Bredig und P. S. Fiske-) ist es geglückt, eine asymmetrische
Synthese durchzuführen, zu der an Stelle des seiner Natur nach unbe-
kannten Emülsins Alkaloide verwendet wurden. Sie wählten als Ausgangs-
materialien auch Blausäure und Benzaldehyd und erhielten, wenn sie das
Alkaloid Chinin verwendeten, rechtsdrehendes und bei Verwendung von
Chinidin liuksdrehendes Cyanhydrin. Durch Verseif ung entstanden die
entsprechenden optisch aktiven Mandelsäuren. Von besonderem Inter-
esse ist die Beobachtung, daß das zugesetzte Alkaloid mit dem Cyan-
hydrin eine Verbindung eingeht. Es ist sehr wahrscheinlich, daß dieser
Vorgang bestimmend für den Verlauf der optisch asymmetrischen Syn-
these ist.

Die interessanten Feststellungen von Posenthaler und von Bredig
und Fiske stützen die eben geäußerte Ansicht über die Entstehung der
optisch asymmetrischen Synthesen im Pflanzenreich beim Assimilations-
vorgang. Die Pflanzenzelle enthält optisch aktive Substanzen genug, welche
die gleiche Ptolle spielen können, wie das Emulsin bzw. die Alkaloide
in den erwähnten Versuchen. Es wäre wohl denkbar, daß den Alka-
loiden bei bestimmten asymmetrischen Synthesen eine ausschlaggebende
Rolle zufällt.

Es ist auch die Ansicht ausgesprochen worden ■■), daß die optisch
asymmetrische Synthese dadurch bewirkt wer4e, daß infolge unregelmäßiger
Reflexion des linear polarisierten Anteils des Himmelshchtes an den
Wasserflächen des Meeres zirkulär polarisiertes Licht entstehen soll. Die
Drehung der Polarisationsebene des Lichtes durch den Erdmagnetismus
bewirkt, daß hierbei weder an einem Punkte der Erde, noch auf der
ganzen Erdoberfläche gleiche Mengen beider Lichtformen entstehen. Nun
ist durch Cofton^) festgestellt worden, daß optisch aktive, gefärbte Flüssig-
keiten die Komponenten des zirkulär polarisierten Lichtes verschieden
stark absorbieren. Die eine optisch aktive Form bevorzugt rechts zirkulär
polarisiertes Licht und die andere das links zirkulär polarisierte. Nun
ist bereits hervorgehoben worden, daß nur solches Licht chemische
Wirkungen entfalten kann, das absorbiert wird. Würde nun die eine Art
des zirkulär polarisierten Lichtes allein vorhanden sein oder doch stark
überwiegen, dann könnte man sich vorstellen, daß die Synthese einer be-

*) Vgl. über asymmetrische Synthesen. • Emil Fischer: Berichte der Deutschen
Chem. Gesellsch. 27.^3230 (1894). — Zeitschr. f. physiol. Chemie. 26. 87 (1898). —
W. Marckual<l : Berichte der Ueutschen Chem. Gesellsch. 37. 349 und 1368 (1904). —
Alexander Mc Kenzie: Journ. Chem. Soc. 85. 378 (1904); 85. 1249 (1904); 87. 1373
(1905); 89. 365 (1906); - Alexander Mc Kenzie und Henni Wren: .lonrn. Chem. Soc. 91.
1215 (.1907); 97. 473 (1910). — Vgl. auch K. Fajans: Zeitschrift, f. physikal. Chemie. 73.
25 (1910).

2) G. Bredig und /'. S. Fiske: Biochem. Zeitschr. 46. 7 (1912). — Vgl. ferner
auch G. Brediq und K. Fajans: Berichte der Deutschen Chem. (iesellsch. 41. 752 (1908).
— K. H. Daicin: Journ. of Physiol. 30. 253 (1904); 32. 199 (1905).

^) A. Byk: Zeitschr. f. physikal. Chemie. 49. 641 (1904). - Vgl. auch über dieses
Problem Emil Erlenmeyer : Biochem. Zeitschr. 52. 439 (1913).

*) A. Cotton: Annal. de Chim. et Physique [VII]. 8. 347 (1896).

92 i^'- Vorlesung.

stimmten optisch aktiven Form begünstigt wird. Diese Hypothese würde
das primäre Auftreten optisch aktiver Formen ohne bereits bestehende
optisch asymmetrische Verbindungen erklären. Sie ist jedoch zurzeit ex-
perimentell noch zu wenig gestützt.

Die Bildung organischer Substanz aus Kohlensäure unter Einfügung
von Wasserstoff unter Sauerstoffabspaltung ist noch von anderen Gesichts-
punkten aus von allergrößtem Interesse. Wir werden bald vernehmen, daß
der tierische Organismus die aus Kohlensäure und Wasser von der Pflanze
aufgebauten Substanzen übernimmt und sie wieder mit Sauerstoff ver-
einigt. Über viele Abbaustufen herüber gelangen wir wieder zu den Aus-
gangsmaterialien der ursprünglichen Synthese, nämlich zu Kohlensäure
und Wasser. Diese werden vom Tiere ausgeschieden und in gewissem
Sinne der Pflanze wieder zur Verfügung gestellt. Die Synthese kann von
neuem beginnen. Jedesmal wird Sonnenenergie in Form von chemischer
Energie gespeichert. Das Tier übernimmt mit den organischen Verbin-
dungen eine ganz bestimmte Menge Energie, die wieder vollständig frei
wird, sobald die organische Verbindung restlos zu Kohlensäure und Wasser
abgebaut ist. Es ist somit in letzter Linie Sonnenenergie, mit der unsere
Zellen wirtschaften! Auch die Pflanze kann sich diese Energiequelle nutz-
bar machen, wenn sie die von ihr aufgebauten organischen Verbindungen
spaltet und oxydiert.

Wir sehen einen interessanten Kreislauf von Stoff und Energie
vor uns. Er ist kein im ganzen Umfang in kurzen Zeiträumen ab-
laufender, indem stets große Massen von Kohlen-, Wasser- und Sauer-
stoff für mehr oder weniger lange Zeit dem Kreislauf entzogen bleiben.
Jede Pflanze und jedes Tier hält in seiner Zellsubstanz die genannten
Elemente und in den genannten Verbindungen Energie zurück. Erst
wenn das einzelne Individuum zugrunde geht, dann bietet sich Gelegen-
heit, das organische Gerüst des ganzen Zellstaates niederzureißen und auf
Umwegen den Kohlenstoff, den Wasser- und Sauerstoff dem Kreislauf zu-
rückzugeben. Die Pflanze vermag die vom Tier gebildeten Substanzen
nicht direkt zu übernehmen. Ebensowenig kann ein Individuum der
Pflanzenwelt organische Substanzen, die beim Tode eines anderen Indivi-
duums zur Verfügung gestellt werden, direkt verwerten. Pflanzen- und Tier-
reich sind hier durch das gewaltige Heer der Mikroorganismen verknüpft.
Diese verhindern, daß große Massen organischer Substanz verloren gehen.
Diese kleinsten Lebewesen ermöglichen erst die innigen Bezie-
hungen zwischen Tier- und Pflanzenwelt. Sie zerlegen die Bau-
steine der toten Zellen und führen sie schließlich zu ihren Grundsubstanzen
zurück, unter anderem zu Kohlensäure und Wasser.

Die Arbeit der Mikroorganismen reicht nicht aus, um die gewaltige
Masse von organischer Substanz, die die Pflanze ununterbrochen aufbaut,
schließlich wieder zu zerlegen. Gewaltige Kohlenlager i) erzählen uns
von Leichen ungezählter Pflanzenarten. Der Kohlenstoff dieser Kohlenlager
entstammt auch der Kohlensäure der Luft. Sie wird dieser wieder zuge-
führt, wenn die Kohle verbrannt wird. Bis das geschieht, bleiben gewaltige
Mengen von Kohlenstoff dem Kreislauf entzogen. Auch ungezählte Tier-

') Vgl. hierzu Jkinnenhcrf/: Geologie der Steinkohlenlager. I. 1908; II. l'.ll'2.
Gebr. Bornträger, Berlin.

Kohlehydrate. 93

leichen sind unter bestimmten Bedingungen dem Abbau durch Bakterien
zum Teil wenigstens entzogen worden. Davon zeugen die großen Massen
von Petroleum, die an bestimmten Stellen der Erde sich angesammelt
haben.i) Verbrennen wir dieses, dann bilden sich Kohlensäure und Wasser.
Gleichzeitig wird Energie frei. Das Licht, das uns die Flamme des
Petroleums entgegenstrahlt ist Sonnenhcht, das vor Tausenden von Jahren
die Erde beschienen hat!

Große Mengen von Kohlensäure sind der Atmosphäre im Laufe der
Zeit direkt, d. h. nicht auf dem Umwege der Synthese durch die Pflanzen-
welt entzogen worden. Es ist dies jene Kohlensäure, die an Basen, wie
Kalk und Magnesia, gebunden, am Aufbau gewaltiger Schichten der
Erdrinde beteiUgt ist. Wird sie durch eine stärkere Säure, z. B. durch
Kieselsäure, aus ihrer Verbindung mit den erwähnten Basen verdrängt,
dann kehrt sie in die Atmosphäre zurück. Sie ist damit dem Kreislauf
des Kohlenstoffs und Sauerstoffs wieder eingereiht.

Dieser kurze Überblick über die Entstehung organischer Substanz
in der Organismenwelt enthüllt uns interessante Wechselbeziehungen
zwischen Pflanzen- und Tierreich. Wir erkennen, daß die Chloro-
phyll enthaltende Zelle von entscheidender Bedeutung für Sein und Nicht-
sein aller Organismenarten ist. Die Betrachtung des Kreislaufs der Stoffe
und der Energie ergibt ebenfalls interessante Einblicke in das Werden
und Vergehen in der Natur. Wir sehen, daß ein bestimmter Stoff, wie
z. B. der Kohlenstoff, in ewig wechselndem Reigen bald der nichtorgani-
sierten, bald der organisierten Welt angehört. War der Kohlenstoff eben
noch Bestandteil einer organischen Verbindung, ja vielleicht am Aufbau
„lebender" Zellsubstanz beteiligt, so ist er im nächsten Augenblick schon
wieder in Form der Kohlensäure der unbelebten Natur übergeben, um
wieder an anderer Stelle des Kreislaufs am Aufbau von Zellen sich zu
beteiligen.

Die einzelne Zelle ruht nie, solange sie Lebensfunktionen
zeigt. Der ununterbrochene Wechsel in ihrem Haushalt ist charakteristisch
für das Zelleben. Auch der kompliziert gebaute Organismus, den wir als
einen Staat von Zellen auffassen können, befindet sich nie im Gleichgewicht.
Lassen wir unseren Blick weiter schweifen auf die gesamte große Natur,
dann erkennen wir unschwer, daß auch sie in ständigem Wechsel begriffen
ist. Auch die unbelebte Natur ruht nicht. Überall bahnen sich Umwand-
lungen an. Die meisten verlaufen außerordentlich langsam. Die Zelle da-
gegen läßt in rascher Reihenfolge Vorgang auf Vorgang und Umwandlung
auf Umwandlung folgen. Eine auch nur kurze Pause in ihrem gesamten
Getriebe bedeutet meistens den Tod des Indi\1duums. Es entstehen wieder
neue Zellen, wenn seine Bestandteile, wie oben erwähnt, zerlegt sind und
ein neues Lebewesen die gebildeten Bausteine übernommen hat. So geht
ein Baustein und ein Element von Individuum zu Individuum. Bald ge-
hört ein Stoff der Pflanzenwelt, bald der Tierwelt, bald der unbelebten
Natur an.

Verfolgen wir einen bestimmten Stoff in seinem Kreislauf von der
unbelebten Natur zur belebten, so drängt sich uns unmittelbar die Frage

*) Vgl. C. Engler: Entstehung des Erdöls. Fortschritte der Naturwissenschaften.
1. 269 (1910).

94 I^ • ^ orlesung. — Kohlehydrate.

auf. wie es kommt, daß nun dieser Stoff in einer Zelle an Vorgängen teil-
nehmen kann, die wir als Lebenserscheinungen deuten. Wir stoßen bei
dieser Fragestellung immer wieder auf die Tatsache, daß nur eine bereits
vorhandene Zelle imstande ist, den zugeführten Stoff den ..Lebensvor-
gängen" einzufügen. Mit der ersten Zelle beginnen die Rätsel. So-
lange es uns nicht möghch ist, im Reagenzglas aus einem Gemisch von
organischen Stoffen und anorganischen Verbindungen eine lebende Zelle
zusammenzufügen, so lange wird man nicht imstande sein, physikalisch
und chemisch zu erklären, was eigentlich Leben ist. Wir müssen uns
daher, wie schon früher betont, damit bescheiden, möglichst viele der
Lebensvorgänge auf Vorgänge und Gesetzmäßigkeiten zurückzuführen, die
sich der unbelebten Natur ablauschen lassen.

Vorlesung V.
Kohlehydrate.

IV.

Verhalten der Kohlehydrate im tierischen Organismus. Abbau der zu-
sammengesetzten Kohlehydrate im Darmkanal. Wirkung der Darmflora

auf die Kohlehydrate.

Die Pflanzen enthalten, wie wir wiederholt hervorgehoben haben, eine
gewaltige Fülle der verschiedenartigsten Kohlehydrate. Diese übernimmt
der Pflanzenfresser mit seiner Nahrung. Das Gleiche gilt für den Omni-
voren, wenn er Pflanzenkost als Nahrung wählt. Nur der reine Fleisch-
fresser nimmt wenig Arten von Kohlehydraten auf, indem, wie wir schon
betont haben, im tierischen (Jrganismus diese Verbindungen an Menge und
Mannigfaltigkeit zurücktreten. Die Tatsache, daß auch der Pflanzenfresser
in seinen Geweben nur über relativ wenige Kohlehydratarten verfügt,
trotzdem er fortwährend die verschiedenartigsten Vertreter dieser Klasse
von Nahrungsstoffen, insbesondere der Gruppe der Pentosen. Methylpentosen
und der Hexosen aufnimmt, zeigt ohne weiteres, dali umfassende Um-
wandlungen stattfinden müssen, ehe im allgemeinen die Kohlehydrate der
Nahrung unseren Geweben zugeführt werden. Sie beginnen bereits im
Verdauungskanal. Während wir über die Beziehungen der Stärke, des
Glykogens, des liohr-, Malz- und Milchzuckers und der einfachen
Zucker, wie der Glukose, Fruktose und Galaktose zu den Kohlehydraten
der tierischen Zellen recht gut unterrichtet sind, fehlt uns zurzeit noch
ein vollkommen klarer Einblick in das Verhalten der großen Anzahl
der übrigen Vertreter der Kohlehydrate. Wir müssen uns vorläufig
damit begnügen, zum Ausdruck zu bringen, daß diese alle ohne Ausnahme
einem weitgehenden Abbau im Verdauungskanal unterliegen, sofern es sich
um Polysaccharide oder Glukoside handelt. Die sich bildenden Bausteine
werden dann weiter verwandelt, bis sie den Körperzellen angepaßt sind.
Wohl die meisten erlangen Beziehungen zum Traubenzucker. Es bestehen
hier noch sehr große Lücken in unseren Kenntnissen, und es wird noch
sehr vieler Arbeit bedürfen, bis wir über das Schicksal jeder einzelnen Art
von Kohlehydraten lückenlos unterrichtet sind.

Wir werden uns hier mit jenen Kohlehydraten befassen, über deren
Verhalten im tierischen Organismus wir genauere Kenntnisse haben. Es sind
dies die Polysaccharide: Glykogen, Stärke, Zellulose und die Disac-
charide Milchzucker, Maltose und Rohrzucker. Von den Monosac-
chariden Glukose. Fruktose und Galaktose wissen wir, daß sie normaler-

96 V. Vorlesung.

weise im Verdauungskanal, sofern sie nicht von den im Darmkanal lebenden
Mikroorganismen angegriffen und verwendet werden, keinem weiteren Ab-
bau unterliegen. Diese einfachsten Bausteine sind bereits zur Aufnahme in
die Gewebe vorbereitet. Galaktose und Fruktose scheinen zuvor in Glukose
umgewandelt zu werden. Diese Umlagerung vollzieht sich auch im Reagenz-
glase sehr leicht.^)

Sämtliche Polysaccharide dagegen können nicht ohne weiteres zur Auf-
nahme in die Gewebe gelangen. Es zeigt dies ohne weiteres die folgende
Tatsache. Wenn wir irgend ein Tier selbst w^ochenlang mit Stärke füttern,
so begegnen wir trotzdem diesem Kohlehydrat nicht jenseits des Darm-
kanales in den Gew^eben. Der tierische Organismus besitzt kein der auf-
genommenen Stärke identisches Polysaccharid. Das Gleiche gilt für den
Rohrzucker. Selbst bei ausschließlicher Zufuhr dieses Disaccharids begegnen
wir unter normalen Verhältnissen der Saccharose nicht im Blute und den
Zellen des tierischen Organismus. Diese direkten Beobachtungen zeigen schon,
daß offenbar die genannten Kohlehydrate vor ihrer Aufnahme durch die
Darmwand einer weitgehenden Umwandlung unterliegen.

Wir kennen noch eine Methode, um diese Annahme experimentell zu
prüfen. Normalerweise führen wir dem tierischen Organismus alle festen
und flüssigen Nahrungsstoffe durch den Verdauungskanal zu. Wir sprechen
von einer Aufnahme der Nahrung per os. Nur der Sauerstoff hat eine
andere Eingangspforte, nämlich die Lungen — bei manchen Tierklassen
die Kiemen und die Haut. Wir können nur durch Überschwemmung des
Magendarmkanals mit einem bestimmten Nahrungsstoff unter Umständen
erzwingen, daß auch noch nicht umgewandelte Stoffe zur Aufnahme ge-
langen. Wir überrumpeln gewissermaßen die Zellen des Verdauungskanales
und verhindern, daß der Abbau vollständig durchgeführt wird.

Auf noch einfachere Weise erreichen wir den Eintritt von nicht um-
gewandelten Nahrungsstoffen, indem wir diese mit Umgehung des Darm-
kanals direkt in die Blutbahn einspritzen — intravasculäre Zufuhr —
oder aber sie unter die Haut — subkutane Zufuhr — oder in die
Bauchhöhle — intraperitoneale Zufuhr — bringen. Wir sprechen ganz
allgemein von einer parenteralen Einverleibung 2) der Nahrungsstoffe.
Wählen wir Rohrzucker zu diesem Versuche, dann beobachten wir, daß
nach ganz kurzer Zeit der Harn Rohrzucker enthält, und zwar wird fast
das gesamte parenteral zugeführte Disaccharid durch die Nieren — die
Bereitungsstätten des Harnes — ausgeschieden. =') Offenbar liegt dieser
Entfernung des Rohrzuckers aus dem Organismus und insbesondere aus
dem Blut die Tatsache zugrunde, daß die Körperzellen mit dem Rohr-
zucker als solchem nichts anzufangen wissen.

') Vgl. hierzu S. ,37.

*) Der Ausdruck ,,parenteral" stammt von Carl Oppenheimer: Hofmeister?, Bei-
träge. 4. 267 (1903).

'•') Vgl. hierzu E. Weinland: Zeitschr. f. Biol. 47. 279 (1907). — E. Abderhalden
(Carl Brahm, G. Kapjberaer, E. Ba/hstnann, F. Wildermuth, L. Griqorescu) : Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 64. 529 (1910); C9. 23 (1910); 71. 367 (1911); 90. "388, 419 (1914). —
Vgl. auch Fritz Voit: Deutsches Archiv f. klin. Med. 58. 523 (1897). — Lafayette
ß. Mendel and Philip U. Mitchell: Amer. Journ. of Physiol. 14. 239 (1905). — Walter
Brasch: Hahilit.-Scbrift. München. R. Oldenhourg. 1907. — Lafayette B. Mendel and
Israel S. Kleiner: Amer. Journ. of Physiol. 26. 3'.)6 (1910). — Ernst Ileilner: Zeitschr.
f. Biol. 56. 75 (1911). — Ferner Emil Abderhalden: Die Ahderhaldensche Reaktion.
5. Auflage, J. Springer, 1922.

Kohlehydrate. qy

Wir wollen nun. nachdem wir festgestellt haben, dal» poi- os aufge-
nommene Polysaccharide nicht als solche jenseits der Darmwand auftreten,
uns die Frage vorlegen, was mit diesen im ^■erdauungskanal geschieht.
Zunächst kommen die aufgenommenen Xahrungsstoffe in der Mundhöhle
mit dem Speichel, dem Sekret der verschiedenen Speicheldrüsen in Be-
rührung. Die Nahrung wird, wie man sich ausdrückt, eingespeichelt.
Die innige Vermengung mit dem Speichel wird durch den Kauakt her-
beigeführt. Die Ziihne zerkleinern die Nahrung. Dabei werden Zellen er-
öffnet und ihr Inhalt der Einwirkung des Speichels ausgesetzt. Wenn wir
in der Tierreihe die Gestalt der Zähne und ferner die Ausbildung des
Kiefergelenkes genau verfolgen, dann erkennen wir ohne weiteres die
innige Anpassung an die Art der aufgenommenen Nahrung. Die Herbi-
voren haben Zähne mit mächtigen Mahlflächen. Die Pflanzennahrung muß
zerrieben werden, sollen die von Zellulose umschlossenen Zellen ausgiebig
eröffnet werden. Der Karnivore zerschneidet und zerreißt seine an und
für sich zum großen Teil weiche Nahrung. Beim Omnivoren finden wir
die Merkmale des reinen Herbivoren- und Karnivorengebisses vereinigt.
Beim Herbivoren gestattet das Kiefergelenk ausgiebige seitliche Bewe-
gungen. Sie sind beim Omnivoren beschränkt und beim Karnivoren so
gut, wie ausgeschlossen.

Der Speichel hat verschiedene Funktionen. Eine davon ist das
Schlüpfrigmachen des Bissens, damit er ohne Widerstand durch die Speise-
röhre in den Magen gleiten kann. Der Speichel ist ferner imstande,
manche Polysaccharide zu spalten.

Zur Feststellung der Wirkung irgend eines in den Darmkanal sich
ergießenden Sekretes stehen uns verschiedene ^Methoden zur Verfügung.
Einmal können wir einzelne Nahrungsstoffe verfüttern und dann nach
gewisser Zeit die Tiere toten und den Inhalt bestimmter Teile des Darm-
kanales untersuchen und seine Bestandteile mit dem verfütterten Materiale
vergleichen. Oder wir legen an bestimmten Abschnitten des Darmkanales
Öffnungen an, so daß das Darmrohr in Verbindung mit der Außenwelt
steht. Wir sprechen von der Bildung einer Fistel. Wir halten diese ge-
wöhnlich verschlossen und öffnen sie nur, wenn wir den Inhalt des be-
treffenden Darmabschnittes herauslassen wollen. Eine solche Fistel würde
rasch zuwachsen, wenn man nicht eine sogenannte Kanüle einheilen lassen
würde. Diese stellt ein Ptohr dar, das auf beiden Seiten umgebogene Ränder
besitzt. Der eine dieser Ränder ruht auf der Schleimhaut des Darmrohres,
der andere auf der äußeren Haut.

Die Fisteln können wir auch dazu benützen, um in das Darrarohr
sich ergießende Sekrekte aufzufangen. Diese lassen wir dann außerhalb des
tierischen Organismus im Reagenzglas auf beliebige Nahrungsstoffe ein-
wirken. Wir stellen fest, ob eine Änderung eintritt und. falls eine solche
erfolgt, welcher Art sie ist. Die gemachten Beobachtungen vergleichen wir
dann mit den bei der Untersuchung des Darminhaltes gemachten Befun-
den, wobei wir natürlich Darmabschnitte wählen, in denen das gleiche
Sekret seine Wirkung entfaltet, dessen Einfluß auf bestimmte Nahrungs-
stoffe wir untersucht haben. P^s ist dies eine weitere .Methode, um die
Wirkung eines bestimmten Sekretes auf einzelne Verbindungen zu verfolgen.

Beim Speichel liegen die Verhältnisse sehr einfach , weil er sich in
den Anfangsteil des Darmrohres ergießt. Wir können ihn leicht gewinnen

Abderhalden. Physiologische Chemie. .^. Aufl. 7

9^ ^ • Vorlesuug,

und ferner das zerkaute, eingespeichelte Produkt direkt aus der Mund-
höhle entfernen. Wenn wir Kleister i), d. h. Stärke, die wir mit Wasser
erwärmt haben, in den Mund nehmen, ihn kauen und dann nach etwa
5 Minuten wieder ausspucken, dann beobachten wir, daß das Gemisch
nach Zusatz von Alkali und Kupfersulfat beim Erhitzen deutliches Reduk-
tionsvermögen zeigt. Vor dem Einführen des Kleisters in die Mundhölile
ist er auf die Fähigkeit zu reduzieren untersucht worden. Ein Reduk-
tionsvermögen war nicht nachweisbar. Der Kleister färbte sich mit Jod-
jodkaliumlösung intensiv blau. Nach längerem Verw-eilen in der Mundhöhle
finden wir überhaupt keine Blaufärbung mehr, es zeigen sich vielmehr
rotviolette bis rotbraune Farbtöne.

Wir schließen aus diesen Beobachtungen, daß der Kleister verändert
worden ist. Alles spricht dafür, daß eine Spaltung erfolgt ist. Das kom-
pliziert gebaute Molekül ist in einfachere Bruchstücke zerlegt worden. Es
kommt das ganze Gemisch der Abbaustufen zur Beobachtung. Gegen diese
Deutung des erhobenen Befundes läßt sich ein gewichtiger Einwand erheben.
In der Mundhöhle ist Speichel zum Kleister getreten. Dieser könnte selbst
reduzierende Stoffe enthalten und auch bewirken, daß die Jodreaktion der
Stärke verändert wird. Um diesen Einwand auf seine Berechtigung zu
prüfen, sind Kontrollversuche notAvendig. Wir sammeln eine größere Menge
Speichel. Die gesamte Menge teilen wir, nachdem wir ihn gut vermischt
haben, in vier gleiche Teile. Einen Teil prüfen wir auf reduzierende Stoffe.
Es tritt keine Reduktion ein. Einen anderen Teil der Speichelflüssigkeit
lassen wir auf Kleister einwirken. Wir stellen sofort nach erfolgter Ver-
mischung mit einer kleinen Probe des Gemisches die Jodreaktion an und
überzeugen uns, daß eine schöne Blaufärbung erfolgt. Nun stellen wir
Speichel und Kleister in den Brutschrank. Es ist;, dies ein abgeschlossener,
gegen Wärmeverluste geschützter Raum, der beständig auf 37" er-
wärmt ist. Von Zeit zu Zeit entnehmen wir Proben und prüfen auf Re-
duktionsvermögen und stellen die Jodreaktion an. Wir beobachten, daß
nach einiger Zeit reduzierende Substanzen auftreten. Das Reduktionsver-
mögen nimmt mit der Dauer der Einwirkung des Speichels zu. Ferner, beob-
achten wir, daß mit der Zunahme des Reduktionsvermögens die Jodreaktion
Farben zeigt, die darauf hinw^eisen, daß Dextrine enstanden sind.

Die vierte Speichelportion endlich erhitzen wir für kurze Zeit auf
100''. Dann setzen wir sie zu Kleister und bringen das Gemisch in den
Brutschrank. Es tritt kein Reduktionsvermögen auf. Die gleich stark
bleibende Jodreaktion läßt darauf schließen, daß die Stärke nicht ver-
ändert worden ist.

Zu einem w^eiteren Versuche verwenden wir nichtgekochten Speichel
und unveränderte Stärkekörner. Wir stellen fest, daß der Speichel nur
sehr langsam einwirkt. Wir können diesen Versuch auch unter dem
Mikroskop vornehmen. Wir sehen, wie das geschichtete Stärkekorn all-
mählich ..angefressen" wird. Es tritt Verflüssigung bestimmter Teile des
Kornes auf.

Diese Beobachtungen zeigen uns, daß das gequollene Stärkekorn viel
leichter vom Speichel zerlegt wird, als das genuine Korn. Ganz die
gleiche Feststellung können wir machen, wenn wir eine Scheibe einer rohen

') Vgl. hierzu S. ÖH.

Kohlehydrate, 99

Kartoffel mit Speichel zusammeiibrins4en und gleichzeitig eine gekochte
Kartoffelscheibe genau gleich behandeln. Während die erstere noch fast
unverändert ist, hat die gekochte Kartoffelscheibe nach kurzer Zeit ihre
Stärkekörner ganz eingebüßt.^) Sie sind zu Dextrinen und noch tieferen
Abbaustufen zerlegt worden.

Die erwähnten Beobachtungen führen zum Schlüsse, daß im Speichel
ein Stoff vorhanden sein muß, der imstande ist, Stärke zu spalten. Er
muß durch hohe Temperatur so verändert werden, daß er unwirksam
wird. Es geht dies daraus hervor, daß der gekochte Speichel Stärke
nicht mehr angreift. Dieser eigenartige Stoff gehört seinem 'ganzen Wesen
nach zu den Fermenten. Er hat den Namen Diastase erhalten.-)
Da dieses Ferment StärkemAmylum hydrolytisch zerlegen kann, bezeichnet
man die Diastase auch als amylo-lytisches Ferment. Es sei gleich hier
bemerkt, daß dieses Ferment auch im Dünndarm vorkommt und ferner
offenbar in allen Zellen des tierischen und auch des pflanzlichen Organismus
enthalten ist. Weitere Studien haben ergeben, daß die Diastase nicht nur
durch hohe Temperaturen unwirksam gemacht wird, sondern daß ihre
Wirksamkeit in hohem Grade von der Reaktion der Umgebung, in der sie
wirken soll, abhängig ist. Sie wirkt am besten bei schwach alkalischer
bis neutraler Reaktion. Sehr empfindlich ist sie gegen Säuren oder, besser
ausgedrückt, gegen H-Ionen.

Nachdem man erkannt hatte, daß der Speichel ein amylolytisches
Ferment enthält, hat man festzustellen versucht, auf welche Art der ilbbau
der Stärke zustande kommt. Man fand, daß er ein hydrolytischer ist und
über Dextrine führt. Frühzeitig werden auch schon einfachere Spaltstücke
und vor allem auch Traubenzucker moleküle frei. Von gut definierten
Abbaustufen ist neben der Glukose die Maltose 3) zu nennen. Sie wird durch
ein besonderes Ferment, die Malta se*), in zwei Moleküle Traubenzucker
zerlegt. Ferner ist es geglückt, kristallisierte Hexa- und Tetraamylose
unter den Abbaustufen nachzuweisen. &) Die gleiche oder doch sehr ähn-
liche Art des Abbaues kann man herbeiführen, wenn man verdünnte
Säure auf Stärke einwirken läßt und dafür sorgt, daß die einzelnen Zwi-
schenstufen langsam zum weiteren Abbau gelangen.

Mit der Feststellung, daß Speichel Stärke zerlegt, ist bereits ge-
zeigt worden, daß in der Mundhöhle die Verdauung einsetzt. Es fragt

') Beim PÜauzenfresser ist die Ausnutzung der rohen Stärke eine sehr gute.
Während Schweine diese nur zu 94"/^ ausnutzen (gekochte Stärke wird zu 997o ver-
wertet), ist beim Wiederkäuer die Ausnutzung beider Arten von Stärke gleich gut.
Vgl. u. a. W. Völtz: Landwirtsch. .Tahrb. 50. 455 (1917); Zeitschr. f. Spiritusindustrie.
40. 167 (1917).

'') Die Diastase des Speichels ist auch Ptyalin genannt worden. Es ist besser,
diese Bezeichnung nicht zu verwenden, weil bis jetzt keine Beobachtung vorliegt, die
beweist, daß die Diastase des Speichels eine andere ist, als die des Pankreassaftes und
der Tier- und Pflanzenzellon überhaupt.

') Vgl. J. Seec/en: Zentrall)l. f. med. VVissensch. 14. 849 (187G) und lyiügers Ar-
chiv. 19. 106 (1879)! — Ferner Offo yasse: Pßüffers Archiv. 14. 473 (1877). — Mus-
culus und v.Mering: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 1. 395 (1877/78); 2. 403 (1878/79);
4. 93 (1880). — V. Merim/: Ebenda. 5. 185 (1881). ~ Horace T. Brown und John
Jleron: Liehiffs Annalen. 199. 165 (1879); 204. 228 (1880). — E. Külz und J. Voi/el :
Zeitschr. f. Biol. 31. 108 (1895).

*) M. C. Tebh: Journ. of Physiol. 15. 421 (1894). — llamhurcjer: Fßügers Archiv.
60. 543 (1885).

') Vgl. S. 59 und 63.

[QO V. Vorlesung.

sich nun, ob auch andere Kohlehydrate durch Speichel gespalten werden.
Rohrzucker und Zellulose werden nicht angegriffen, wohl aber Glykogen.
Dieses Polysaccharid des tierischen Organismus wird auch durch ein
zur Gruppe der Diastase gehörendes Ferment stufenweise zerlegt. Es ent-
stehen Dextrine, Maltose und Glukose.

Wie es scheint, kommt nur der Omnivore dazu, Stärke und Gly-
kogen zu zerlegen, indem den reinen Karnivoren eine Diastase des Spei-
chels ganz zu fehlen scheint, i) In der Tat spielt beim Karnivoren die
Kohlehydratverdauung durch den Speichel lange keine so bedeutungsvolle
Rolle, wie beim Omnivoren und vor allem beim Herbivoren. Das Glykogen
ist viel leichter angreifbar, als das genuine Stärkekorn. Außerdem nimmt
der Karnivore weniger Kohlehydrate auf, als der Herbivore. Dazu kommt
eine große Erschwerung der Ausnutzung der Kohlehydrate der Pflanze
durch die Zellulose, die den Zellinhalt einhüllt. In der Zellulose haben wir
früher schon ein Polysaccharid kennen gelernt, das außerordentlich wider-
standsfähig ist.2) Wir können hier schon erwähnen, daß der tierische
Organismus von sich aus über keine Stoffe verfügt, um die Zellulose auf-
zuschließen. Dem Pflanzenfresser würden nicht nur die Kohlehydrate des
von Zellulose umgebenen Zellinhaltes verschlossen bleiben, sondern auch
seine übrigen Bestandteile, wenn er nicht über besondere Einrichtungen
und Hilfsmittel verfügen würde, um die Zellulosewand zu durchbrechen.

Eine Maßnahme zur Eröffnung von Pflanzenzellen haben wir bereits
kennen gelernt, nämlich die gründliche Zermahlung der Nahrung mittelst
besonders eingerichteter Mahlzähne. Es sind noch andere Einrichtungen
getroffen, um die Ausnutzung der Pflanzennahrung zu einer möglichst
günstigen zu gestalten. So besitzen manche Vogelarten einen Kropf, in
dem die aufgenommenen Körner bei Körpertemperatur aufgeweicht werden.
Es kommt hierbei ohne Zweifel noch ein anderes Moment zum Ausdruck.
Die aufgenommenen Nahrungsmittel bestehen aus Zellen. Diese enthalten
Fermente aller Art, die im Kropf zum Teil wenigstens ihre Wirkung entfalten
und den Abbau in die Wege leiten können. ^) Die feuchte Wärme des Kropfes
begünstigt ohne Zweifel die Wirkung dieser Zellfermente. Bei manchen
Vögeln sehen wir ferner, daß ein Magenteil, der sog. Muskelmagen, so einge-
richtet ist, daß in ihm Körner usw. zermahlen werden können. Besonders groß-
artige Anpassungen an die Pflanzennahrung finden wir beim Wiederkäuer.
Er besitzt vier Magenabteilungen. Davon ist nur eine eigentlicher Magen. Die
drei übrigen Abschnitte gehören ihrer Funktion nach noch zur Mundhöhle. Die
Bissen w^erden bei den Wiederkäuern gut zermahlen und eingespeichelt
verschluckt und gelangen in den sogenannten Vormagen, auch Pansen
genannt. Die ganz flüssigen Anteile sammeln sich hauptsächlich im Netz-
magens Retikulum. Im Pansen wirkt nun feuchte Wärme auf die ver-
schluckten Bissen ein. Das ganze Material unterliegt einem Mazerations-
vorgang. Ungezählte Mikroorganismen wirken mit, um die Zellulose einzu-
schmelzen. Auch können die Fermente der Nahrung von innen heraus den

^) Bidder und Schmidt: Die Verdauungssäfte und der Stoffwechsel. 14 (1852). —
Claude Bernard: Legons sur les propriötfe physiologiques et les altöratious patholo-
giques des liquides des Torganisme. II. 249 (1859). — Lafayetti B.Mendel and Frank
F. Underhill: The Journ. of Biological Chemistry. 3. 135 (1907).

=>) Vgl. S. 61.

•■*) Ellenberger: Skandin. Archiv f. l'hvsiol. 18. 306 (1906). — F. Berf/mann:
Ebenda. 18. 119(1906).

Kohlehydrate. 101

Abbau der Zellbestandteile fördern. Ferner wirkt der verschluckte Speichel
weiter. Die schon etwas erweichte Masse wird nun nochmals in die Mund-
höhle befördert. Es beginnt das Wiederkauen. Wieder wird alles zermahlen
und nochmals innig mit Speichel vermischt. Ist auch jetzt der Bissen noch
nicht genügend zerkleinert, dann wird er wieder dem Vormagen übergeben.
Er steigt dagan später nochmals auf. Bildet jedoch der Bissen nunmehr
eine halbweiche Masse, dann wird er durch eine außerordentlich inter-
essante Einrichtung direkt dem Blatte rmagen = Psalterium (Omasus)
und von da dem eigentlichen Magen, dem Labmagen, Abomasus, zu-
geführt. Die Speiseröhre setzt sich nämlich, in einen Kanal, genannt
Schlundrinne, fort. Dieser leitet die Bissen bis zum Blättermagen. Das
Rohr ist in Wirklichkeit kein vollkommen geschlossenes. Es bildet sich
nämlich dadurch, daß die Ränder einer flachen Rinne sich erheben und
so ein Rohr herstellen. Erschlaffen diese, dann haben wir wieder die
flache Rinne und der Ösophagus hört mit der Einmündung in den Pansen
auf. Es kann somit die Speiseröhre ihren Inhalt bald nur in den Vor-
magen und den Netzmagen ergießen, bald reicht sie bis zum Blätter-
magen. Man kann sich auch vorstellen, daß die Speiseröhre einst bis zum
eigentlichen Magen ein geschlossenes Rohr bildete, und daß dann um ihr
Ende Aussackungen sich gebildet haben, in die die W^and der Speiseröhre
mit einbezogen wurde.

Auch bei anderen Herbivoren als den Wiederkäuern finden wir Vor-
richtungen, die ohne Zweifel bezwecken, daß einerseits die Zellulose mög-
lichst weitgehend aufgeweicht wird und gleichzeitig der Speichel möglichst
lange seine Wirkung entfalten kann. So ist z. B. beim Pferde der Magen
ganz scharf in zwei Abschnitte geteilt. Nur diejenige Hälfte des Magens
besitzt eine richtige Schleimhaut mit Drüsen, die mit dem Duodenum in
Verbindung steht. Der Teil des Magens, in den die Speiseröhre mündet,
ist seinen ganzen Einrichtungen und Funktionen nach als eine Mazera-
tionskammer aufzufassen. Er stellt eine primitivere Einrichtung mit glei-
chem Zweck, wie die drei ersten Abteilungen des Wiederkäuermagens, dar.

Selbst bei denjenigen Tieren, bei denen der Magen anatomisch nicht
in verschiedene Teile zerlegt ist, findet sich eine wichtige Einrichtung,
um dem Speichel noch für längere Zeit seine Wirkung zu belassen. Um
diese zu verstehen, müssen wir hervorheben, daß die Magenschleimhaut
Drüsen besitzt, die den sogenannten Magensaft absondern. Dieser ist vor
allem dadurch ausgezeichnet, daß er stark sauer reagiert. Er enthält freie
Salzsäure. Nun ist, wie schon hervorgehoben wurde, die saure Reaktion
unverträglich mit der Wirksamkeit der Diastase. Würden nun die ver-
schluckten Bissen sofort mit Magensalt durchtränkt werden, dann wäre
die Wirkung des Speichels auf die oben erwähnten Polysaccharide und ihre
Abbaustufen mit einem Schlage aufgehoben. Die genauere Verfolgung des
Verhaltens der durch den Ösophagus dem Magen zugeführten Bissen hat
nun gezeigt, daß die zu verschiedenen Zeiten verschluckten Bissen sich
in der Weise schichten, daß die zuletzt in den Magen gelangten zentral
von den vorher aufgenommenen zu liegen kommen.') Nicht alle Teile des

*) Ellenherger : Fßügers Archiv. 114. 93 (1906i. — F. GriUzner: Fßiif/ers Archiv.
106.463(1905). — Arthur Scheuner f : /^/rt^ers Archiv. 169. 201 (1917). — A. Scheunen
nud Fritz Kiok : Ebeuda. 193. 16(1922). — Einil Abderhalden unä Ernst Wertheimer :
Ebenda. 194. 168 (1922).

102 ^ • Vorlesung.

Mageninhaltes werden gleichzeitig von Magensaft durchtränkt, vielmehr
dauert es einige Zeit, bis auch die von der Magenwand abgelegeneren
Mageninhaltsanteile mit ihm in Berührung kommen. Die der Magenwand
zuucächst gelegenen Nahrungsschichten werden vom Magensaft zuerst ver-
daut und dabei verflüssigt. Es entsteht sogenannter Chymus. Dieser wird
durch den Pförtner, den Pylorus, ins Duodenum entlassen. Dadurch rücken
neue Schichten des Mageninhaltes in den Bereich der Magensaftwirkung,
bis schließlich der Speicheldiastase die Bedingungen zur Wirkung ganz
entzogen werden.

Überlegt man sich diese Verhältnisse genau, dann ergibt sich von
selbst, daß man über den Umfang der Verdauung der Stärke und des
Glykogens und ihrer Abbaustufen durch die Speicheldiastase keine ge-
naueren Angaben machen kann. Er ist gewiß außerordentlich großen
Schwankungen unterworfen. Es kommt in Betracht, wie intensiv die Ein-
speichelung war, wie lange der Bissen in der Mundhöhle verweilte, wie
weit bei Aufnahme von Pflanzennahrung die Zellulosewände zermalmt und
aufgeweicht waren und endlich, wie lange es dauert, bis der Mageninhalt
durchsäuert ist. Alles in allem ist die Kohlehydratverdauung
durch den Speichel nur als eine vorbereitende aufzufassen.
Je umfassender sie ist, um so mehr wird die Verdauung im Dünndarm
erleichtert und abgekürzt. Sie arbeitet dieser vor.

Wir haben bereits festgestellt daß die jNIundverdauung mittelst des
Speichels teils in besonders organisierten Magenabschnitten, teils ohne
solche durch die Art der Ablagerung der dem Magen zugeführten Bissen
im Magen noch längere Zeit fortdauern kann. Es fragt sich nun, ob der
Magen nicht auch eine eigene, d. h. durch von seiner Schleimhaut mit
ihren Drüsen hervorgebrachte Stoffe bewirkte Verdauung von Kohle-
hygraten hat. Es ist dies nicht der Fall.^) Der Magen gibt keine auf
Kohlehydrate eingestellten Fermente ab. Dagegen kommt der schon er-
wähnten Salzsäure eine gewisse Bedeutung zu, indem diese stark genug
ist, um z. B. Stärke, Dextrine, Rohrzucker usw. zu spalten. Doch spielt
diese Hydrolyse quantitativ kaum eine Rolle.

Aus dem Magen gelangt der Speisebrei, der Chymus, zunächst in
das Duodenum, um sich dann von hier aus in ganz dünner Schicht über
den ganzen Dünndarm mit seiner durch Zotten stark vergrößerten Ober-
fläche auszubreiten. Hier im gesamten Dünndarm setzt die Verdauung der
Kohlehydrate ganz umfassend ein. Der Speisebrei enthält je nach der Art
der aufgenommenen Nahrung noch verschiedene zusammengesetzte Kohle-
hydrate nebst ihren Abbaustufen. Wir treffen auf noch unangegriffene
Stärke, wenn solche zur Aufnahme gelangte. Das Glykogen ist beim
Karnivoren, da er keine Speicheldiastase zu besitzen scheint, ebenfalls noch
unabgebaut. Wir müssen ferner beim Herbivoren und Omnivoren noch
große Mengen von Zellulose erwarten, da, wie schon betont worden ist,
der tierische Organismus von sich aus dieses Polysaccharid nicht zer-
legen kann. Ferner müssen wir noch eines Disaccharids gedenken, das

') Nach F. Beugen und G. llaane: l'ßii(/ers Arcliiv. 106. 267 (1904) liefert der
Magen des Schweines ein diastatisches Ferment, ferner soll nach //. Friedenthal : Ar-
chiv f. (Anat. u.) Physiol. Suppl. 383 (1899) im Magensaft des Hundes ein bei saurer
Reaktion wirksames diastatisches Ferment enthalten sein. Diese Angaben bedürfen
dringend der Kachprüfung !

Kohlehydrate. \()}\

zwar /Normalerweise bei den Tiereu nur während eines kurzen Lebens-
abschnittes aufgenommen wird, nämlich des Milchzuckers. Er wird mit
der Milch wahrend der Säuglingsperiode zugeführt. Nur der Mensch und
manche Haustiere nehmen auch später noch Milch auf. Der Milchzucker
wird erst im Dünndarm gespalten.

Zunächst unterliegen die Nahrungsstoffe dem von den Drüsen des Duo-
denums hervorgebrachten Safte. Dazu kommt dann das von der Pankreas-
drüse abgegebene Sekret. Endlich wirken jene Abscheidungen, die von den
ungezählten Drüschen der gesamten Dünndarmschleimhaut geliefert werden,
auf den Chymus ein. Man hat die Wirkung des Pankreassaftes und die-
jenige der Sekrete all der genannten Drüschen für sich studiert. Man nennt
ihre Absonderung kurz Darmsaft. Der Pankreassaft enthält eine oder
mehrere Diastasen, d. h. amylolytische Fermente. Stärke und Glykogen werden
in der gleichen Weise gespalten, wie von der Diastase des Speichels. Niemand
weiß, ob nur eine bestimmte Diastase wirksam ist oder, ob nicht für
bestimmte Stärkearten und ihre Komponenten und insbesondere auch für
das Glykogen besondere Diastasen in Wirkung treten. Manches spricht
dafür, dalj es auf bestimmte Dextrine eingestellte Fermente gibt. Bekannt
ist die Maltase, die Maltose hydrolysiert. Sie findet sich im Pankreas-
und Darmsaft.

Im Pankreassaft ist auch ein Ferment gefunden worden, das den
Milchzucker in Glukose und Galaktose zerlegt. Man hat es Laktase ge-
nannt. Es verschwindet einige Zeit nach Aufhören der Milch- bzw. Milch-
zuckerzufuhr. Interessanterweise tritt die Laktase wieder im Darmkanal
auf. wenn man wieder Milch zuführt, i)

Dem Pankreassaft scheint ein auf Ptohrzucker eingestelltes Ferment
zu fehlen. Dafür findet sich ein solches im Darmsaft. Man hat es Sac-
charase genannt oder auch Invertin. Der letztere Name erinnert an
die Bezeichnung Invertzucker."^) Der Name Saccharase steht in Beziehung
zum Namen Saccharose, Rohrzucker. Diese Art der Benennung der Fer-
mente hat den großen Vorzug, daß sie sofort an das Substrat erinnert,
das vom betreffenden Fermente verändert wird.

Der Darmsaft enthält ferner amylolytisch wirkende Fermente und auch
Laktase. Er kann somit den Pankreassaft ergänzen, ja sogar ersetzen.

Wir erkennen aus der gegebenen Darstellung, daß im Darmkanal
auf die verschiedenen Kohlehydrate unserer Nahrung eingestellte Fermente
vorhanden sind. Sie vermögen, die aus mehreren Bausteinen bestehenden
Kohlehydrate vollständig in ihre einfachsten Bausteine zu zerlegen. Nur
die Zellulose widersteht den Fermenten des Verdauungskanals. =^) Nun

') E. Weinland: Zeitschr. f. Biol. 38. 607 (1899); 40. 386 (1900). — F. A. Bainbridge:
Joura. of Phvsiol. 31. 98 (1905). — Vgl. auch R. H. Aders FUmnier: Jouru. of Physiol.
34. 93 (1906); 35. 20 (1906/07). — ./. Ibrahim und L. Kaimiheimer: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 62. 287 (1909). — li. Botnpiani: Arch. de Farmacol. sperim. 19. 423 (1915).

-) Vgl. hierzu S. 48.

^) Interessanterweise verfügt die Weinbergschnecke im Magensaft über Fermente,
die Zellulose lösen. Auch mit Leberpaukreasextrakt dieses Tieres wurde Abbau von Zellu-
lose beobachtet. Vgl. W. Biedermann und F. Moritz: P/iiigers. Archiv. 73. 219 (1898);
E. Müller: Ebenda. 83. 619 ( 1901 ). — D. H. Bierrij und ./. Giaja : Biochem. Zeitschr. 40. 370
(1912) haben Leberpankreassaft von Helix pomatia auf Mannane und (ialaktaue ein-
wirken lassen. Es erfolgte ein Abbau. Auch der Magendarmsaft des Flußkrebses greift
diese Polysaccharide an. Im Pflanzenreich sind Fermento, die die verschiedensten Poly-
saccharide zerlegen können, sehr verbreitet.

104 \. Vorlesung.

hat aber die Erfahruog gezeigt, daß die Herbivoren die Zeliulosö ganz
gut verwerten können '), ja im Verdauungskanal der Wiederkäuer werden
sogar schwach oder mäßig verholzte Zellwände in weitgehendem Maße ab-
gebaute) Auch für die Omnivoren ist die Zellulose kein wertloser Ballast.
Der Karnivore dagegen vermag die Zellulose gar nicht auszunutzen. 3) Sie
ist ihm ganz ungewohnt. Er erhält ja normalerweise dieses Polysaccharid
nie und ist deshalb in keiner Weise auf sie eingerichtet.

Der tierische Organismus zeigt die Art seiner Nahrung nicht nur
in der Organisation seines (lebisses an und ferner in der Ausbildung seines
Magens, sondern auch durch den Bau seines Darmkanales. Vor allem fällt
auf. daß der reine Herbivore den längsten Dünndarm aufweist.
Den kürzesten finden wir beim Karnivoren. Der Omnivore
nimmt eine Mittelstellung ein. Der lange Darm ist der Auf. Schließung
der Zellulose angepaßt.*) Eine besondere Bedeutung kommt bei manchen
Tieren (z. B. Pferd, Kaninchen) dem Coecum für die Zellulosezerlegung
zu. 5) Diese erfolgt interessanterweise unter Vermittlung kleinster Lebe-
wesen. Es sind dies Bakterien eigener Art, die den Dünndarm bevölkern.
Die Zahl ihrer Arten ist erheblich. Man hat die ganze Mikroorganismen-
welt auch kurz als Darmflora bezeichnet. Sie lebt auf Kosten der zuge-
führten Nahrungsstoffe. Die kleinsten Lebewesen vermehren sich, führen
ihren eigenartigen, unseren Körperzellen ganz fremden Stoffwechsel durch,
scheiden fremdartige Stoff Wechselprodukte aus und gehen schließlich auch zu-
grunde. Die Mikroorganismen, die unseren Darm bewohnen, schädigen uns
durch Wegnahme von Nahrungsstoffen und liefern ohne Zweifel manches
Stoffwechselprodukt, das für unsere Körperzellen nicht gleichgültig ist. Dafür
nützen sie uns dadurch, daß sie den Abbau der Zellulose in die Wege leiten.

Setzt man Darmsaft ohne weiteres zu Zellulose, so beobachtet man
nach einiger Zeit, daß sie verändert wird. Sie geht schließlich in Lösung.^)
Es entstehen allerlei Abbauprodukte, u. a. niedrige Fettsäuren (Essigsäure,
Buttersäure, Valeriansäure), Kohlensäure und ferner Methan. 7) AVird jedoch
der Darmsaft vor der Einwirkung auf die Zellulose sorgfältig von Bakterien
befreit — durch Filtration durch ein Bprkefeld-Filter — , dann vermag er

^) Vgl. u. a. W. Jlennebcrfj uud F. Stohmann: Beiträge zu einer rationellen Fütte-
rung der Wiederkäuer. Brauuschweig 1860 und 1864; Zeitschr. f. Biol. 21. 613 (1885).

— r. Knieriem: Ebenda. 21. 67 (1885). U. Weiske, B. Schulze und E. Flechsig: Ebenda.
22. 373 (1886). — F. Wolf: Landwirtsch. Jahrb. 49. Supp. III (1887). — N. Zun/z:
jytügers Archiv. 49. 477 (1891).

-) Vgl. G. Haberlandt und .Y. Zun/z: Sitzungsber. d. Akad. d. Wissensch. 41. 686
(1915). — Vgl. auch G. Haberlandt: Mikroskopische Untersuchungen über Zellwandver-
dauung. Gebr. Bornträger, Berlin 1918.

») Vgl. u. a. //. r. Hösslin: Zeitschr. f. Biol. 54. 395 (1910). — A. Scheunert und
E. Loetsch: Biochem. Zeitschr. 20. 10 (1909); Zeitschr. f. physiol. Chemie. 65. 219 (1910).

— H. Lohrisch: Ebenda. 69. 143 (1910).

*) Füttert man aus einem Wurf Kaninchen einen Teil ausschließlich mit Milch
und einen anderen mit Heu, dann zeigt es sich, daß die auf die letztere Art ernährten
Tiere einen bedeutend längeren Dünndarm besitzen als die mit Milch gefütterten.

^) A'. Zuniz: Zentralbl. f. Thvsiol. 19. 581 (1905). — W. rstjanzew: Biochem. Zeit-
schrift. 4. 154 (1907).

") Vgl. z. B. Viktor Hofmeister: Archiv f. wissenschaftl. u. prakt. Heilkunde. 11.
Heft 1/2 (1885).

'j Vgl. u. a. \i'. Ellenberffer, A. Scheunert, W. Griimner uud A.Hopff'e: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 96. 236 n915).

Kohleliyilratp. 105

diese nicht anzugreifeu. i; Zellulose abbauende Bakterienarten sind aus dem
Verdauungsschlauch von Herbivoren isoliert und für sich gezüchtet worden.-)

Die Mikroorganismen spielen in der Natur eine sehr wichtige Rolle.
Sie vermitteln die Beziehungen zwischen vorhandenen Individuen und der
Nachwelt. Stirbt ein Individuum, dann stellen sie sich in großer Zahl ein.
Eine Art arbeitet der anderen vor, bis schließlich der ganze kunstvolle
Bau all der ungezählten Zellarten der Leiche zerstört ist. Aus den ver-
bleibenden Trümmern blüht neues Leben empor, indem zunächst Pflanzen
sich ihrer bedienen, um von neuem Zellen aufzubauen. Dann folgt das
Tier, das die eben erblühte Pflanze verzehrt und so den Kreislauf des
Lebens fortsetzt. Nun dringen diese Pioniere des Lebens in unseren Ver-
dauungskanal ein und vollziehen auch da ihre Abbautätigkeit. Manche der hier
vorhandenen Zelltrümmer werden von ihnen weitgehend zerlegt. Mancher
wertvolle Baustein wird unseren Zellen vorenthalten, weil Bakterien ihn so ver-
ändern, daß er für unsere (Gewebszellen nicht mehr verwertbar ist. In vielen
Fällen geht der Abbau so weit, daß die synthetischen Fähigkeiten der tieri-
schen Zelle nicht ausreichen, um die Trümmer wieder zusammenzuzimmern.
Für den Karnivoren ist die Darmflora wohl kaum von Nutzen, dagegen sind sie
dem reinen Herbivoren ganz unentbehrlich. Nicht nur würde er große Mengen
kostbaren Materiales mit der Zellulose verlieren, sondern außerdem noch
viele von dieser eingeschlossene Substanzen. Die gleichen Gesichtspunkte
gelten auch für die Omnivoren . nur kann sich dieser im Notfall seinen
Nahrungsbedarf zum größeren Teil aus animalischer Nahi'ung decken.

Es ist noch nicht klargelegt, wie sich das Wechselspiel zwischen der
Darmflora und den Köi-perzellen vollzieht. AVir können uns etwa folgendes
Bild davon machen. Zunächst wird die Zellulose durch von bestimmten Bak-
terien hervorgebrachte Fermente gespalten. Es entstehen lösliche Abbaustufen,
die man etwa den De.xtrinen vergleichen kann. Nun greifen wahrscheinlich
Fermente in den weiteren Abbau ein, die im Darmsaft und vielleicht auch
im Pankreassaft enthalten sind. Wir erhalten Traubenzucker,, ferner auch
Zellobiose.ä) Diese wird dann durch die Wirkung eines besonderen, von be-
.stimmten Bakterienarten gebildeten Fermentes. Zellobiase genannt*),
in zwei Moleküle Traubenzucker zerlegt. Diese Bruchstücke werden resor-
biert. Manche Dextrine und tieferen Abbaustufen werden jedoch von
bestimmten Bakterienarten in anderer Richtung abgebaut. Es entstehen
die genannten Fettsäuren und ferner Kohlensäure und Methan. Es gehen
durch die Bildung der letzteren beiden Produkte immer gewisse Mengen
der Zellulosebausteine für den Wirt verloren.

Leider kann man den Abbau der Zellulose durch die Darmflora
außerhalb des Darmes nicht gut in allen Teilen nachahmen. Es fehlt
nämlich ein wichtiger Vorgang vollkommen. Es ist dies die Wegnahme

V) H. Tappeiner: Zeitschr. f. Biol. 19. 228 (1883); 20. 52 (1884); 24. 105 (1888). —
Hoppe-Sei/ler: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 10. 401 (1886). — Biedermann iiud Moritz:
Fflügers Archiv. 73. 291 (1898). — Erich Midier: Ebenda. 83. 619 (1901).

-) \r. EUenberger: Archiv f. (Auat. u.) Physiol. 139 (1906). — Vgl. auch Arthur
Scheunert: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 38. 9 (1906). — H. v. Hoesslin und E.J.Lesser:
Zeitschr. f. Biol. 54. 47 (1912).

') Vgl. S. 51.

*) Zellen des tierischen Organismus bringen nach allen vorliegcudcn Erfahrungen
keine Zellobiase hervor. Vgl. hierzu: H. Pringsheivi und Magnus v. Merkatz: Zeitschr.
f. physiol. Chemie 105. 178 (1919).

X06 ^ • Vorlesung.

der gebildeten Abbaustufen. Im Darinkanal wird fortwährend resorbiert.
Ferner ergießen sich immer wieder neue Sekretraengen. Endlich sind die
Lebensbedingungen im Darrakanal für die Mikroorganismen ganz andere
als im Reagenzglas. Wir sehen an diesem Beispiel, wie außerordentlich
schwer es ist, eine relativ einfache Fragestellung klar zu beantworten.
Bei jedem Vorgange spielen eine Summe von einzelnen Momenten mit,
die zusammen ein Endresultat bedingen. Ein Prozeß ist qualitativ und
quantitativ von anderen \'orgängen abhängig. Die geringste Störung in
den notwendigen Bedingungen verschiebt sofort das ganze Bild. Kennen
wir sie nicht bis in alle Einzelheiten, dann müssen wir in der Beurteilung
der Resultate von Laboratoriumsversuchen äußerst vorsichtig sein.

Als sicher festgestellte Tatsache können wir betrachten, daß durch
Vermittlung einer geeigneten Darmflora Zellulose aufgeschlossen und damit,
soweit die Abbaustufen von den Mikroorganismen nicht zu weit abgebaut
sind, für unsere Körperzellen verwertbar gemacht werden kann. Die
Karnivoren scheiden der Nahrung zugesetzte Zellulose mit den Fäzes
wieder vollständig aus. Die Omnivoren verw^erten einen erheblichen Teil
der zugeführten Zellulose. Der JVIensch verhält sich der Zellulose gegen-
über je nach der Art und vor allem der Zubereitung der Zellulose sehr
verschieden.!) Der reine Herbivore mit seinen besonderen Einrichtungen
und vor allem mit seinem sehr langen Dünndarm ist am besten auf die
Verarbeitung der Zellulose eingerichtet.

Bei der Beurteilung der Bedeutung einer mehr oder weniger ergie-
bigen Zelluloseverdauung muß in Betracht gezogen werden, daß, solange aus
diesem Polysaccharid bestehende Zellwände unverletzt sind , der gesamte
Zellinhalt der Wirkung der Verdauungsfermente entzogen bleibt. Es geht
also nicht nur Zellulose verloren, wenn diese unangegriffen bleibt, sondern
zugleich das gesamte wertvolle Material an anderen Kohlehydraten, an Fett,
Eiweiß usw'., das von ihr umschlossen bleibt, soweit nicht die Zellfermente
in der Lage sind, von innen heraus durch Abbau diffundierbare Pro-
dukte hervorzubringen. Aus diesem Grunde ist eine mechanische Zer-
kleinerung und damit Eröffnung der Pflanzenzellen eine so bedeutsame
Hilfe-) für eine gute Ausnutzung.^)

Die Frage nach der Bedeutung der Darmflora für die Ausnutzung
der Nahrungsbestandteile ist durch die folgenden Versuche einer direkten
l'rüfung unterzogen worden. Xiiftall und Thierf eider ^) entnahmen schwan-
geren Meerschweinchen kurz vor Eintritt der Geburt durch den sog.
Kaiserschnitt die Jungen und brachten sie unter peinlichster Einhaltung
der Asepsis in einen sorgfältig sterilisierten Käfig. Bekanntlich werden

*) Vgl. u. a. JI. Lohri.sch: Zeitsclir. f. experim. Path. u. Ther. 5. 478 (1909). —
ü. V. Hoesslin: Zeitschr. f. Kinderheilkunde. 1. 81 (1911).

2) Vgl. auch: Hans Fried cnthal: Fßüf/ers Archiv. 144. 152 (1912). — G. v.
Bergmann und Fr. W. Sirauch: Therapeut. Monatshefte. 27. .lauuar (1918).

•') Aher nicht nur von diesem Gesichtspunkte aus ist eine mechanische Zertümmerung
der Pflanzenzellen für die Verdauung von größter Bedeutung, es hat sich herausgestellt,
daß Trypsin unveränderte Pflanzenzellen nicht angreift, daß jedoch die V'erdauung so-
fort in Gang kommt, wenn man aus ihnen die in Alkohol, Äther und Chloroform löslichen
Bestandteile entfernt hat. Es scheint, daß diese Stofl'e das Kindringen der Fermente
hindern. Vgl. IT. Biedermann: Fßüf/em Archiv. 174. 358 (1919).

'*) Georg JI. F. Nnttall und IJ. Thierfelder : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 21. 109
(1895/9G); 22.' 62 (189G/97).

Kohlehydrate. 107

die Meerschweinchen im Gegensatz zu den ihnen verwandten Tieren voll-
kommen entwickelt zur Welt gebracht. Sie können sofort nach der Geburt
dieselbe Nahrung, wie die erwachsenen Tiere, aufnehmen. Es gelang nun,
die auf die genannte Art aus dem Mutterleibe entfernten Meerschweinchen
einige Zeit (8 Tage) mit sterilisierter Nahrung (Milch und Cakes) und
in steriler Umgebung am Leben zu erhalten. Die Versuchstiere nahmen
in normaler Weise an Gewicht zu. Daß die Meerschweinchen in der Tat
bakterienfrei gebUeben waren, bewies die Untersuchung der Tiere nach
dem Abschlüsse des Versuches. Damit wäre bewiesen, daß der tierische
Organismus auch ohne Bakterien auskommt. Leider ist der angeführte
\'ersuch nicht ganz vollwertig. Er beweist nur, daß Meerschweinchen Milch
und Cakes bei Ausschluß von Bakterien gut verwerten können, worüber an
und für sich ein Zweifel nicht bestehen konnte. Er besagt jedoch nichts
darüber, wie die Ausnutzung sich verhalten hätte, wenn den Meer-
schweinchen ihre normale, an Zellulose reiche Nahrung verabreicht worden
wäre. Es ist wohl ganz zweifellos, daß bei Verabreichung von Zellulose das
Fehlen von Bakterien sich sehr deutUch bemerkbar gemacht hätte.

Das zeigen denn auch deutlich die Versuche von ScJwttelim. i) Er
wählte als Versuchstiere Hühnchen, die steril ausgebrütet wurden und
in steril gehaltenen Räumen sterile Nahrung erhielten. Die Versuchstiere
zeigten trotz reichlicher Nahrungsaufnahme fortwährend Hunger und gingen
in derselben Zeit zugrunde, wie ohne Nahrung belassene Hühnchen. Sobald
dem Futter Bakterien aus Hühnerfäzes zugesetzt wurden, erholten sich die
Tiere und nahmen an Gewicht zu. Ferner hat Moro^) ganz ähnliche Ver-
suche mit den Larven der Knoblauchkröte ausgeführt. Es gelang ihm,
diese 35 Tage lang steril aufzuziehen. Es ergab sich, daß die sterilen Larven
gegenüber den Kontrolltieren, die in Wasser, das Fäzes des Muttertieres
enthielt, aufgewachsen waren, ganz erheblich im Gewicht und in ihrer
gesamten Entwicklung zurückblieben. Wir wollen nicht unerwähnt lassen,
daß die erwähnten Beobachtungen möglicher Weise eine ganz andere Ur-
sache haben, als bis jetzt vermutet worden ist. Es hat sich nämlich immer
mehr gezeigt, daß bei der Ernährung geringe Mengen von eigenartigen,
vorläufig Nutram ine genannten, zum Teil außerordentlich leicht veränder-
lichen Stoffen eine bedeutsame Rolle spielen. Es ist nicht ausgeschlossen,
daß diese Produkte bei der Sterilisierung der Nahrung zerstört worden
sind und dadurch der ungünstige Ausfall der Versuche bedingt war. Die
Versuche müssen unter Zusatz der lebenswichtigen Nutramine wieder-
holt werden. 3)

W^ie schon erwähnt, greift die Darmflora nicht nur die Zellulose an,
sondern auch andere Nahrungsstoffe und vor allem auch andere Kohle-
hydrate. Es sind uns zurzeit noch lange nicht alle derartigen Vorgänge
bekannt. Sie spielen sicher beim Abbau und der Verwertung der Pento-
sane eine Rolle. Pflanzenfresser nutzen z. B. die Pentosane der Vegeta-
bilien bis zu ßO^/o aus. *) Sicher leiten auch bei dieser Gruppe von Poly-

») M. Schottelius: Archiv für Hygiene. 34. 210 (1899) uud 42. 48 (1902).

2) Moro: Jahrbuch der Kinderheilkunde. 62. H. 4 (1905).

^) Vgl. S. 77 und Band II die Vorlesung über Nutramine.

*) W. E. Stone: American Chem. J. 14. 9 (1892). — Weiske: Z. f. physiol. Chemie.
2». 489 (1895). — B. Slorotzow: Ebenda 34. 181 (1901). - Albin r. Rudno RudzinsU:
Ebenda. 40. 317 (1904).

X08 "^ • Vorlesung.

sacchariden Bakterien den Abbau ein. Eingehend studiert ist der Abbau
der Glukose durch bestimmte Bakterienarten. So wissen wir, daß Trauben-
zucker in Buttersäure, Kohlensäure und Wasserstoff zerlegt werden kann. ^)
Wir sprechen von einer Buttersäuregärung. Ferner kann (llukose in
zwei Moleküle Milchsäure zerfallen — Milch säuregär ung. Es sei ferner
daran erinnert, daß Hefezellen aus Glukose Alkohol und Kohlensäure bilden
können — alkoholische Gärung. Die beiden ersten Gärungen treten
ohne Zweifel oft in mehr oder weniger großem Umfange ein, während
über ein Vorkommen der alkoholischen Gärung im Darmkanal sicheres
nicht bekannt ist. Erwähnt sei, daß im Magen derartige Vorgänge unter
normalen Umständen nicht auftreten, weil die im Magensaft vorhandene
Salzsäure die Mikroorganismen am Wachstum verhindert und viele direkt
vernichtet. Sie stellen sich ein, sobald die Bildung des sauren Magensaftes
aus irgend einer Ursache vermindert oder ganz eingeschränkt ist. Wir wer-
den später auf die erwähnten Gärungen noch zurückkommen. Die Bildung der
genannten Abbaustufen erfolgt nicht in so einfacher und direkter Weise,
wie es nach der Formulierung der einzelnen Spaltungen erscheinen mag.

Fassen wir nun zusammen, was wir über die Verdauung der Kohle-
hydrate wissen, dann ergibt sich das folgende Bild. Der tierische Organis-
mus verfügt über eine ganze Anzahl von Stoffen, die er in bestimmten
Zellen hervorbringt und an bestimmten Stellen in den Darmkanal abgibt.
Sie sind Fermente genannt worden. Manche davon sind ausschließlich auf
ganz bestimmte Kohlehydrate eingestellt, von anderen ist uns zurzeit eine
streng spezifische Wirkung nur insoweit bekannt, als die betreffenden
Fermente nur Vertreter der Kohlehydratreihe abbauen. So baut die
Laktase nur Laktose, die Maltase nur Maltose und die Saccharase nur
Saccharose ab. Von der Diastase dagegen können wir zurzeit nur aus-
sagen, daß sie viele Polysaccharide zerlegt. Vielleicht liegen die Verhält-
nisse in Wirklichkeit so, daß die sogenannte Diastase ein Gemisch von
Fermenten darstellt. Da wir jedoch diejenigen Polysaccharide, die von
der Diastase abgebaut werden, ihrer Struktur nach noch nicht genau
kennen und vor allen Dingen nicht in der Lage sind, die Polysaccharide
alle einzeln in reinem Zustande zu gewinnen, so vermögen wir selbst-
verständlich auch nicht die Frage zu entscheiden, ob nicht unter dem
Sammelnamen Diastase Fermente verborgen sind, die nur auf ganz be-
stimmte Bindungsarten eingestellt sind. Wesentlich ist, daß im Darm-
kanal alle Kohlehydrate zusammengesetzter Natur zerlegt werden können.
Eine Ausnahme bildet nur die Zellulose, deren Abbau durch die Darmfloia
vermittelt wird. Hier kommt der tierische Organismus mit seinen Hilfs-
mitteln nicht aus.

Welche Bedeutung hat nun dieser Abbau? Wir werden später
erfahren, daß tierische Membranen sogenannte kolloide Stoffe nicht durch-
lassen. Zu diesen gehören die Stärke und das Glykogen. Mit der Umwand-
lung in Dextrine vollzieht sich eine Überführung in nicht kolloide, lösliche
Produkte. Diese durchdringen tierische Membranen. Falls die Verdauung
nur den Zweck haben sollte, mit der Nahrung aufgenommene kolloide
und daher nicht aufnahmefähige Substanzen in lösliche Spaltstücke
überzuführen, dann würde der Abbau zu Dextrinen vollständig genügen.

') Vgl. S. 35.

Kohlehydrate. 109

Nun wissen wir jedoch, daß auch Fermente im Darmliaual vorhanden sind,
die ganz einfache, leicht lösliche Polysaccharide, wie die Disaccharide
Rohrzucker, Milch- und Malzzucker unter Wasseraufnahme zerlegen können.
Es sind somit Einrichtungen getroffen, um alle Polysaccharide bis zu den
IJausteinen abzubauen. Es ist schwer, ja zurzeit ganz unmöglich, zu ent-
scheiden, wie weit in Wirklichkeit im Darmkanal die Polysaccharide abge-
baut werden. Es ist möglich, daß nur die einfachsten Bausteine zur Re-
sorption gelangen, es ist jedoch auch denkbar, daß Bruchstücke von Poly-
sacchariden resorbiert w^erden, die noch mehr als einen Baustein gebunden
enthalten. So viel ist sicher, daß der Abbau soweit durchgeführt wird, bis
nichts mehr an den charakteristischen Bau des aufgenommenen Polysaccha-
rids erinnert. Es sei in dieser Beziehung noch besonders auf den Rohr-
und Milchzucker hingewiesen, die beide nie ungespalten zur Aufnahme
gelangen. Es wird durch Fermentwirkung Baustein von Baustein gelöst,
bis Abbaustufen entstanden sind, die der tierische Organismus als Ausgangs-
materialien zu neuen Synthesen oder zu anderen Zwecken benutzen kann.
Die Verdauung wandelt charakteristisch gebaute Verbindungen zu indiffe-
renten, „neutralen" Stoffen ab. Gelangen komplizierter gebaute Kohle-
hydrate zur Resorption, dann kann noch in der Darm^vand eine Spaltung
zu den einfachsten Bausteinen erfolgen. Endlich können noch die Leber-
zellen eingreifen, an denen das vom Darm kommende Blut vorübergeführt
wird, ehe die Übergabe an den großen Kreislauf erfolgt.

Wir werden immer wieder die Frage nach dem Abbau der verschie-
denartigsten Nahrungsstoffe im Magendarmkanal nur in nicht völlig befrie-
digender Weise beantw^orten können. Dieser Umstand findet seine Begrün-
dung darin, daß wir immer nur eine bestimmte Phase der Verdauung
untersuchen können. Ob wir nun ein Tier mitten in der Verdauung töten
und bestimmten Teilen des Darmes den Inhalt rasch entnehmen, oder ob
wir Chymus aus Fisteln gewinnen, immer unterbrechen wir die Verdauung
in einem bestimmten Augenblicke. Wir müssen daher immer alle möglichen
Abbaustufen antreffen. Das Vorhandensein einer großen Menge von noch
kompliziert gebauten Abbaustufen und das Zurücktreten der einfachsten
Bausteine kann man ganz gut so deuten, daß eben die einfachsten Bausteine
fortw'ährend von der Darmwand aufgenommen werden, während die zur
Resorption noch nicht reifen Dextrine usw. weiter zerlegt worden wären,
wenn wir den Abbau nicht künstlich unterbrochen hätten. Wir können
leider die Verdauung außerhalb des Darmes noch nicht vollständig nach-
ahmen. Im Darmkanale selbst finden sich Verhältnisse, die wir zurzeit
nicht übersehen können. Einerseits vermögen wir die Resorption nicht zu
ersetzen. Im Reagenzglas bleiben die Abbaustufen liegen. Ferner ergießen
sich in den Darmkanal lortw'ährend neue Sekrete aus den verschiedenen
Drüsen. Die Reaktion des Chymus wird in feinster Weise geregelt und
eingestellt. Immer wieder greifen neue Momente ein. Solange wir nicht
in der Lage sind, den ganzen Verdauungsvorgang künstlich bis in alle
Einzelheiten nachzuahmen, wird die Frage nach dem Abbau der einzelnen
Nahrungsstoffe nicht genau beantwortet werden können. Es liegt hier ein
Forschunsgebiet vor, das noch kaum bearbeitet ist.

Es gibt noch eine andere Möglichkeit, um zu prüfen, wie weit der Ab-
bau der Nahrungsstoffe in Wirklichkeit geht, bevor eine Aufnahme in den

110 V. Vorlesung. Kohlehydrate.

großen Kreislauf erfolgt. Es ist dies die Untersuchung des Blutes auf die
Abbaustufen der Polysaccharide nach A'erfütterung von solchen. Es ist bis jetzt
im Blute mit absoluter Sicherheit nur Traubenzucker nachgewiesen worden.
Dextrine, Maltose usw. scheinen normalerweise nicht im Blute vorzukommen.
Es sei in diesem Zusammenhange auch an die eingangs erwähnten Versuche
mit parenteraler Zufuhr von Nahrungsstoffen erinnert.^) Die erhaltenen Re-
sultate stützen die Ansicht, daß bei der Verdauung tiefe Abbaustufen und
wahrscheinlich die einzelnen einfachsten Bausteine entstehen. Wichtig ist
auch die Tatsache, daß man die gesamten Kohlehydrate der
Nahrung durch Traubenzucker ersetzen kann.

Wir haben bereits erwähnt, daß die Kohlehydrate von den Zellen der
Darmwand aufgenommen werden. Es scheint, daß auch von der Magen-
wand einfache Kohlehydrate resorbiert werden können. Die Resorption
findet jedoch in der Hauptsache im Dünndarm statt.

') Vgl. S.96.

Vorlesung VI.

Kohlehydrate.

V.

Verhalten der Kohlehydrate im Zellstoffwechsel. Ihr Auf- und Abbau.
Die Stoffwechselzwischen- und -endprodukte der Kohlehydrate.

Wir wollen nun versuchen, den resorbierten Kohlehydraten von der
Darmwand weg- auf allen ihren Wegen, bis sie in die Stoffwechselend-
produkte Kohlensäure und Wasser verwandelt sind, zu folgen. Wir stoßen
dabei sofort auf große Schwierigkeiten. Normalerweise erfolgt nämUch der
Abbau der Polysaccharide stufenweise. Diese Einrichtung bewirkt, daß
von JNIoment zu Moment immer nur Spuren resorptionsfähiger Produkte
entstehen. Diese bilden sich an den verschiedensten Stellen der großen
Oberfläche des Dünndarms. Sie werden von den Darmzellen aufgenommen
und offenbar rasch weitergegeben. Es sind zwei Wege möglich, um die
resorbierten Stoffe den Körperzellen zuzuführen. Einmal können sie direkt
dem Blute — Pfortader — tibergeben werden, oder aber der Transport
erfolgt zunächst auf dem Lymphweg. Im letzteren Falle können wir die
gesamten aufgenommenen Stoffe dadurch einer Kontrolle unterwerfen,
daß wir da, wo der Ductus thoracicus sich in die Vena anonym a ergießt,
eine Fistel anlegen und den durch sie ausfließenden Chylus sammeln.
Es hat sich gezeigt, daß die resorbierten Kohlehydrate in der
Hauptsache direkt der Blutbahn übergeben werden.

Wir könnten nun das Pfort ad erblut auffangen und feststellen,
was für Kohlehydrate zur Aufnahme gelangen. Derartige Versuche sind
auch durchgeführt worden. Man konnte zeigen, daß der Gehalt des
Pfortaderblutes an Traubenzucker anstieg. Manche Autoren wollen auch
Polysaccharide, wie Dextrine, beobachtet haben, doch sind die Versuche
nicht mit genügender Genauigkeit durchgeführt worden, um Beweiskraft zu
haben. Ferner müßte man a priori erwarten, daß das Blut des großen
Kreislaufes anzeigt, was für Arten von Kohlehydraten zur Piesorption
gelangen, wenn man solche verfüttert. Die nach dieser Pachtung durch-
geführten Untersuchungen ergaben keine sicheren Befunde. Es zeigte sich
die zunächst überraschende Tatsache, daß auch nach Aufnahme großer
Mengen von Kohlehydraten der Gehalt des Gesamtblutes an diesen in
recht engen Grenzen unverändert bleibt.

Wir stehen folgenden Tatsachen gegenüber. Wir beobachten, daß
ein Tier in wenigen Stunden eine größere Menge von Kohlehydraten auf-
nimmt, verdaut und resorbiert. Wir können diese Menge recht genau

1 1 2 VI. Yorlesuug.

bestimmen, indem wir das Gewicht der verfütterten Kohlehydrate fest-
stellen. Die Menge davon, die im Darmkanal ein Raub der Darmflora wird,
ist. wenn wir von den reinen Pflanzenfressern ausgehen, so gering, daß
wir sie vernachlässigen dürfen. Bestimmen wir den Gehalt des Blutes
an Traubenzucker vor und nach der Verfütterung der Kohlehydrate, dann
finden wir einen nur unbedeutenden Unterschied. Wo sind die Kohle-
hydrate geblieben V

Es sind folgende Möglichkeiten gegeben. Einmal könnte der Abbau
der Kohlehydrate im Darmkanal oder in der Darmwand oder endlich in der
Leber über die Monosaccharide hinausgehen. Es könnten also Abbaustufen
entstehen, die nichts mehr mit den Kohlehydraten gemein haben. Es sind
nach dieser Richtung mehrere Hypothesen aufgestellt worden. So vermutete
z. B. Pavy ^) eine Umwandlung der resorbierten Kohlehydrate in Fett in
der Darmwand. Andere Forscher dachten an die Bildung einfacherer Ab-
baustufen ans dem Traubenzucker. Diese sollten dann das Baumaterial für
die verschiedenartigsten Synthesen abgeben oder aber von den Zellen weiter
gespalten werden. Keine dieser Ansichten konnte experimentell bestätigt wer-
den. Gegen die letztere Anschauung spricht folgender Umstand: Wir haben
früher schon hervorgehoben, daß die Zellen Energie zu ihren verschieden-
artigen Verrichtungen brauchen. Diese erhalten sie, indem sie organische
Stoffe spalten und oxydieren. Interessanterweise geht nun die Loslösung
der einzelnen Bausteine aus zusammengesetzten Verbindungen unter W^as-
seraufnahme fast ohne Wärmetönung vor sich, d. h. es wird sozusagen
keine Energie frei, ferner verursacht der umgekehrte Vorgang, nämlich die
Wiederaneinanderfügung der Bausteine unter Wasserabspaltung fast keinen
Energieverbrauch. Sobald aber ein Baustein weiter gespalten wird, wird
meistens Energie frei und umgekehrt verläuft im allgemeinen die Syn-
these von einfacheren Spaltstücken aus mit Energieverbrauch. Würden die
Kohlehydrate im Darmkanal über die Bausteine hinaus gespalten, dann
müßte im Darmrohr Energiq frei werden, von der den Körperzellen nur in
beschränktem Maße etwas zugute käme — nämhch in der Hauptsache nur
den benachbarten Darmzellen. Der tierische Organismus müßte dann jen-
seits der Darmwand oder in dieser selbst Energie aufwenden, wenn er
die aufgenommenen Spaltstücke wieder zu bestimmten Verbindungen ver-
einigen wollte.

Die meisten Forscher stehen wohl auf dem Standpunkte, daß in der
Hauptsache Traubenzucker in das Blut der Pfortader übergeht. Da nun der
Zuckergehalt des Blutes in engen Grenzen unverändert bleibt, so könnte
man daran denken, daß die Spuren von Glukose, die von Augenblick zu
Augenblick zur Piesorption kommen, sofort von den Körperzellen aufge-
nommen werden. Nun treffen wir in den Körperzellen den resorbierten
und der Blutbahn übergebenen Traubenzucker auch nicht oder nur zum
geringsten Teil unverändert an. Das wäre verständlich, wenn die Körper-
zellen den Zucker sofort weiter verarbeiten würden. Sie könnten ihn z. B.
abbauen. Ein derartiges Verschwinden großer Mengen von Traubenzucker
müßte sich nachweisen lassen. Die (ilukose liefert nämlich beim Abbau
schließlich als letzte Stoffwechselprodukte Kohlensäure und W^asser. Wenn

*) F. W. Pari/: Über den Kohlehydratstoffwechsel. Deutsche Ausgabe von Ktirt
Moeckel. Wilh. Engelmann. Leipzig 1901.

Kohlehydrate. 113

wir nun ein Tier in einen Apparat einsperren, der uns gestattet, genau zu
bestimmen, wieviel Sauerstoff es verbraucht und wieviel Kohlen-
säure es ausscheidet, dann können wir leicht verfolgen, ob die Ver-
fütterung von Kohlehydraten bei sonst ganz gleich bleibenden Bedingungen
einen Einfluß auf den Sauerstoffverbrauch und die Kohlensäureausschei-
duug hat. Es ist dies nicht der Fall. Noch auf einem anderen Wege muß
sich entscheiden lassen, ob die aufgenommeneu Kohlehydrate direkt
abgebaut werden. Wir haben bereits erwähnt i), daß beim Abbau der
Kohlehydrate zu den Endprodukten Kohlensäure und Wasser die gleiche
Energiemenge frei wird, die verwandt worden ist, um sie aus Kohlensäure
und Wasser aufzubauen. Bestimmen wir bei einem ruhenden Tier den
Energie Wechsel vor und nach Verfütterung von Kohlehydraten, dann
finden wir keine Anhaltspunkte dafür, daß solche zu den erwähnten
Stoffwechselendprodukten abgebaut worden sind. Der Stoffumsatz bleibt
unbeeinflußt !

Schon diese Beobachtungen ergeben das wichtige Gesetz, daß der
Stoffwechsel der Zellen des tierischen Organismus von diesen
selbst reguliert wird und unter normalen Verhältnissen nicht
durch die aufgenommenen Kohlehydrate direkt beeinflußt
werden kann.

Da einerseits festgestellt worden ist, daß die resorbierte Glukose
weder im Blute noch in den Geweben auch nur annähernd in ihrer Ge-
samtheit anzutreffen ist und andrerseits feststeht, daß sie nicht völlig ab-
gebaut wird, bleibt nun nur noch die eine Möglichkeit übrig, daß sie in
anderer Weise als durch Abbau verändert worden ist. Entweder ist sie
in den Körperzellen so umgewandelt worden, daß sie keine direkten
Beziehungen zu den Kohlehydraten mehr hat oder aber, es ist z. B. ein
anderes Kohlehydrat aus der Glukose gebildet worden.

Am schnellsten mußte man ohne Zweifel dem Verbleib des resor-
bierten Traubenzuckers auf die Spur kommen, indem man systematisch
allen Möglichkeiten nachging. Da die Glukose den Blutweg einschlägt, so war
es am zweckmäßigsten, dieser Bahn zu folgen. Das gesamte vom Darm kom-
mende Blut durchfließt bei den Säugetieren 2) zunächst die Leber. Es treten hier
ganz eigenartige Kreislauf Verhältnisse auf. Das Blut wird durch die Bildung von
ungezählten ^'erzweigungen und Verästelungen auf eine sehr große Ober-
fläche ausgebreitet. Die feinsten Zweige, die in die Venae centrales der
Leberläppchen übergehen, umschließen Leberzellen. Es wird auf diese Weise
das mit resorbierten Stoffen aUer Art beladene Blut an zahlreichen Leber-
zellen vorbeigeführt. Sollte nicht schon hier die aufgenommene Glukose
verändert werden? Diese Vermutung ist schon deshalb angebracht, weil
Beobachtungen vorhegen, wonach der Zuckergehalt des Pfortaderblutes von
der Resorption von Kohlehydraten direkt abhängig ist, während wir im
Blut, das sich aus der Lebervene in die Vena cava inferior ergießt, bereits
einen solchen Einfluß nicht immer sicher feststellen können. Offenbar ist
dem Blute Glukose entzogen worden.

Nun haben wir früher schon darauf hingewiesen, daß im tierischen
Organismus ein Polysaccharid vorkommt, das Glykogen, das bei der

M Vgl. S. 79.

^) Andere Tierklassen haben zum Teil einen „Is'ierenpfortadcrkreislauf".

A b il eih al d e n , Vh.vPiol(igi8che Cherair. T. Teil, 5. Aufl. g

J[14 ^'^i- Vorlesung.

Spaltung unter VVasseraufnahme Glukose liefert. Dieses Kohlehydrat ist,
wie schon früher erwähnt, in der Leber entdeckt worden. i) Bald wurde
man darauf aufmerksam, daß die Leberzellen nicht immer gleich viel
Glykogen enthalten, sondern daß ihr Gehalt an diesem Polysaccharid von
der Nahrungsaufnahme und insbesondere von der Zufuhr von Kohle-
hydraten abhängig ist.

Man machte sich nun folgendes Bild über das Verhalten des resor-
bierten Traubenzuckers im tierischen Organismus. Die Glukose wird den
Leberzellen zugefühi't. Diese belassen dem Blut eine bestimmte Menge
davon. Das Zuviel wird von ihnen aufgenommen und sofort zu dem Poly-
saccharid Glykogen aufgebaut. Ein Molekül Glukose wird an das andere
angelagert. Jedesmal wird ein Molekül Wasser frei. Wahrscheinlich geht
die Synthese über die Maltose. Man nimmt allgemein an, daß Fermente
an dieser Synthese beteiligt sind. Das Glykogen ist ein Kolloid. Es lagert
in den Leberzellen, ohne direkte Beziehungen zu den Bausteinen der Zelle
zu haben. Es ist als ein Reservestoff aufzufassen, der dem Stoffwechsel
so lange entzogen bleibt, bis Bedarf an Glukose auftritt. Das Glykogen
wird dann nicht als solches von der Leberzelle abgegeben, sondern es er-
folgt zunächst ein Abbau, und zwar tritt eine Fermentgruppe in Wirksam-
keit, die vollständig entsprechend arbeitet, wie die Diastase der Säfte des
Darrakanals. Es entstehen Dextrine. Auch Maltose tritt auf. Diese wird durch
die Maltase in zwei Moleküle Traubenzucker zerlegt. Die Glukose geht ins
Blut über und wird jener Stelle zugeführt, an der sie gebraucht wird,
bzw. sie ersetzt einen Mindergehalt des Blutes an Glukose, weil Organ-
zellen bereits dem Blute Traubenzucker entzogen und so den Gehalt des
Blutes an diesem Kohlehydrat herabgedrückt haben. Das Glykogen spielt
im tierischen Organismus eine ganz entsprechende Rolle wie in der
Pflanzenwelt die Stärke.

Diese Anschauungen sind durch die folgenden Beobachtungen sicher-
gestellt worden. Wir wollen annehmen, daß wir zehn Kaninchen, die dem
gleichen Wurf entstammen und ganz gleichmäßig ernährt worden sind,
zehn Tage ohne jede Nahrungszufuhr lassen. Nun töten wir fünf von diesen
Tieren, entnehmen sofort jedem die Leber und stellen fest, wieviel Gly-
kogen sie enthält. Dem Reste der Versuchstiere geben wir Stärke oder
Rohrzucker oder Traubenzucker zu fressen. Am besten verfüttern wir den
einen Tieren das eine Kohlehydrat und den anderen ein anderes. Etwa
sechs bis acht Stunden nach der Fütterung töten wir auch diese Tiere und
stellen sofort den Glykogengehalt der Leber fest.

Bei den Hungertieren finden wir entweder nur Spuren von Glykogen
oder eine ganz geringe Menge, wiihrend alle jene Tiere, die kurz vor der
Tötung Kohlehydrate erhalten hatten, viel von diesem Polysaccharid in der
Leber aufweisen. Diese Versuchsanordnung können wir dazu benutzen, um
festzustellen, ob eine bestimmte verfütterte Substanz Glykogenbildner
ist, d. h. ob nach ihrer Aufnahme in den Organismus in der Leber
Glykogen entstanden ist. 2)

1) Vgl. hierzu S. 62 ff.

-) Vgl. die Literatur über derartige Beobachtungen bei E. W. Fßiiger: Das Gly-
kogen und seine Beziehungen zur Zuckerkrankheit. 2. Aufl. Maitin Hager. Bonn. 1905;
Max Cremer: Ergeb. d. Physiol. 1. 803 (1902).

Kohlehydrate. 115

Es sei schon hier erwähnt, daß wir die Leber noch auf andere Arten
olykogenarm machen können. Eine dieser Methoden ist die Leistung von
Arbeit. Lassen wir zum Beispiel einen Hund bis zur Erschöpfung laufen,
dann erweist sich seine Leber als glykogenarm. Die gleiche Wirkung er-
hält man nach Vergiftung von Tieren mit Strychnin. Dieses Gift bewirkt
erhöhte Reflexerregbarkeit. Bei der geringsten Erschütterung treten Muskel-
krämpfe ein. Auch dadurch werden s^orhandene Glykogenvorräte schließlich
erschöpft. •-

Es fragt sich nun, ob der erwähnte Befund, daß nach Verfütterung
von Kohlehydraten die Leber einen hohen Glykogengehalt aufweist, eindeutig
beweist, daß die resobierte Glukose in Form von Glykogen abgelagert worden
ist. Man hat selbstverständlich diesen ^'ersuch oft wiederholt und immer als
Kontrolltiere Hungertiere oder aber durch Arbeit erschöpfte Tiere benutzt.
Es wäre gesucht, wollte man annehmen, daß zufälligerweise die getöteten
Kontrolltiere weniger Glykogen in der Leber besessen hätten als die übrigen
Tiere. Dagegen läßt sich ein anderer, sehr gewichtiger Einwand erheben.
Er ist zwar sehr unbequem und wird von vielen Forschern als zu weit-
gehend betrachtet und doch sind im Laufe der Zeit manche Beobachtungen
bekannt geworden, die zeigen, daß man die Beweise für bestimmte Befunde
nicht eindeutig genug fordern kann. Man könnte sich nämlich ganz gut
vorstellen, daß die Verfütterung der Kohlehydrate eine indirekte Wirkung
entfaltet. Es könnten Stoffe in Glykogen übergehen, die bereits im Hunger-
tier vorhanden sind.. Die verfütterten Kohlehydrate könnten beispielsweise
zu bestimmten Zellfunktionen herangezogen werden, die beim Hungertier
bisher auf Kosten von Stoffen bestritten wurden, die jetzt zur Glykogen-
bildung frei werden. Wir verfügen über zahlreiche Beobachtungen, die ein-
deutig erweisen, daß die Bausteine des Glykogens nicht von Kohlehydraten
herzustammen brauchen. Gewisse Bausteine der Eiweißstoffe können z. B.
Kohlenstoff ketten zur Glykogenbildung liefern. Wahrscheinlich führt der
Weg immer über die Glukose. Warum sollte nicht auch nach der Kohle-
hydratfütterung eine solche Art der Glykogenbildung einsetzen?

Der direkte Versuch mußte entscheiden. W'ir können die Lel)er für
sich studieren, d. h. losgelöst vom übrigen Organismus. Am besten eignet
sich zu solchen Studien die Schildkrötenleber, i) Sie läßt sich gut durch-
bluten. Es ist gelungen, auch die Säugetierleber zu derartigen Versuchen
zu verwenden. -) Ein derartiger Versuch wird in seinen wesentlichsten
Punkten, wie folgt, durchgeführt. W-ir wählen eine bestimmte Flüssigkeit,
um die Leber zu durchströmen. Entweder nehmen wir Blut oder eine
sogenannte Nährlösung. Diese besteht aus Wasser, in dem bestimmte
Salze in bestimmter Konzentration vorhanden sind. Der Durchspülungs-
flüssigkeit können wir nun bestimmte Substanzen zusetzen. In unserem
Falle wählen wir zunächst Glukose. W'ir setzen z. B. Blut eine ganz be-
stimmte Menge davon zu. Nun lassen wir es durch die Pfortader ein- und
durch die Lebervene abfließen. W^ir wiederholen diesen Kreislauf längere
Zeit. Nun analysieren wir erstens die gesammelte Durchströmungsflüssigkeit
auf Zucker und finden, daß fast der ganze zugesetzte Zucker verschwunden
ist. Zwei ens bestimmen wir rasch den Glykogengehalt der Leber. Wir

1) Karl Grube: I'Jlüqers Arr-hiv. 107. 490 (1905).
^) J. de Met/er: J. internat. de Piiysiol. 8. 204 (1909).

IIQ VI. Vorlesung.

möchten gerne wissen, ob und um wieviel die Leber an diesem Poly-
saccharid zugenommen hat. Es wird deshalb beim Beginn des Versuches
ein Stück der Leber fortgenommen und sein Gehalt an Glykogen bestimmt.
AVir nehmen an, daß die Leber das Glykogen annähernd gleichmäßig verteilt
enthält. Es hat sich gezeigt, daß diese Annahme nur bedingt richtig ist.
Immerhin begeht man keinen großen Fehler, wenn man die gesamte Leber
wiegt, dann in einem gewogenen Teil das Glykogen bestimmt und berechnet,
wie viel Glykogen das zur Durchblutung verbleibende Leberstück enthält.
Die Zunahme an Glykogen am Schlüsse der Durchblutung entsprach un-
gefähr der aus dem Blute verschwundenen Glukose.

Dieser Befund kann wohl kaum anders gedeutet werden, als
daß die Leberzellen aus der mit der Durchspülungsflüssigkeit zuge-
führten Glukose Glykogen gebildet haben. Man hat die geschilderte Me-
thodik dazu benutzt, um verschiedene Verbindungen als Bildungsmaterial
für Glykogen zu prüfen. Fruchtzucker und Galaktose liefern Gly-
kogen, die Disaccharide Rohr- und Milchzucker i) nicht, obwohl sie jene
Komponenten enthalten, aus denen die Leberzellen das Polysaccharid be-
reiten. Es muß der Synthese eine Spaltung der genannten Disaccharide
in ihre Bausteine vorausgehen. Die Leberzellen können diese Hydro-
lyse nicht durchführen, deshalb sind die genannten Disaccharide für
sie nicht verwertbar. Pentosen vermochten die Leberzellen auch nicht
zur Glykogenbildung zu verwerten, dagegen erwiesen sich z. B. Glyzerin und
andere Verbindungen, auf die wir noch zurückkommen, als Glykogen-
bildner. -)

Die positiven Befunde einer Glykogenbildung aus einem
bestimmten Materiale sind wohl eindeutig, nicht aber die
negativen. Es darf nicht daraus, daß bei einem solchen Durchblutungs-
versuch eine bestimmte Verbindung nicht das erwartete Produkt liefert,
geschlossen werden, daß nunmehr der betreffende Organismus, dessen
Organ man untersucht hat, die betreffende Umwandlung überhaupt nicht
zu vollziehen vermag. Einmal kann ein anderes Organ den Vorgang durch-
führen, und ferner ist es denkbar, daß mehrere Zellarten zusammenwirken
müssen, um ein bestimmtes Produkt in ein anderes umzuwandeln. Das
eine Organ bereitet den Vorgang vor, ein anderes vollendet ihn. So wissen
wir mit Sicherheit, daß bestimmte Aminosäuren Glukose und damit den
Baustein des Glykogens liefern. Ist jedoch die Zufuhr der Aminosäuren
auf die Leberzellen beschränkt, dann scheint, wie schon bemerkt, keine
Verwertung • zur Glykogenbildung einzutreten. »)

Wir müssen uns nun die Frage vorlegen, ob \nr mit der Tatsache
allein auskommen, daß die Leberzellen Traubenzucker in Form von Gly-
kogen speichern können. Es ist klar, daß diese Ablagerung eine Grenze
haben muß. Jede einzelne Zelle kann nur eine bestimmte Menge von Gly-
kogen aufnehmen. Wir können mit dem Mikroskop die Schollen von
Glykogen sehen und feststellen, daß sich mit ihrem Verschwinden die
Zellstruktur nicht ändert, weil das Polysaccharid eben nichts mit dem Bau

1) Vgl. Ernst Weinland: Zeitschr. f. Bk>logie. 40. 374 (1900). — Karl Grube: 1. c.

*) Vgl. avich Vorlesung X.

') Karl Grube: Fßüfjers Archiv. 122. 451 (1908).

Kohlehydrate. 117

der Zelle zu tun hat. Wir erblicken Zellen, die mit Glykogen vollgepfropft
sind, andere enthalten weniger davon.

Direkte Versuche haben ergeben, dalj die Leber des Menschen etwa
IbOg Glykogen aufnehmen kann. Was geschieht, wenn mehr Glukose als
zur Bildung dieser 150 ^^ Glykogen notwendig ist, zugeführt wird? Die
Möglichkeit einer Mehrzufuhr ist immer gegeben. Vor allen Dingen wird
normalerweise die Leber ihre Speicher nie ganz geleert haben. Es wird
sich somit meist schon nach einer relativ geringen Traubenzuckerzufuhr
die Frage ergeben, wo die Glukose bleibt, nachdem die Leber mit Gly-
kogen beladen ist.

Man fand bald, daß wohl alle Körperzellen Glykogen speichern
können. Vor allen Dingen stellen die Muskelzellen wichtige Speicher
für Glykogen dar. Auch hier hat man direkte Versuche durchgeführt und
Muskelgewebe mit Blut durchströmt, dem man Glukose zugesetzt hatte.
Sie verschwand zum größten Teil. Gleichzeitig trat in den Muskelzellen
Glykogen auf.

Schließlich könnten aber auch diese Speicher alle gefüllt sein und
weitere Zuckermassen zur Resorption gelangen. Was geschieht dann mit
der Glukose V Der Zuckergehalt des Blutes und der Gewebe steigt auch in
diesem Falle unter normalen Verhältnissen nicht an. Eingehende Unter-
suchungen haben ergeben, daß der tierische Organismus im-
stande ist, Zucker in Fett umzuwandeln und in dieser Form
Glukose zu speichern. Die Überführung soll zum Teil schon in der Leber
einsetzen, i)

Der Beweis, daß Kohlehydrate in Fett übergeführt werden können,
kann auf verschiedene Arten geführt werden. Einmal kann man einem
möglichst fettarmen Tiere eine Nahrung zuführen, die neben \iel Kohle-
hydraten Eiweiß und möglichst wenig Fett enthält. Das Tier wird dann,
nachdem es an Körpergewicht zugenommen hat, geschlachtet und sein
Gesamtgehalt an Fett festgestellt. Gewöhnlich ist diese Versuchsanordnung in
der Art durchgeführt worden, daß man Tiere des gleichen Wurfes hungern ließ.
Ein Teil der Tiere wurde dann getötet und der Fettgehalt des gesamten
Organismus bestimmt. Dieser Wert gab dann die Grundlage für die Berech-
nung der Fettzunahme nach Verabreichung einer fettarmen und kohlehydrat-
reichen Nahrung. Es ist klar, daß bei derartigen \'ersuchen festgestellt werden
muß, w'as von den verabreichten Nahrungsstoffen zur Resorption gelangt, d. h.
man darf nicht einfach den Gehalt der Nahrung an Fett, Kohlehydraten und
Eiweiß in Rechnung setzen, sondern man muß den Kot auf Stickstoff-
und Fettgehalt untersuchen. Leider sind nicht alle in dieser Richtung
ausgeführten Versuche einwandfrei, weil nicht immer der Fettgehalt der
Nahrung richtig bestimmt worden ist. Es liegen jedoch genügend einwand-
freie Versuche vor, die für die Annahme der Überführung von Kohle-
hydraten in Fett beweisend sind. -) -

So gibt z. B. X. Tscherwinsky ^) die folgenden Zahlenwerte an:

') P. lunkersdorf: Pftüger^ Archiv. 192. 305 (1921).

») Vgl. Charniewsky': Zeitschr. f. Biol. 20. 179 (1884).

') N. Tscherwinsky : Landwirtsch. Versuchsstationen. 29. 317 (1883).

j^ J[g Tl. Vorlesung.

Eiweiß Fett
Das vier Monate mit Gerste gefütterte Tier

enthielt ^ 2,52 kg 9,25 hg

Das Kontrolltier enthielt 0,96 ,. 0,69 ,.

Somit hatte das erstere Tier angesetzt. . l,o6 Ar/ H,56 /rg
In der Nahrung waren ihm zugeführt

worden 7.49 ,. 0,66 ,.

Unterschied . . . — 5,93 kg + 7,90 kg

Das verwendete Versuchstier, ein junges Schwein, hatte somit 7,9 kg
Fett, die nicht aus Nahrungsfett stammen konnten und für die das Ei-
weiß der Nahrung gar nicht in Betracht kommt, angesetzt.

Die gleiche Feststellung, nämUch die Fähigkeit des tierischen Orga-
nismus, Kohlehydrate in Fett umzuwandeln, ist auch durch eine andere
Versuchsanordnung bewiesen worden. Es wurde der Gaswechsel i) eines mit
viel Kohlehydraten ernährten Tieres verfolgt. Kennt man den Gehalt des
möglichst fettarmen und kohlehydratreichen Futters an Kohlenstoff, Ei-
weiß und Kohlehydraten, so kann man einmal durch die Bestimmung des
Stickstoffgehaltes des Harnes den im Körper zurückgebliebenen Anteil an
Eiweiß ermitteln und .aus der ausgeatmeten Kohlensäure plus dem mit
dem Harnstoff den Körper verlassenden Kohlenstoff den im Körper ver-
bleibenden berechnen. Man fand dabei für den im Körper verbliebenen
Kohlenstoff derart hohe Werte, daß nur die Annahme übrig bleibt, daß
aus den zugeführten Kohlehydraten Fett gebildet worden ist.

Wir wollen nicht verschweigen, daß nicht bewiesen ist, daß die
Fähigkeit der Fettbildung aus Kohlehydraten allen tierischen Organismen
zukommt. Man hat zu den Versuchen Tiere gewählt, die zur Fettmast
geeignet sind. Es ist wohl möglich, daß nicht jede Tierart in gleichem
Maße Kohlehydrate in Fett umwandeln kann. Es sind sicherlich auch
individuelle Unterschiede vorhanden. Vielleicht spielt auch das Alter eine
gewisse Rolle. Jedenfalls muß das ganze Forschungsgebiet noch nach
allen Seiten erweitert und vertieft werden.

Es ist uns nicht bekannt, ob der tierische Organismus in erster Linie
die Lagerstellen der Leberzellen für Glykogen füllt und dann die übrigen
Speicher und endlich bei zu großem ,.Andrang" an Glukose zur Umwand-
lung in Fett greift. Es ist eine solche Annahme nicht sehr wahrscheinlich.
Der Organismus wird je nach Bedarf das Glykogen an verschiedenen
Stellen entstehen lassen und ebenso zur Fettbildung aus Kohlehydraten
nicht nur dann greifen, wenn für die überschüssige Glukose kein Unter-
kommen miehr vorhanden ist.

Es fragt sich nun, was aus den Glykogenvorräten wird. Wie wir
schon gesehen haben, verschwindet das Glykogen allmählich aus den Speichern,
sobald keine Nahrung zugeführt und sobald Arbeit geleistet wird. Der
erste, der die Beziehungen des Glykogens zur Muskelarbeit klar er-
kannte, war Claude Benmrd:^) Er fand, daß im Winterschlaf befindliche
Tiere große Mengen von Glykogen in der Leber besitzen, und zwar in den

1) Vgl. Bubner: Zeitscbr. f. Biol. 22. 272(1886). — Es wäre erwünscht, wenn mit
dieser Methode noch mehr und länger dauernde Versuche ausgeführt würden.

*) Claude Bernard: Compt. reud. de lAcad. des Sciences. 48. 673 [vgl. Anmer-
kung pag. 683 (1859)].

Kohlehyilratc. 119

Leberzellen, in dem Gewebe der Muskeln und den Lungen. Sobald die
Tiere erwachten und sich bewegten, sah Claude Bernard das Glykogen
schwinden. Ferner machte er die Beobachtung, daß bei gut genährten
Säugetieren und \'ögeln das Muskelgewebe in Ruhe — sei es spontan,
sei es künstlich nach Durchtrennung des dieses versorgenden Nerven —
Glykogen anhäuft, das wieder verschwindet, sobald der Muskel Arbeit
leistet.

Direkte ^'ersuche sind von S. Weiß'^) ausgeführt worden. Er ver-
glich den Glykogengehalt der hinteren Extremitäten des Frosches. Die
Muskeln des einen Beines wurden durch elektrische Reizung bis zur Er-
schöpfung zur Kontraktion gebracht, während die andere Extremität, die
zur Kontrolle diente, ruhte. Das Glykogen der tätigen Muskeln zeigte
im ^'ergleich zu dem der ruhenden eine Abnahme um 2427 — oO^So/o.
Endlich hat Th. C/iandelon^-) folgenden Versuch angestellt. Er durch-
schnitt einem Kaninchen die Nn. ischiadici und crurales und fand in den
gelähmten Muskeln nach 2 — ^5 Tagen eine Zunahme an Glykogen von

5-51— 172-4Vo-

Auf andere Weise ist endlich Eduard Küh^) zu demselben Resultate
gelangt. Er ließ einen gut genährten Hund einen schweren Wagen ziehen.
Das Versuchstier wog 45ö0% und lief im ganzen 1) Stunden 40 Minuten.
Es wurde durch Verbluten getötet. Die Glykogenbestimmung ergab einen
Gesamtbestand von 5205 </, d. h. pro Kilogramm Tier M4<7 Glykogen. Der
Glykogengehalt eines gut genährten, nicht ermüdeten Hundes beträgt pro
Kilogramm bis 38 g. KiUz hat an weiteren drei Hunden denselben Ver-
such mit demselben Erfolge wiederholt.

Es sind im Laufe der Zeit eine große Anzahl von Untersuchungen
mitgeteilt worden, die alle den Beweis immer eindeutiger erbrachten, daß
die Muskelzellen in erster Linie auf Kosten von Kohlehydraten ihre Lei-
stungen vollziehen. Diese Anschauung stieß zunächst auf großen Wider-
stand, weil die Lehre von Justus Liebig^), wonach der Muskel in erster
Linie Eiweißkörper als Energiequelle benutzen sollte, großen Anklang ge-
funden hatte. Sie geriet ins Wanken, als die Forscher Fick und WisUcenus^)
bei der Leistung einer bedeutenden Steigarbeit — Besteigung des 1956 wt
über dem Spiegel des Brienzersees gelegenen Faulhorns — in exakter
Weise feststellen konnten, daß der Umsatz der Eiweißstoffe in keiner
Weise den Aufwand an Energie decken konnte, der notwendig war. um
ihr Körpergewicht auf die genannte Höhe zu bringen. Wir kommen später
noch auf diesen Versuch zurück. Es folgten dann sogenannte Stoffwechsel-
versuche. Man Keß z. B. Tiere eine bestimmte Arbeit leisten und stellte
den Verbrauch an Eiweißstoffen fest. Alle diese Versuche führten zum
Resultate, daß die Lehre Liebigs unhaltbar ist. Die Muskeln verwenden bei
ihrer Tätigkeit in erster Linie Kohlehydrate.

') S. Weiß: Sitzuugsber. der Wiener Akad. der Wiss. 04. Abt. 1.

-) 'Jh. Chandelon: I'fiiiffers Archiv. 13. 62(5 (1876). — Vgl. auch If. Marcuse :
rjlüc/erB Arch. 39. 425 (1886)."— Eduard Manche: Zeitschr. f. Biologie. 25. 163 (1889).

^) Eduard Külz: Beiträge zur Keuntnis des Glykogens. 41 (1891).

*) Justus Liehig: Chemische Briefe. 1857.

^) A. Fick und J. Wislicenus : Vierteljahresschrift der Züricher naturf. Gesellsch.
10. 317 (1865). — Vgl. dazu ./. Liebiq: Liebig?, Auualeu. 153. 1 (1870). — Vgl. auch
C. TojV; Zeitschr. f. Biol. 6. 305 (187(1).

beider Gase gleich sind: -7— =- = 1. Man nennt das Verhältnis von CO2

120 ^ ''• Vorlesung.

Von ganz besonderer Bedeutung wurde die folgende Feststellung.
Die Kohlehydrate werden schließlich von den tierischen Zellen
zu Kohlensäure und AVasser abgebaut. Zum Abbau einer bestimmten
Menge von Kohlehydraten zu Kohlensäure und Wasser ist eine ganz be-
stimmte Quantität von Sauerstoff notwendig. Ferner bildet sich eine be-
stimmte Menge von Kohlensäure. Stellt man den verbrauchten Sauerstoff
der gebildeten Kohlensäure gegenüber, dann ergibt sich, daß die Volumina

CO,

zu 0-2 den respiratorischen Quotienten. Kein anderer Nahrungsstoff
liefert den gleichen Wert. Der respiratorische Quotient ist für die Fette
und Eiweißstoffe kleiner als 1. Diese Tatsache ermöglicht es, festzustellen,
ob bei einer bestimmten Leistung tierischer Zellen hauptsächlich oder gar
ausschließlich Kohlehydrate verbraucht werden, oder ob sie sich auf Kosten
anderer Nahrungsstoffe vollzieht. Es zeigte sich, daß bei großen Arbeits-
leistungen normal ernährte Tiere einen respiratorischen Quotienten auf-
weisen, der 1 sehr nahe kommt.

Nachdem wir festgestellt haben, daß die Muskelzellen Kohlehydrate
spalten und oxydieren, um direkt oder indirekt Energie zur Leistung von
Arbeit zu erhalten, ergibt sich ganz von selbst die Fragestellung, in welcher
Form die Kohlehydrate zur Oxydation gelangen. Wird Glykogen als
solches zu Kohlensäure und Wasser abgebaut? Es ist dies nach allen Beobach-
tungen ohne Zweifel nicht der Fall Die Zelle arbeitet möglichst ökonomisch.
Jede einzelne Zellart stellt ein Glied in einem großen, in mannigfaltiger
Weise zusammenarbeitenden Zellstaate dar. Zwar hat jede Zellart eigene
Aufgaben zu erfüllen und geht daher eigene Wege, sie muß aber in mancher
Beziehung sich doch dem gemeinsamen Haushalte aller anderen Zellen
anschließen. Eine der für das Leben der Zellen wichtigsten gemeinsamen
Arbeiten aller Zellarten ist die Einhaltung einer bestimmten Körper-
temperatur. Der Organismus verfügt über mancherlei Einrichtungen, um
diese in engen Grenzen gleich zu erhalten. Es sei hier nur kurz erwähnt,
daß der Umfang der Oxydationsvorgänge die Wärmebildung steigern oder
einschränken kann, und daß ferner Vorrichtungen vorhanden sind, um die
Wärmeabgabe je nach Bedarf zu regeln. Würde die Zelle ein Polysac-
charid ohne weiteres in Kohlensäure und Wasser zerlegen, dann würde
mit einem Schlage jene Wärmemenge frei werden, die beim Aufbau des
betreffenden Kohlehydrates aus Kohlensäure und Wasser aufgewendet worden
ist. Der Zelle wäre es sehr erschwert, wenn nicht unmöglich gemacht, den
Energieverbrauch der augenblicklichen Leistung anzupassen. Eine iVbstufung
der Infreiheitsetzung der Energie wäre nicht oder doch nur recht unvoll-
kommen möglich.

Alle Körperzellen verfügen nun über Einrichtungen, u m
die zusammengsetzten Nahrungstoffe in einfachere Bruchstücke
zu zerlegen. Der Abbau ist ein hydrolytischer. Er wird durch Fermente
herbeigeführt, die die Zelle selbst bereitet. Sie sind ihre Werkzeuge, mit
denen sie sich das zu oxydierende Material vorbereitet. Aus Glykogen werden
durch Diastase Dextrine gebildet. Ferner entstehen Maltose und Glukose.
Es vollziehen sich in den Körperzellen ganz entsprechende Vorgänge, wie
im Darmkanal. Während jedoch die Fermente im Verdauungskanal be-

Kohlehydrate. 121

ständig ganz verschiedenartige Materalien abzubauen haben, steht die
einzelne Zelle immer vor gleichen Aufgaben. Dank der Tätigkeit der Ver-
dauungsdriisen fließt den Körperzellen unentwegt ein gleichartiges Nähr-
material zu. Es entstehen Abbaustufen, die der Zelle vertraut sind.

Es unterliegt keinem Zweifel mehr, daß die einzelne Zelle Trauben-
zucker abbaut. Dieser ist ihr entweder direkt zugeführt worden, oder sie
hat ihn selbst durch Spaltung aus einem Polysaccharid, z. B. aus Glykogen,
bereitet. Es fragt sich nun, welche Abbaustufen durchlaufen werden, bis
Kohlensäure und Wasser als letzte Stoffwechselprodukte entstanden
sind. Alles spricht dafür, daß eine direkte Oxydation von Glukose zu den
genannten Produkten wohl kaum stattfindet. Der Abbau ist vielmehr ein
stufenweiser. Sein Studium fesselt uns aus vielen Gründen in besonders
hohem Maße. Die genaue Kenntnis aller Stufen, die beim Abbau einer Ver-
bindung durchlaufen werden, gibt uns einen tiefen Einblick in die Vorgänge
des Zellstoffwechsels und die Leistungen der einzelnen Zellarten. Wir wollen
nicht nur wissen, welche Wege eingeschlagen werden, um zu den einzelnen
Stoffwechselprodukten zu gelangen, Aveil uns die einzelnen Phasen wichtige
Einblickein die Art und Weise geben, wie die Zelle arbeitet, sondern vor allem
auch deshalb, weil die neueste Forschung mit Sicherheit ergeben hat. daß die
tierische Zelle imstande ist, Verbindungen bestimmter Art in solche ganz
anderer Struktur zu verwandeln. So können die Kohlehydrate, wie schon betont,
in Fett übergehen. Welche Zwischenstufe beim Abbau der Glukose
bildet den Ausgangspunkt zu dieser Synthese? Welches ist das
einfachst gebaute Material, das noch zu Synthesen Verwendung
finden kann? Gibt es nur eine Art des Abbaues oder paßt die
einzelne Zelle die Zerlegung der Glukose bestimmten Zwecken
an? Das sind alles Fragen von grundlegender Bedeutung für die ganze
Auffassung des Stoffwechsels.

Die Beantwortung der gestellten Fragen ist außerordentlich schwierig.
Sie kann auf folgenden Wegen versucht werden. Wir verfüttern bestimmten
Tieren alle jene Verbindungen, die wir von der Glukose ableiten können.
Wir stellen uns z. B. die Frage, ob Glukonsäurei) vom tierischen Organismus
verwertet wird. Dann gehen wir zur Zuckersäure^) über. Oder wir geben
Milchsäure usw. Führen wir diese Substanzen per os zu, dann drohen uns
Störungen von selten der Darmflora. Die Darmbakterien können die ver-
fütterten Produkte weiter umwandeln. Umgehen wir den Darmkanal und
spritzen wir die Stoffe in die Blutbahn, dann schaffen wir zum vorneherein
ganz unnatürliche Bedingungen. Der tierische Organismus arbeitet immer
in sehr großen Verdünnungen. Wollen wir diesem Umstände Rechnung
tragen, dann müssen wir entweder viel Flüssigkeit zuführen, oder aber
die Substanz muß sehr langsam in Spuren dem Blute übergeben werden.
Es ist klar, daß unter diesen Umständen die erhaltenen Resultate nicht
eindeutig sein können.

In vieler Beziehung erhalten wir, wie es schon i)ei der Frage nach
der Herkunft des Glykogens der Leberzellen erörtert worden ist-), bestimmtere
Ergebnisse, wenn wir ein einzelnes Organ mit einer Flüssigkeit durch-
strömen, der wir die zu prüfende Substanz zusetzen. Wir sprechen von

') Vgl. S. 36.

'-) Vgl. hierzu S. 116.

J22 ^ I- Vorlesung.

Versuchen am ..überlebenden"' Organ. Verschwindet von dem zugeführten
Produkte etwas und können wir gleichzeitig beweisen, daß dem ver-
schwundenen Teil bestimmte, neu auftretende Verbindungen entsprechen,
dann dürfen wir aus dem Befunde schließen, daß bestimmte Zellarten die
zugeführte Verbindung verwerten können. Der negative Befund besagt
nichts, w^eil der Einwand durchaus zu recht besteht, daß entweder die
richtigen Bedingungen nicht getroffen worden sind, oder aber die Zu-
sammenarbeit mehrerer Zellarten notwendig ist, um die betreffende Ver-
bindung zu verarbeiten.

Manche Studien sind mit einzelligen Lebewesen gemacht worden.
Wir können diese auf bestimmten Nährmaterialien züchten. Die Erfahrung
hat gezeigt, daß verschiedene Zellarten eine bestimmte Verbindung in ganz
verschiedener Weise abbauen und verwerten. Ja, man kann oft geradezu aus
der Art der Verwendung einer bestimmten Substanz auf die Art der
Zellen schließen.

Unter Berücksichtigung der vorhandenen, fast unüberwindlichen
Schwierigkeiten, die sich dem Bestreben entgegenstellen, den stufenweisen
Zuckerabbau durch direkte Versuche zu erschließen, darf es nicht über-
raschen, wenn wir zurzeit die Frage nach den einzelnen Abbaustufen der
Glukose nur zum Teil genau beantworten können. Wir müssen uns in
der Hauptsache damit begnügen, zu erörtern, welche Abbaustufen nach dem
jetzigen Stand unseres Wissens in Betracht kommen. Erwähnt sei noch,
daß die Zerlegung der Glukose Glukolyse genannt worden ist. Die Fer-
mente, die diese herbeiführen, heißen glukolytische. Sie sind sicherlich
nicht einheitlich in ihrer V^'irkung. Man wird sie späterhin nach dieser
zu gruppieren haben.

Zunächst ist zu erwähnen, daß im Harn in verschiedener Menge eine
Säure auftritt, die zur Glukose in direkter Beziehung steht. Es ist dies
die Glukuronsäure.i) Sie findet sich nicht in freiem Zustande, sondern
ist immer mit bestimmten Verbindungen gekuppelt. Wir sprechen von
gepaaarten Gl ukuron säuren. Sie drehen nach links, während die
Glukuronsäure selbst nach rechts dreht. Wir haben schon erwähnt, daß
es zwei Formen von Glukuronsäurepaarlingen gibt.-) Alkohole können
sich direkt mit Glukuronsäure paaren. Es sind eine große Anzahl derartiger
Verbindungen verfüttert und der Harn dann auf den entsprechenden
Paarung untersucht worden. 3) Diese Untersuchungen führten zu außerordent-
lich wichtigen Resultaten. Man fand nämlich, daß der tierische Organismus
manche Verbindungen, die an und für sich zur Kuppelung mit Glukuron-
säure ungeeignet sind, soweit verändert, bis eine Paarung eintreten kann.
Auf diese Weise konnte man die Leistungen der tierischen Zellen nach
mancher Richtung eindeutig klarstellen.

Nach Verfütterung von Aldehyden fand man im Harn Glukuron-
säure mit der dem Aldehyd entsprechenden , durch Reduktion aus diesen

•) Vgl. S, 39-41.

'') Vgl. hiezu S. 40.

^) Besonders Jajf'e. llUdcbrand, Kcuhcrf/, llümäläintn und Ihonias haben sich
mit derartigen Untersuchungen beschäftigt. Vgl. die Literatur in Emil Fromm: Die
chemischen Schutzmittel des Tierkörpers liei Vergiftungen, S. 22—24. Karl J. Trüluier,
Straßl)urg 1903. — Ferner Biochem. Handlexikon. Bd. VII. Kapitel Terpene und ätheri-
sche Öle, bearbeitet von Bartelt (1911) und Bd. II. .ö21 (1911), Glukuronsäurepaarlinge,
bearbeitet von Neuberg und Retvald.

Kohlehydiate. 123

gebildeten Alkoholgruppe gepaart. Ein Beispiel möge diesen Vorgang be-
legen. Nach Verabreichung von Chloralhydrat findet man im Harn die
sogenannte Urochloralsäure. Diese besteht aus Glukuronsäure und
Trichloräthylalkohol. Dieser ist durch Reduktion aus dem Chloral-
hydrat entstanden:

CI3 C . C\^ . H2 0 + 2H = Clg C . CH.3.OH + H2 0.

Chloralhydrat Trichloräthyl-

alkohol

CI3C . CH2.OH + C^HjoO, = CI3C . CH2.O . CHgOg + H2O.

Glukuron- Urochloralsäure.
säure

Auch Ketone werden reduziert. In anderen Fällen führt die Oxy-
dation zum gewünschten Ziele. So wird z. B. Nitrotoluol zunächst in
Nitrobenzylalkohol übergeführt. Dieser verbindet sich dann mit Glu-
kuronsäure:

NO-, . CgH, . CH3 + 0 = NO2 . C« H, . CH2.OH.

Nitrotoluol Nitrobenzylalkohol.

NO., . CßH, . CH2.OH + CßHioO, = NO2 . CßH, . CH.2.0 . CßHgOe + U,0.

Man bat auch Wasseranlagerung beobachtet. Thujon=Tanazeton
geht in Thujonhydrat über:

' CiqH^sO 4- H.O rzz 0 . CqH,, . OH.

Thujon Thujonhydrat

0 . CioH,, . OH + CßH.oO, = O.C,oH^,O.C6H,Oe + H.,0.

Thujonhydrat glukuron säure.

Nicht jede Tierart vermag in allen Fällen derartige Umwandlungen
zu vollziehen. Es ergeben sich interessante Unterschiede. Dieses Forschungs-
gebiet ist trotz sehr vieler Einzelbeobachtungen nur zum kleinsten Teil
systematisch bearbeitet. Ein weiterer Ausbau dieser Untersuchungen wird
ohne Zweifel der vergleichenden Physiologie manche wichtige Befunde
liefern. Den ganzen Vorgang hat man als Schutzwirkung aufgefaßt.
Durch die Kuppelung werden der Zelle schädliche oder doch die Zell-
funktionen störende Substanzen unschädlich gemacht und gleichzeitig
in eine Form übergeführt, in der sie leicht aus dem Körper durch die
Nieren entfernt werden können. 1) Die wichtigste, jedoch sicher nicht die
einzige Bildungsstätte der gepaarten Glukuronsäuren ist die Leber.

Es fragt sich nun, ob wir in der Glukuronsäure ein normales
Abbauprodukt des Traubenzuckers vor uns haben. Man könnte
sich die folgende Vorstellung zu eigen machen. Der Abbau des Trauben-

') Durch die ümwaudlung und Kuppelung werden gleichzeitig stark oberfläclieu-
aktive Substanzen in weniger aktive und daher auch weniger adsorbierbare verwandelt.
Vgl. L. lierczeUer: Bfochem. Zeitschr. 84. 75 (1917).

124 ^'I- Vorlesung.

Zuckers führt über die Glukuronsäure. Diese ist die erste oxydative Abbau-
stufe. Finden sich Substanzen vor, die zur Kuppelung mit ihr geeignet
sind, so wird sie mit diesen gepaart und dadurch vor dem weiteren Ab-
bau geschützt. AMr erhalten so Kenntnis von einer Abbaustufe der Glukose,
die sonst unserer Beobachtung entgehen würde.

Gegen diese Annahme sind verschiedene Einwände möglich. Vor allem
ist hervorgehoben worden, daß es nicht recht verständlich sei, weshalb
bei der Oxydation der Glukose die Aldehydgruppe, die doch so leicht
Sauerstoff aufnimmt, verschont bleibe und eine primäre Alkoholgruppe zu-
erst der Oxydation unterliege. Um dieser Schwierigkeit in der Vorstellung
der Entstehung der Glukuronsäure aus der Glukose zu begegnen, hat man
die Annahme gemacht i), daß diese sich zuerst mit der zu paarenden Ver-
bindung kupple und erst dann die Oxydation einsetze. In diesem Falle
wäre die Glukuronsäure kein normales Abbauprodukt der Glukose, sondern
ihre Entstehung wäre ausschließlich an die vorausgehende Kuppelung der
Glukose gebunden. Nun können wir im Reagenzglas Glukose mit \Vasser-
stoffsuperoxyd in Glukuronsäure überführen.^) f^erner ist die Möglichkeit
durchaus gegeben , daß die Zelle den Sauerstoff an beliebige , zur Auf-
nahme von solchem befähigte Stellen des Moleküls anlagern kann. Es
werden die Oxydationen höchstwahrscheinUch durch Fermente vermittelt.
Für diese sind bei ihrer Wirkung bestimmte Strukturverhältnisse maß-
gebend.

Es spricht somit nichts gegen die Annahme, daß die Glukuronsäure
ein ganz normales Zwischenprodukt beim Abbau der Glukose ist. Leider
verfügen wir über keine eindeutigen Beobachtungen, die beweisen, daß
die Glukuronsäure im Zellstoffwechsel regelmäßig entsteht. 3) Es ist zwar
behauptet worden, daß im Harn freie Glukuronsäure auftreten könne, allein
keine dieser Angaben hält einer kritischen Würdigung stand. Die , ver-
schiedenen Glukuronsäurepaarlinge sind verschieden leicht spaltbar. Vor
allem zerfallen die ätherartig gebundenen Paarlinge leicht. So kann es
.sich leicht ereignen, daß der Harn z. B. nach einigem Stehen freie Glu-
kuronsäure aufweist.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Glukuron-
säure Beziehungen zu den Pentosen besitzt. Durch Kohlensäureab-
spaltung gelangt man zur Xylose.*) Es ist möglich, daß die Zellen des
tierischen Organismus diesen Weg einschlagen, wenn sie aus Hexosen zu
Pentosen gelangen wollen.

Sicher festgestellt ist, daß in den Geweben aus Trauben-
zucker Milchsäure entstehen kann. Unentschieden ist zurzeit noch,

') Vgl. hierzu Emil Fischer uud 0. Pilotif: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch.
24. 521 (1801).

*) Ä. Jolles: Biochein. Zeitschr. 34. 242 (1911).

') Johannes Biberfeld [Biochem. Zeitschr. 65. 479 (1914)] macht gegen die An-
nahme, daß die Glukuronsäure das erste Oxydationsprodukt beim Abbau der Glukose
sein könnte, geltend, daß Hunde und Kaninchen die subkutan und intravenös einge-
führte Säure sehr bald quantitativ im Harn ausscheiden. Diese Beobachtung läßt sich
nicht ohne weiteres auf die normalen Verhältnisse üliertragcn. Es könnte sehr wohl
einen Unterschied ausmachen, je nachdem die Glukuronsäure in Zellen entsteht oder
aber außerhalb solcher zugeführt wird.

*) Vgl. S. 27.

Kohlehydrate. 125

ob der Abbau immer über diese Zwischenstufe führt oder nur in bestimm-
ten Fällen. Es sei gleich an dieser Stelle hervorgehoben, daß wir mehr
als eine Quelle für die Milchsäure kennen. Gewisse Aminosäuren z. B.
liefern beim Abbau auch diese Säure. Auch beim Durchleiten von Glyzerin
durch die Leber konnte Milchsäure erhalten werden. Die entstehende Ver-
bindung ist die d-Milchsäure.

Man ist unausgesetzt bemüht gewesen, die Einzelheiten des Kohle-
hydratstoffwechsels von den verschiedenartigsten Gesichtspunkten aus auf-
zuklären. Eine unübersehbare Anzahl von P'ragestelluugen drängt sich hier
zusammen. Sie sind vom brennendstem Interesse. Wir wissen, daß mit der
Aufklärung des Abbaues einer bestimmten Art von Verbindungen gleich-
zeitig tiefe Einblicke in die Umsetzung auch andersartiger Verbindungen
gewonnen werden. Es kommt noch hinzu, daß Kohlehydratstoffwechsel und
Muskeltätigkeit unzweifelhaft in engster Beziehung zu einander stehen.
Mehr und mehr festigt sich die Ansicht , daß die Muskelzelle sich
ihren Energiebedarf aus Traubenzucker oder einem Abkömmling davon
erschließt.

Nun vollziehen sich alle Umsetzungen in Zellen an kleinsten Mengen.
In kurzer Zeit werden die verschiedensten Umwandlungsstufen durch-
laufen. Das ist der Grund, weshalb es nur so schwier gehngen will, in ein-
deutiger und direkter Weise den Abbau bestimmter Verbindungen in be-
stimmten Geweben klarzulegen. Glücklicherweise wurde man immer mehr
darauf aufmerksam, daß die Hefezelle den Zucker in gleicher oder doch
sehr ähnlicher Weise abbaut, wie die Muskelzelle. Es seien die wichtigsten
Punkte zusammengestellt. Bei der alkoholischen Gärung spielt ohne Zweifel
die Phosphorsäure eine bedeutsame Holle. Sie ist zwar offenbar nicht
ganz unentbehrlich , ist doch Zuckervergärung auch ohne sie beobachtet
worden i), doch gewännt man mehr und mehr den Eindruck, als ob ihr im
allgemeinen eine große Wichtigkeit zukomme, und zwar vermutet man, daß
sie in ihrer Verbindung mit Zucker" die Geschwindigkeit des Gärvorganges
regelt. 2) Es bildet sich eine esterartige Verbindung zwischen Zucker und
Phosphorsäure.*) Sie ist als Fruktosediphosphorsäure erkannt worden.
Nun hat vor allem Emlxlen mit seinen Schülern gezeigt, daß die Phos-
phorsäure in der Muskelzelle eine sehr wichtige Rolle spielt. Zunächst
gelang ihm die Isolierung einer Substanz, die beim Abbau Phosphorsäure
und Milchsäure liefert.*) Er nannte sie Laktazidogen und ist der An-

») CarlNeuherg: Biochem. Zeitschr. 103. 320 (1920). — Vgl. auch //. v. Ihder:
Ebenda. 86. 191 (1918).

^) 0. Meyerhof: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 102. 191 (1918).

3) L. Iiranoff: Zeitschr. f. physiol. Chem. 50. 281 (1907). — A. Barden uud ^f^
I. Young: Proceed. of the Royal Soc. (B). 80. 299 (1908): 81. 528 (1909): 82. 321 (1909).
Biochem. Zeitschr. 32. 173. 177 (1911). — A.v. Lehedew: Biochem. Zeitschr. 20. 114
(1909); 28. 213 (1909); 36. 248 (1911); 39. 155 (1912). Biochem. J. 12. 87 (1918). —
H. Euler uud G. Lundeqiisf : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 72. 97 (1911). — H. Euler
und A. Fodor: Biochem. Zeitschr. 36. 401 (1911). — H. Etiler, Ohlsen, Büchström und
Berggren: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 76. 4f)8 (1912); 77. 394 (1912). Zeitschr. f.
Gärungsphysiol. 1. 203 (1912). — C. Neuberg: Biochem. Zeitschr. 88. 432 (1918).

*) G. Emhden, F. Kalberlah und H. Engel: Biochem. Zeitschr. 45. 5 (1912). —
G. Emhden, W. Griesbach uud Ernst Schmitz: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 93. 1 (1914);
98. 181 (1917). — G. Emhden und Frifz Laqncr: Ebenda. 98. 181 (1917); 113. 1
(1921). — G. Emhden, Ernst Schmitz und Peter Meincke: Ebenda. 113. 10 (1921).

126 ^^I- Vorlesung.

sieht, daß sie mit der Fruktosediphosphorsiiure identisch sei. Embden
konnte ferner feststellen, daß während der Muskeltätigkeit gebundene Phos-
phorsäure frei wird.i) Auch die Hefezelle vermag Kohlehydratester zu
zerlegen.

Die Spaltung des Zuckers durch Hefe wird einem Komplex von
P'ermenten zugeschrieben, der einstweilen den Namen Zymase^) führt.
Später wird man die einzelnen Fermente im Zusammenhang mit ihrer
besonderen Wirkung bezeichnen, sobald das Wesen des stufenweisen Abbaues
des Zuckermoleküls noch genauer erkannt ist. Die Zymase wird inaktiv,
wenn man aus Hefe bereiteten Saft 3) der Dialyse unterwirft. Dialysat und
nichtdialysierender Teil sind für sich unfähig, Zucker zu zerlegen. Gibt
man jedoch beide Lösungen zusammen, dann tritt wieder Gärung ein. An
Stelle des Dialysates kann man auch gekochten, filtrierten Preßsaft aus
Hefe verwenden. Es nimmt somit bei der Gärung ein Stoff in irgend
einer Weise teil, der kochbeständig und dialysierbar ist. Seine Natur ist
noch nicht aufgeklärt.*) Man hat einstweilen diesen unbekannten Stoff K o-
ferment genannt.^)

Es ist von größter Bedeutung, daß sich bei der Verfolgung der At-
mungsvorgänge ganz entsprechende Beobachtungen machen ließen, wie bei
der alkoholischen Gärung. Meyerhof ^) verfolgte den Atmungsvorgang abge-
töteter Hefezellen, d. h. er bestimmte den Sauerstoffverbrauch und fand, daß
er aufhörte, wenn mit Azeton abgetötete Zellen abzentrifugiert und mehrfach
mit Wasser gewaschen wurden. Wurde jedoch der wässerige Auszug aus Hefe,
der für sich auch keine Atmung zeigte, zu den Zellen hinzugefügt, dann stellte
sich wieder Sauerstoffverbrauch ein. Es ist somit in das Wasser ein Stoff
übergegangen, der beim Atmungsvorgang eine bedeutsame, unentbehrliche
Rolle spielt. Er ist ziemlich kochbeständig und dialysierbar. Bereitet man
sich aus getrockneter Hefe einen Mazerationssaft, indem man auf sie
Wasser einwirken läßt und dann filtriert oder zentrifugiert, dann zeigt
der ungelöste Ilückstand keinen Sauerstoffverbrauch, wohl aber der Aus-
zug. Wird dieser der Dialyse unterworfen, dann verliert der nichtdia-
lysierende Teil das Vermögen, Sauerstoff zu verbrauchen, aber auch das
Dialysat atmet nicht. Gibt man beide Lösungen zusammen, dann stellt
sich sofort wieder Atmung ein. Man erkennt ohne weiteres die große
Ähnlichkeit, die im ^■ergleich zu den bei der alkoholischen Gärung ge-
machten Beobachtungen vorliegt. Man darf vermuten, daß Atmung und
Beginn des Gärvorganges innig miteinander verknüpft sind. Wir werden
später bei der Besprechung der Zellatmung auf diese Befunde zurück-

') G. Embden und II. Lawaczeck : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 127. 181 (1922)-
Vgl. auch G. Emhden, Eduard Gräfe und Ernst Schmitz: Ehenda. 113. 67 (11121). —
G. Emhden und Ed. Gräfe: Ebenda. 113. 108 (1921). — G. Embden und Erich Adler:
Ebenda. 113. 201 (1921).

'•') Vgl. a. u. Emil Abderhalden m^d A. Eodor: Fermentforschung. 5. 138 (1921).

^) Durch Auspressen oder Mazerieren von Hefe gewonnen.

*) Man vermutet, daß Ketosäuren wirksam sind. Vgl. S. 127 ff.

5) //. Jlardcn und W. I. Young: Proceed. of the Royal Soc. (B). 77. 405 (190ß);
(B). 78. 369 (1906): (B). 80. 299 (1908). — E. Büchner und Anfoni: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 41. 131 (1900). — E. Büchner und Klatte: Biochem. Zeitschr. 8. 520 (1908).
— E. Buchner und //. Hahn: Ebenda. 19. 191 (1909); 27. 418 (1910).

•) Otto Mei/erhof: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 101. 165 (1918): 102. 1, 185
(1918). — Pjlüger^ Archiv, 170. 367, 42«, 1918; 175. 20 (1919).

Kohleliydrate. 127

kommen. Im Zusammenhang- mit den erwähnten Feststellungen an Hefe-
zellen ist die folgende Beobachtung von größter Tragweite. Wird Muskel-
substanz zerkleinert und dann mit Wasser gründlich ausgezogen, dann
verliert sie die Fähigkeit, Sauerstoff zu verbrauchen. Wird jedoch der
wässerige Auszug wieder zugefügt, dann setzt die Atmung wieder ein ! Man
kann ihn vorher kochen, ohne daß der Erfolg des Zusatzes beeinträchtigt
wird. Besonders wichtig ist nun die Feststellung, daß die durch Ausziehen
mit Wasser inaktivierte Muskelsubstanz auch durch Zusatz von gekochtem
und filtriertem Hefemazerationssaft wieder atmungsfähig \N'ird, und umge-
kehrt kann man der Fähigkeit, Sauerstoff zu verbrauchen, beraubten Hefe-
zellen durch Muskelkochsaft diese wiedergeben. i)

Es gelang dann weiterhin aus allen tierischen Organen durch Kochen
jenen Stoff oder Stoff komplex zu gewinnen, der notwendig ist, damit die Atmung
vor sich gehen kann. Gleichzeitig enthält das Kochwasser auch das für die alko-
holische Gärung unentbehrliche Koferment. Es liegt sehr nahe, den soge-
nannten Atmungskörper, eben jenen Stoff, der für die Atmung unent-
behrlich ist, und das Koferment der alkoholischen Gärung für identisch
zuhalten. Wir wollen jedoch dem für eine solche Auffassung noch nicht restlos
genügenden Tatsachenmaterial nicht vorgreifen. W^eitere Forschungen werden
die Zusammenhänge erst vollkommen kliiren. Erst wenn die Natur des Ko-
fermentes bekannt sein wird, wird man klar sehen und auch feststellen
können, in w'elcher Art und Weise es in den ganzen Vorgang der Zucker-
spaltung eingreift.2) In den tierischen Geweben findet sich ferner ein Hem-
mungskörper, der die Zymase in ihrer Wirkung beeinflußt. Aus diesem
Grunde sind kalte Gewebsauszüge unwirksam. Erst durch Auskochen erhält
man ein wirksames Koferment. »)

Interessant ist auch die Beobachtung, daß die Atemtätigkeit durch
Hexosediphosphorsäureester gesteigert wird. Auch hierin ist eine Analogie
zum Gärungsvorgang vorhanden. Diese Feststellungen mögen genügen, um zu
zeigen, mit welcher Berechtigung wir Forschungsergebnisse, die an ein-
zelligen Lebewesen und insbesondere an Hefezellen erhalten worden sind,
auf unseren Organismus übertragen.

Den größten Einfluß auf die ganzen Vorstellungen über den Zucker-
abbau durch Hefezellen hat die Entdeckung von Nei(berg^) ausgeübt, wonach
diese und aus ihnen bereitete Preß- und Mazerationssäfte imstande sind,
Brenztraubensäure, CH3.CO.COOH, unter Abspaltung von Kohlensäure
zu zerlegen. Der Vorgang wird einem Ferment, Karboxylase genannt, zu-

*j Von besonderem Interesse ist die Beobachtung, daß auch vollständig bis zu
den Bausteinen abgebautes Fleiscli noch die Fähigkeit besitzt, atraungserregend zu wirken.
Vgl. 0. Meijcrhof: Ffliiyer's, Archiv. 175. 20 (1919).

^) Carl Xeuherq nimmt Beziehungen der a-Ketosäuren zum Koferment an. Vgl.
Biochem. Zeitschrift. 88. 145 (1918). — //. llarden: Biocheni. Jouru. 11. (54 (1917).

*) Vgl. zu diesen Problemen auch die Vorlesungen über Fermente im 2. Band.
Dort wird auch auf das Wesen der ganzen Vorgänge eingegangen.

*) Carl Neuberg und L. Karczuq: Ber. d. Deutschen Chcni. Gesellsch. 44. 2477
(1911). — C. Neuberg und P. Rosenfhal: Ebenda. 51. 128 (1912); 61. 171 (1914). —
C. Nenberg und N. Iwanoff: Ebenda. 67. 1 (1914). — Vgl. auch W. Palladin, N. Gro-
niojf und iV. N. Moniererde: Ebenda. 62. 137 (1914). — C. Neuberg und L. Czapski:
Ebenda. 67. 9 (1914). — Vgl. ferner C. Neuherg: Biochem. Zeitschr. 71. 1 (191;')). —
Vgl. ferner J. Bodndr : Ebenda. 73. 193 (1910)."— Ä. Bau: Ebenda. 73. 340 (1916).

12^ Vi. Vorlesung.

geschrieben. Seine Wirkung ist vom oben erwähnten Koferment unab-
hängig. Beim Abbau der Brenztraubensäure entsteht neben Kohlensäure
Azetaldehyd:

CH3 . CO . COOK = CO2 + CH3 . C<H

Die Karboxylase ist überall da aufgefunden worden, wo Zymase vor-
handen ist.i) Der Abbau der Brenztraubensäure kann dabei in Einzelheiten
ein verschiedener sein. So wurde bei Zucker spaltenden Bakterien kein
Aldehyd beobachtet. 2) Offenbar entstanden Ameisen- und Essigsäure
als Zwischenstufen. Als Endprodukt traten Kohlensäure und Wasserstoff
auf. Es ist auch geglückt, den Nachweis zu führen, daß der Azetaldehyd
weiter in Äthylalkohol übergeführt wird.^)

Es muß noch hervorgehoben werden, daß die Karboxylase nicht nur
die Ketosäure Brenztraubensäure unter Kohlensäureabspaltung in den zü-
gehörigen Aldehyd verwandelt, sie greift vielmehr ganz allgemein a-Keto-
säuren an. Ebenso steht die Fähigkeit ,der Hefezellen, Azetaldehyd zu
Äthylalkohol zu reduzieren, nicht allein da. Neuberg*) hat in zahlreichen
Versuchen gezeigt, daß Hefe viele andere Aldehyde in die entsprechenden
Alkohole verwandelt.

Es ist von größter Bedeutung, daß es gelungen ist, beider alkoholischen
Gärung von Zucker Azetaldehyd nicht nur nachzuweisen, sondern durch
Bindung mittelst eines Salzes der schwefeligen Säure in Form einer Komplex-
verbindung in großen Mengen festzulegen.^) Angewandt wurde unter anderem^)

Dinatriumsulfit. Es reagiert, wie folgt, auf Aldehyde: R . C\jj -f Nag SO3

+ H2 0=R . CH(OH) . (0 .SO2 Na) -t- Na (OH). Bei Festlegung des Azetal-
dehyds entsteht in größerer Menge Glyzerin.') Man hat es in der Hand,
seine Menge durch Steigerung oder Verminderung des Zusatzes von
Dinatriumsnlfit zu vergrößern oder zu verkleinern. Von besonderem In-
teresse ist die Feststellung, daß es auch gelingt, Azetaldehyd unter
Glyzerinbildung durch Tierkohle abzufangen.«) Diese adsorbiert den Aldehyd
lebhaft. Je mehr Azetaldehyd durch Festlegung der Umwandlung in Äthyl-
alkohol entzogen wird, um so mehr Glyzerin entsteht, und zwar konnte
in jedem Augenblick der Gärung auf ein Molekül Azetaldehyd ein solches

*) C. Neuberq und Joh. Kerb : Bericht der Deutschen Chem. Gesellschaft 46. 2225
(1913).

«) Vgl. L: Karezag und E. Schiff: Biochem. Zeitschr. 70. 325 (1915).

») C. Neuberff undKlsa Reinfurth: Biochem. Zeitschr. 89. 365 (1918); 92. 234 (1918).

*) Vgl. Carl Neuberg und Mitarbeiter (Weide, Nord, Kerb): Biochem. Zeitschr.
60. 472 (1914); 62. 470, 477,' 482 (1914); 67.18,24,46,104,111 (1914); 92.96,111(1918).

5) Vgl. u. a. L. Karezar/ und L. Mikzdr : Biochem. Zeitschr. 55. 79 (1913); 70.
317 (1915). — L. Karczafi und FAse Breuer: Ebenda. 70. 320 (1915).

') Vgl. hierzu Carl Neuberg, Julius Hirsch und Elsa Reinfurth: Biochem.
Zeitschr. 105. .307 (1920). — Cari Neuberg und Elsa Reinfurth: Ebenda. 106. 281
(1920) ; Berichte d. Deutschen Chem. GeseÜsch. 53. 1039 (1920).

') Vgl. hierzu auch W. Connstein nnd K. Liidecke: Ber. d. Deutschen Chem.
Gesellsch. 52. 1385 (1919).

*) Vgl. hierzu Emil Abderhalden: Fermentforschung. 5. 89, 110, 255 (1921). —
Emil Abderhalden und Susi Glaubach: Ebenda. 6. 143 (1922).

Kohlehydrate. 129

von Glyzerin. 1) Diese Feststellung zeigt, daß zwischen der Bildung dieses
dreiwertigen Alkohols und derjenigen von Brenztraubensäure bzw. Azetal-
dehyd und Äthylalkohol wechselseitige Beziehungen bestehen.

Carl Xeuberg -) hat neuerdings noch eine weitere Art des Abfangens
der Abbaustufe Azetaldehyd aufgefunden, die weit über die Feststellung
dieses Produktes als Zwischenstufe im Abbau von Zucker hinaus größte
Bedeutung hat. Er setzte zur Gärflüssigkeit, wobei er entweder die Gärung
beim Traubenzucker bzw. der Fruktose oder aber bei der Brenztrauben-
säure einsetzen ließ, aromatische Aldehyde hinzu und machte dabei
die wichtige Beobachtung, daß diese mit Azetaldehyd zu einem Keton-
alkohol vereinigt wurden. Bei Anwendung von Benzaldehyd ent-
stand 1-Phenvlazetylkarbinol bzw. 1-Phenylbrenztraubenalkohol:

CH3 . CO.CH(OH).C6H5. Es hat somit eine Synthese stattgefunden, und
zwar in einer bisher in dieser Form nicht bekannten Weise. Es findet
Verkuppelung von Kohlenstoff aö Kohlenstoff statt. C. Neuberg schreibt
diese Synthese einem besonderen Fermente, Karboligase genannt, zu. Da
nun Benzaldehyd und Azetaldehyd an und für sich von Hefezellen nicht
vereinigt werden, vielmehr die erwähnte Synthese nur eintritt, wenn Azet-
aldehyd im Augenblick der Entstehung beim Abbau von Zucker bzw.
von Brenztraubensäure zugegen ist, so dürfte die folgende Formulierung
des Vorganges der stattfindenden Umsetzung gerecht werden 3):

/OH
CH3 . CO + HOC . CßH, — >- CH3 . CO . CH(OH) . c,n,'+ C^O

COOH + OHAH^

\0H

Brenztrauben- Benzaldehyd Phenylbrenztrauben-

säure alkohol.

Weitere Forschungen müssen lehren,' welche Bedeutung den ge-
machten Feststellungen im Zellstoffwechsel zukommen. Sie eröffnen weite
Möglichkeiten der Synthese hochmolekularer Verbindungen aus einfacheren
Bruchstücken unter Zusammenfügung von Kohlenstoff an Kohlenstoff. Wir
werden auf diese Art von Synthesen von verschiedenen Gesichtspunkten
aus noch zurückkommen.

Kehren wir zur Frage der Zerlegung der Glukose bei der alkoholischen
Gärung zurück, und betrachten wir zunächst die Bildung von Äthylalkohol
unter der Annahme, daß Brenztraubensäure als Zwischenstufe des Abbaues
von Glukose auftritt und diese durch die Karboxylase in Azetaldehyd überge-
führt wird. Dieser kann dann, wie die folgenden Formeln zeigen, durch
Wasserstoffanlagerung in Äthylalkohol übergehen :

^H*

CH3.CO.COOH— C02 = CH3.C<,,

I3 . o\„ -1-112 = v^rij . L.n2

CH, . G<„ + Ho = CHo . CH, . OH.

») C. Neuberg und J. Hirsch : Biochem. Zeitschr. 89. 954(1921).

*) Carl Neuberg und Julius Hirsch: Biochem. Zeitschr. 115. 282 (1921). — Carl
Neuberg und Ludiriq Lieberinanii : Ebenda. 121. 311 (1921). — Carl Neuberg und Heinz
Ohle: Ebenda. 127. 327 (1922); 128. 610 (1922).

') Vgl. Carl Neuberg und Heinz Ohle: 1. c.

Abderhalden, Physiologische Chemie. I.Teil. 5. Anfi. 9

130

YI. Vorlesung.

Es fragt sich nun, woher der Wasserstoff, der die Überführung des
Aldehyds in Alkohol bewirkt, stammt. Eine Antwort auf diese Frage
können wir erst geben, wenn wir noch tiefer in das Problem des Abbaues
des Zuckermoleküls eingedrungen sind. Wie sein Abbau in allen Einzel-
heiten vor sich geht , wissen wir noch nicht genau , nur soviel scheint
sicher zu sein, daß ein Produkt der Dreikohlenstoffreihe entsteht. Man
hat an Glyzerinaldehyd, Milchsäure, Dioxyazeton und Methyl-
glyoxal gedacht:

CH2.OH CH3 CH2.OH CH3 CH2

CH.OH

c<;

^0

H

CH.OH

COOH

CO

CH..OH

CO bzw. CH (OH)

yyO
Wi

Glyzerinaldehyd Milchsäure

H ^H

Methylglyoxal.

Dioxyazeton

Bei der alkoholischen Gärung hat man kleine Mengen von Azetal-
dehyd, Glyzerin und Milchsäure auch bei ungestörtem Ablauf gefunden, i)
Nehmen wir an, daß beim Abbau des Zuckermoleküls Glyzerinaldehyd
und Methylglyoxal durch Hefe entstehen, dann können wir uns folgendes
Bild über die Entstehung aller bisher beobachteten Gärungsprodukte
machen, wobei gleichzeitig ersichtlich ist, weshalb bei der Verhinderung
der Überführung des Azetaldehyds in Äthylalkohol Glyzerin in entsprechen-
der Weise entsteht:

CHo.OH

Glyzerinaldehyd

CH2.OH

I
CH.OH

CH2.OH
Glyzerin

OH
Brenztraubensäure

Azetaldehyd
(Wird Azetaldehyd ab-
gefangen, dann redu-
ziert der nicht zur
Verwendung kommende
Wasserstoff Glyzerin-
aldehyd zu Glyzerin!)

CH3

CH2.OH

Aethylalkohol.

*) Vgl. auch die Arbeiten von //. F.uTer, Lchcdiw u. a. in der Zeitschr. f. pbysiol.
Chemie, 1911 und 1912 und in den Ber. d. Deutschen Cbem. Gesellsch. 1912. — S. Kosly-

Kohlehydrate. 131

Es ist nun Neuherg'^) gelungen, noch eine dritte Form der Zucker-
spaltung festzustellen. Läßt man die Gärung sich bei alkalischer Reaktion
unter Anwendung von alkalisch reagierenden Salzen, wie Karbonaten,
Bikarbonaten, Phosphaten usw., vollziehen, dann gehen zwei Moleküle
Azetaldehyd unter Aufnahme von einem Molekül Wasser in Äthylalkohol
und Essigsäure über. Auch in diesem Falle findet der sonst zur Hy-
drierung von Azetaldehyd zu Äthylalkohol dienende Wasserstoff zur Re-
duktion eines anderen Zuckerteils Verwendung. Es entsteht wiederum
Glyzerin. Die Bildung der beiden ersten Produkte, der Essigsäure und
des Äthylalkohols, kann man sich unter wechselseitiger Oxydation und Re-
duktion entsprechend der Cannizzaro?>Qh%\i Reaktion -) entstanden denken :

CH3.C<g| H., CH3.CH0.OH

CH,.<r 0 ~^CH,.;COOH

Da, wie erwähnt, zwxi Moleküle Azetaldehyd verwendet werden, um
ein Molekül Essigsäure zu bilden, ist zu erwarten, daß auf ein Molekül
dieser Säure zwei Moleküle Glyzerin kommen. Die Erfahrung bestätigt
diese Annahme.

Man kann die geschilderten drei, je nach den vorhandenen Bedin-
gungen verlauf enden Arten des Zuckerabbaus 3), wie folgt, in empirischen
Formeln zusammenstellen :

1. gewöhnliche alkoholische Gärung: CgHi^Og — >'2C2H5 .OH-1-
2CO2.

2. Vergärung unter Zusatz von Sulfit oder Tierkohle:

CeHi,Oe — > CHs.cCH-hCO^ + CsHgO^.

3. Vergärung bei alkalischer Reaktion: 2C6H12O6 + H2O — >-
CH3 . COOH -h C2 H5 . OH -f- 2 C3 Hg O3 + 2 CO.,.

Daß es sich bei diesen Reaktionen nicht um Vorgänge handelt, die_
nur f'ir die Hefezelle Gültigkeit haben, zeigt die Beobachtung, daß auch"
bei Gärungsvorgängen, an denen Bakterien beteiligt sind, Azetaldehyd eine
ausschlaggebende Rolle spielt. Auch hier führte die Abfangemethode mittelst
Sulfit (Kalziurasulfit) zur Festlegung dieses Aldehyds.*;

Wenn wir auch noch weit davon entfernt sind, alle Einzelvorgänge,
die dem Zuckerabbau bis zu den jeweiligen Endprodukten zugrunde liegen,
klar übersehen und an Hand eindeutiger Tatsachen verfolgen zu können, so
haben doch die angeführten Beobachtungen unsere Kenntnisse über den
stufenweise Abbau organischer Verbindungen und insbesondere des Zucker-
moleküls oder, noch schärfer umschrieben, der a-Ketosäuren und ganz

tscheiv: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 79. 130 (1912). — S. Kosttjtschew und Hübbenet:
Ebenda. 79. 359 (1912). — Eduard Büchner und Ktirt Lanyheld: Berichte d. Deutschen
Chem. Ges. 46.1972(1913). — Eduard Buchner, Kurt Langheld \mA Siegfried Skraup:
Ebenda. 47. 2.550 (1914). — Carl Neuberg und Joh. Kerb :BGT.i. Deutsch. Chem. Gesellsch.
47. 2730 (1919).

■) Vgl. C. Neuberg und J. Hirsch: Biochem. Zeitschr. 100. 304 (1919). — Vgl.
auch C. Neuberg, J. Hirsch und E. Reinfurth: Ebenda. 105. 307 (1920).

^) Vgl. Cannizzaro: Liebigs Annalen. 88. 129 (1853).

») Vgl. auch P. Thomas: Ann. Inst. Pasteur. 34. 162 (1920).

') Vgl. C. Neuberg und F. F. Nord: Biochem. Zeitschr. 96. 133, 158 (1919).

9*

132 VI. Vorlesung.

besonders der Brenztraubensäure außerordentlich gefördert. Die bedeutsame
Rolle, die der Azetaldehyd als Zwischenprodukt beim Abbau von Zucker
bzw. von Brenztraubensäure spielt, hat noch durch die Feststellung, wonach
Aldehyde die alkoholische Gärung anregen^), an Interesse gewonnen. Sie
wirken vielleicht durch Aufnahme von Wasserstoff. Diese Annahme hat
dadurch an Wahrscheinlichkeit gewonnen, daß der Nachweis geführt werden
konnte, daß andere hydrierbare Verbindungen wie Ketone, Diketone
und Disulfide, eine ähnliche Wirkung haben. 2)

Wir kommen nun zu der wichtigen Frage zurück, in welchen Bahnen
der Abbau des Traubenzuckers sich im tierischen Organismus vollzieht.
Bietet schon die Hefezelle der restlosen Lösung der Frage nach allen Zwischen-
stufen des Zuckerabbaus, die bis zu den Stoff Wechselendprodukten führen, die
größten Schwierigkeiten, so sind sie noch viel schwieriger zu beheben, wenn wir
es mit einem ganzen Zellstaat zu tun haben. Die einzelnen Stoff wechselzwischen-
produkte werden nur in Spuren gebildet und sofort nach ihrer Entstehung
weiter verwandelt. Darüber besteht kein Zweifel, daß der Abbau auch in der
tierischen Zelle stufenweise vor sich geht. Von allen zu erwartenden Zwischen-

COOH

I
stufen ist bis jetzt nur die d-Milchsäure (l)») HO.C.H über jeden Zweifel

I
CH3

sichergestellt.*) Die Konfiguration der d-Milchsäure ist durch Überführung

COOK

1
von natürlicher 1-Äpfelsäuro HO.C.H in diese festgestellt worden.^) Es

I
CH,

I

CO OH

1-Äpfelsäure

') Vgl. C. Neuberg: Biochem. Zeitschr. 88. 145 (1918); C. Neuberg und M. Ehrlich:
Ebenda. 101. 239, 276 (1919/20). — Vgl. auch Emil Abderhalden: Fermentforschung.
5. 105 (1921).

2) Vgl. C. Neuberg nndi A.Levite: Biochem. Zeitschr. 91. 257 (1918); CNeuberq
und F. F. Nord: Ber. d. D. Ch. Ges. 52. 2237 und 2248 (1919). — C. Neuberg und
M. Ehrlich: Biochem. Zeitschr. 101. 27(i (1920); hier findet sich weitere Literatur.

^) Nach der sterischen Beziehung der d-Milchsäure zur 1-Äpfelsäure und dieser
zur 1- Weinsäure [vgl. Karl Freudenberg und Fritz Brauns: Ber. d. Deutschen Chem.
Ges. 55. 1339 (1922). — A. Wohl und B. 'Schellenberg : Ebenda. 55. 1404 (1922)] müßte die
Milchsäure der angegebenen Konfiguration die Bezeichnung 1-Milchsäure tragen. Vgl.
hierzu auch die Bezeichnung des Fruchtzuckers als d-Fruktose, obwohl sie nach links
dreht. Es ist zu befürchten, daß bei Einführung der Bezeichnung 1-Milchsäure Ver-
wirrung entstehen wird. Das Zweckmäßigste wäre wohl, die genetischen Beziehungen
in einer Klammer hinter dem Namen der Verbindung anzugeben, also z. B. d-Milch-
säure (1) zu schreiben. Deckt sich die Bezeichnung für den genetischen Zusammenhang
mit derjenigen für das optische Verhalten, dann ist ein besonderer Hinweis auf erstere
nicht erforderlich.

*) Vgl. auch D. L. Forster und Z>. M. Mogle: Biochem. J. 15. 672 (1921).

^) Karl Freudenberg : Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 47. 2027 (1914).
— Karl Freudenberg und Fritz Brauns: Ebenda. 55. 1339 (1922). — A. Wohl und
R. Schellenberg: Ebenda. 55. 1404 (1922).

Kohlehydrate.

135

war schon lange bekannt, daß Milchsäure besonders in den Muskeln
auftritt^), jedoch wurde ihre Herkunft zweifelhaft, nachdem man erkannt
hatte, daß auch die Aminosäure d-Alanin = d-a-Aminopropionsäure
Milchsäure liefern kann. Diese Verbindung steht außer zur d-Milchsäure
auch in sehr naher Beziehung zur Brenztraubensäure, wie die folgenden
Formeln zeigen:

COOH

I
HO.C.H

I
CH3

d-Milchsäure (1)

COOH COOH

I I

NH.,.C.H + 0 ^ CO +NH3

CH3
d-Alanin (1)

CH3
Brenztraubensäure.

Die letzten Zweifel darüber, ob auch aus Glukose Milchsäure ent-
stehen kann, sind jetzt behoben. Es bleibt nun nur noch, festzustehen,
wie die Bildung dieser Säure sich vollzieht. Es ist möglich, daß der Trauben-
zucker zunächst in zwei Moleküle d-Glyzerinaldehyd zerfällt und dieser
dann in d-Milchsäure umgelagert wird 2):

I ^
H— C— OH

i
HO— C-H

I
H— C— OH

H— C— OH

I

CH, OH

d-Glukose

»

H— C— OH

I
CH2 OH

C^'

^//O

\,

H X'

H— C— OH

I
CHo OH

2 Moleküle
d-Glyzerinaldehyd (d)

COOH

I
HO— C— H

I
CHs*

d-Milchsäure (Ij.

Es gibt noch zahlreiche andere Möglichkeiten des Abbaus des Trau-
benzuckermoleküls. Es ist wohl denkbar, daß es vor der Spaltung in sich

•) Vgl. von Noorden und G. Embden: Zentralbl. f. d. ges. Physiol. u. Pathol. d.
Stoffw. N. F. 1. 1906. Die zahlreichen Arbeiten von G. Emhden und seinen Mitarbeitern
vergleiche z. B. Biocbem. Zeitschr. 45. 1—206 (1912). Hier findet sich auch weitere
Literatur. — W. 31. Fletcher und F. Gowland Hopkins: Journ. of physiol. 25. 247
(1907). — Johannes Müller: Zentralbl. f. Physiol. 21. 831 (1907). — F. A. Levene und
G. M. Meyer: The Journ. of Biol. Chem. 11. 361 (1912); 12. 265 (1912). — Rudolf
Türkei: Biochem. Zeitschr. 20. 431 (1909).

2) Emhden: Biochem. Zeitschr. 45. 1—206 (1912). — Adam Loeb: Ebenda. 50.
451 (1913). — Walter Grieshach: Ebenda. 50. 457 (1913). — Otto v. Fürth :B\oz\i&m.
Zeitschr. 64. 131, 155 (1914); 69. 199 (1915).

134 VI. Vorlesung.

Veränderungen erfährt, die die Spaltung vorbereiten. Auch als Abbau-
stufen kommen noch andere Verbindungen als die erwähnten in Frage.
In erster Linie sei der Bildung von Methylglyoxal gedacht. i) Die An-
nahme dieser Abbaustufe hat dadurch an Wahrscheinlichkeit gewonnen,
daß es geglückt ist, in den Geweben Fermente nachzuweisen, die sie in
Milchsäure verwandeln '-) :

r^O /yO COOH

y\H yxH I

' f\(\av I — ^ HO.C.H

C(OH) 0*^^^ C=0 + H2 0 I

CH2 , ^Hs

CH.

Methylglyoxal d-Milchsäure (1)

Dieser Vorgang könnte auch reversibel sein. Das Ferment, das die
Umwandlung vollzieht, ist Glyoxalase genannt worden.

In diesem Zusammenhang sei auf die außerordentlich wichtige Tat-
sache hingewiesen, daß viele Beobachtungen dafür vorliegen, daß die ein-
zelnen Umwandlungsvorgänge umkehrbarer Natur sind. Gleichzeitig er-
kennen wir beim tieferen Eindringen in die Einzelheiten des Abbaues der
Kohlehydrate, daß es im allgemeinen keinen in sich abgeschlossenen Stoff-
wechsel der einzelnen organischen Nahrungsstoffe gibt. Der Abbau aller
führt zu gemeinsamen Abbaustufen, und zwar finden sich diese in der
Hauptsache im Gebiete der Drei- und Zweikohlenstoffreihe. Von ihnen
aus kann der Abbau weiter gehen, oder aber es setzen Aufbauvorgänge
ein. Von diesen Gesichtspunkten aus müssen wir jede einzelne Umwandlung
der einzelnen Zwischenstufen betrachten und uns immer nach Über-
gangsverbindungen zu anderen Klassen von organischen Nahrungsstoffen
umsehen.

Einen weiteren Wendepunkt in der ganzen Auffassung des Abbaues
des Traubenzuckers in unseren Geweben bedeutet der Befund von Steppt)
wonach Azetaldehyd im Blute und im Harn feststellbar ist. Ferner konnte
Hirsch^) zeigen, daß Froschmuskelbrei aus Kohlehydraten Azetaldehyd her-
vorgehen läßt. Damit ist der Azetaldehyd als ein Abbaustoff im inter-
mediären Zuckerabbau festgestellt.

Es ist naheliegend, die Entstehung des Azetaldehyds in entsprechen-
der Weise anzunehmen, wie wir es S. 127 bei der alkoholischen Gärung

*) Vgl. Dakin und Dudle;/: The Journ. of Biol. Chem. 14. 155 (1913); 15. 127
(1913). — F. A. Levene und G. M. Meyer: Ebenda. 14. 551 (1913). — Vgl. auch
Carl Neuberg: Biochem. Zeitschr. 49. 502 (1913). — A. J. Ringer: Journ. of Biol. Chem.
15. 146 (1913).

*) Carl Neuberg: Biochem. Zeitschr. 49. 502 (1913); 51. 484 (1913). — H. I).
Dakin und H. W.Diidleg: Journ. of Biol. Chem. 14. 155, 423 (1913); 15. 463
(1913).

*) W. Stepp; Biochem. Zeitschr. 107. 60 (1920). — W. Stepp und H. Lange:
Deutsches Archiv f. klin. Med. 134. 47 (1920). — W. Stepp und li. B'eulgen: Zeitschr.
f. physiol. Chem. 114. 301 (1921); 119. 72 (1922).

*) Julius Hirsch: Biochem. Zeitschr. 117. 113 (1921).

Kohlehydrate. 135

geschildert haben, d. h. es kommt als Vorstufe Brenztraubensäure in Frage,
die unter Kohlensäureabspaltung den genannten Aldehyd liefert. In diesem
Zusammenhang sei folgender Beobachtungen gedacht. Es konnte gezeigt
werden 1), daß Brenztraubensäure beim Durchleiten durch die Leber zu
d-Milchsäure reduziert wird. Es liegt auch hier ein umkehrbarer Vorgang vor:

— H-,
CH3.CH(0H).C00H ^ CH3.CO.COOH

+ n,

Milchsäure Brenztraubensäure.

Es wurde ferner festgestellt, daß aus Brenztraubensäure in der Leber
Azetessig säure entsteht. Ein direkter Übergang ist kaum anzunehmen,
vielmehr dürfte der Weg über Azetaldehyd führen. Es ist aber auch denk-
bar, daß der gebildete Aldehyd in Essigsäure übergeht 2) und diese Azet-
essigsäure liefert:

— H2O
CH3 . C<H + 0—'h CH3 . C<Qf| . 2 (CH3 . COOK) :^ CH3 . CO . GH., . COOH.

+ H2O

Auch hier treffen wir wieder auf eine bedeutungsvolle Beziehung.
Mit der Essigsäure und der Azetessigsäure stoßen wir auf Zwischenstufen,
die zu der Fettsäurereihe hinüberführen! In diesem Zusammenhange
sei noch des interessanten Befundes von Frkke 3) gedacht, wonach im Harn

bei schwerem Diabetes melitus die Verbindung CH3 . CH (OH) . CH, . C\tt

in allerdings sehr kleinen Mengen aufgefunden werden konnte. Diese
Verbindung ist in mehr als einer Hinsicht von Interesse. Sie zeigt
Beziehungen zur ß-Oxv buttersäure (siehe hierzu Vorlesung X):
CH3.CH(0H).CH,.C00H und zum Azetaldehyd. Schließlich sei noch
erwähnt, daß man beim Durchleiten von Azetaldehyd durch die
Leber und beim Vermischen dieser Verbindung mit Organbrei Äthyl-
alkohol*) erhält. Würde es geüngen, Brenztraubensäure im tierischen Orga-
nismus nachzuweisen und den Beweis eindeutig zu führen, daß diese Ver-
bindung auch von Organmazerationssäften bzw. durch lebende Zellen unter
Kohlensäureabspaltung in Azetaldehyd übergeht 5), dann ließe sich der

*) G. Embden und M. Oppenheimer: Biochem. Zeitschr. 45. 34 (1922).

2) A. Loeb: Biochem. Zeitschr. 47. 118 (1912). — G. Embden uud A. Loeb :
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 88. 246 (1913).

^) Robert Fricke: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 118. 218 (1922).

*) Vgl. BatelliwnAL. Stern: Biochem. Zeitschr. 28. 147 (1910); 29. 130 (1910).
— J. Parnas: Biochem. Zeitschr. 28. 274 (1910). — Gustav Embden und Karl Baldes:
Ebenda. 45. 157 (1912). — Vgl. hierzu auch Carl Neuberg : Biochem. Zeitschr. 51. 484
(1913).

5) Vgl. M. Tschernorutzhi : Biochem. Zeitschr. 43. 486 (1912). — P. A. Levene
und G. M. Meyer: Journ. of Biol. Chem. 17. 443 (1914).

136 ^ I- Vorlesung.

Glukoseabbau in Zellen der Tiere in sehr nahe und vielleicht sogar voll-
kommen übereinstimmende Beziehung- zu demjenigen in der Hefezelie
bringen. Es ist nicht ausgeschlossen, daß nur die richtigen Bedingungen
noch nicht getroffen sind, und der Nachweis des \'orkommens und des Ab-
baues der Brenztraubensäure doch noch glückt. ^)

Die Feststellung, wonach tierische Gewebe aus Azetaldehyd Äthyl-
alkohol bilden können, hat durch die Beobachtung, daß in der Pflanzenwelt
auch Alkohol gebildet wird, und die Mitteilung von StoMasa^), wonach
Organe von Tieren normaler Weise in ihrem Stoffwechsel diese Verbindung
bilden, ganz wesentlich an Interesse und Bedeutung gewonnen. Es ist
jedoch bis heute nicht geglückt, die Frage klar zu entscheiden, ob tierische
Gewebe unter normalen Verhältnissen Glukose über Alkohol abbauen. Man
hat auch prinzipielle Bedenken gegen eine solche Annahme geltend ge-
macht. Wir wissen, daß der Alkohol ein ausgesprochenes Protoplasmagift
ist. Sollte nun die Zelle selbst eine Verbindung erzeugen, die ihr schädlich
werden kann? Es ist dies durchaus möglich. Fast jedes Stoff wechsel-
zwischenprodukt kann in genügender Konzentration Zellen schädigen. Die
Zelle arbeitet unter normalen Verhältnissen immer nur in Spuren. Jede
Zwischenstufe Mird rasch durchlaufen. Kaum ist eine Stufe erreicht, so ist
der Vorgang des Auf- oder Abbaues auch schon weiter geleitet. Das er-
schwert unsere Forschung auf diesem Gebiete so sehr. Wenn nicht' die
Zelle eine Anomalie aufweist, die verhindert, daß gebildete Zwischen-
produkte vollständig verwertet werden, oder wenn es uns nicht gelingt,
durch experimentelle Eingriffe irgend ein Zwischenprodukt zur Anhäufung
zu bringen, so entgehen uns die einzelnen Abbaustufen. Hier wird erst
Klarheit eintreten, wenn die Mikrochemie uns M'eitere Hilfsmittel an
die Hand gegeben hat.

Überblicken wir alles, was wir bis jetzt über den (jlukoseabbau in
unseren Geweben wissen, so können wir zur Zeit folgende Zusammen-
stellung geben, wobei noch zu bemerken ist, daß es fraglich ist, ob die
Umwandlung direkt beim Traubenzucker einsetzt,, oder aber von einem
noch unbekannten der Glukose nahestehenden Umwandlungsprodukt
ausgeht. ")

*) Eigene Beobachtungen machen es wahrscheinlich, daß dem Blut zugesetzte
Brenztraubensäure unter Azetaldehydbildung zerlegt wird und ebenso scheinen Organe
diesen Abbau vollziehen zu können, doch sind die erhaltenen Ergebnisse noch nicht
eindeutig und sicher genug.

^) Vgl. hierzu u. a. Julius Stoklasa, John Jelinek und Eugen Vitek: Hofmeister?,
Beitr. 3. 460 (1903) u. Zeitschr. f. Zuckerind. Böhmens. 27. 633 (1903). — Julius Stoklasa,
Adolf Ernest und Karl Chocenski/ : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 50. 303 (1907) u. 51.
156 (1907). — Julius Stoklasa und F. Czerny : Berichte d. Deutschen Chem. Ges. 36.
4058(1903). - Jtilius Stoklasa: Pßüc/ers Archiv. 101. 311 (1904); Zentralbl. f. Phvsiol.
17. 465 (1903); Berichte d. Deutschen Chem. Ges. 38. 664 (1905). — Vgl. auch über die
angebliche Auffindung von Äthylalkohol in normalen Organen und im Blut: JV. Ilufson
Ford: .Journ. of Physiol. 34. 430 (1907). — Felix Reach: Biochem. Zeitschr. 3. 326
(1907).

^) Vgl. hierzu Fritz Laqucr: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 116. 169 (19:J1).

Kohlehydrate.

137

<1 N

Glykogen

d-(Tlukose Veresterung mit Phosphorsäure (Laktazidogen)

I ^
-r I ).

Kohlehydrat der Dreikohlenstoffreihe ^_1 Beziehungen zum Glyzerin
(Glyzerose, Methylglyoxal)

it

d-Milchsäure (1)

Brenztraubensäure ^ Beziehung zur d-a-Aminopropion -

I -^ säure = d-Alanin (1)

Azetessigsäure -< — Azetaldehvd > Äthylalkohol

-^^ ^ i ■

~"^ Essigsäure \

Beziehungen zu höheren Fettsäuren.

Wir kennen noch eine weitere Umwandlung des Traubenzuckers, die
neue Beziehungen der Kohlehydrate zu anderen Gruppen von Verbindungen
ermöglicht. A. Windaus und F. Knoop ^) beobachteten nämlich, daß bei der
Einwirkung von Zinkhydroxyd-Ammoniak, Zn(OH).2.4NH3, auf Glukose im
Sonnenlicht bei Zimmertemperatur Methylimidazol:

CH.

C

NH

>CH

CH— N

sich bildet.

Der Bildung dieser Verbindung aus Traubenzucker dürfte wohl eine
Spaltung der Glukose in Methylglyoxal, CH3.CO.CHO, vorausgehen.
Dieses liefert mit Ammoniak und Formaldehyd leicht Imidazol. Diese
Umwandlung erweckt deshalb unser besonderes Interesse, weil wir dem
Imidazolring einmal bei einer Aminosäure, dem Histidin, begegnen
und ferner bei den Purinbasen. Die Möglichkeit ist gegeben, daß der
Traubenzucker auch im Zellstoffwechsel in Imidazol übergeführt werden
kann und sich so Beziehungen zu stickstoffhaltigen Verbindungen ergeben,
die sich nicht ohne weiteres aus der Struktur der einzelnen Produkte ab-
leiten lassen.

Nach der jetzt herrschenden Annahme vollzieht sich der Abbau der
Glukose in den Zellen teils ohne, teils mit Sauerstoff. Die ersten Ein-
griffe sind Spaltungen und molekulare Umlagerungen. Erst in späteren

») Vgl. S. 134.

-) A. Windaus und F. Knoop: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 38. 1166
(1905). — Beitr. z. chem. Physiol. u. Pathol. fi. 392 (1905).

138 VI- Vorlesung.

Phasen des Abbaus setzen Oxydationen ein. In diesem Zusammenhang sei
ganz kurz ein Problem von allergrößtem Interesse gestreift, auf das wir
später noch eingehend zurückkommen. i) Es handelt sich um die Lieferung
der bei der Muskelarbeit notwendigen Energie. Wir wissen jetzt, daß die
Muskelzelle als Maschine betrachtet, keine kalorische, sondern eine chemo-
dynamische ist, d. h. es findet nicht eine Umwandlung von chemischer
Energie in Wärme und eine weitere in Arbeitsenergie statt, vielmehr ist
die Verwertung der chemischen Energie eine direkte. Ferner hat es sich
herausgestellt, daß man bei der Muskeltätigkeit und der ihr zugrunde
liegenden Vorgänge drei Phasen zu unterscheiden hat, nämlich: 1. die
Kontraktion des Muskels. Sie vollzieht sich, ohne daß Sauerstoff verwendet
wird. Somit stammt die zu dem erwähnten Vorgang notwendige Energie
aus Spaltungsvorgängen. Sie wird bei der Zerlegung von Traubenzucker
oder einer ihm verwandten Verbindung in Milchsäure in Freiheit gesetzt.
Der Energiebedarf für den Kontraktionsvorgang ist gering. Es folgt dann
2. die Periode der Erschlaffung und an diese schließt sich 3. die Periode
der Erholung und Wiederherstellung an. Es scheint, daß im ersten und
zweiten Stadium, dem der Zusammenziehung und dem der Erschlaffung,
in der Hauptsache physikalisch-chemische Kräfte eine Rolle spielen. Bei
der ersteren wird offenbar Quellungsenergie verbraucht, die in der Zeit der
Erschlaffung wiedergebildet wird. In der Periode der Erholung wird
Sauerstoff zur Wiederherstellung jenes Zustandes verbraucht, der erfor-
derlich ist, um auf einen Reiz hin. der in gewissem Sinne mit einem
Anstoß vergleichbar ist, wieder eine Zusammenziehung auslösen zu können.
Es ist selbstverständlich von allergrößtem Interesse alle diese Phasen in
allen Einzelheiten mit den Teilvorgängen des Zuckerabbaus in Zusammen-
hang zu bringen. Gewiß hat jede Abbaustufe neben ihrer Bedeutung
als Energiequelle noch eine ganz besondere Rolle bei bestimmten Phasen der
Muskeltätigkeit zu spielen.

Daß Arbeitsleistung ohne Sauerstoff möglich ist, beweisen u. a. die
Beobachtungen von Hennami-), Pflüger^) und Bunge*). Hermann wies nach,
daß ein ausgeschnittener Muskel, aus dem kein Sauerstoff mehr auspump-
bar ist, in einem sauerstofffreien Medium arbeiten und Kohlensäure er-
zeugen kann. Daneben beobachtete Hermann noch die Bildung einer Säure
(Milchsäure). Pßüger gelang es, einen Frosch bei einer Temperatur von
wenigen Graden über 0" in einer sauerstofffreien Atmosphäre 25 Stunden
lang lebensfähig zu erhalten. Dabei schied das Versuchstier beträchtliche

') Vgl. hierzu: A. V. Hill: J. of Physiol. 46. 28, 435 (1913); 48. XI (1914);
Physiol. Reviews. 2. 310 (1922). — V. r. Weizsäcker: Sitzungsber. der Heidelberger
Ak. d. Wissenschaften. Math.-naturw. Klasse. .Tg. 1917. 8. Abhaudl.; Münchner med.
Wochenschr. Nr. 7, 247 und Nr. 8, 257 (1915). — Vgl. auch .7. Parnas: Pflügers
Arch. 134. 441 (1910). — J. Parnas und E. Wagner: Biochem. Zeitächr. 61. 387
(1814). — ./. Parnas: Zentralbl. f. Physiol. 30. 1 (1915). — .7. Bernstein: Pflügers
Arch. 159. 521 (1914). — Olto Meyerhof: Pflügers Arch. 175. 88 (1919); 182. 232,
284 (1920); 185.11 (1920); 188. 114 "(1921); 195. 22 (1922). — Vgl. auch J.v.Kries:
Ebenda. 190. 66 (1921). — W. Hartree und A. V. Hill: .Tourn. of physiol. 54. 84
(1920); 55. 133 (1921). — Vgl. ferner Jakoh K. Parnas: Biochem. Zeitschr. 116. 71.
102 (1921).

^) Hermann: Untersuchungen über den Stoft'wechsel der Muskeln. Berlin 1867.

») E. Pßüger: Pßilgers Arciiiv. 10. 251 (1875).

*) G. Bunge: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 8. 48 (1883/84); 12. 565 (1888); 14.
318 (1889).

Kohlehydrate. 139

Kohlensäuremengen aus. Schließlich wies G. v. Bunge nach , daß der Spul-
wurm der Katze, Ascaris mystax, 4 — 5 Tage in vollkommen sauerstoff-
freien Medien leben und sich gleichzeitig äußerst lebhaft bewegen kann.
Weinland^) und später besser'^) haben weiterhin ausführliche Studien über
den Stoffwechsel mancher Tiere in Abwesenheit von Sauerstoff gemacht
und interessante Befunde erhalten.

Um weitere Einbücke in mögliche Abbaustufen und Zwischenglieder
zwischen verschiedenen Klassen von Verbindungen zu erhalten, hat man ver-
schiedene Substanzen auf ihr Vermögen, in Glykogen überzugehen, geprüft.
Die meisten dieser Versuche sind an der überlebenden Leber ausgeführt
worden. Es zeigte sich, daß zu derartigen Versuchen sich nur das ganz
lebensfrische Organ eignet. Es muß wenige Minuten nach dem Tode des
Tieres zur Durchblutung kommen. 3) Aus Dextrose und Lävulose bilden
die Leberzellen direkt Glykogen. Galaktose und Maltose werden nicht
verwendet. Die erstere muß ohne Zweifel vorher in Glukose umgelagert
und die letztere in ihre Komponenten gespalten sein. Diese Feststellungen,
wonach die überlebende Leber imstande ist, Glykogen aus bestimmten
Bausteinen aufzubauen, eröffneten die Möglichkeit, eine ganze Keihe von
Verbindungen als Baumaterial für dieses Polysaccharid zu prüfen, die
einerseits beim Abbau von Glukose sich bilden oder aber andrerseits als
Stufen beim Aufbau von Traubenzucker aus nicht zuckerartigem Material
in Frage kommen könnten. Dazu ist zu bemerken, das man wohl nicht
fehl geht, wenn man annimmt, daß die Abbau- und Aufbaustufen zum
Teil, wenn nicht sogar vollständig identisch sind, d. h. es sind wahr-
scheinlich die Auf- und Abbaureaktionen reversibel. Als Glykogenbildner
sind bis jetzt bei solchen Durchblutungsversuchen erkannt worden:
d-Milchsäure (1) CH3 . CH(OH) . COOK; Glyzerinsäure CH.,(OH) . CH(OH).

.COOK; Glyzerinaldehyd CH^ (OH) . CH (OH) . C\{^. Glykol CH.(OH).

.CH.,(OH); Glykolaldehyd CH2(0H).C\^. Glykolaldehyddikarbon-

säure C00H.CH(0H).C0.C00H. Aus Glykolsäure, GH., (OH).COOH,

Glyoxylsäure, C\{J-COOH. Brenztraubensäure*), CH3.CO.COOH,

vermochte die überlebende Leber kein Glykogen zu bilden. Auch Amino-
säuren, wieAlauin und Serin, wurden nicht verwandelt. Nun darf man bei
Versuchen an isolierten Organen die positiv ausgefallenen Versuche wohl
ohne weiteres in dem Sinne verwerten, daß die betreffenden Substanzen
den sie verwendenden Zellen, im vorliegenden Fall den Leberzellen,
nicht fremd sind. Man darf vielmehr mit größter Wahrscheinlichkeit

*) Von den wichtigen Arbeiten von E. Weinland sei genannt: Zeitschr. f. Bio-
logie. 42. 55 (1901).

^) Vgl. den zusammenfassenden Vortrag von E. J. Lesser: Das Leben ohne
Sauerstoff. Verhandl. der physiol. Gesellschaft. Berlin. 37. 1 (1912). — Zeitschr. f. Biologie.
51. 487 (19Ü7); 53. 533 (1909); 54. 1 (1910); 56. 467 (1911).

») Luchsinqer: In.-Diss. Zürich 1875. — Grube: Pßüger^ kK)\\\AQil. 483(1905);
118. 1 (1907). — ' J. Parnas und Julius Euer : Biochem. Zeitschr. 41. 386 (1912). —
//. K. Ban-enscheen : Biochem. Zeitschr. 58. 277 (1914).

■») P. Mayer: (Biochem. Zeitschr. 40. 441 [1912]) hält die Glykogenbildung aus
Brenztraubensäure für wahrscheinlich erwiesen.

X40 ^ I- Vorlesung.

annehmen, daß die zur Glykogenbildung geeigneten Baumaterialien auch
im normalen Stoffwechsel auftreten und in gleicher Weise Verwen-
dung finden können. Dagegen darf man die negativ verlaufenen Versuche
nicht als entscheidend dafür betrachten, daß der tierische Organismus
jene Stoffe, die nicht zu Glykogen führten, nicht in Kohlehydrate ver-
wandeln kann. Wir wissen, daß zahlreiche Organe im Organismus zu-
sammen arbeiten. Das eine fördert einen Vorgang bis zu einer bestimmten
Stufe, übergibt diese dann einem anderen Gewebe, das nun seinerseits
eine weitere Umwandlung vollzieht. Erst wenn der Versuch am überlebenden
Organ auf viele verschiedene Organe ausgedehnt worden ist und vor
allem Versuche an kombinierten Organpräparaten, d. h. unter Verwendung
mehrerer gleichzeitig durchströmter Organe durchgeführt worden sind,
kann man zu eindeutigen Ergebnissen gelangen. Endlich muß der Versuch
am ganzen Tiere, sei es nun, daß man die Substanzen verfüttert oder
aber unter Umgehung des Darmkanales in die Blutbahn bringt, heran-
gezogen werden.

Fassen wir nun zusammen, was wir über die Verarbeitung der
Kohlehydrate in den Zellen der Gewebe wissen, dann ergibt sich folgendes
Bild. Die Zellen verfügen über Fermente , die es ihnen ermöglichen, Kohle-
hydrate, die aus mehreren einfachen Sacchariden aufgebaut sind, unter
Wasseraufnahme in ihre Bausteine zu zerlegen. Soweit unsere jetzigen
Kenntnisse reichen, kommen nur Polysaccharide der Hexosen für den Zell-
stoffwechsel in Betracht, wenn wir von den eigentlichen Glukosiden ab-
sehen. Die Zellen bilden über mehrere Zwischenstufen — Dextrine genannt
— Glukose. In dieser Form kommt der Zucker im Organismus zum Trans-
port. Die Synthese der Polysaccharide geht von der Glukose aus und eben-
so beginnt der tiefere Abbau der Kohlehydrate wohl fast ausnahmslos bei
ihr. Sie wird schließlich in Kohlensäure und Wasser übergeführt. Dabei
wird ganz genau jene Energiemenge frei, die notwendig war. um sie aus
Wasser und Kohlensäure aufzubauen. Es ist sehr unwahrscheinlich, daß
jemals eine direkte Oxydation der Glukose zu den genannten Endprodukten
stattfindet. Der Abbau der Glukose ist vielmehr ein stufenweiser. Es er-
folgen zunächst Spaltungsvorgänge. Diese führen zu Abbaustufen, die uns
den Weg zeigen, auf dem die Kohlehydrate mit Verbindungen anderer
Körperklassen in Verbindung treten können. Ferner erkennen wir die
Brücken, die umgekehrt von anderen Verbindungen zu den Kohlehydraten
hinüberführen. Wir können zur Zeit nur einzelne dieser Abbaustufen mit
einiger Wahrscheinlichkeit als im Zellstoffwechsel auftretend angeben. Es
unterliegt keinem Zweifel, daß ihre Anzahl viel größer ist, als man im
allgemeinen annimmt.

Dieser stufenweise Abbau ermöglicht es der Zelle, ohne Sauerstoff-
verbrauch das Glukosemolekül zu zerlegen. Die Zelle bereitet sich Verbin-
dungen aller Art, die für sie oder andere Zellarten von größter Bedeutung
sind. Bei jeder Zwischenstufe kann Halt gemacht und irgend eine Synthese
in die Wege geleitet werden. Gleichzeitig setzt die Zelle auf diese Weise
die in der Glukose enthaltene Energiemenge in Teilbeträgen in Freiheit.
Die Zelle regelt beim stufenweisen Abbau ihren Energiewechsel in
feinster Weise. Es eröffnen sich uns außerordentlich wichtige Einblicke
in das feinere Getriebe der Zellen. Wir verstehen, weshalb trotz Anwesen-

Kohlehydrate. 141

heit von Sauerstoff und Glukose und den die Oxydation vermittelnden
Stoffen die Bildung von Kohlensäure und Wasser nicht direkt einsetzt. Es
müssen Spaltungsvorgänge vorausgehen, die von der Zelle von Fall zu Fall
in bestimmter Weise in die Wege geleitet werden. Wenn wir von einer
Leitung bestimmter Vorgänge durch Zellen sprechen, wollen wir damit
nicht zum Ausdruck bringen, daß die Zelle durch ein eigenes Zentral-
organ irgend welcher Art aktiv Vorgänge unterbricht, einleitet oder durch-
führt. Es ist vielmehr an eine Art von Selbstregulation zu denken, etwa
in der Art. daß ein bestimmter Zustand nach physikalischen und chemi-
schen Gesetzen bestimmte Vorgänge auslöst, sie zum Stillstand bringt
oder in -rückläufigem Sinne beeinflußt. Diesen Gesetzmäßigkeiten müssen
wir nachgehen. Wir kennen sie noch nicht und können sie auch nicht
kennen, weil einmal immer noch der chemische und physikalische Bau der
Zelle nur ungenügend erkannt ist, und ferner bisher nur der geringste
Teil des Geschehens in den Zellen aufgeklärt ist. Sicher wird die Zukunft
uns gestatten, die Zellvorgänge mit viel genaueren Ausdrücken zu be-
schreiben. Nicht unerwähnt wollen wir lassen, daß ohne Zweifel eine ganze
Reihe von Organen und in erster Linie die Pankreasdrüse, die Neben-
niere, die Schilddrüse und die Hypophyse in einzelne Stoff wechsel-
vorgänge eingreifen und vor allem auch auf den Kohlehydratumsatz einen
tiefgehenden Einfluß ausüben.

Vorlesung VII.
Kohlehydrate.

VI.

Die Regulation des Kohiehydratstoffwechsels. — Alimentäre Glukosurie.
— Zuckerzentrum. — Bedeutung der Nebennieren für den Zuckerstoif-

wechsel der Leber.

Wir wollen zunächst zusammenfassen, was wir bis jetzt über das
Verhalten der mit der Nahrung aufgenommenen Kohlehydrate im tierischen
Organismus erfahren haben. Zunächst unterliegen die Kohlehydrate der
Verdauung im Darmkanal, Die aus mehreren Bausteinen aufgebauten
Verbindungen werden durch bestimmte Fermente zerlegt.« Schließlich bleiben
im wesentlichen nur noch einfachste Bausteine übrig. Nichts erinnert mehr
an den ursprünglichen, einer bestimmten Aufgabe angepaßten Bau. Wir
sind nicht imstande, aus der Art der Bausteine Schlüsse auf die Struktur
jenes Polysaccharids zu ziehen, dem sie entstammen. Die einfachen Ab-
baustufen werden resorbiert und dem Blute übergeben. Für den tierischen
Organismus spielt als Transportzucker und als Material zu den ver-
schiedensten Zwecken der Traubenzucker die Hauptrolle. Fruktose und
Galaktose können leicht durch Umlagerung in Glukose übergeführt werden.
Es dürfte im wesentlichen nur Traubenzucker dem Blute übergeben werden.

Der Anteil des aufgenommenen Traubenzuckers, der augenblicklich
keine Verwendung findet, wird in Form von Glykogen oder Fett abgelagert.
Die Leber- und Muskelzellen sind die Hauptspeicher für das erwähnte
Polysaccharid. Die einzelne Zelle beginnt ihre Umsetzungen beim Trauben-
zucker. Stehen ihr Polysaccharide, wie z. B. Glykogen, zur Verfügung,
dann zerlegt sie diese zunächst durch Hydrolyse, bis der Abbau zu Glukose
führt. Diese verwertet die einzelne Zelle je nach Bedarf. Bald wird sie
neue Polysaccharide oder auch Glukoside bereiten, bald braucht sie Energie
und spaltet, um solche zu erhalten, Glukose, bald werden Abbaustufen aus
ihr als Ausgangsmaterial zur Synthese bestimmter Verbindungen ver-
wendet. Eine solche Synthese ist die Bildung von Fett aus Kohlehydraten.

Die Glukose kann nicht direkt in Fett übergehen. Sie muß in noch
einfachere Bruchstücke zerlegt werden. Wir -begegnen, wenn wir den Abbau
der Glukose durch die Zellen genau verfolgen, Abbaustufen, von denen aus
eine Bildung der Komponenten der Fette verständlich wird. Es hat sich
herausgestellt, daß die Glukose nicht direkt zu Kohlensäure und Wasser,
den Stoff Wechselendprodukten der Kohlehydrate, abgebaut wird. Es erfolgt
vielmehr ein stufenweiser Abbau, der in der Hauptsache mit einer
Spaltung einsetzt. Erst bei tieferen Spaltstücken erfolgen im allgemeinen
Oxydationen. Wahrscheinlich verläuft der Abbau des Traubenzuckers je
nach Bedarf verschieden.

Kohlehydrate. '^^^^

Wir haben nun bereits festgestellt, daß große Mengen von Kohle-
hydraten im tierischen Organismus in Form von Glykogen gespeichert
werden können. Ferner können Kohlehydrate den Fettbestand vermehren.
Weiterhin haben wir betont, daß z. B. die Muskelzellen Leistungen auf
Kosten von Kohlehydraten vollführen. Ja, wir sahen, daß durch angestrengte
Muskelarbeit die Glykogenspeicher ganz oder doch größtenteils geleert
werden können. Wir beobachten, daß bestimmte Zellarten in Tätigkeit sind.
Sie brauchen organische Verbindungen, in unserem Falle Kohlehydrate,
um Energie zur Leistung von Arbeit zu gewinnen. Ist der Vorrat erschöpft,
dann hört die Arbeit nicht auf. Der Muskel verkürzt sich weiter. Nach
dem Gesetz der Erhaltung der Energie ist diese Tatsache nur so zu er-
klären, daß dem arbeitenden Muskel neues Nährmaterial zufließt. Das ist
in der Tat der Fall. Er entnimmt dem Blute Kohlehydrate und andere
Stoffe. Es wäre zu erwarten, daß nach kurzer Zeit der Zuckergehalt
des Blutes sinken würde, da ihm, wie sicher festgestellt worden ist,
Glukose durch die arbeitenden, über keine Vorräte mehr verfügenden Muskel-
zellen entzogen wird. Tatsächlich bleibt der Zuckergehalt des Blutes in
engen Grenzen gleich.^} Also muß logischerweise, da das Gesetz der Erhaltung
der Materie auch für die Lebewesen volle Gültigkeit hat, dem Blute
von irgendwoher Glukose zufUeßen.

Man kann an verschiedene Möglichkeiten eines Ersatzes denken.
Wenn wir vom Gehalt des Blutes an Traubenzucker sprechen, meinen
wir stets Glukose, die im Blutplasma gelöst, d. h. in freiem Zustand, vor-
handen ist. Es wäre nun denkbar, daß im Blutplasma sich Polysaccharide
finden, die dann, wenn der Glukosegehalt des Plasmas zu sinken beginnt,
hydrolysiert werden. Ferner könnte Traubenzucker an andere Stoffe im
Blute locker gebunden sein. Durch Spaltung solcher glukosidartigen Ver-
bindungen würde dann der Gehalt des Blutes an freier Glukose wieder
auf die Norm zurückgebracht.

In der Tat ist mehrfach behauptet worden, daß im Blute neben dem
freien Traubenzucker 2) auch gebundener vorkomme. Es ist jedoch nicht ge-
glückt, den Nachweis solcher Verbindungen eindeutig zu erbringen. Den
Angaben, nach denen immer neben freiem Traubenzucker auch gebundener
im Blutplasma sich befinden soll='), stehen andere gegenüber, die mit aller
Entschiedenheit betonen, daß das Blutplasma ausschließlich freie Glukose
enthalte. Es war bei dieser Sachlage die Aufgabe der weiteren Forschung,
Methoden zu schaffen, die es ermöglichen, diese einfache Fragestellung
nach Art des Vorkommens der Glukose im Blute einwandfrei zu ent-
scheiden.*) Zur Bestimmung des Blutzuckers ist es notwendig, die Eiweiß-
körper aus dem Plasma zu entfernen. Es ist nun möglich, daß Glukose

*) Der Blutzuckergehalt normaler Individuen schwankt zwischen 009— OlOVo-

-) Im Blutplasma sollen regelmäßig Pentosen in Mengen von 000(5— 0012 7o
vorkommen. Vgl. J. W. Best: Arch. neerlaud. de physiol. de l'homme et des auimaux.
3. 222 (1919).

') R. Le'pine: Le diabete sucr6. Felix Alcan, Paris 1909. Hier finden sich zahl-
reiche Literaturangaben.

*) Ivar Bang: Der Blutzucker. Bergmann, Wiesbaden 1913. In dieser ausge-
zeichneten kritischen Zusammenstellung finden sich alle wichtigen Arbeiten über dieses
Gebiet. — Vgl. ferner Richard Ege : Biochem. Zeitschr. 87. 92 (1918). — Israel L. Kleiner:
The Journ. of biol. Chemie. 34. 471 (1918). — St. Bttszntjäh: Biochem. Zeitschr. 113. 52
(1921).— St. Rusznydk und G. Hetenyi : Ebenda. 121. 125 (1921).

144 ^^^' Vorlesung.

bei der Fällung der Proteine mitgerissen wird, und daß der Anschein ent-
steht, als läge gebundene Glukose vor. Es ist aber auch denkbar, daß bei
der Enteiweißung locker gebundener Traubenzucker aus seiner Bindung
gelöst wird, und so nur freie Glukose zur Beobachtung kommt. Der nun
Jahre umfassende Streit über die Art des Vorkommens des Traubenzuckers
im Blute zeigt, wie kaum ein anderes Problem so deutlich, welch hohe
und entscheidende Bedeutung für die biologische Forschung eine einwand-
fi'eie Methodik hat. Sie führt zu Fortschritten, die dauernd ihren Wert
behalten. Fehlen uns ausreichende Methoden, um eine bestimmte Frage-
stellung eindeutig zu beantworten, dann tasten wir uns mühsam durch un-
zuverlässige Beobachtungen hindurch und kommen nicht über Vermutungen
hinaus.

Die Erforschung der Art des Vorkommens des Zuckers im Blut ist
durch die folgende Methode wesentlich geklärt worden. i) Sie beruht kurz
auf folgender Überlegung. Bringen wir in einen Schlauch, der aus einer
tierischen Membran besteht, ein Gemisch eines im kolloiden und eines
im nichtkoUoiden Zustand befindlichen Stoffes, dann wird der erstere
nicht durch den Schlauch diffundieren können, wohl aber der letztere.
Von diesem wird nach einiger Zeit soviel im Dialysat enthalten sein,
daß die Flüssigkeit innerhalb und außerhalb des Schlauches die
gleiche Konzentration davon aufweist. Die gelösten Teilchen des
Nichtkolloids sind so lange durch die Membran hindurch gewandert
(diffundiert), bis Gleichgewicht erreicht ist. Würden wir als Außen-
flüssigkeit eine Lösung wählen, die das betreffende Nichtkolloid in
genau der gleichen Konzentration enthält, wie die Innenflüssigkeit,
dann würde keine Diffusion eintreten, weil der Versuch bereits mit einem
Gleichgewicht beginnt. Wenn wir nun in den Dialysierschlauch Blutplasma
füllen, dessen gesamten Zuckergehalt wir ermittelt haben, so muß, falls
ein Teil der analytisch festgestellten Glukose in gebundenem Zustande im Blut-
plasma verbanden ist, Traubenzucker von der Außenflüssigkeit in den Schlauch-
inhalt hineindiffundieren, falls wir dieser Glukose in der dem ermittelten
Zuckergehalt entsprechenden Konzentration zufügen. Es ergab sich, daß
Gleichgewicht besteht, d. h. es wanderte keine Glukose. Ein Gefälle war also
nicht nachweisbar. Aus diesem Befunde ergibt sich, daß die analytisch fest-
gestellte Zuckermenge in freiem Zustande im Blutplasma vorhanden ist. Un-
entschieden bleibt jedoch immer noch, ob außer dem mit der angewandten
Methode aufgefundenen Zucker noch solcher vorhanden ist, der, weil in
Bindung anwesend, der Bestimmung entgeht. Ferner ist noch der Einwand
möglich, daß der locker gebundene Zucker schon kurze Zeit nach der
Blutentnahme in Freiheit gesetzt wird. 2)

Wir dürfen aus den vorliegenden Ergebnissen mit größter Wahr-
scheinlichkeit schließen, daß die Glukose, die man im Blutplasma
nach den gewöhnlichen Methoden bestimmt, in freiem Zustande
in diesem enthalten ist. Offen bleibt dagegen immer noch die Frage, ob
außerdem noch Verbindungen im Blute enthalten sind, die Zucker gebunden
enthalten. Soviel ist jedoch sicher, daß der sog. gebundene Zucker bei
weitem nicht ausreichen würde, um den Zuckerbedarf des Blutes zu decken.

*) Leonor Michaelis und I'eier liona : Biochem. Zeitschr. 14. 476 (1908).
») Vgl. auch S. Gutmann und 0. Adler: Biochem. Zeitschr. 83. 11 (1917).

Kohlehydrate. 145

wenn ihm Glukose durch arbeitende Zellen entführt wird. Xun enthält das
Blut auch Zellen. Wir finden in ihm rote und weiße Blutkörperchen und
Blutplättchen. Die weißen Blutkörperchen können Glykogen bilden. Man findet
dieses Polysaccharid oft in ihrem Zelleib. Ohne Zweifel finden sich auch
in den roten Blutkörperchen und den Blutplättchen Polysaccharide oder Glu-
koside, kurz ^■erbindungen, an deren Aufbau Glukose beteiligt ist. Diese
Zellen haben alle auch ihren Kohlehydratstoffwechsel. Auch sie verwenden
Glukose zu allen möglichen Vorgängen. Man darf nicht ohne weiteres daraus,
daß diese Zellen Traubenzucker oder polymere Verbindungen davon ent-
halten, schheßen, daß sie etwa die im Blute entstehenden Lücken im
Traubenzuckergehalt von sich aus ausgleichen. Vielmehr zehren all diese
Zellen ihrerseit vom Traubenzuckergehalt des Plasmas. Während es
früher nicht gelungen war, in den roten Blutkörperchen Glukose aufzu-
finden, ist es jetzt durch Verbesserung der Methodik möglich geworden,
ihre Anwesenheit festzustellen. \) Ob den bisherigen Angaben, wonach die
roten Blutkörperchen einiger Tierarten keine Glukose enthalten, eine
besondere Bedeutung zukommt, erscheint zurzeit noch mehr als frag-
lich. Es ist unwahrscheinlich, daß die roten Blutkörperchen verschiedener
Tierarten sich durch das Vorkommen oder das Fehlen von Glukose unter-
scheiden. Es wird gewiß darauf ankommen, in welcher Phase des Stoff-
wechsels man die roten Blutkörperchen untersucht. Wichtig ist, daß der
Traubenzuckergehalt der roten Blutkörperchen nicht der gleich große ist,
wie der des Plasmas. 2) Es handelt sich somit nicht um ein Diffusions-
gleichgewicht. Die roten und sicherlich auch die übrigen Blutzellen sind
in ihrem Kohlehydratgehalt selbständig.^)

Scheiden somit die Zellen des Blutes als Quelle für den Trauben-
zucker des Plasmas so gut, wie vollständig, aus, so bleibt nichts anderes
übrig, als der Frage nachzugehen, in w^elchen Beziehungen die Glyko-
genspeicher zu dem Zuckergehalt des Blutes stehen. Wir haben
ohne Zweifel zwei Arten von Ablagerungsstätten für Glykogen zu unter-
scheiden. Einmal die Muskelzellen, die gewissermaßen für sich selbst ein
Depot errichten. Sie brauchen hauptsächlich Kohlehydrate zu ihren Lei-
stungen. Die Leber dagegen lagert große Mengen von Glykogen ab. die
ihre Zellen sicher nur zum kleinsten Teil verbrauchen. Die Leber stellt in
gewissem Sinne einen Zentralspeicher dar, von dem aus die übrigen Speicher

*) Vgl. die Literatur (L. Michaelis und Peter Bona, P. Bona und A. Döblin,
D. Takahashi, Lyttkens und Sandgren, R. Lepine und Bouhid, A. Hollinger, E. Frank
uud A. Brett Schneider, Moeckel, Bud. Hoeber u. a.) bei Ivar Bang, 1. c.

') Vgl. R. Höher: ßiochem. Zeitschr. 45. 207 (1912). — Bollg und Oppermann:
Ebenda. 48. 187 (1913); 49. 378(1913). — Frank: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 70. 129
(1910/11). — P. Bona und Döblin: Biochem. Zeitschr. 31. 215 (1911). — W. Stepp:
Deutsches Archiv f. klin. Med. 124. 199 (1917).

^) Die Frage ob die roten Blutkörperchen für Glukose durchlässig sind, ist immer
noch heiß umstritten. Vgl. z. B. B. Brinkman und F. van Dam: Arch. Internat, de
physiol. 15. 107 (1919); Biochem. Zeitschr. 108. 94 (1920). — Bich. Ege: Biochem.
Zeitschr. 111. 189 (1920) ; 114. 88 (1921). - W. Falta und M. Bichter-Quittner: Ebenda.
ICO. 148 (1919); 129. 576 (1922). - //. C. Hagedorn: Ebenda. 107. 248 (1920). —
M. Bönniger: Ebenda. 122. 258 (1921). — S. van Creveld und B. Brinkman: Ebenda. 119.
65 (1921). — K. Onohara: The British Journ. of experim. Path. 2. 194 (1921). — Mir
scheint, daß jeder einzelne Forscher immer nur aussagen kann, ob die roten Blut-
körperchen bei den von ihm gewählten Bedingungen für Traubenzucker durchlässig
sind oder nicht. Auf keinen Fall dürfen die gemachten Beobachtungen ohne weiteres
verallgemeinert werden.

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 5. Anfl. 10

146 ^11- Vorlesung.

und vor allem das Blut mit Traubenzucker versehen werden. Wir kommen
zu diesem Schlüsse weil festgestellt worden ist, daß die Leber auch dann
ihr Glykogen einbüßt, wenn ihre Zellen erwiesenermaßen keine vermehrten
Leistungen aufweisen. Es braucht nur der Fall einzutreten, daß z. B.
Muskeln dauernd Arbeit leisten und infolgedessen Energiequellen, vor
allem Kohlehydrate, brauchen.

Es fragt sich, ob nur die Leber ihr Glykogen hergibt, oder
ob auch andere Organe und vor allem auch jene Muskeln dieses
Polysaccharid zur Verfügung stellen, die ruhen. Es spricht sehr
vieles für eine derartige Annahme. Es ist in gewissem Sinne im Bedarfs-
fall jede Zellart ein Spender von Zucker, die Glykogen enthält, wenn
andere Gewebe und dadurch das Blut Bedarf an solchem haben. Der Um-
stand, daß, wie wir schon erwähnt haben, der ruhende Muskel mehr Gly-
kogen aufweist, als der erschöpfte, beweist noch nicht, daß der erstere
nicht auch Glykogen eingebüßt hat, weil der Glykogengehalt bei Beginn
des Versuches nicht bekannt ist. Vielleicht hält der Muskel eine bestimmte
„Notration" zäh zurück.

Fußend auf den bisher mitgeteilten Tatsachen, können wir uns
die Beziehungen zwischen den Verbrauchsstätten von Glukose, dem Blute
und den Glykogenspeichern und insbesondere dem großen Lager in
der Leber, wie folgt, vorstellen. Wir gehen am besten von einem Ruhe-
stadium aus und nehmen an, daß wir ein gut ernährtes Tier vor uns
haben, dessen Darmkanal jedoch leer ist, d. h. es ist seit einiger Zeit
keine Nahrung aufgenommen worden. Die Glykogenspeicher sind gefüllt.
Im Blute kreist eine bestimmte Menge von Traubenzucker. Nun beginnt
eine Muskelgruppe zu arbeiten. Sie greift ihre Glykogen Vorräte an, baut
das Polysaccharid hydrolytisch ab und verbraucht die gebildete Glukose
in der früher geschilderten Weise. Nach einiger Zeit sind die Kohlehydrat-
vorräte erschöpft. Die Muskelzellen beziehen Traubenzucker direkt oder
durch Vermittlung der Lymphe aus dem Blute. Infolgedessen muß der Glu-
kosegehalt des Blutes sinken. Da vom Darmkanal kein Zufluß an Kohle-
hydraten erfolgt, so wird der Mindergehalt an Traubenzucker von den
Organen aus ausgeglichen, die noch Glykogenvorräte besitzen. In erster
Linie wird die Leber zum Ersatz herangezogen. Ihre Zellen bauen in dem
Maße Glykogen ab, als der Zuckerspiegel im Plasma sinkt. Immer neue
Mengen von Traubenzucker werden nachgeschoben, so daß der Zuckergehalt
des Blutes unter normalen Verhältnissen nie wesentlich unter die Norm sinkt.
Dieser Umstand ist von größter Bedeutung. Ob das Tier bis zur Er-
schöpfung arbeitet oder hungert, immer findet sich im Blute annähernd
der gleiche Traubenzuckergehalt. Viele Organe wachen darüber, daß er
nicht sinkt.

Die gegebene Darstellung der Wechselbeziehungen zwischen
Organen, die Kohlehydratvorräte besitzen, und solchen, die
Kohlehydrate brauchen, ergibt auf der einen Seite eine Stelle, an der
dem Blute Traubenzucker entzogen wird und auf der anderen Seite einen
Ort, von dem aus diesem wieder solcher zugeführt wird. Der Abfluß regelt
gewissermaßen den Zufluß. So plausibel eine derartige Annahme auch ist,
und so gut sie sich auch mit den bis jetzt erörterten Resultaten der
Erforschung des Kohlehydratstoffwechsels deckt, so dürfen wir uns mit
dieser Anschauung allein nicht zufrieden geben. Verschiedene Phasen in

Kohlehydrate. [47

diesem Austauschvorgang bedürfen noch der Aufklärung und des experimen-
tellen Beweises. Einmal müssen wir uns nach Versuchen umsehen, die
eiiideutig belegen, daß tierische Zellen und insbesondere die Leber-
zellen Glykogen zu Traubenzucker abzubauen vermögen. P'erner
wollen wir wissen, was die Leberzellen veranlaßt, das abgelagerte
Polysaccharid im richtigen Augenblick in gerade ausreichender
Menge zu spalten und den gebildeten Traubenzucker dem Blute
zu übergeben.

Wir wollen gleich erwähnen, daß man an eine vom Blute selbst herbei-
geführte Regelung denken könnte. Es wäre möglich, daß die Leberzellen
in feinster Weise auf einen bestimmten Gehalt des Blutes an Glukose eingestellt
sind. Es könnte ein Gleichgewicht zwischen Blutzucker und dem Zucker-,
bzw. Glykogengehalt der Leberzellen bestehen. Steigt der Gehalt des Blutes
an Glukose, dann geht solcher in die Leberzellen über. Diese beantworten
die erhöhte Traubenzuckerkonzentration mit einer Bildung von Glykogen.
Fällt dagegen der Zuckergehalt des Blutes, dann setzt der umgekehrte
Vorgang ein. Es ist durchaus möglich, daß diese Art der Regelung des
Blutzuckergehaltes eine Rolle spielt, jedoch kommen sicher noch andere
Momente in Betracht, wie wir gleich erfahren werden.

Der Abbau des Glykogens in den Leberzellen ist gründlich studiert
worden. Schon lange hatte man vermutet, daß er durch ein diastatisches
Ferment eingeleitet wird und über Dextrine und Maltose schließlich aus-
schließlich zu Traubenzucker führt, i) Es war jedoch sehr schwer, einen
eindeutigen Beweis für diese Annahme zu erbringen. Immer wieder tauchten
Bedenken gegen die ausgeführten Versuche auf. Es wurde der Standpunkt
verteidigt, daß nur die Leberzelle als Ganzes im „lebenden" Zustande den
Abbau des Glykogens durchführen könne.

Schon Wittich^) konnte im Jahre 1873 den Nachweis führen, daß es ge-
lingt, aus der vollständig blutleeren, mit Alkohol gehärteten Leber mit
Glyzerin einen Stoff auszuziehen, der Glykogen zu Traubenzucker abbaut.
Pnvy^) zeigte ferner, daß man eine mit Alkohol behandelte Leber lange Zeit
aufbewahren kann. Immer zeigen wässerige Auszüge der so aufbewahrten
Leber diastatische Wirkung. Alle derartigen Versuche begegneten immer
wieder dem Mißtrauen kritischer Forscher. Es wurde eingewendet, daß der
Glykogenabbau durch Mikroorganismen herbeigeführt w^orden sei. Diese
finden sich überall. Arbeitet man nicht mit allen Vorsichtsmaßregeln, um
Infektionen zu vermeiden, dann kann man sicher damit rechnen, daß solche
anwesend sind. Allerdings vermissen wir im einzelnen Falle den Beweis,
daß Mikroorganismen Glykogen abbauen und vor allem in dem Maße zerlegen
können, wie es bei der Verwendung der Leberauszüge beobachtet worden
ist. Kontrollversuche mit gekochten Lebern ergaben keine wirksamen Extrakte.
Man erhält mit diesen, wie man leicht feststellen kann, keinen Abbau von
Glykogen, auch wenn man sonst unter den gleichen Bedingungen arbeitet,
wie mit dem wirksamen Auszug. Schließlich hat E. Salkowski^) den Einwand,

') Muskulus und v. Merinq: Zeitschr. f. psysiol. Chemie. 2. 416 (1878/79). —
E. W. Fan/: The Physiology of Carbohydrates. 125 u. 132. London 1894. — E. Kiltz
und S. Vogl: Zeitschr. f. Biol. 31. 108 (1895).

2) V. Wittich: Pßüf/ers Archiv. 7. 28 (1873).

^} E. b'alkowski: Deutsche med. Wochcnschr. Nr. 16(1888); Archiv f. (Anat. u.)
Physiol. 554 (1890); Zentralbl. f. d. med. Wissensch. 27. Nr. 13. 227 (1889).

10*

148 ^'11- Vorlesuug.

daß der Glykogenabbau auf Bakterien zurückzuführen sei, dadurch widerlegt,
daß er die Zuckerbildung auch in Chloroform wasser beobachtete. Da Chloro-
form in wässeriger Lösung jede Protoplasmawirkung und damit auch
diejenige von Mikroorganismen aufhebt, so ist bewiesen, daß die Leberzelle
als solche nicht notwendig ist, um die Diastase, die von ihr gebildet worden
ist, zur Wirkung zu bringen. Salkowski hat z. B. den folgenden Versuch
ausgeführt. Er entnahm einem Kaninchen, das 17 Stunden vor dem Tode
10 g in Wasser gelösten Rohrzucker per os erhalten hatte, die Leber. Sie
wurde sofort zerhackt und zerrieben, nachdem die Gallenblase und die
gröberen Gallengänge entfernt worden waren. Nun wurde der Leberbrei
in zwei gleiche Hälften geteilt. Die eine wurde ohne weitere Maßnahmen
mit Chloroformwasser zusammen in eine Flasche gefüllt. Die andere wurde
vorher gekocht. Nach 68 Stunden wurde in beiden Versuchen der Gehalt
an Glykogen und an Glukose- festgestellt. Bei dem Versuche, bei dem un-
gekochter Leberbrei angewandt worden war, fand Salkowski reichlich
Zucker (48*28^) und kein Glykogen. Der zweite Versuch — gekochter
Leberbrei — ergab viel Glykogen und wenig Zucker (36ö(/). Durch das
Kochen war eben die Diastase zerstört worden!

Die erwähnten Versuche beAveisen, daß sich aus der Leber amylo-
lytische Fermente isolieren lassen. Nun besteht jedes einzelne Organ
nicht nur aus den ihm zugehörenden Zellen, sondern es enthält auch noch
Lymphe und Blut mit ihren Formelementen. Da nun bereits durch
Magendie^) im Jahre 1846 'festgestellt worden war, daß dem Blute eine
diastatische Wirkung zukommt, war die MögUchkeit gegeben, daß beim
Nachweis der Diastase in der Leber gar nicht ein Leberzellferment isoliert
worden war, sondern ein dem Blute zugehörendes Ferment. Durch voll-
ständiges Entbluten der Leber und gründliches Auswaschen des noch ver-
bliebenen Blutes konnte die Diastase des Blutplasmas und diejenige der
Lymphe ausgeschlossen werden. J. J. B. Madeod und B. G. Pearce und
ferner E. J. Lesser-) konnten zeigen, daß auch eine blut- und lymphfreie
Leber Diastase aufweist. Somit enthalten die Leberzellen eine eigene
Diastase. Die Tatsache, daß das Blutplasma Diastase besitzt, führt bei
der Frage nach dem Vorkommen dieses Fermentes in irgend welchen
Zellarten zu der Forderung, daß nur mit einwandfrei entbluteten Organen
gearbeitet werden darf.

Durch die letzteren Feststellungen, die wir durch eigene an in ganz ent-
sprechender Weise durchgeführten Versuchen gemachten Beobachtungen be-
stätigen können, ist bewiesen, daß die Leberzellen über einen Ferment-
komplex — Diastase genannt — verfügen, der Glykogen unter
Wasseraufnahme zerlegen kann. Er ist ausziehbar und wirkt auch
fern von der Zelle. Wir wollen gleich bemerken, daß offenbar alle Kör-
perzellen Diastase besitzen. Überall stoßen wir auf die Fähigkeit Glykogen
abzubauen.

') Magendie: Compt. rend. d. l'Acad. d. Sciences. 23. 189 (1846). — Vgl. wei-
tere Literatur bei Kurt Moeckel und Franz Eost : Zeitschr. f. physiol. Chem. 67. 433
(1910).

^) J. J. R. Madeod und li. G. Pearce: American Jouru. of riiysiol. 25. 25.") (1910).
— Ernst J. Lesser: Biocliom. Zeitschr. 52. 471 (1913); vgl. aucli J. Grode undi'.,/. besser:
Zeitschr. f. Biol. 60. 371 (1913); E.J. Lesser: Ebenda. 60. 388 (1913); Müncheuer med.
Wochenschr. 60. 341 (1913). — Vgl. ferner Ivar Bang: Biochem. Zeitschr. 49. 1 (1913).

Kohlehydrate. 149

Mit der Feststellung, daß Leberzellen einerseits über Glykogen ver-
fügen und andrerseits Diastase besitzen, sehen wir noch nicht klarer in
der Frage nach den Wechselbeziehungen zwischen Leberzellen und Blut.
Im Gegenteil, es türmen sich neue Schwierigkeiten auf. Wir beobachten,
daß die zerhackte Leber ihr Glykogen rasch verliert. Weshalb vermochte
es neben der Diastase in der unversehrten, lebenden Zelle
unverändert zu bleiben? Warum beginnt der Abbau, sobald wir
die Leber aus dem Organismus entfernen, und warum erfolgt
er besonders schnell, wenn wir die Leberzellen zerstören?
Warum gibt die Leber unter normalen Bedingungen nur dann
Glykogen ab, wenn ein Bedürfnis irgendwelcher Art vorliegt?
Wie kommt es, daß die gleiche Zelle, die Glykogen mit Hilfe der
Diastase abbaut, auch imstande ist, aus Glukose jenes Poly-
saccharid entstehen zu lassen?

Das sind alles Fragen, die nach dem jetzigen Stand unseres Wissens
nur zum Teil in exakter Weise beantwortet werden können. Wir werden
später erfahren, daß die Möglichkeit besteht, daß die Fermentwirkung je
nach den Kouzentrationsverhältnissen zwischen Ferment und Substrat
bald zum Abbau, bald zum Aufbau führt. Es ist aber auch möglich, daß
besondere Fermente die Synthese herbeiführen. Jedenfalls müssen wir
annehmen, daß entweder die einzelnen Fermente in der Zelle auf irgend
eine Art von den Substraten, auf die sie eingestellt sind, ferngehalten
werden!) oder aber, es sind die Fermente in der Zelle in einem Zustand
vorhanden, in dem sie unwirksam sind. Es ist aber auch möglich, daß
das Substrat in einer P^rm in der Zelle zugegen ist, in der es von dem
wirksamen Ferment nicht angegriffen werden kann. Entweder wird dann
im geeigneten Augenblick das unwirksame Ferment in die wirksame Form
übergeführt^), oder es wird das Substrat so hergerichtet, daß es angreifbar
wird. Zerstören wir die Zelle, dann bringen wir alles durcheinander. Vor
allem kann jetzt jener Stoff wirksam werden, der entweder das Ferment,
wie man sich ausdrückt, aktiviert, d. h. in die wirksame Form überführt,
oder es wird das Substrat in die geeignete Form gebracht. »)

Die direkte Beobachtung am normalen Tier vermochte keinen wei-
teren Einblick in den Kohlehydratstoffwechsel zu geben. Es verläuft eben
der Stoffwechsel der einzelnen Zelle in so fein geregelter Weise, daß es

') Vgl. hierzu F. Hofmeister: Die chemische Organisation der Zelle. Friedr. Vie-
weg & Sohn. Braunschweig 1901. — Ferner: J. J. R. Macleod und G. R. Fearce: Ameri-
can Journ. of Physiol. 25. 255 (1910). — J. Grode und E. J. Lesser: Zeitschr. f. Biol.
60. 371 (1913). Die beiden Forscher machten die interessante Beobachtung, daß Leber,
Muskeln uud unreife Eier vom Frosche in den Wintermonaten keinen oder doch fast
keinen Glykogenschwund zeigen, wenn die Organe unverletzt sind. In den Sommer-
monaten zeigen d;e gleichen Orgaue postmortalen Glykogenschwund. Die zerkleinerten
Organe verhalten sich bei Sommer- und Winterfröscheu gleich. Vgl. hierzu auch Schiff:
Untersuchungen über die Zuckerbestimmung in der Leber. Wiirzburg 1859. — Vgl. auch
E. J. Leiser: Biochem. Zeitschr. 119. 108 (1921).

2) Nach Irar Bang [Biochem. Zeitschr. 49. 1 (1913)] kommt Kochsalz als Akti-
vator in Frage.

') In den Vorlesungen über Fermente kommen wir auf diese Möglichkeiten zurück.
Wir werden erfahren, daß Zustandsänderungeu bewirken können, daß Formente wirksam
oder auch unwirksam werden. Da die Absorption bei den Fermentvorgängen eine be-
deutsame Rolle spielt, können physikalisch-chemische Einflüsse von entscheidender Be-
deutung für sie sein.

150 ^11- Vorlesung.

nie zu Anhäufungen von Zwischenprodukten kommt. Überall werden Spuren
der einzelnen Substanzen gebildet. Ehe wir sie gefaßt haben, sind sie schon
w^eiter zerlegt oder fortgeführt. Wir stehen immer wieder vor der Tatsache,
daß der Organismus so lange nichts über die Einzelheiten seines Zellstoff-
wechsels verrät, als alle Organe harmonisch zusammen arbeiten. Sehr oft
enthüllen uns Störungen im Zellstoffwechsel mit einem Schlage wichtige
Phasen in der Verwertung bestimmter Verbindungen. Die Pathologie hat
von jeher der Physiologie große Dienste geleistet. Die Natur stellt dann,
wenn bestimmte Organe versagen, einen Versuch an, der schon in sehr
vielen Fällen der ganzen experimentellen Forschung bestimmte Wege ge-
wiesen hat. Sehen wir im Gefolge der Erkrankung eines bestimmten Or-
ganes einen von der Norm abweichenden Verlauf im Abbau bestimmter Ver-
bindungen auftreten, dann fragen wir zunächst, ob die beobachtete Abbau-
stufe deshalb entstanden ist, weil der Zellstoffwechsel der veränderten
Zellen in andere Bahnen gedrängt ist, oder aber, ob eine sonst uns stets
entgehende, normale Zwischenstufe im Ab- oder Aufbau bestimmter
Substanzen zum Vorschein kommt, weil ihr weiterer Abbau aufgehoben oder
doch verzögert ist. Beide Möglichkeiten fesseln unser Interesse im höchsten
Maße. Wir müssen versuchen, die eine Möglichkeit auszuschließen.

Der einzige W'eg ist bis jetzt der Versuch am Tiere. Wir können das-
jenige Organ, das wir im Verdacht haben, daß es bestimmend in den Ab-,
Auf- oder Umbau einer bestimmten Verbindung eingreift, ausschalten und
dann die Folgen studieren. Am besten wird ein solches Organ exstir-
piert. Zeigen sich bestimmte Ausfallserscheinungen, dann können wir ver-
suchen, diese durch Transplantation des fortgenommenen Organes zu
beheben. Ja in manchen Fällen ist es sogar gelungen, Teilfunktionen eines
Organes dadurch zu ersetzen, daß man das Organ oder aus ihm hergestellte
Substanzen verfütterte.

Bald ist die Pathologie auf diesem Gebiete führend gewesen, und es
folgte der Tierversuch nach, bald ging die Beobachtung im Laboratorium
voraus und warf Licht auf die Ätiologie mancher Symptome bestimmter
Krankheiten. Wohl kaum ein anderes Gebiet gibt zur Zeit die engen Be-
ziehungen zwischen Pathologie und Physiologie klarer wieder, als das-
jenige der Störungen des Kohlehydratstoffwechsels.

W^ir wenden uns nun zu den Erfahrungen, die die experi-
mentelle Erforschung und die Pathologie über den Ablauf des
Kohlehydratstoffwechsels ergeben haben. Wir haben wiederholt
betont, daß wir normalerweise den größten Teil der Kohlehydrate in aus
Bausteinen zusammengesetzter Form aufnehmen. Der Abbau erfolgt im Darm-
kanal stufenweise, so daß immer von Augenblick zu Augenblick nur Spuren
von resorbierfähigen Abbauprodukten entstehen. Es liegt hier eine äußerst
fein organisierte Regelung vor, die verhindert, daß der Leber und der großen
Blutbahn auf einmal größere Mengen von Traubenzucker zugeführt werden.
Was geschieht, jvenn wir diesen Schutz zur Verhinderung der
Überschwemmung des Organismus mit Traubenzucker künstlich
durchbrechen? Geben wir einem Tiere, z. B. einem Hunde, per os größere
Mengen von Traubenzucker, dann beobachten wir, daß von einer ge-
wissen Grenze der Zufuhr an im Harn dieser Zucker anzutreffen ist.i)

M Vgl. hierzu u. a- Franz Ifofmeisier: Arch. f. experim. Path. u. Pharinak. 25.
240 (1889). — Bernhard Schöndorf:' Pßügerii Arch. 121. 572 (1908).

Kohlehydrate. ]^5]^

Wir sprechen von einer Glukosurie. Wie kommt diese zustande? Eine
Antwort gibt die Untersuchung des Zuckergehaltes des Blutes. Wir finden,
daß dieses mehr Glukose enthält, als sonst. Man nennt diesen Zustand
Hyperglukoplasmie. Es ist offenbar die Niere auf einen bestimmten
Gehalt des Blutes an Traubenzucker eingestellt. Wird dieser überschritten,
dann greift unter normalen Umstanden die Niere ein. Sie scheidet den
Überschuß an Traubenzucker aus und drückt seine Menge im Blut auf
die normale Grenze herab.

WMe ist die Hyperglukoplasmie zustande gekommen? Durch
die Zufuhr großer Mengen von Traubenzucker in den Darm ist auf einmal
eine große Menge resorbierfähiges Kohlehydrat zur Stelle. Zunächst führt die
Pfortader den Leberzellen mehr Zucker als sonst zu. Diese bauen Glykogen
auf. Sie können jedoch mit der Glukosezufuhr nicht Schritt halten. Es
geht viel Traubenzucker in den großen Kreislauf über. Alle Körperzellen
greifen ein, um das Zuviel an Glukose dem Blute wieder abzunehmen.
Auch sie kommen nicht mit. Der Gehalt des Blutes an Glukose bleibt er-
höht. Offenbar ist auch keine Zeit zur Umwandlung des Traubenzuckers
in Fett. Nun greift die Niere ein und beseitigt die Hyperglukoplasmie durch
Ausscheidung des Zuviel an Glukose. Die Glukosurie hört auf, sobald der
Zuckergehalt des Blutes wieder auf die Norm herabgedrückt ist.

Es ist klar, daß man unmöglich eine bestimmte Menge von Trauben-
zacker angeben kann, die, wenn in kurzer Zeit zugeführt, zur Glukosurie
führen muß.i) Es kommt selbstverständlich darauf an, in welchem Zustand
der Organismus sich befindet. Ein Tier, das ruht und dessen Speicher
gefüllt sind, wird viel bälder eine Glukosurie aufweisen als ein solches,
das ausgehungert ist oder Arbeit leistet — vorausgesetzt, daß die Leber-
zellen an und für sich in vollem Maße funktionstüchtig sind.-) Man hat
die Menge Traubenzucker, die noch aufgenommen werden kann, ohne daß
es zu einer Glukosurie kommt, als Assimilationsgrenze bezeichnet.

Aus der ganzen Darlegung geht hervor, daß wir hier eine Hyper-
glukämie und infolgedessen eine Glukosurie vor uns haben, die beide
einzig und allein durch die Durchbrechung der normalen Art der Ernährung
bedingt sind. Hört die Zufuhr der einfachen Zucker auf, dann klingt die
Hyperglukoplasmie allmählich wieder ab. Gleichzeitig wird die Glukosurie
immer geringfügiger und schließlich tritt überhaupt kein Zucker mehr in
den Harn über. Es handelt sich also um einen vorübergehenden Zustand.
Man hat diese Art von Glukosurie die alimentäre genannt.

Den gleichen Zustand können wir künstlich hervorbringen, indem wir
Traubenzucker direkt in die Blutbahn einführen und dadurch eine Hyper-
glukoplasmie erzeugen. Die Nieren beantworten diese mit einer Ausschei-
dung von Glukose.

Man könnte daran denken, den Einfluß der Leber auf den Kohle-
hydratstoffwechsel in der Art zu studieren, daß man sie als Speicher aus-
schaltet. Sie stellt nämlich, wie wir schon betont haben, in doppelter
Weise einen Regulator des Kohlehydratumsatzes dar. Einmai verhütet sie

') Vgl. hierzu u. a. lledirig Begemann : Arch. internat. de Pharmacodynamie et
de Th^r. 22. 97 (1912).

^) Vgl. hierzu G. Comessati: Hofmeisters, BcUr. 9. 6()(1907). — Grober: Deutsches
Arch. f. klin. Med. 95. 137 (1909). — H. Hohlweg und F. Veit: Zeitschr. f. Biol. 51,
491 (1908).

]^52 ^^^- ^ oilesuug.

durch Glykogenspeicherung, daß in dem dem Körperkreislauf zuströmenden
Blute zuviel Zucker verbleibt, und dann füllt sie wieder Lücken in seinem
Zuckergehalt aus.

Leider kann man beim Säugetier die Leber nicht vollständig aus dem
Körper entfernen, ohne sein Leben zu gefährden, wohl aber läßt sich das
Pfortaderblut unter Umgehung dieses Organes in den großen Kreislauf leiten.
Man hat die Pfortader direkt mit der Vena cava inferior in Verbindung
gebracht. Nunmehr kommen die vom Darm resorbierten Stoffe direkt ins
Blut des großen Kreislaufs. Direkte Schiidigungen des Kohlehydratstoff-
wechsels wurden nicht beobachtet. Freilich weisen die ausgeführten Unter-
suchungen noch große Lücken auf. Vor allem würde es uns interessieren,
zu erfahren , wie ein so operierter Hund — man nennt die Operation Bil-
dung der Eckschen Anastomose bzw. Fistel zwischen Pfortader und Vena
Cava inferior — sich bei Arbeitsleistungen verhält, und welche Organe
den arbeitenden Muskeln Kohlehydrate zur Verfügung stellen. i) Es
scheint aus den verschiedenartigen, jedoch immer noch an Zahl der ein-
zelnen Versuche und Dauer der Beobachtungszeit ungenügenden Unter-
suchungen hervorzugehen, daß die Leber für den normalen Ablauf des
Kohlehydratstoffwechsels nicht ganz unentbehrlich ist.^) Der Zuckergehalt
des Blutes soll nach den Angaben einiger Forscher abnehmen, sobald die
Leber vollständig entfernt ist. Die Anlegung der £'cÄ:schen Fistel dagegen
beeinflußt den Zuckergehalt des Blutes nicht. s) Die Leber steht in diesem
Falle immer noch durch die Leberarterie und die ihr entsprechenden
Lebervenen und ferner auch durch das Lymphsystem mit dem großen
Kreislauf und damit den übrigen Zellen des Körpers in Beziehung. Es
gibt auch noch andere Glykogenspeicher, .die helfend eingreifen können,
wenn Bedarf an Glukose ist, doch dürfte sich das Fehlen der zentralen
Vorratsstätte bei besonderen Ansprüchen an den Kohlehydratstoffwechsel
geltend machen. Führt man den Tieren mit EcHcher Fistel andere
Zuckerarten als Glukose zu, z. B. Galaktose, dann zeigt sich eine
wesentliche Störung. Während z. B, ein Hund vor der Operation von
per OS zugeführter Galaktose etwa 4 — 10% im Harn ausschied, ver-
ließen nach der Anlegung der Fistel 79% davon unverwertet den
Körper.*) Es hängt dies offenbar damit zusammen, daß die Leber bei
der Umwandlung von Nicht-Glukose in Glukose direkt oder in-
direkt eine hervorragende Rolle spielt, ja es scheint, daß sie
in dieser Hinsicht unersetzbar ist. In ihr findet die Überführung
von Milchsäure und anderen Produkten in Glukose und darüber hinaus
in Glykogen statt. Da durch die überlebende Leber geleitete Galaktose
von dieser nicht zu Glykogen aufgebaut^) wird, ist vielleicht der Einfluß
dieses Organs bei der TTmwandlung in (Glukose kein direkter. Vielleicht

*) Vgl. B. TuiHß und Vaufihan llailey: Pjliigera Arcliiv. 61. 551 (1895). —
F. W. Paii/ und li. L. Siau: Journ. of Pliysiöl. 29. 375(1903). — Minkowski: Archiv, f.
experim. Path. und Pharm. 21. 41 (1886). — Fr. Schenk: T'fiüffcrs Archiv. 57. 553 (1894).

'■*) Vgl. n. a. N. Biirdenko: Internat. I^citr. zur Path. und Ther. d. Ernährungs-
störungen. 4. 93 (1912).

') Vgl. Michaud : Verhandlungen des Deutschen Kongresses für innere Medizin.
28. 561 (1911). — de Filippi: Zeitsclir. f. Binl 50. 38 (1908).

*) F. Drauth : Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 72. 457 (1913). — Franke und
Raabe: Sitzungsber. u. Abhandl. d. natui forsch. Gesellsch. Rostock 1912.

^) Vgl. K. Barrenschcm: Biochem. Zeitschr. 58. 277 (1914).

Kolileliychato. 153

hat es Einfluß auf die Größe der Resorption aus dem Darmkanal, oder
aber es wirkt mit anderen Organen zusammen. Es ist aber auch möglich,
daß beim Durchbiutungsversuch die Bedingungen für eine Umwandlung
nicht genügen. Im gleichen Sinne, wie die erwähnten Beobachtungen bei
Tieren mit Eckacher Fistel, sprechen auch Versuche am Menschen mit
Lebererkrankungen, bei denen nach Zufuhr von großen Mengen (z. B.
40 f/ nüchtern) Galaktose oder Lävulose im Harn bedeutend mehr dieser
Kohlehydrate im Harn erscheinen als beim normalen Individuum. i)

Wir können von einer anderen Seite aus in sehr schöner Weise fest-
stellen, in welch feiner W^eise die Zuckerabgabe von Seiten der Leber
normalerweise geregelt wird. Claude Bernard, ein Physiologe, dem wir
zum größten Teil die ganzen Grundlagen unserer Kenntnisse des Kohle-
hydratstoff Wechsels verdanken, hat nämlich entdeckt, daß man von einer
bestimmten Stelle der Medulla oblongata aus bewirken kann, daß die
Leberzellen mit einem Schlage ihr Glykogen abbauen. Das Blut wird
plötzlich mit Traubenzucker überschwemmt. Der Hyperglukoplasmie folgt
eine Glukosurie. Sie hält so lange an, als der Zuckergehalt des Blutes
gesteigert ist.

Der klassische Versuch von Claude Bernard^) ist der folgende. Es
wird einem Kaninchen nach Festlegung des Kopfes die Spitze eines Troikarts
in der Medianlinie auf das Os occipitale gleich an der Protuberantia
occipitalis superior aufgesetzt und nun durchgestochen, bis man auf die
Pars basilaris stößt. Das Instrument durchbohrt hierbei die Schädeldecke,
das Kleinhirn und die hinteren und mittleren Stränge des verlängerten
Markes. Die genaue Untersuchung der verletzten Stelle hat ergeben, daß
sie nach oben durch den Ursprung der beiden Nn. acustici und nach unten
durch eine Linie, die die Austrittsstellen der Nn. vagi verbindet, begrenzt
wird. Es sei gleich erwähnt, daß man bei Verletzung des Zwischen-
hirns den gleichen Erfolg sieht. s) Offenbar liegt ein Sympathikuszentrum
vor, dessen Bahnen Claude Bernard bei seiner Operation verletzte. Schon
1 — 2 Stunden nach der erwähnten Operation findet man Zucker im Harn. Die
Zuckerausscheidung ist keine dauernde. Gewöhnlich verschwindet sie bei
Kaninchen nach 5 — 6 Stunden. Bei Hunden dagegen dauert sie unter Um-
ständen länger. Claude Bernard beobachtete bei letzteren während 7 Tagen
Zuckerausscheidung. Der Gehalt des Harnes an Zucker ist im allgemeinen
nicht sehr hoch. Seine Menge beträgt gewöhnlich 2 — S^/o.*) Claude Bernard
gibt bereits als Ursache der Zuckerausscheidung eine Vermehrung des Blut-
zuckers an. Statt der üblichen 0"05 — OlVo fand er über Oo"/o Zucker im
Blute. Der Zuckerstich — Piqüre — , wie die geschilderte Operation ge-
nannt wird, gelingt auch bei Vögeln^) und Fröschen.'')

') Vgl. H. Straitss: Deutsche med. Wochenschr. Nr. 37. 1780 (1913). — Ha/is
Wörner und Kmil Reiss: Ebenda. Xr. 18 (1914). — Vgl. auch A. (rottschaJk: Zeitschr.
f. die gesamte exper. Med. 26. 34 (1922). — G. Heti'nyi uud St. Liebmann: Klinische
AVochensclir. 1. 1204 (1922).

^) Claude Bernard : Le(;ons (Cours du semestre d'hiver). 1854 — 55, pag. 289.

») Vgl. u. a. li. Aschner: Pjfüffera Archiv. 146. 114 (1912). -- Vgl. auch h\ Leschk'e:
Zeitschr. f. exper. Path. u. Ther. 14. 167 (1913). — -!>'. Marita: The Tohoku .louru of
exper. Med. 2. 403 (1921).

••) Hedon: Diabete. Dictionuaire de Physiol. 4. 812.

^) M. Bernhardt: Virchoirs Archiv. 59' 407 (1874).

^) M. Schiff: Untersuchungen älter die Zuckerbiidung. Wiirzlturg 1859.

2^54 ^^^- Vorlesung.

Von größter Bedeutung für die ganze Auffassung dieser iVrt von
Glukosurie ist eine Beobachtung von F. W. Dock.^) Er fand, daß der
Zuckerstich nur dann gelingt, wenn wohlgenährte Tiere verwendet werden,
d. h. solche, die einen Glykogenvorrat in der Leber besitzen. Die Ope-
ration versagt dagegen gänzlich, wenn Hungertiere zu diesen Versuchen
benutzt werden. Naunyn-) kam zu demselben Resultate. Er zeigte ganz
eindeutig, daß der Erfolg des Zuckerstiches ausschließlich vom Ernährungs-
zustände der Versuchstiere abhängig ist. Immer findet man bei der Sektion
der einige Zeit nach dem Zuckerstich getöteten Versuchstiere, daß die
Leber glykogenfrei geworden ist. Daß die Leber die Eigenschaft, Zucker
in Form von Glykogen aufzuspeichern, verloren hat, geht aus folgender
Beobachtung hervor. Wird einem normalen, durch Hunger möglichst
glykogenfrei gemachten Tiere eine Traubenzuckerlösung in die Mesenterial-
vene eingeführt, so erscheinen nur geringe Mengen Zucker im Harn. Wird
derselbe Versuch mit einem Tiere, an dem der Zuckerstich ausgeführt
worden ist, angestellt, so tritt nach der Injektion des Zuckers bald eine
starke Glukosurie auf. 3)

Wir müssen uns nun die Frage vorlegen, in welchem Zusammenhang
der Zuckerstich und die Zucker Überschwemmung des Organismus stehen.
Claude Beniard bewies durch den folgenden Versuch, daß die Nn. vagi
Beziehungen zwischen der Leber und der erwähnten Stelle in der Medulla
oblongata — sie ist Zuckerzentrum genannt worden — vermitteln.*)
Wird nämlich nach ihrer Durchschneidung am Halse der Zuckerstich ausge-
führt, so ist er ebenso wirksam, wie wenn die Nn. vagi intakt sind. Reizt man
den peripheren Stumpf des N. vagus, ohne dalj zuvor der Zuckerstich
ausgeführt worden ist, so beobachtet man keine Glukosurie. Sie tritt jedoch
alsbald auf, wenn das zentrale, d. h. das mit der Medulla oblongata zu-
sammenhängende Ende gereizt wird. Bei einem solchen Versuche konnte
Claude Bernard durch die Sektion nachweisen, daß der ganze Körper des
Versuchstieres mit Zucker überschwemmt war. Am meisten Zucker fand er
in den Lebervenen. Claude Beruard wies ferner nach, daß die Durch-
schneidung der Nn. vagi am Halse die Leber in der Folge zuckerfrei
macht. Er schließt aus all diesen Versuchen, daß in der Medulla oblongata
ein Zentrum zur Regelung des Zuckerumsatzes in der Leber
vorhanden ist. Die Vermittlung, d. h. die Reizleitung, besorgt der N. vagus.
Die Zuckerbildung nach Reizung des zentralen Vagussumpfes faßt Claude
Bernard als einen reflektorischen Vorgang auf^), und zwar sollen die
Lungenäste des Vagus die auf das Zuckerzentrum wirkenden Fasern führen,
denn nach Durchschneidung der Nn. vagi über der Leber und unter der
Lunge zeigte sich kein Einfluß auf die Zuckerbildung der Leber mehr.

Es fragt sich nun, auf welchem Wege das Zuckerzentrum auf die
Leber einen Einfluß ausübt. Claude Bernard durchschnitt das Rückenmark
in verschiedener Höhe unter der Medulla oblongata und fand, daß die
leitenden Bahnen in den oberen Teilen des Rückenmarkes liegen müssen,"
denn seine Durchschneidung unter dem ersten Dorsalwirbel hebt die Ein-

^) F. W. Dock: Pflüger?, Archiv. 5. 571 (1872).

-) B. Naunyn: Archiv f. experim. Path. niui Pharmak. 3. 85 (1875).

») Vgl. auch I). Eckhard: Beiträge zur Anat. u. Physiol. 8. 77 (187i)).

') Vgl. die Zusammenstellung von Leccnc : Zentralbl. f. Physiol. 8. 379 (1894).

5) Vgl. /';. F. Pflüger: Das Glykogen. 1. c. 386.

Kohlehydrate. 155

Wirkung des Zuckerzentrums auf die Zuckerbildung der Leber auf. Eine
wichtige Bestätigung dieser Schlußfolgerung erbrachten C. Eckhardts'^) Ver-
suche. Diese ergaben, daß nach der Durchschneidung beider Nn. vagi und
der Nn. sympathici am Halse der Zuckerstich noch wirksam bleibt. Nach der
Durchtrennung der beiden Nn. splanchnici hat er jedoch keinen Erfolg
mehr. Dieses letztere Ergebnis weist darauf hin, daß die durch den Zucker-
stich bewirkte Erregung der Zellen des Zuckerzentrums der Leber auf der
Bahn der Nn. splanchnici in irgend einer Weise zugeleitet wird.^) Nach
diesen Ergebnissen müssen wir annehmen, daß der Zuckerstoffwechsel der
Leber direkt von einem Nervenzentrum aus geregelt wird. Die Nn. vagi
leiten die zentripetalen Erregungen und die Nn. splanchnici ver- '
mittein die zentrifugalen.

Unentschieden haben wir bis jetzt die Frage gelassen, ob nur die
Leber nach dem Zuckerstich Zucker abgibt, oder aber, ob die im Harn
auftretende Glukose auch anderen Organen entstammt. Durch die Ver-
suche von Moos^) und Moritz Schiff*) ist bewiesen, daß nur der Zucker-
stoffwechsel der Leber beeinflußt wird. Werden nämlich die Gefäße der
Leber unterbunden, dann erscheint kein Zucker im Urin. Besonders schön
zeigen dies die Versuche von Schiff'. Dieser Forscher erzeugte bei 8
gleich großen Fröschen durch den Zuckerstich Glukosurie. Nach 2 — 3 Vi.
Stunden ließ sich Zucker im Harn feststellen. Nun wurde allen Versuchs-
tieren die Leber bloßgelegt und aus der Bauchwunde herausgezogen. Dann
wurden alle Gefäße dieses Organs und der Gallengang mit einer Faden-
schlinge umfaßt. Bei vier Versuchen wurde die Fadenschlinge zugezogen,
bei den übrigen dagegen nicht. Während nun bei den letzteren die
Glukosurie fortdauerte, nahm sie bei den letzteren mehr und mehr ab und
nach drei Stunden war der Harn zuckerfrei.

Wir können die erste Phase der Wirkung des Zuckerstiches mit der
alimentären Glukosurie in Parallele setzen. Bei dieser erfolgt die Über-
schwemmung des Blutes mit Zucker vom Darm, bei ersterem von der
Leber aus. Sie hat ^aufgehört, den Glykogenabbau den vorliegenden Be-
dürfnissen anzupassen. Gleichzeitig vermögen die Leberzellen kein Glykogen
mehr aufzubauen. Die Leber ist in gewissem Sinne aus dem Zuckerstoff-
wechsel ausgeschaltet. Wir können von diesen Gesichtspunkten aus die nach
dem Zuckerstich auftretende Glukosurie als eine h'epatogene bezeichnen.

Die Beobachtung Claude Bernards und derjenigen Forscher, die
seine Feststellung ergänzt und erweitert haben, weist darauf hin, daß der
Zuckerstoffwechsel und insbesondere der Glykogenauf- und -abbau sicher
nicht ausschließlich direkt vom Blute aus geregelt wird. Die Leberzellen
stehen vielmehr unter der Kontrolle eines nervösen Zentrums. Diesem werden
offenbar durch die Nn. vagi beständig Nachrichten über den Stand des
Zuckerumsatzes in der Leber übermittelt. Ferner empfängt das Zentrum
auch Nachrichten über den Zuckerbedarf der Körperzellen und insbesondere
des Blutes. Es ist möglich, daß das Zentrum direkt über den Zuckergehalt
des Blutes unterrichtet wird, d. h. daß ein Ansteigen des Blutzuckergehaltes

*) ('. Eckhard: Beitrage zur Anat. u/Phvsiol. 4. 138.
2) Vgl. hiezu: J. J. R. Macleod: Americ. J. of Physiol. 19. 388 (1907).
*) Moes: Arch. f. wisseuschaftl. Heilkunde 4. 37.

*) Moritz Schiff: Untersuchungen über die Zuckerbildung in der Leber. 76. Würz-
burg 1859.

156 ^ü- Vorlesung.

das Zentrum erregt und dieses auf der Bahn der Nn. splanchnici die
Leberzellen zur Glykogenbildung veranlaßt. Es wäre ja denkbar, daß im
Anfang der Verdauung der resorbierte Zucker die Leber passiert und, ohne
abgefangen zu werden, in den großen Kreislauf gelangt. Das wäre dann
für das Zentrum das Zeichen zum Eingreifen. Umgekehrt könnte ein Sinken
des Zuckergehaltes des Blutes bewirken, daß das am Zentrum vorüberfließende
Blut dieses in dem Sinne beeinflußt, daß nunmehr die benachrichtigten
Leberzellen (ilykogen abbauen.

Normalerweise erfolgt das Wechselspiel zwischen Zuckerzentrum und
Leberzellen ohne Zweifel in fein abgestufter Weise. Verletzen wir das
■ Zuckerzentrum, oder reizen wir es auf irgend eine andere Art, dann zer-
stören wir durch brutalen Eingriff jede Regelung. Die Leberzellen w-erden
in ihrer Gesamtheit beeinflußt. Sie schütten ihren Traubenzucker nach
erfolgtem Abbau des Glykogens aus. Die Zellen sind aufs schwerste ge-
schädigt. Sie sind auch nicht in der Lage, bei Reizung des Zuckerzentrums
aus zugeführtem Traubenzucker Glykogen aufzubauen, wie aus den Beob-
achtungen von Freund und Popper^) hervorgeht. Sie konnten nur dann
bei intravenöser Zufuhr von Glukose Glykogenbildung in der Leber nach-
weisen, wenn sie jede zerebrale Reizung fernhielten.

Wir dürfen uns nun keineswegs mit der Feststellung zufrieden geben,
daß unter bestimmten Bedingungen die Leberzellen aus zugeführtem Trauben-
zucker kein Glykogen bilden, vielmehr müssen wir der Frage nachgehen,
warum das nicht der Fall ist. Es könnte z. B. sein, daß die Leberzellen für
Glukose in bestimmten Fällen undurchlässig sind. Würde sie in die Zellen
hineingelangen, so fände vielleicht der Glykogenaufbau statt. In einem
solchen Falle wäre in Wirklichkeit gar keine direkte Störung der Glykogen-
synthese vorbanden, vielmehr würden Veränderungen der Zellgrenzschicht
in der Durchlässigkeit für Traubenzucker vorliegen.

Unklar bleibt die Beziehung des Zuckerzentrums bzw. der
von ihm zur Leber verlaufenden motorischen Bahn zum Gly-
kogen bzw. zur Dias tase. Bewirkt der nervöse Impuls, daß in der Leber-
zelle die Diastase aktiviert wird, oder wird das Substrat — das Glykogen — ,
das vielleicht irgendwie gebunden war, so verwandelt, daß der Abbau
erfolgen kann? Oder liefert der N. splanchnicus gar den Aktivator etwa
in Form eines InkretstoffesV Undenkbar wäre das nicht, denn wir kennen
umgewandeltes Nervengewebe, das Inkretstoffe, die große Wirkungen ent-
falten, hervorbringt. So liefert der Sympathikusanteil der Nebenniere das
Adrenalin. Warum sollten nicht die nervösen Zentren auch derartige
Stoffe bilden und diese weiter geben? Es könnte aber auch sein, daß vom
Nervensystem aus die physikalischen Bedingungen in den Zellen geändert
werden und dadurch ein Zustand geschaffen wird, unter dem Diastase und
Glykogen zusammenkommen und zusammenwirken können. SchließUch muß
auch der folgenden Möglichkeit gedacht werden. Es ist wohl möglich, daß
in der Leberzelle zwischen vorhandener Glukose und Glykogen vorrat eine
Art von Gleichgewicht besteht. Verläßt Traubenzucker die Zelle, dann ist
dieses gestört. P^s erfolgt ein Abbau von Glykogen, bis wieder ein Gleich-
gewichtszustand erreicht ist. Es wäre nun denkbar, daß vom Zuckerzentrum
aus in irgend einer Weise die Durchlässigkeit der Grenzschichten der Leber-

') Ernst Freund urjd Ilm/o I'oppcr : Biocliem. Zeitschr. 41. 5G. (1912).

Kohlehydrate. 157

Zellen für Zucker verändert wird. Wir werden noch erfahren, daß gering-
fügige Veränderungen in der Zusammensetzung des Blutplasmas, z. B. eine
Verschiebung im Gehalt an Kalziumion. von größter Bedeutung für den
physikalischen Zustand von Zellgrenzschichten und damit unter anderem auch
für ihre Durchlässigkeit für bestimmte Stoffe sein kann. Eine erhöhte
Durchlässigkeit für Glukose könnte zur P'olge haben, daß der Abbau des
vorhandenen Glykogens zwangsläufig erfolgt. Wir deuten diese Möglichkeit
einer Erklärung der raschen Überführung des Glykogens der Leberzellen
in Glukose nur an, weil zurzeit, wie wir noch sehen werden, eine befrie-
digende Erklärung dafür nicht vorliegt.

Besondere Aufmerksamkeit hat man der Diastase der Leberzellen
gewidmet. Nach den vorliegenden Beobachtungen ist eine Vermehrung
derselben beim Zuckerstich nicht erkennbar, i)

Mit der Feststellung, daß von einem Zentrum aus der Zuckerhaus-
halt der Leber geregelt wird, ist die Mögüchkeit durchaus nicht ausge-
schlossen, daß die Leberzellen auch vom Blute selbst aus zum Glykogenauf-
bzw, -abbau angeregt werden. Es sind eine ganze Anzahl von Stoffen
bekannt geworden, nach deren Einführung in den Organismus Hypergluko-
plasmie und darauf folgend Glukosurie eintritt. In den meisten Fällen ist
nicht eindeutig genug festgestellt worden, an welcher Stelle sie eingreifen
und eine Störung des Kohlehydratstoffwechsels bewirken. Für manche
dieser Substanzen ist es sehr wahrscheinlich gemacht worden, daß sie auf
das Zuckerzentrum wirken. Andere dürften dagegen die Leberzellen direkt
beeinflussen und wieder andere greifen offenbar an verschiedenen Stellen zu-
gleich schädigend in den normalen Ablauf des Zuckerstoffwechsels ein. Es darf
nicht verschwiegen werden, daß manche Beobachtungen auf diesem Gebiete
zu flüchtig gemacht sind, um bindende Schlüsse zuzulassen. Vor allem
interessiert uns in jedem Falle von Glukosurie die Frage, ob Hypergluko-
plasma besteht oder aber, ob die Zuckerausscheidung durch die Nieren
eine andere Ursache hat.

Sehr interessant ist die Beobachtung^), daß nach Einspritzung einer
iVoigen Kochsalzlösung in die Blutbahn Glukosurie auftritt. Verschiedene
Beoliachtungen machen es wahrscheinlich, daß das Kochsalz reizend
auf das Zuckerzentrum einwirkt. So ist festgestellt worden, daß nach
Dui'chschneidung der Nn. splanchnici die Kochsalzinjektion unwirksam war.=*)
Ferner trat die Glukosurie früher und viel stärker auf, wenn das Koch-
salz durch Einspritzung in die Arteria vertebralis unmittelbar der Medulla
oblongata zugeführt wurde, als wenn es einem peripheren Gefäße über-
geben worden war. Martin H. Fischer*) hat diese Beobachtungen erweitert
und zunächst gezeigt, daß im Kochsalz dem Natriumion die Wirkung
zukommt."*) Ferner gelang es, die Glukosurie durch Einspritzung von
Kalziumion aufzuheben. Natrium- und Kalziumion zeigen in diesem

') E. Starkenstein: Biochem. Zeitschr. 24. 191 (1910). — J. J. R. Macleod uud
R. G. Pearce: Americau Journ. of Physiol. 25. 2.55 (1910); 27. 341 (1911); 28. 403 (1911).
— Vgl. auch St. Osato: The Tohoku .Joiiru. of exper. Med. 1. 1 (1920).

-) C. Eckhard: Beitr. z. Auat. u. l'hvsiol. 8. 77 (1879).

*) Külz: Eckhard?, Beiträge. 6. 177 (1872).

*) Martin IL Fischer: Univ. of California Publications. Physiol. 1. 77 (1913);
l'ftüqers, Archiv. 106. 80 (1904); 109 1 (1905) — Vgl. auch Koichi Naito: The Tohoku.
Journ. of exper. Med. 1. 131 (1920).

^) Auch Li, K, Sr erzeugen Glukosurie. NH^-lou ist dagegen ohne Eintluß.

]58 ^Ü- Vorlesung.

Falle eine antagonistische Wirkung. Wir werden später noch mehr Beispiele
dieser Art kennen lernen.

Die der Einbringung einer Kochsalzlösung bestimmter Konzentration
(Ve molekulare Lösung) folgende Glukosurie hat nach neueren Beobach-
tungen sicher keine einheitliche Ursache. Es ist nämlich festgestellt wor-
deni), daß das Kochsalz verschiedene Körperzellen — vor allem die Nieren-
und Darmzellen — so beeinflußt, daß sie für Traubenzucker durchlässig
werden. Die Glukosurie könnte somit auch ohne Hyperglukoplasmie zu-
stande kommen. 2)

Auf Reizung des Zuckerzentrums ist die Glukosurie nach Eingabe
von Morphium, Strychnin, Phosphor, Arsen, Uransalzen, Subli-
mat, Amylnitrit, Kurare, Chloral, Nitrobenzol, Chloroform, Äther,
Azeton usw. zurückgeführt worden. Auch die nach Überladung des Blutes
mit Kohlensäure bzw. bei Sauerstoff mangeP) eintretende Glukosurie
soll die gleiche Ursache haben. Neuerdings wird vermutet, daß die Kohlen-
säure die Leberzellen direkt beeinflußt. Endlich wäre noch zu erwähnen,
daß auch die nach Kohlenoxydver giftung (Leuchtgas!) auftretende Glu-
kosurie mit dem Zuckerzentrum in Zusammenhang gebracht worden ist.

Glukosurie beobachtet man zuweilen auch nach Gehirnerschüt-
terungen. Man hat auch hier eine Reizung des Zuckerzentrums ange-
nommen. Ferner fand man wiederholt Zucker im Harn, wenn Tiere, z. B. Katzen,
lange Zeit gefesselt worden waren*), und endlich ist Zuckerausscheidung
im Harn insbesondere bei Fröschen nach starker Abkühlung festgestellt
worden.^) Man vermutet, daß auch in diesen Fällen das Zuckerzentrum
direkt oder indirekt erregt wird.")

Zu ganz neuen Gesichtspunkten in der Frage nach dem Wesen der
sogenannten Zuckerstichglukosurie führte die Entdeckung von Blvm'^), wo-
nach das von der Nebenniere gebildete Adrenalin ebenfalls zu
einer Hyperglukoplasmie und im Gefolge davon zu einer Glu-
kosurie führt, vorausgesetzt, daß die Leber Glykogen enthält. s)
Dem Adrenalin kommt die Formel eines 3,4-Dioxyphenyl-methylamino-
äthanols zu:

*) John Bruce Macallnm: Univ. of California Public. 1. 125 (1904). — Frank
P. Vnderhill und Israel S. Kleiner: Journ. of Biol. Chemistry. 4. 395 (1907). — Martin
H. Fischer und Gertrud Moore: American Journ. of Physiol. 19. 341 (1907).

2) Vgl. Louise Mc Danell und Frank P. Underhill .-Journ. of Biol. Cheni. 29. 273 (1 917).

') Vgl. Edie: Biochera. Journ. 1. 455 (1906). — Ivar Bang und Ph. Senström:
Biochem. Zeitschr. 50. 437 (1913).

*) R. Böhm und F. A. Hoff mann: Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 8. 271 und
375 (1878). — Vgl. auch W. B. Cannon (Ä. T. Shohl und W. S. Wright, D. de la Pas,
R. G. Hoskins): Americ. Journ. of Physiol. 28. 64 (1911); 29. 274, 280 (1911/12). —
G. N. Stewart und ./. M. Pogof: Journ. of exper. Med. 26. 637 (1917); Americ. Journ.
of Physiol. 46. 90 (1918).

') Vgl. z. B. M. Loetoit: Zentralbl. f. Physiol. 21. 873 (1907); Arch. f. experim.
Path. u. Pharm. 60. 1. 420 (1808/09).

*) Man hat alle Formen von Glukosurie auch mit dem Namen Diabetes be-
zeichnet. Man spricht; insl)esondere von einem Zuckerstichdiabetes, einem Fesseluugs-
und Kältediabetes. Wir ziehen es vor, den Namen Diabetes ganz für jene Krankheit
vorzubehalten, die unter anderen Symptomen auch Glukosurie aufweist.

■) E. Blum: Deutsches Archiv f. Idin. Medizin. 71. Okt (1901); P/%ers Archiv.
90. 617 (1902). — Vgl. weitere Literatur bei A. Biedl: Innere Sekretion. Urbau & Schwar-
zenberg, Berlin-Wien. 3. Aufl. 1916.

8) Fritz Hildebrandt: Arch. experim. Path. u. Pharm. 88, 80 (1920).

Kohleliydrate. ] 59

CH

0H.Cf^\|C.CH(0H).CH,.NH.CIl3.

CH

Das Adrenalin wird von der Marksubstanz der Nebenniere, die bekannt-
lich vom N. syrapathicus abstammt, gebildet. Es entfaltet noch andere
Wirkungen. Es wirkt ganz allgemein auf alle Organe ein, die vom
N. sympathicus innerviert werden. Besonders wichtig und in die
Augen fallend ist der Einfluß des Adrenalins auf die Blutgefäße. Es ver-
engert diese und bewirkt dadurch ein Ansteigen des Blutdruckes.

Was nun die Wirkung des Adrenalins auf den Kohlehydratstoff-
wechsel anbetrifft, so kommen vor allem zwei Möglichkeiten in Betracht. Es
kann auf dem Wege des X. sympathicus eine Ptcizwirkung auf die Leber-
zellen ausüben oder aber einen direkten Einfluß auf diese entfalten. Für
letztere Annahme sprechen Versuche von Ivar Bang.^) Er beobachtete
nämlich, daß Adrenalin die überlebende Froschleber zum raschen Abbau
ihres Glykogens veranlaßt. Gegen die i\.uslegung dieser Feststellung im Sinne
einer normalen Funktion des Ardenalins ist einzuwenden, daß die Kon-
zentration dieser Verbindung im Organismus wohl nie auch nur annähernd
so groß ist, wie sie von Bang zu seinen Versuchen angewandt worden ist.
Nun wissen wir aus zahlreichen Beobachtungen, daß für die Wirkung eines
Stoffes seine Konzentration von ausschlaggebender Bedeutung ist. Oft
wirken kleine Dosen reizend und große lähmend. Wir dürfen in keinem
Falle die physiologische Bedeutung eines Stoffes aus Versuchen ableiten,
bei denen wir eine Verbindung unter Steigerung der Konzentration auf
ein Vielfaches des natürlichen Vorkommens zur Wirkung kommen lassen.
Wir dürfen nur aussagen, daß der betreffende Körper bei einer bestimmten
Konzentration bestimmte Wirkungen entfaltet. Darüber hinaus sind Schluß-
folgerungen auf das Verhalten im Organismus ohne genügende Grundlage.
Mehr und mehr fand die folgende Vorstellung von der Wirkung des
Adrenalins auf den Zuckerstoffwechsel Anklang. Das Zuckerzentrum wirkt
nicht direkt durch Vermittlung des N. splanchnicus auf die Leberzellen.
Es sind vielmehr die Nebennieren zwischen dieses und die Leber eingeschaltet.
Wird das Zuckerzentrum gereizt, dann werden die Nebennieren veranlaßt,
Adrenalin abzugeben. Seine Menge richtet sich nach der Größe des Reizes.
Es wird dann den Leberzellen zugeführt und veranlaßt einen den augen-
blicklichen Bedürfnissen entsprechenden Abbau von Glykogen und damit
Zuckerabgabe an das Blut. Unter normalen Verhältnissen ist das Zusammen-
spiel von Zuckerzentrum und Nebennieren ein außerordentlich feines. Es
wird nur soviel Adrenalin abgegeben, als notwendig ist, um ausreichende
Mengen von Glykogen zum Abbau zu bringen. Beim Zuckerstich und
sonstigen brutalen Eingriffen in das ganze zusammengekoppelte System
wird viel Adrenalin deni Blute übergeben, und es erfolgt nun ein Massen-
abbau von Glykogen.

») Ivar Bang: Biochom. Zeitschr. 49. 81 (1913).

160 ^ il- Voiiesuug.

Die geschilderte Auffassung der Stellung der Nebenniere zum Zucker-
zentrum und zur Leber ist nicht ohne Widerspruch geblieben. i) Wir müssen
deshalb sorgfältig prüfen, ob die vorliegenden Versuchsresultate mit ihr in
Einklang stehen. Zunächst wies A. Mayer^) nach, daß der Zuckerstich nur
dann gelingt, wenn die Nebennieren vorhanden sind. Kahn und Starkenstein^)
konnten diese Beobachtung bestätigen. Nach doppelseitiger Nebennieren-
exstirpation ist der Zuckerstich erfolglos. Man glaubte zunächst diesen
Umstand mit der Annahme erklären zu können, daß die Leber nach der
Entfernung der Nebennieren ihr Glykogen einbüße. Es würde dann der
Zuckerstich deshalb erfolglos sein, weil dieses Organ keinen Zucker mehr
abzugeben hat. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Verlust der Neben-
nieren das Glykogenspeicherungsvermögen der Leber nicht wesentlich be-
einflußt.*) Nur bei der Ratte wurde die Leber glykogenfrei gefunden.»)
Trotzdem die Leberzellen bei den übrigen Tieren viel Glykogen auf-
weisen, bleibt der Zuckerstich ohne Erfolg, wenn die Nebennieren fort-
genommen sind.

Es wurde ferner beobachtet, daß die Nebenniere nach dem
Zuckerstich an Adrenalin und an dem Substrat (sogenannte chro-
mierbare Substanz*^), die diese Verbindung hervorbringt, verarmt.")
Durchschneidet man beim Kaninchen den N. splanchnicus auf der einen
Seite, so zeigt die Nebenniere der gleichen Seite nach dem Zuckerstich
keine Veränderungen, während sie bei der auf der anderen Seite befind-
lichen anzutreffen sind.^) Wichtig ist auch die Beobachtung, daß nach
vollkommener Isolierung der Leber von nervösen Zentralorganen mittels
Durchschneidung aller Nerven der Zuckerstich noch wirksam ist. Dagegen
wurde er unwirksam, sobald die Nebennieren durch Durchschneidung aller
Nervenbahnen isoliert wurden, während das übrige Splanchnikusgebiet mit
dem Zentralnervensystem in Zusammenhang blieb. 9)

Es ist nun bezweifelt worden, ob tatsächlich im Anschluß an den
Zuckerstich eine ausreichende Zunahme^") an iVdrenalin im Blute stattfindet.
Li dieser Richtung ausgeführte Untersuchungen!') haben ergeben, daß die

') Vgl. auch E. Wertheiltier uud G.Battez: Arcli. interuat. de Physiol. 9. 3ü3
(1910). — H. Freund und G. Marchand: Arch. f. exper. Path. und Pharm. 76. 324 fl914).

= ) A. Mayer: Compt. rend. de la Soc. de Biol. 58. 1123 (1906).

») R. H. Kahn uud- E. Starkenstein: Pßügers Archiv. 139. 181 (1911).

*) R. H. Kahn und E. Starkenstein: J'ßügers Archiv. 139. ISl (1911). —
Sh. Kuriyama: Journ. of hiol. Chem. 34. 287, 29'.) '(1918).

5) 'O. Schwarz: Pßüffers Archiv. 134. 259 (1910).

'^) Die Chromreaktion dieses Gewebes (auch chromaffines genannt) beruht auf
seinem Gehalt an Adrenalin, vgl. W. Stoeltzner : Münchener med. Wochenschr. Nr. 22.
584 (1919).

') R. H. Kahn: Pßügers Archiv. 140. 209 (1911); 144. 2.51 396 (1912); 146.
578 (1912). — Jjuro Fnjii: Journ. of experim. Med. 1. 38 (1920): The Tohoku .Journ.
of exper. Med. i. 38 (1920).

8) A. Jarisch: Archiv f. experim. Path. u. Ther. 13. 520 (1913). — R. 11. Kahn:
r/tüffers Archiv. 169. 347 (1917). — J. Fujii: The Tohoku Journ. of exper. Med. 1.
83 (1920).

«) Adolf Jarisch: Pfliigers Archiv. 158. 478 (1914).

>») Vgl", hierzu N. Watermann und H. J. Smit: PflWgcr^ Archiv. 124. 198 (1908).
— jY. Watermann: Ebenda. 141. 104 (1911). — W. Falta und J. G. Priestleg: Berliner
klin. Wochenschr. Nr. 47 (1911). - J. Nigrin y Lopez: t^benda. 145. 311 (1912). —
E. Starkenstein: Zeitschr. f. experim. Pathol. u. Ther. 10. 78 (1912).

'•) Paul Trendelenburci und Kurt Fleischhauer : Zeitschr. f. d. ges. experim. Med.
1. 369 (1913).

Kohlehydrate. [61

Verhältnisse nicht so einfach liegen können, wie angenommen worden ist.
Die Vorstellung, daß der durch den Zuckerstich ausgeübte Reiz nur auf
dem Wege über die Nebenniere wirken kann, ist ohne Zweifel zu eng
gefaßt. 1) Vor allem ist zu prüfen, ob, wie schon oben erwähnt, das Adrenalin
unter normalen Verhältnissen direkt auf die Leberzellen wirkt oder aber
seinerseits nervöse Zentren oder Nervenbahnen beeinflußt und so indirekt
auf den Glykogenabbau einwirkt. Ferner bleibt auch noch die M()glichkeit,
daß durch die bewirkten nervösen Einflüsse die Leberzellen für die Ein-
wirkung des Adrenalins vorbereitet werden.

Wichtig sind nach dieser Richtung die Beobachtungen von Macleod
und Pearce.-) Diese Forscher haben festgestellt, daß nach Entfernung des
Plexus hepaticus die Reizung des N. splanchnicus unwirksam ist, obschon
eine Hypersekretion der Nebennieren vorhanden ist. Wird jedoch der Plexus
hepaticus gereizt, dann erhält man Hyperglukoplasmie, wenn die Neben-
nieren funktionstüchtig sind. Sind sie entfernt, dann bleibt die Über-
schwemmung des Blutes mit Zucker aus. Diese Resultate sprechen durch-
aus dafür, daß die Nebenniere und die Leber Beziehungen zueinander haben,
die durch Nervenbahnen vermittelt werden, die im Plexus hepaticus verlaufen.

Einer der größten Fehler in der Erforschung bestimmter Funktionen
ist ohne Zweifel der, daß fast gewaltsam versucht wird, eine einzige Mög-
lichkeit für ihre Erklärung festzulegen. Dabei deuten zahlreiche Beobach-
tungen darauf hin, daß der Organismus mehrere Sicherungen für besonders
bedeutungsvolle Funktionen besitzt. Die Tätigkeit der Leber im Kohle-
hydratstoffwechsel ist eine mannigfaltige. Sie wandelt Verbindungen nicht
kohlehydratartiger Natur in Glukose um. Sie speichert diese in Form von
Glykogen und zerlegt dieses wieder je nach Bedarf. Die Leber bewirkt,
daß jedes Minus an Blutzucker sofort ausgeglichen wird. Diese letztere
Funktion können wir der Bildung und Abgabe von Sekretstoffen durch
Driisenzellen vollständig an die Seite stellen. Wir kennen eine ganze Reihe
von Organen, die an die Blutbahn Stoffe abgeben, die im gesamten Haus-
halt an irgend einer Stelle eine bedeutsame Rolle spielen. Stoffe, die nach
außen, z. B. in den Darmkanal oder auf die äußere Haut abgegeben wer-
den, bezeichnen wir als Sekrete. Stoffe, die innerhalb des Zellstaates
bleiben und. dem Blute oder der Lymphe zur Weiterführung übergeben
werden, nennen wir mit Boux am besten Inkrete. Ohne Zweifel ist von diesen
Gesichtspunkten aus die Leber als eine Drüse aufzufassen, die Trauben-
zucker als Inkret dem Blute übergibt. Wir haben eine der interessantesten
und am besten bekannten Wechselbeziehung zwischen verschiedenen Or-
ganen vor uns. Die Leber sendet z. B. Zucker zu den Muskelzellen, und
diese übergeben dem Blute als ein Spaltstück von diesem Milchsäure. Aus
dieser bauen die Leberzellen wieder Glukose auf.

Wir zweifeln nicht daran, daß die Abgabe des erwähnten Inkretes,
des Traubenzuckers, an das Blut von mehr als einer Stelle aus beeinflußt
wird. Zunächst besteht die Möglichkeit, daß der Zuckergehalt des Blutes
direkt als Reiz wirkt. Ferner ist es denkbar, daß jene Organe, die Zucker
verbrauchen, in der Weise Einfluß auf die Leberzellen haben, daß viel-
leicht die dem Blute übergebenen Abbaustufen, z. B. die Milchsäure, An-

») Vgl. hierzu K. II. Kahn: Pßücjers Archiv. 169. 32H (1917).

2) J. J. R. Macleorl und li. G. Pearce: Americ. Journ. of Physiol. 29. 419 (1912).

Abderhalden, Physiologische C'hcmii', I.Teil, 5. Anfl. \\

162 ^'11- Vorlesung.

stoß ZU Glykogenabbau geben. Ferner ist der Weg über Nervenbahnen und
Zentren gegeben. Diese Art des Wechselspiels ist noch lange nicht aufge-
klärt. Vielleicht spielt bei dieser Regelung des Zuckerstoffwechsels auch
der Umstand eine Rolle, daß die Nervensubstanz selbst einen ganz regen
Glukoseverbrauch aufweist.^) Es wäre denkbar, daß das Zuckerzentrum im
besonderen für die ausreichende Versorgung des Nervengewebes mit Zucker
sorgt. Die Nervenzellen des Zuckerzentrums stehen durch Nervenbahnen
direkt mit den Leberzellen in Verbindung. Man darf ohne w^eiteres von
inkretorischen Fasern sprechen. Außerdem unterhält das Zuckerzen-
trum Beziehungen zur Nebenniere. Auch zu ihr hin gehen inkretorische
Bahnen. Es bleibt noch die Frage zu beantworten, ob nur das Adrenalin
für die Beteiligung am Zuckerstoffwechsel in Betracht kommt. Mir scheint
kein Anhaltspunkt dafür vorzuliegen, daß dieses den einzigen Inkretstoff
der Nebenniere darstellt. Der Umstand, daß man durch Zufuhr immerhin
beträchthcher Mengen von Adrenalin Hyperglukoplasmie hervorrufen kann,
gibt uns noch nicht die Gewißheit, daß diese Verbindung nun auch nor-
malerweise im Zuckerhaushalt Verwendung findet. Es könnten auch noch
andere Stoffe mitwirken. Wir dürfen bei der Beurteilung der Beziehungen
der Nebennieren zum Zuckerzentrum und zur Leber eines nicht außer acht
lassen. Das Adrenalin wird, wie schon oben hervorgehoben, von der Mark-
substanz der Nebenniere gebildet. Diese stammt vom N. sympathicus ab.
Das Zuckerzentrum ist sicherlich auch ein Sympathicuszentrum. Vielleicht
steht es noch mit anderen, übergeordneten, sympathischen Zentren im
Zwischenhirn in Verbindung. Zur Leber ziehen zahlreiche sympathische
Nervenbahnen. Aus diesen Feststellungen ergeben sich ohneweiteres enge
Beziehungen aller dieser Organe zueinander.

Fassen wir die wichtigsten Feststellungen zusammen, nämlich ein-
mal die Tatsache, daß nach Entfernung der Nebennieren der Zuckerstich
meistens vollständig unwirksam bleibt, obwohl die Leber Glykogen besitzt,
und ferner die Beobachtung, daß er bei entnervter Leber wirksam
ist, sofern wenigstens eine Nebenniere ihre Nervenbahnen noch besitzt,
und endlich der Zuckerstich unwirksam ist, wenn die Nebenieren nervös
isoliert werden, dagegen das übrige Splanchnicusgebiet mit dem Zen-
trum in leitender Verbindung bleibt, so ergibt sich mit größter Wahr-
scheinUchkeit, daß die Nebennieren direkte Beziehungen zur Leber haben und
in irgend einer Weise am Zuckerstoffw^echsel aktiv beteiligt sind. Vieles
spricht dafür, daß ein von den Nebennieren abgegebenes Inkret,
darunter das Adrenalin, 2) auf dem Wege der sympathischen
Zentren und Nerven, die mit den Leberzellen in Verbindung
stehen, auf diese einwirkt, s)

Von größter Bedeutung wäre es, die Art der Beeinflussung der Leber-
zellen kennen zu lernen. Es bleibt das schon mehrfach berührte Problem zu

*) Else Hirschberg und Hans Winterstein: Zeitscbr. f. physiol. Chemie. 100. 185
(1917). — Else Hirschberg: Ebenda. 101. 248 (1918).

') Adrenalin wird sehr leicht verändert. Es ist wohl möglich, daß es nicht selbst
wirksam ist, sondern ein Umwandlungsprodukt.

^) Für die Frage der Bedeutung des Adrenalins für den Kohleliydratstoffwechscl
kann die Mitteilung von G. N. Stewart und /. M. L'ogoß' [L of Pharm. 10. 1, 49 (1917)]
von großer Bedeutung werden, wonach nach Exstirpation der rechten Nebenniere und
der vom linken Semilunarganglion herkommenden Nervenfasern (Versuchstier Katze !)
das Blut adrenalinfrei wird. Störungen irgend welcher Art waren keine zu beobachten !

Kohlehydrate. IQ-^

ergründen, weshalb in der Leberzelle Glykogen und Diastase sich zusammen
finden, jedoch nicht aufeinander wirken, ehe nicht von außen ein Reiz ein-
tritt. Man kann sich, wie schon einmal betont, vorstellen, daß in der Zelle Maß-
nahmen getroffen sind, die verhindern, daß die Diastase ihre Wirkung entfalten
kann, sei es nun, daß sie inaktiviert ist, oder aber das Glykogen jene Gruppe
besetzt enthält, die den ersten Angriff durch das Ferment vermittelt oder aber
sich in einem physikalischen Zustand befindet, der die Fermentwirkung aus-
schließt. Der Möglichkeiten sind sehr viele. i) Es kommt auch in Frage, daß
das Ferment in der Zelle vielleicht nicht zum Glykogen hin diffundieren kann,
wenn nicht der ganze Zustand des Zellinhaltes sich ändert. Die Beobachtung,
auf die wir noch eingehen, daß die Durchlässigkeit von Membranen durch
an sich geringfügige Konzentrationsänderungen im Gehalt an bestimmten
Ionen sich vollständig ändern kann, gibt vielleicht auch Hinweise auf die
Möglichkeit der Reizwirkung. Einstweilen müssen wir uns damit begnügen,
zum Ausdruck zu bringen, daß durch den Reiz in den Leberzellen Ver-
hältnisse geschaffen werden, unter denen die Diastase das Glykogen zer-
legen kann. Mir scheint die Annahme am wahrscheinlichsten, daß Zu-
standsänderuugen, d. h. physikalisch-chemische Veränderungen einsetzen,
die es ermöglichen, daß die bis dahin getrennten Stoffe, Diastase und
Glykogen, aufeinander einwirken. Nicht unerwähnt wollen wir lassen, daß
beobachtet worden ist, daß nach dem Zuckerstich die Leberzellen das
Glykogen in die Blut- und Lymphbahnen ausstoßen, und dann dort der
Abbau einsetzt. Weitere Versuche müssen ergeben, ob dieser Vorgang die
Regel ist und das gesamte Glykogen betrifft. 2) Auf die Möglichkeit einer
Veränderung der Zellgrenzschichten im Sinne einer veränderten Durch-
lässigkeit für Zucker haben wir schon S. 156 hingewiesen.

Man hat auch der Schilddrüse, den Nebenschilddrüsen, der
Hypophyse, der Milz und anderen Organen direkte und indirekte Bezie-
hungen zur Leber und zur Nebenniere zugeschrieben und daran gedacht,
daß je nach Bedarf den Glykogenabbau fördernde und hemmende Sub-
stanzen von bestimmten Drüsen zur Verfügung gestellt werden. 3) Es
liegen jedoch noch keine eindeutigen Resultate vor und vor allem ist noch
ganz unbekannt, an welchen Stellen sie in den Kohlehydratstoffwechsel
eingreifen.*)

Wie außerordentlich vorsichtig man bei allen Versuchen, auf experi-
mentellem Wege an Tieren Störungen im Zuckerhaushalt festzustellen, sein
muß, zeigen die Beobachtungen, wonach psychische Einflüsse den Zucker-

*) Vgl. zu diesem Probleme auch 67. Bernard: Lecons sur le diabete. Paris
1877. — E. J.Lesser: Ergebnisse der inneren Medizin und Kinderheilkunde. XVI. 279
(1919).

^) Vgl. F. Hofmeister: Kohlehydratstoffwechsel der Leber. Vortrag. Nothnagel-
Stiftung. Wien 1913.

^) Vgl. hierzu die interessanten Beobachtungen von H. Eppinqer, W. Falta und
C. Rudinger: Wiener klin. Wochenschr. 21. Nr. 21. 752 (1908); Zeitschr. klin. Med.
66. H. 1 u. 2 (1908) und #7. H. 5 u. 6 (1909). — Heinrich Ritzmann : Arch. f. experim.
Path. u. Pharm. 61. 231 (1911). — Frank P. Underhill und Warren W. Hilditch: Americ.
Journ. of Physiol. 25. 66 (1909). — Frank F. Underhill: Americ. Journ. of Physiol. 27.
331 (1911). — Soichiro Miura: Biochem. Zeitschr. 51. 423 (1913). — Weitere Literatur
vgl. bei Artur Biedl: Innere Sekretion. Urban & Schwarzenberg. Berlin-Wien. 3. Aufl.
(1916). — T. Togawa: Biochem. Zeitschr. 109. 1 (1920).

*) Vgl. auch Frank F. Underhill und Normann R. Blathertvick : Journ. of hiol.
Chem. 18. 87 (1914).

11*

J^g4 VII. Vorlesung.

gehalt im Blute wesentlich zu steigern vermögen. Es hat schon die Fesse-
lung der Tiere 1), die Freilegung eines Gefäßes, die Narkose eine Erhöhung
des Blutzuckergehaltes im Gefolge.-) Nicht unerwähnt wollen wir lassen,
daß bei vielen Forschungen auf diesem Gebiete die angewandte Methodik
der Zuckerbestimmung viel zu wünschen übrig läßt. Es wird vielfach von
Hyperglukoplasmie und auch von Glukosurie gesprochen, obwohl meistens nur
festgestellt worden ist, daß ein bestimmtes Reduktionsvermögen vorliegt.
Es ist durchaus möglich, daß neben Glukose, besonders in pathologischen
Fällen , noch andere reduzierende Stoffe anzutreffen sind. Alle diese Momente
erschweren die Beurteilung der Ergebnisse vieler Versuche außerordentlich.
Sie lassen auch verstehen, weshalb das ganze Forschungsgebiet nicht ent-
sprechend der aufgewandten Mühe gefördert worden ist.

Zum Schlüsse sei noch der Glukosurie bei hungernden Tieren») ge-
dacht. Hofmeister^) beobachtete, daß bei jungen Hunden die Assimilations-
grenze für Kohlehydrate stark herabsinkt, wenn sie ungenügend ernährt
werden. Die Ursache der mangelhaften Ausnutzung der zugeführten Kohle-
hydrate bei Unterernährung könnte darauf beruhen, daß diejenigen Organe,
die den Zuckerstoffwechsel beherrschen, infolge des Hungerzustandes ihre
Funktionen nicht in vollem Umfange durchzuführen vermögen. So kann viel-
leicht die Leber nicht rasch genug die ihr mit dem Blute zugeführte Glu-
kose in Glykogen verwandeln. Es kommt infolgedessen zur Hyperglukoplasmie
und im Anschluß daran zur Glukosurie. Nach neueren Erfahrungen scheint
jedoch der Grund der Hyperglukoplasmie ein anderer zu sein. Es ist
beobachtet worden &). daß geringe Säuremengen imstande sind, eine hepa-
togene Hyperglukoplasmie zu erzeugen. Es wird die Leber veranlaßt, ihr
Glykogen abzubauen, bzw. verhindert, solches zu bilden. Auch sollen die
Leberzellen Glykogen als solches abgeben. Eine Beteiligung der Nebenniere
wurde ausgeschlossen. Nun ist bei der Glukosurie der Hungertiere auch
eine Zunahme des Säuregehaltes des Blutes nachgewiesen worden. Sie dürfte
durch eine Störung des Zellstoffwechsels infolge ungenügender Nahrungs-
zufuhr bedingt sein. Durch Eingabe von Alkali konnte die Hypergluko-
plasmie beseitigt werden.**)

Ein ganz neues Licht auf manche Beobachtungen über das Auftreten von
Glukosurie werfen hoch bedeutsame Versuche von H. J. Hcunhurger und
li. BrmhnanJ) Sie stellten fest, daß das Vermögen der Frosch-
niere, Glukose zurückzuhalten, in außerordentlich feiner Weise
von der chemischen Zusammensetzung der Durchströmungs-
flüssigkeit abhängig ist. Wählt man. zum Durchspülen Bingersche
Lösung, so wird von OP/o Glukose etwa ein Drittel zurückgehalten.
Die verwendete Lösung enthielt: OTo/o NaCl, 0 2«/o Na HCO3, 001 «/« K Ol

1) Vgl. hierzu Zitat 4, S. 158.

'') Vgl. E. Hirsch und //. Reinhach: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 87. 122 (1913);
91. 292 (1914).

^) Hnngernde Menschen verhalten sich gleich. Es- gibt auch eine sogenannte
Landstreicher-Gluko-surie.

*) F. Hofmeister: Arch. f. cxperim. Path. und Pharmak. 26. 359 (1890).

*) H. Elias: Biochem. Zeitschr. 48. 121 (1913).

«) H. Elias und L. Kolb : Biochem. Zeitschr. 52. 331 (1913).

') H. J. Hamburger und R. Brinkman: Biochem. Zeitschr. 88. 97 (1918). —
Vgl. auch G. Barkan, Rh. Broemser und A. Hahn: Zeitschr. f. Biol. 74. 1 (1921).
— Ph. Broemser und Ä. Hahn: Ebenda. 74. 37 (1921).

Kohlehydrate. 165

und 00075 »/o CaCl,. Wurde nun der CaCL-Gehalt auf 0005 oder auf
0-01 5 Yo gebracht, dann erschien sofort in der aus dem Ureter fließenden
Flüssigkeit, dem künstlichen Harn, der gleiche Zuckergehalt, wie er in der'
Durchspülungsflüssigkeit enthalten war, d. h. es wurde kein Zucker zu-
rückgehalten. Läßt man den CaCU-Gehalt gleich, und wird der K-Gehalt ver-
ändert, dann ist das Resultat ein gleiches. Für die Zurückhaltung der maxi-
malen Zuckermenge ist ein ganz bestimmtes Verhältnis von Ca
zu K notwendig. Besonders bedeutungsvoll ist die Feststellung, daß eine
ganz bedeutende Vermehrung der Glukose-Zurückhaltung erhalten werden
kann, wenn in der oben angeführten Durchströmungsflüssigkeit der Gehalt
an NaHCOg auf 009 Vo gesteigert wird. Die Ursache dieser Erscheinung
ist auf die Reaktion der Durchströmungsflüssigkeit zurückzuführen. Ist sie
so wenig alkalisch, daß ihre Reaktion beim Durchströmen sauer wird,
dann nimmt die Durchlässigkeit der Niere für Glukose zu. Bleibt der
künstliche Harn infolge Steigerung des NaHCOs-Gehaltes der Durch-
spülungsflüssigkeit alkaUsch, dann ist die Zuckerretention vergrößert.
Von den 0",lVo Zucker werden bei 0'09Vo NaHCOj doppelt so große
Glukosemengen zurückgehalten , als bei 0"02 "/o Na HCCJa. Gleichzeitig
muß der Gehalt der Lösung an Ca Gl., auch etwas gesteigert werden,
damit eine genügende Konzentration von Ca-Ionen zugegen ist. Wird der
Gehalt an NaHCOg und entsprechend derjenige an CaClj noch mehr ge-
steigert, dann geht noch weniger Glukose durch die Nierenepithelien hin-
durch. Es gelang, allen Traubenzucker mit der folgenden Lösung zurück-
zuhalten: 0-5S NaCl, O-2850'o NaHCOj, 0-OP/o KCl, 0-02»/o Ca CL.
Die Versuche fielen nicht immer gleich aus. Bei der gleichen
Konzentration an den genannten Salzen kam es zuweilen auch zur
Ausscheidung von Traubenzucker: immerhin war die Menge an zurück-
gehaltener Glukose größer als bei anderen Konzentrationen. Fügt man zur
Durchspülungsflüssigkeit die Menge Traubenzucker, die dem normalen Gehalt
des Froschblutes an diesem entspricht, nämlich O^Oö^/o, hinzu, dann wird bei
der erwähnten Salzkonzentration das gesamte Kohlehydrat zurückgehalten.
Interessant ist, daß bei der zuletzt erwähnten Zusammensetzung der Nähr-
lösung das Kalium fehlen durfte. Ferner ist von großer Bedeutung, daß
andere Zuckerarten, wie Rohrzucker, Milchzucker, Maltose, Raff inose, Frucht-
zucker, 1-Arabinose ^und 1-Mannose, unter den gleichen Bedingungen, unter
denen Glukose von den Glomerulusepithelien zurückgehalten wird, durch-
gelassen werden 1). Galaktose, 1-Xylose und d-Ribose werden teilweise
zurückgehalten. Die einzelnen Kohlehydrate verhalten sich somit je nach
ihrer Konfiguration verschieden.

Die Feststellung, daß die Nierenepithelien durch Veränderung
des Mengenverhältnisses der erwähnten Salze und insbesondere
des Ca Clo und des NaHCOg bald mehr, bald weniger, bald gar
nicht für Glukose durchlässig gemacht werden können, ist von
allergrößtem Interesse. Sie zeigt uns, daß die genannten Zellen in ihrer
Durchlässigkeit stark beeinflußbar sind. Es gibt Membranen, die für jeden
Stoff durchlässig sind, andere lassen nur bestimmte Produkte durch. In
den Zellgrenzschichten, die für die Ausscheidung von Substanzen und in

') H. J. Uaynburger und R. lirinkman: Proceed. of Koninkl. Akad. van Weten-
schappen te Amsterdam'. 19. 98«), 997 (1917); 21. Nr. 4. 548 (1919); 22. 353, 360 (1919):
Biochem. Zeitschr. 128. 185. 208 (1922).

IQQ VII. Vorlesung.

unserem Fall für Kohlehydrate aus dem Blute in die Nierenkanälchen
hinein in Frage kommen, haben wir „Membrane" vor uns, deren Zustand
' und damit auch deren Durchlässigkeit für bestimmte Produkte nicht ein-
t'ür allemal gegeben ist, vielmehr unterliegt er mit all den mit ihm ver-
knüpften physikalisch-chemischen Eigenschaften, je nach den vorhandenen
Bedingungen, Wandlungen. Von größtem Interesse ist, daß die Konfigu-
ration der Substrate für das Durchdringen von Zellgrenzschichten von
Bedeutung ist.

Wir werden auf die erwähnten grundlegenden Versuche der Ab-
hängigkeit der Eigenschaften der Zellgrenzschichten von den vorhandenen
Bedingungen von verschiedenen Gesichtspunkten aus zurückkommen. Wir
ersehen aus diesen Beobachtungen, wie sorgfältig alle Bedingungen festge-
stellt werden müssen, unter denen Forschungen auf dem Gebiete des
Kohlehydratstoffwechsels unternommen werden. Eine Änderung in der Zu-
sammensetzung des Blutes vermag schon eine Glukosurie zu erklären.
Wir haben nicht nur den Zuckergehalt des Blutes in Rechnung zu setzen,
sondern müssen auch feststellen, ob sich nicht die Nierenepithelien unter
Bedingungen finden, unter denen sie an und für sich Zucker durchlassen.

Eine Glukosurie kann somit mannigfache Ursachen haben. Fassen
wir die uns bis jetzt bekannten zusammen. Einmal kann vom Darme aus
soviel Zucker zuströmen, daß die Leber- und sonstigen Körperzellen mit
ihm nicht fertig werden. Die Gründe dafür können mannigfaltige sein.
Einmal kann der Zustrom so groß sein, daß die Glykogenbildung an sich
nicht Schritt halten kann. Es kann aber auch sein, daß die Glykogen
bildenden Zellen bereits mit Glykogen beladen sind. Die Nierenzellen greifen
ein und entlassen den Überschuß an Zucker aus dem Plasma. Sie sind unter
normalen Verhältnissen bis zu einer bestimmten Zuckermenge dicht für
Glukose. Wird diese Grenze überschritten, dann beginnen sie durchlässig
zu werden, und zwar kommen in erster Linie, wenn nicht ausschließlich
die Glomerulusepithelien in Betracht, i) Sind die Leberzellen infolge irgend
einer Störung in ihrer Fähigkeit, Glykogen zu bilden, eingeschränkt, dann
muß es wiederum leicht zu einer Hyperglukoplasmie kommen, wenn vom
Darm aus Glukose zur Aufnahme gelangt. Zwar können andere Körper-
zellen einspringen, jedoch hat das seine Grenzen. Behält dabei die Leber
ihre Fähigkeit, aus anderen Materialien als aus Kohlehydraten Glukose
aufzubauen, dann wird noch eine weitere Ursache der Überschwemmung
des Plasmas mit Zucker hinzugefügt.

Eine Hyperglukoplasmie tritt auch dann ein, wenn die Leber innerhalb
kurzer Zeit ohne jede Regelung sich ihres Glykogenvorrates durch Abbau
entledigt.

Nun beherrschen auch die Nierenepithelien in gewissen Grenzen die
Zuckerausscheidung. Sie können durch Änderung der Zusammensetzung
des Blutes für Traubenzucker weniger oder mehr durchlässig werden.
Von einer gewissen Grenze ab lassen die Nierenzellen auf alle Fälle
solchen durch. Eine wirkliche Hyperglukoplasmie wird wohl im allgemeinen
immer eine Glukosurie im (befolge haben. Wir haben aber auch erfahren,
daß die Möglichkeit besteht, daß die Niere bei normalem Zuckergehalt, ja
sogar bei vermindertem für Glukose durchlässig werden kann.

') H. J. Hamburger und R. lirinkinan: Biochem. Zeitschr. 94. 131 (1919).

Kohlehydrate. 167

Bei jeder Glukosurie werden wir genau zu studieren haben, wo die
Ursache zu suchen ist. Sie selbst ist ja immer nur eine Folgeerscheinung.
Treffen wir auf eine Hyperglukoplasmie, dann interessiert es uns zu erfahren,
wie diese zustande gekommen ist. Ist sie enteral (aUmentär) oder he-
pathogen bedingt? Im letzteren Falle ist zu prüfen, aus welchem Grunde
die Leber versagt. Ist der Glykogenaufbau oder sein i\,bbau oder beides
zugleich gestört? Hat sich die Durchlässigkeit der Zellgrenzschichten der
Leberzellen für Glukose verändert? Liegt die Ursache primär in der Leber
oder hat eine Beeinflussung von außen stattgefunden (Zuckerzentrum,
Fortfall des Einflusses eines Organes mit Inkretbildung: Schilddrüse, Hypo-
physe, Nebenniere. Milz usw\)? Diese wenigen Hinweise mögen genügen,
um zu zeigen, wie zahlreiche Fragen jeder Fall von Glukosurie uns auf-
gibt. Sie vermehren sich noch, wenn wir im folgenden weiter in das
Problem des Kohlehydratstoffwechsels vordringen werden.

Vorlesung VIII.
Kohlehydrate.

VII.

Die Beziehungen der Panl<reasdrüse zum Kohiehydratstoffwechsel.

Unsere Kenntnisse über den Kohiehydratstoffwechsel und insbesondere
über die Regelung des Abbaues des Traubenzuckers im tieri-
schen Organismus haben durch die von J. v. Mering und 0. Min-
koivski^) im Jahre 1889 entdeckte Tatsache, daß Hunde, denen ihre
Pankreasdrüse vollkommen fortgenommen ist, im Harn Zucker
ausscheiden, eine wesentliche Erweiterung erfahren. Diese Beobachtung
wurde bald bestätigt, bald wurde bestritten, daß die Entfernung der Pan-
kreasdrüse eine Störung des Kohlehydratstoffwechsels im Gefolge habe.
In vielen Fällen war auch die Glukosurie eine nur vorübergehende. Es
ist bald geglückt, zu zeigen, worauf diese Unstimmigkeiten in den Resul-
taten der einzelnen Versuche zurückzuführen w-aren. Es kommt nämlich
darauf an, daß die Pankreasdrüse vollständig entfernt wird.') Bleiben
auch nur einzelne Zellnester bei der Operation zurück, dann vermögen
diese allein den Kohiehydratstoffwechsel in normalen Bahnen zu halten,
solange sie ihre in Frage kommenden Funktionen auszuüben imstande
sind und keine besonderen Anforderungen an den Kohiehydratstoffwechsel
gestellt werden! Es ist dies eine Entdeckung von größter Bedeutung. Bei
weiteren Untersuchungen konnte gezeigt werden, daß auch Fische (Sela-
chier»), Amphibien (Frösche*), Reptilien (Schildkröte) und Vögel^) die
vollständige Pankreasexstirpation mit dem Auftreten einer Glukosurie be-
antworten. Es steht fest, daß in dem ganzen Tierreiche die Pan-
kreasdrüse außer der Aufgabe, an den Darmkanal Verdauungs-
saft abzugeben, noch einen bedeutsamen, nicht ersetzbaren
Einfluß auf den Kohiehydratstoffwechsel hat.

') J V. Mering und 0. Minkowski: Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 26. 371
(1890). — O. Minkowski: Untersuchungen üher den I)iabetes. Leipzig. Vogel. 1893.

=') Eduard Fflüqer : Pflüger?, Archiv. 106. 181 (1905).

») Adehof: Zei'tschr. f. liiol. 28. 293 (1891). — Wilh. Marctise: Arch. f. (Anat. u.)
Pbysiol. 539 (1894).

*) V. Diamare: Zentralhl. f. Physiol. 20. ()17 (1906); 21. 863 (1907).

5) W. Rausch: Archiv, f. experim. Path. u. Pharmak. 37. 274 (1890); 39. 219
(1897). — 0. Minkoivski: Arch. f. experim. Path. u. Pharmak. 31. S,'i (189:5). — Max Cremer
und A. lütter: Zeitschr. f, Biol. 28. 459 (1891).

Kohlehydrate. 1(39

Zunächst dachte man daran, daß das Fehlen der Pankreasdrüse des-
halb eine Störung des Kohlehydratstoffwechsels zur Folge hat, weil ja mit
dem Wegfall dieses Organes auch die Sekretion des Pankreassaftes
in den Darmkanal aufgehoben ist. Es wäre denkbar, daß nunmehr die
Verdauung beeinflußt wird und sich indirekt Störungen aller Art an-
schließen, unter denen auch der Zuckerstoffwechsel leidet. Gegen diese
Annahme spricht die Tatsache, daß die Glukosurie dann ausbleibt, wenn
zwar jede Verbindung der Pankreasdrüse mit dem Darmkanal unter-
bunden ist, jedoch noch funktionstüchtige Organteile im Organismus zu-
rückgeblieben sind.

Nunmehr suchte man die Glukosurie nach erfolgter vollständiger
Entfernung der Pankreasdrüse in Zusammenhang mit jener Art der Zucker-
ausscheidung im Harn zu bringen, die nach Erregung des Zucker-
zentrums eintritt. Es wäre denkbar, daß bei der Operation Nervenbahnen
gereizt werden, die in Beziehung zum Zuckerzentrum stehen. Auch diese
Annahme konnte als unhaltbar erwiesen werden. Einmal würde mit ihr
sehr schwer die Tatsache in Einklang zu bringen sein, daß die Glukosurie
ausbleibt oder höchstens eine vorübergehende ist, wenn von der Pankreas-
drüse kleine Picste zurückbleiben. Es wäre sehr gesucht, wollte man an-
nehmen, daß die Entfernung dieser letzten Pteste auf dem Wege von
Nervenbahnen eine Reizung des Zuckerzentrums v^eranlaßt. Selbstverständ-
lich bleibt bei nicht sorgfältiger Entfernung der Pankreasdrüse bald diese,
bald jene Zellgruppe zurück und nicht etwa immer ein bestimmtes Organ-
stück. Schon diese Beobachtungen beweisen die Unmöglichkeit, die nach
Entfernung der Pankreasdrüse auftretende Glukosurie mit dem Zucker-
zentrum und seinen Funktionen in direkten Zusammenhang zu bringen.

Ganz besonders klar hat der folgende Versuch von Mi?ikowski am
Hunde bewiesen, daß ohne jeden Zweifel die Pankreasdrüse als solche in
den Kohlehydratstoffwechsel eingreift. Beim Hunde ist der unterste Teil
des absteigenden Astes der Pankreasdrüse nicht mit dem Duodenum ver-
wachsen. Er liegt vielmehr frei im Mensenterium. Dieses Stück trennte nun
Minkowski^) so vom übrigen Pankreasgewebe, daß es im Zusammenhang
mit dem Mensenterium blieb und seine Versorgung mit Blut- und Lymph-
gefäßen und Nerven nicht gestört wurde. Dieses Pankreasstück wurde
nun aus der Bauchhöhle herausgezogen und unmittelbar unter der Har.t
neben der Schnittwunde eingeheilt. Nachdem das Versuchstier diese Ope-
ration überstanden hatte, wurde die Bauchhöhle wiederum geöffnet und
nun der gesamte Rest der zurückgebliebenen Drüse vollständig entfernt.
Es blieb also nur das kleine, unter der Haut eingeheilte Stück der Pan-
kreasdrüse übrig, trotzdem trat keine Glukosurie auf. Wurde nun auch
dieser Teil des Pankreas exstirpiert, dann stellte sich sofort Zuckeraus-
scheidung im Harn ein.

Das gleiche Resultat erhält man, wenn man den größten Teil der
Pankreasdrüse entfernt und nur ein Stück davon zurückläßt, das mit dem
Darmkanal nicht mehr in Zusammenhang steht. Die so operierten Tiere
erholen sich rasch. Die Wunden sind bald vernarbt. Man findet im Harn
höchstens in den ersten Stunden nach der Operation Zucker. Das zurück-

*) 0. Minkowski: Arch. f. experni. Path. u Pharm. 31 81 (1893). — Vgl. auch
Hedon: Diahete pancröatiqne. Paris 1908.

170 VIII. Vorlesung.

gelassene kleine Stück Pankreasdrüse genügt, um den Kohlehydratstoff-
wechsel aufrecht zu erhalten.') Xach einiger Zeit jedoch erfolgt Glukosurie.
Tötet man das Versuchstier, dann findet man, daß das zurückgelassene
Pankreasgewebe zugrunde gegangen ist. Die auftretende Glukosurie zeigt
uns unmittelbar an^ daß nunmehr keine funktionstüchtigen Pankreas-
drüsenzellen mehr vorhanden sind. Sie degenerieren offenbar deshalb,
weil die Bildung des Pankreassekretes weiter geht. Es fehlt der Abfluß
und infolgedessen kommt es zu Stauungen, die dann zum Untergang der
Zellen führen.

Nachdem einwandfrei festgestellt worden ist, daß der vollständi-
gen Entfernung der Pankreasdrüse immer eine Glukosurie
folgt, ergibt sich zunächst die Frage nach ihrer Ursache. Bis jetzt haben
wir zwei Möglichkeiten für das Zustandekommen einer Zuckerausscheidung
im Harn kennen gelernt. Einmal wird eine solche durch ein Zuviel an Zucker
im Blutplasma verursacht. Ferner kann die Niere für Glukose durchlässig
werden, d. h. es kommt zur Zuckerausscheidung, obwohl der Zuckergehalt
des Blutes nicht gesteigert ist. Es sei an die Glukosurie nach Einführung
von Kochsalzlösung in die Blutbahn erinnert 2) und an die Feststellungen
über die Abhängigkeit der Durchlässigkeit der Glomerulusepithelien von der
Zusammensetzung der Durchspülungsflüssigkeit. 3) Es hat sich erw^iesen,
daß die Zuckerausscheidung, die sich bei pankreaslosen Tieren
findet, durch eine Hyperglukoplasmie verursacht ist. Man trifft
stets einen erhöhten Zuckerspiegel im Blutplasma an.

Es hätte somit die Glukosurie nach Entfernung der Pankreasdrüse
die gleiche Ursache, wie diejenige nach erfolgtem Zuckerstich. Schon die
Tatsache jedoch, daß der letztere nur dann von Erfolg begleitet ist, wenn
die Leber Glykogen aufweist, während die Pankreasexstirpation immer
Hyperglukoplasmie im Gefolge hat, sofern die Entfernung der Drüse eine
vollständige ist, beweist, daß beide Arten von Störungen des Zuckerhaus-
haltes nicht identisch sein können. Dazu kommt noch, daß die Zucker-
ausscheidung nach Pankreasexstirpation eine dauernde ist. Sie hält bis
zum Tode des pankreaslosen Tieres an. Selbst dann, wenn das Tier
hungert, erscheint beständig Glukose im Harn.

Diese Feststellungen führen zu der weiteren Frage: Weshalb be-
steht nach erfolgter, vollständiger Pankreasexstirpation eine
dauernde Hyperglukoplasmie? Es ist immer mehr erkannt worden,
daß eine wesentliche Störung des Kohlehydratstoffwechsels nach Ausfall
der Pankreasdrüse darin liegt, daß die Leber nicht mehr in der Lage
ist, Glykogen in ausreichendem Maße aufzubauen. Man findet
dieses Organ nach Pankreasexstirpation arm an Glykogen. Besonders
wichtig ist die Beobachtung, daß nach Entfernung der Pankreasdrüse die
Leber beim Durchblutungsversuch 32 Stunden bis 5 Tage nach der
(Jperation weder Trauben- noch Fruchtzucker in Glykogen umzuwandeln
vermochte.*) Versuche, durch Zusatz von Pankreasextrakt die Glykogen-
synthese in Gang zu bringen, hatten ein negatives Ergebnis. Ferner ist
festgestellt worden, dali die Froschleber nach Pankreasexstirpation

') W. Sandmejjer: Zeitschr. f. Biol. 31. 12 (1895).

■') S. 157.

") Vgl. S. 164.

*) H. K. liarrenscheen : Biochem. Zeitschr. 58. 277 (1914).

Kohlehydrate. 171

einen vermehrten Abbau des Glykogens zeigt. ^) Es muß somit die Ent-
fernung der genannten Drüse mit einer tiefgehenden Veränderung
der Leberzellen verbunden sein. 2) Es ist verlockend, anzunehmen,
daß die Pankreasdrüse einen oder mehrere Stoffe liefere, die den Glykogen-
aufbau in der Leber beherrschen und diese Vorstellung der Feststellung
gegenüber zu stellen, wonach die Nebennieren Inkretstoffe abgeben, die
umgekehrt den Glykogenabbau beherrschen. Man könnte dann im Wechsel-
spiel dieser Wirkungen die ganze Regelung des Glykogenauf- und -abbaus
in der Leber erblicken, wobei es, wie S. 162 ff. schon betont, zur Zeit nicht
möglich ist, zu entscheiden, welcher Art die Störung im Grunde genom-
meif ist. 3)

Wir müßten nun der Frage nachgehen, ob wir die schweren Störungen
des gesamten Zuckerstoffwechsels nach Ausfall der Funktionen der Pan-
kreasdrüse damit erklären können, daß die Leberzellen aus irgend
einem Grunde, w^obei auch eine veränderte Durchlässigkeit der Zellgrenz-
schichten der Leberzellen eine Kolle spielen könnte (vgl. S. In6). nicht mehr
imstande sind, den ihnen zugeführten Traubenzucker zu Glykogen auf-
zubauen. Es drängen sich ohne weiteres Einwände auf. Zunächst denken
wir an die übrigen Glykogenspeicher und ferner an die Umwandlung von
Zucker in Fett! Sollten auch hier Störungen vorliegen, so daß der ge-
samte dem pankreaslosen Organismus zugeführte Traubenzucker und der
in ihm entstehende in den Gew^eben und dem Blutplasma liegen bleiben.
Es käme fortwährend zu einer Hyperglukoplasraie und infolge davon zu
einer Glukosurie. Nun ist eine Störung des Glykogenaufbaues in den
übrigen Körperzellen außer denen der Leber nicht festgestellt. Die Fähig-
keit der Bildung von Fett aus Zucker bei Fehlen der Pankreasdrüse ist
nicht eindeutig geprüft. Es ist wahrscheinhch unmöglich, sie zu verfolgen,
weil der pankreaslose Organismus wohl überhaupt kaum zur Fettablagerung
kommt. Ihm entgeht mit dem durch die Nieren ausgeschiedenen Zucker
beständig wertvolles Energiematerial. Infolgedessen wird er alle organi-
schen Nahrungsstoffe und Verbindungen, deren Energieinhalt er er-
schließen kann, zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels heranziehen. Auf
alle Fälle können wir uns somit nicht ohne weiteres darauf stützen,
daß der gesamte Organismus des pankreaslosen Organismus Glukose nicht
mehr unterbringen kann. Daß jedoch in dieser Richtung eine schwere
Störung vorliegt, daraufhin deutet auch die Beobachtung, daß pankreaslose
Hunde von per os zugeführter und intravenös eingespritzter Glukose einen
viel größeren Anteil durch die Nieren ausscheiden, als normale Tiere.*)

Einer der wichtigsten Befunde des gesamten Kohlehydratstoffwechsels
schließt sich hier an. Man begann, die Menge der im Harn erscheinenden
Glukose zu bestimmen und fand bald, daß mehr Traubenzucker im
Harn erschien als Kohlehydrate mit der Nahrung aufgenommen

1) Fröhlich und Pollack: Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 77. 265, 299 (1914).

*) Vgl. Auch E. J. Lesser : Ergebnisse der inneren Medizin und Kinderheilkunde.
XVI. 279 (1919).

') Vgl. hierzu z. B. Herter und Wakemann: Virchow?> krch\\ . 169. 479 (1902). —
Zuelzer, Dorn und Marxer: Deutsche med. Wochenschr. Nr. 32. 1908. — 0. Loewi:
Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 58. 83 (1908). — V. Falta und J. G. Priestley : Berliner
klin. Wochenschr. Nr. 47 (1911).

*) F. M. Allen und J/ar?/ B. Wishart: The Journ. of biol. ehem. 13. 615 (1920). —
F. M. Allen: Americ. .Journ. o"f the med. Sciences. 160. 781 (1920).

1^2 VIII. Vorlesung.

waren. Zuerst dachte man daran, daß vorhandene Glykogenvorräte das
Mehr an Zucker im Harn bedingten. Schließlich müßte jedoch dieser
Zuschuß aufhören! Je genauer man die verabreichte Nahrung auf Kohle-
hydrate untersuchte, und je sorgfältiger die Zusammensetzung des Harnes
studiert wurde, um so zwingender wurden die Beweise, daß der pankreas-
lose Hund mehr Traubenzucker im Harn ausscheidet als er Kohlehydrate
einnimmt und besitzt, i) Somit war bewiesen, daß der tierische
Organismus Traubenzucker aus Nichtkohlehydraten bildet. Die
einen Forscher glaubten, daß eine Umwandlung von Fett in Kohlehydrate
vorliege, während andere die Eiweißkörper Ijzw. ihre Bausteine, die
Aminosäuren, als Quelle für Glukose bezeichneten. Die letztere Annatime
ist über jeden Zweifel sicher festgestellt, während eine Zuckerbildung aus
Fett zwar durchaus nicht ausgeschlossen ist, jedoch bisher nicht eindeutig
bewiesen werden konnte. 2)

Somit hat die der Entfernung der Pankreasdrüse folgende Glukosurie
zu der weittragenden Erkenntnis geführt, daß der tierische Organismus
Kohlehydrate aus bestimmten Aminosäuren bilden kann. Wir
kommen auf diese Tatsache noch zurück. Handelt es sich bei dieser
Bildung von Glukose um einen Vorgang, der etwas Abnormes,
eben durch das Fehlen der Pankreasdrüse Bedingtes darstellt,
oder kommt vielmehr eine Quelle für Zucker zum Vorschein,
die auch sonst — nur vielleicht in geringerem Umfange —
fließt, jedoch der direkten Beobachtung entgeht, weil der ge-
bildete Traubenzucker normalerweise sofort weiter verwertet
wird? Es wäre sehr gesucht, wollte man annehmen, daß die Zellen des
tierischen Organismus, nachdem sie durch die Fortnahme der Pankreas-
drüse schwer geschädigt sind, auf einmal zu dem unzweifelhaft sehr
komplizierten Vorgang der UmAvandlung von Nichtzuckern in Kohlehydrate
greifen, ohne auch sonst den gleichen Weg einzuschlagen. Eine ganze
Kette von Vorgängen ist notwendig, bis Aminosäuren in Zucker verwandelt
sind. Wie sollte ein so komplizierter Vorgang plötzlich ohne jede Vor-
bereitung von den Zellen bewältigt werden, wenn sie wirklich etwas ganz
Neuartiges zu leisten hätten! Es ist vielmehr als sicher festgestellt
anzunehmen, daß Ftets aus bestimmten Aminosäuren in einem dem
Bedarf angepaßten Umfange Glukose entsteht. Nachdem wir wissen, daß
beim Abbau von Eiweißbausteinen und von Glukose gemeinsame Abbau-
stufen entstehen (vergl. S. 137) und uns ferner bekannt ist, daß umkehr-
bare Vorgänge vorliegen, erscheint uns die Bildung von Zucker aus be-
stimmten Aminosäuren nicht mehr auffallend. Es fließen der Stoff-
wechsel mancher EiweiÜbausteine und derjenige der Glukose und sicherlich
auch derjenige der Bausteine der Fette zusammen.

Kehren wir nunmehr zu der grundlegenden Frage nach der Ursache
der Hyperglukoplasmie- nach vollständiger Entfernung der Pankreasdrüse
zurück. Wir haben festgestellt, daß nicht nur Kohlehydrate als Quelle für
den Traubenzuckergehalt des Blutplasmas in Frage kommen, die mit der

M Vgl. u. a. //. Lüthje: Deutsches Arch. f. kliu. Med. 79. 498 (1904); rfiiU/ers
Archiv. 106. 160 (1904). — /.. Mohr: Zeitschr. f. klin. Med. 52. 337 (1904). — Eduard
J'/lüf/er und Peter Junkersdorf : I'ßü(/erü Archiv. 131, 201 (1910).

') Vgl. Vorlesung X, XI und XV. — Vgl. auch August Krogh und Johannes
Lindhard (Göran lAljestrand und Knud Gad): Biochem. .lourn. 14. 290 (1920).

Kohlehydrate, 173

Nahrung aufgenommen werden oder bereits in den Geweben vorhanden
sind, viehnehr werden beständig Zuckermoleküle aus anderen Verbin-
dungen und insbesondere aus bestimmten Aminosäuren gebildet. Von diesen
Gesichtspunkten aus wird eine Hyperglukoplasmie verständlich, wenn man
annimmt, daß die Leberzellen den Überschuß an Glukose nicht dem Blut-
plasma entziehen.

Bevor man die Wechselbeziehung zwischen der Pankreasdrüse und
der Leber im Hinblick auf den Glykogenaufbau erkannt hatte, suchte
man die Störung des Zuckerstoffwechsels in der Hauptsache in demjenigen
der Muskelzelle. Man vermutete, daß diese die Fähigkeit eingebüßt habe,
das Zuckermolekül zu zerlegen. Es sollte die Pankreasdrüse einen Stoff
liefern, der in irgend einer Weise den Abbau des Zuckers im Muskel
leitet. In der Tat sind Versuche mitgeteilt worden, aus denen hervorzu-
gehen schien, daß die Muskulatur von pankreaslosen Tieren nicht im-
stande ist, Glukose abzubauen^), jedoch ist diesen Ergebnissen wider-
sprochen worden.2) Aus neueren Versuchen geht hervor, daß auch im
pankreaslosen Organismus Glukose zum Abbau kommt und vor allem auch
die Muskelzellen sich aus ihr Energie erschließen können. Es ist von
größter Tragweite, eindeutig zu entscheiden, ob Muskelzellen pankreasloser
Tiere Glukose abbauen und verwerten können oder nicht, denn im letz-
teren Falle wäre klar erwiesen, daß die erwähnten Zellen nicht ausschließ-
lich auf Glukose als Energiematerial angewiesen sind, denn das pankreas-
lose Tier kann Muskelarbeit leisten. Wir möchten auf Grund der vorlie-
genden Arbeiten und an Hand eigener Erfahrungen der Ansicht zuneigen,
daß die Annahme die zutreffende ist, wonach die Muskulatur des pankreas-
losen Organismus Zucker zerlegen kann. Unentschieden bleibt, ob dei"
ganze Vorgang glatt verläuft und qualitativ und quantitativ restlos unge-
stört ist. Hier müssen weitere Versuche Klarheit bringen. Es spricht
manches dafür, daß die Störung des Kohlehydratstoffwechsels nach voll-
ständiger Entfernung der Pankreasdrüse mit der Einschi'änkung bzw. Auf-
hebung der Glykogensynthese in der Leber nicht erschöpft ist.

Wir müssen noch der Möglichkeit gedenken, daß die Pankreasdrüse
nicht direkt auf die Leberzellen einwirkt und ihren Glykogenaufbau durch
Abgabe bestimmter Stoffe regelt. Es könnte sein, daß sie in Beziehung
zu anderen Organen, wie zur Schilddrüse, Hypophyse usw. steht und über
diese Einfluß auf die erwähnten Zellen gewinnt. Von diesem Gesichtspunkte
aus wäre es verständhch, weshalb es bis jetzt nicht in einwandfreier Weise
gelungen ist, die nach erfolgter vollständiger Entfernung der Pankreas-
drüse auftretende tiefgreifende Störung des Kohlehydratstoffwechsels durch
Verfüttorung von Pankreasgewebe bzw. Einspritzung von Auszügen aus
solchem wirksam zu beinflussen. Bevor in dieser liichtung nicht erfolgreiche

■') E. H. Starling und ('. Lovatt Evans: Jouru. of Physiol. 49. B7 (1914). —
E. Verzdr und A. v. Feje'r: Biochem. Zeitschr. 53. 140(1913). — F. Verzdr: Ebenda.
66. 75 (1914).— <). Borges und IL Salomon: Ebenda. 27. 143 (1910). — Vgl. auch (). For-
ges: Ebenda. 27. 131 (1910). — E. Eorschbach r.ud H. Schc'ifer: Archiv f. experim.
Path. u. Parmak. 82. 344 (1918). — 0. Loewi: Therapeutische Monatshefte. 32. 350
(1918). — H. K. Moorhouse, S. W. Patterson und M. Stei^henson: Biochem. J. 9.
171 (1915).

^) Vgl. Ernst J. Lesser: Biochem. Zeitschr. 103. 1 (1920). -Jakob K. Parnas:
Ebenda. 116. 89 (1921). — Fr. M. Allen und Mary B. Wishart: The Americ. J. of med.
Sciences. 161. 165 (1921).

174 VIII. Vorlesung.

Versuche vorliegen, bleibt die Annahme, daß die Pankreasdrüse als solche
Stoffe erzeugt, die irgendwie in den Kohlehydratstoffwechsel eingreifen, un-
bewiesen. Viel w^ahrscheinUcher erscheint einstweilen, daß mehrere Organe
in der erwähnten Pachtung zusammenarbeiten. Eines davon ist die Pankreas-
drüse.

Es fragt sich nun, mit welchen w^eiteren Organen sie gemeinsam
den Kohlehydratstoffwechsel beherrscht, und welcher Art diese Bezie-
hungen sind. Schließhch könnte man auch daran denken, daß die Pankreas-
drüse mit den Nebennieren zusammen arbeitet und diese in der Abgabe
jener Stoffe beeinflußt, die den Glykogenabbau in Gang bringen, i) Vielleicht
fällt mit dem Ausfall der Pankreasdrüse eine Hemmung fort, so daß die
Leberzellen nur auf Glykogenabbau und nicht auch auf Glykogenaufbau
eingestellt sind. Bei allen diesen Einflüssen kann es sich um solche
physikalisch-chemischer Art handeln. Durch ganz geringfügige Verschie-
bungen in der Zusammensetzung von Zeilinhaltsstoffen oder auch nur
solchen der Zellgrenzschichten können für die Funktionen der Zellen
hochbedeutsame Zustandsänderungen bestimmter Zellbestandteile eintreten,
die für den Verlauf bestimmter Zellfunktionen von ausschlaggebender
Bedeutung sind. Erwähnt sei noch, daß man die bisher negativen
Ergebnisse der Versuche, die Pankreasdrüse durch aus ihr gewonnene
Stoffe zu ersetzen, auch auf eine hohe Empfindlichkeit der wirksamen
Produkte zurückführen kann, doch fehlen bestimmte Anhaltspunkte für
eine solche Annahme. Es ist auch denkbar, daß bessere Fiesultate zu ge-
winnen w^ären, wenn man unmittelbar nach der erfolgten Entfernung
der Pankreasdrüse mit Ersatzversuchen einsetzen würde. Man muß damit
rechnen, daß die einmal vorhandene Störung Zustände schafft, die nur
schwer oder überhaupt nicht mehr überwindbar sind.

Hatten auch, wie eben erwähnt, Versuche, die entfernte Pankreasdrüse
durch Verfütterung von Gewebe dieses Organes oder auch von Auszügen aus
ihm zu ersetzen, keinen eindeutigen Erfolg, so besteht, und das möchten wir
besonders hervorheben, doch kaum ein Zweifel darüber, daß die Pankreas-
drüse mittelst Inkretstoffen direkt oder indirekt auf den Kohlehydratstoff-
wechsel einwirkt. Es seien einige Belege für diese Annahme angeführt^):
Zunächst sei an die auf S. 169 erwähnten Versuche erinnert, wonach ein
kleines Stück der Pankreasdrüse genügt, um ihren Einfluß auf den Kohle-
hydratstoffwechsel aufrecht zu erhalten. Es lassen sich ferner zwei Tiere so
vereinigen, daß das Blut des einen Organismus auch im Körper des anderen
kreist. 3) Man nennt eine solche Vereinigung zweier Tiere Parabiose.
Forschhach*) vereinigte zwei junge Hunde. Dem einen Tiere wurde dann

1) E. Heyon: Arch. internat. de physiol. 18. 213 (1921).

2) J. li. Murlin und ./. E. Sweet (The J. of biol. Cheni. 28. 1 [1916]) sind der
Ansicht, daß der Umstand, daß bei der Entfernung der Pankreasdrüse die in das Duo-
denum übertretende Salzsäure des Mageninhaltes infolge des Fehlens des Pankreassaftes
nicht ausreichend durch Alkali neutralisiert werden kann, viel dazu beiträgt, daß der
Kohleh} dratstoflWechsel gestört wird. Dieser Annahme widersprechen viele Beob-
achtungen, es sei z. B. an die Tatsache erinnert, daß ein kleines Stück der Pankreas-
drüse genügt, nun eine Hyperglukoplasmie und damit eine Glukosurie zu verhindern.

') F. Sauerbrnch und 3f. Ileijde: Münchener med. Wochcnschr. Nr. 4. 908. —
E. Hedon: Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 60. 131 (1909).

*) J Forschbach : Deutsche med. Wochenschr. Nr. 21. 1908; Archiv, internat. de
physiol. 13. 4 (1913).

Kohlehydrate. I75

die Pankreasdrüse entfernt. Es trat bei diesem keine Glukosurie auf.
Einem einzelnen Kontrolltier war gleichzeitig die Pankreasdrüse weg-
genommen worden. Dieses litt an ausgesprochener Glukosurie. Der Ausfall
dieses Versuches macht es im höchsten Grade wahrscheinlich, daß die
Pankreasdrüse an das Blut Stoffe abgibt, die den Kohlehydratstoffwechsel
direkt oder indirekt beeinflussen. Nur so kann man erklären, weshalb das
Tier ohne Pankreas frei von Glukosurie blieb. Es wurden ihm unzweifel-
haft vom gesunden und mit ihm vereinigten Tiere die von dessen Pankreas-
drüse sezernierten Stoffe zugeführt. Zu dem gleichen Ptesultate führten
Bluttransfusionsversuche. So beobachtete Hedon^), daß die Glukosurie
rasch verloren ging, als er einem pankreaslosen Hunde Blutserum, das
aus venösem Blut der Bauchspeicheldrüse eines gesunden Hundes stammte,
in eine Vena mesaraica einführte.

Einen der Parabiose ganz entsprechenden Zustand stellt
jedes schwangere Tier dar. Carlson und Drennan-} legten sich die
wichtige Frage vor, ob die Pankreasdrüsen der im Uterus befindlichen,
beinahe ausgewachsenen Föten für die entsprechende Drüse des mütter-
lichen Organismus eintreten können. Sie exstirpierten hochträchtigen
Hündinnen die Pankreasdrüse. Es trat entweder keine oder doch nur
eine geringfügige Glukosurie auf. In dem Augenblicke, in dem bei der
Geburt das letzte Junge und damit die letzte Pankreasdrüse den mütter-
lichen Organismus verlassen hatte, stellten sich Hyperglukoplasmie und
Glukosurie ein! Diese Beobachtungen beweisen, daß von den Pankreas-
drüsen der Föten durch den Plazentarkreislauf Stoffe auf das Muttertier
übergegangen waren, die den Kohlehydratstoffwechsel auch im mütter-
lichen Organismus trotz Fehlens seiner Pankreasdrüse in normalen Bahnen
zum Ablauf brachten. Mit der Entfernung der Föten fiel dieses Inkret
fort und die Störung des Kohlehydratstoffwechsels war da!

Auch der folgende Versuch spricht im Sinne einer innersekretori-
schen Tätigkeit der Pankreasdrüse. BiedP) unterband bei einem
Hunde den Ductus thoracicus, oder er leitete die in diesem be-
findliche Lymphe nach außen ab und beobachtete, daß trotz
Erhaltenseins einer funktionsfähigen Pankreasdrüse eine an-
dauernde Glukosurie auftrat.^ Der Ausfall dieser Versuche weist
darauf hin, daß die Pankreasdrüse jene Stoffe, die in den Kohlehydratstoff-
wechsel eingreifen, nicht direkt der Blutbahn übergibt. Sie werden vielmehr
zunächst dem Ductus thoracicus zugeführt. Sie gelangen dann in diesem
mit dem Chylus in den großen Kreislauf. Durch die Unterbindung des
Ductus thoracicus bzw. durch die Ableitung der Ductuslymphe wird die
Verbindung zwischen der Pankreasdrüse und den übrigen Organen des

1) Hedon: Compt. rend. de la soc. biol. 71. 124 (1911).

^) Ä. J. Carlson und F. M. Drennan: Americ. Journ. of Physiol. 28. 391 (1911).
— Vgl. auch F. M. Drennan: Ebenda. 28. 396 (1911). — A. J. Carlson und //. Ginsburg:
Ebenda. 36. 217 (1914). — Vgl. hierzu Fr. M. Allen: The American J. of Physiol. 54.
451 (1921). Dieser Autor konnte die erwähnten Versuche nicht bestätigen. Es muß
abgewartet werden, worauf der Widerspruch zurückzuführen ist.

») Arfur Biedl: Zentralbl. f. Physiol. 12. (i24 (1899). — Vgl. ferner A. Biedl und
Jh.. R. Offer: Wiener klin. Wochcuschr. Nr. 49. Iö3ü (1907). — Es wäre sehr erwünscht,
wenn dieser wiclitige Versuch wiederholt würde'

*) Wie schon mehrfach betont, erhalten alle derartigen Versuche erst die volle
Beweiskraft, wenn neben der Zuckerausscheidung im Harn auch der Zuckergehalt des
Blutplasmas ausreichend kontrolliert wird.

'•

1 7(5 \lll. Vorlesung.

Organismus unterbrochen. Infolgedessen bildet sich der gleiche Zustand
heraus, wie wenn die Pankreasdrüse entfernt wäre.

Ganz von selbst stoßen wir nun noch auf das folgende Problem. Wir
haben bis jetzt eine Doppelfunktion der Pankreasdrüse kennen gelernt. Sie
bildet und sezerniert den V'erdauungssaft. Seine hohe Bedeutung für die
Kohlehvdratverdauung haben wir bereits besprochen. Ferner gibt sie an
das Blut — direkt oder indirekt auf dem Wege der Lymphbahnen — In-
kretstoffe ab. Werden nun Sekret- und Inkretstoffe von den
gleichen Zellarten gebildet oder enthält die Pankreasdrüse
zwei grundsätzlich verschiedene ZellartenV Die mikroskopische
Betrachtung der Pankreasdrüse zeigt, daß in der Tat zwei verschiedene
Zellformen in ihr vorhanden sind.^) Die einen stehen in Zusammenhang
mit Ausführungsgängen und sind ohne Zweifel als die Bildungsstätten der
Sekretstoffe anzusprechen. Die anderen sind in Gruppen angeordnet und
entbehren dieser Beziehung zu Ausführungskanälen. Es ist auch heute
noch nicht über jeden Zweifel festgestellt, ob man berechtigt ist, anzu-
nehmen, daß die nach ihrem Entdecker 2) und ihrer Anordnung als Lan-
gerhanssche Inseln bezeichneten Zellarten allein für die Bildung von
Inkretstoffen in Frage kommen. Nach der einen Ansicht stellen die in den
Langerhans&chen Inseln vereinten Zellen Jugendformen von später Pankreas-
saft liefernden Drüsenzellen dar. Nach dieser Anschauung käme für die
Beeinflussung des Kohlehydratstoffwechsels das gesamte Drüsenparenchym
einheitlich in Frage^), d. h. eine Scheidung in Sekret- und Inkretzellen
wäre nicht vorhanden. Nach der anderen Anschauung hätte man zwischen
zwei Zellarten mit getrennten Funktionen zu unterscheiden. Es ist zurzeit
nicht möglich, zu der einen oder anderen Ansicht endgültig Stellung zu
nehmen. Mir scheint, daß diejenigen Forscher, die für die Sekret- und
Inkretbildung gesonderte Zellarten fordern, zu sehr in der Meinung be-
fangen sind, als würde die einzelne Zelle eine biologische Einheit dar-
stellen. Je mehr wir in den physikalisch-chemischen Bau der Zellen Ein-
blick erhalten, um so mehr erkennen wir, daß diese in vieler Beziehung
eine Vielheit darstellen. Es handelt sich beim Zellinhalt nicht um eine
homogene Lösung, in der bestimmte Reaktionen sich einheitlich im ganzen
Zellinhalt vollziehen, vielmehr können wir die Zellen als einen Komplex
von zahlreichen Einzelteilchen — im gewissem Sinne kann man an Einzel-
räume denken — auffassen, die alle Orte besonderer Vorgänge und Funk-
tionen darstellen. Die Zelle ist nicht die letzte biologische Einheit,
vielmehr umf^aßt sie viele solche! Von diesen Gesichtspunkten aus
bereitet es keine Schwierigkeiten, anzunehmen, daß ein und dieselbe Zeilart
die Bestandteile des Pankreassaftes bereitet und zugleich Inkretstoffe

*) V. Hunsemann : Veihandl. d. Deutschen Pathol. Gesellsch. 187 (1901); Berliner
Idin. Wochenschr. Nr. 20 (1912). — A. Weichselbaum : Sitzungsb. d. Akad. d. Wissensch.
"NVien. 119. Abt. 111. 73. 1910. — K. A. Heihery: Ergebnisse der Anatomie und Ent-
wicklungsgeschichte. 19. 2. Mälfte. 1909 (1911). — Beitr. z. pathol. Anat. u. allg. Path.
51. 178. (1911). — Joh. Moldenhaiier : Inaug.-Diss. Bern 1909. — Carl)/ Sei/farth: 'Seue
Beiträt{e zur Kenntnis der Langerhünsscheu Inseln im menschlichen Pankreas und
ihrer Beziehung zum Diabetes melitus. Gustav Fischer, Jena 1920. — Fr. M. Allen:
The J. of exper. Med. 31. 3(53 (1920); The J. of metabolic Research. 1. 5, 7ö. 16.'),
93, 221, 2Ö1 (1922). — W. B. Martin: Ebenda. 1. 43 (1922).

^) Langerhans : Beiträge zur mikioskopischeu Anatomie der Bauchspeicheldrüsen.
Berlin. Diss. 'l869.

^) Vgl. hierzu besonders Carl;/ Sei/j'arlli: Neue Beiträge 1. c. (Zitat 1. S. 176).

Kohlehydrate. 177

liefert, die beim Kohlehydratstofiwechsel in irgend einer Weise mitwirken.
Leider sind die Inselzellen so in das übrige Pankreasgewebe verilochten,
daß es nicht möglich ist. nur sie zu entfernen.^) Wäre das durchführbar,
dann wäre der Beweis leicht zu eibriugen, ob wirklich nur ihnen eine Be-
deutung im Kohlehydratstoifwechsel zukommt.

Überblicken wir alles, was wir über die Bedeutung der Pan-
kreasdrüse für den Kohlehydratstoffwechsel kennen gelernt haben,
dann ergeben sich eine ganze Anzahl von Kenntnissen von grundsätzlicher
Bedeutung. Wir sind auf ein Organ gestoßen, das eine äußere und
eine innere Sekretion hat. In der Leber und der Nebenniere hatten wir
bereits Organe vor uns, die Inkrete liefern. Die erstere besitzt auch eine
äußere Sekretion, nämlich in der Gallenbildung. Die Beschäftigung mit dem
Pankreasdiabetes hat ferner zu der bedeutsamen Feststellung geführt, daß
der tierische Organismus aus bestimmten Aminosäuren Glu-
kose bilden kann. Im Mittelpunkt dieser ganzen Überführung stehen
Verbindungen des Dreikohlenstoffsystems. Wir haben schon S. 137
darauf aufmerksam gemacht, daß die Brenztraubensäure ein solches
Zwischenglied darstellt. Ferner haben wir erkannt, daß die Pankreas-
drüse direkt oder indirekt Beziehungen zur Leber haben muß.
Welcher Art diese sind, konnten wir nicht sicher feststellen, nur steht fest,
daß der Glykogenaufbau in den Leberzellen gestört ist. Ferner haben wir
hervorgehoben, daß die Synthese von Traubenzucker nicht einge-
schränkt, ja sogar vielleicht gesteigert ist. Schließlich sei noch mit allem
Nachdrucke betont, daß wir zwar beständig von einer Störung des Kohle-
hydratstoffwechsels nach vollständiger Entfernung der Pankreasdrüse ge-
sprochen haben, jedoch davon überzeugt sind, daß darüber hinaus der gesamte
Stoffwechsel auf das tiefgehendste gestört ist. Es läßt sich keine Stoff-
wechselart für sich allein betrachten. Wir sprechen zwar von Kohlehydrat-,
Fett-, Eiweiß- bzw. Aminosäurestoffwechsel und halten diese Stoffwechsel-
arten auseinander, wir sind uns jedoch dabei bewußt, daß sie alle innig
zusammenhängen und ohne Zweifel voneinander und darüber hinaus
auch vom Mineralstoffwechsel abhängig sind. Wir gehen zunächst den
augenfälligsten Störungen nach, folgen allen Spuren, die sie hinterlassen
und stoßen schließlich auf \'erbindungen, die keinen spezifischen Charakter
mehr zeigen, denen wir nicht ansehen können, ob sie von Kohlehydraten
oder Bausteinen der Fette oder der Proteine herstammen. In diesem Gebiete
wurzelt vielleicht auch die wesentlichste Störung im Stoffwechsel nach f^nt-
fernung der Pankreasdrüse. Der Organismus erzeugt die Abbaustufen im
allgemeinen in Spuren. Sie werden Schlag auf Schlag weiter verwandelt.
Ergeben sich Störungen, häuft sich ein Produkt an. dann kann das dt r
Anlaß sein, daß der ganze Stoffwechsel in eine bestimmte Richtung ge-
drängt wird. Diese (Jedanken sollen nur darauf hinweisen, daß man über
einer Einzelerscheinung nie die Betrachtung des Gesamtstoffwechsels
und der gesamten Vorgänge im Organismus aus den Augen verlieren soll.
Gleichzeitig soll mit allem Nachdrucke betont werden, daß die ganze Frage
der Bedeutung der Pankreasdrüse für den Zucker- und den Gesamtstofi-
wechsel noch im Flusse ist.

*) Bei Selachiern ist eiue solche TreDOung möglich. Vgl. Dietmare und Kuliabko
Zentralbl. f. Physiol. 18. 432 (1904).

A bder li al den , Physiologische Chemie. I.Teil. 5. Aufl. 12

Vorlesung IX.

Kohlehydrate.

VIII.
Diabetes melitus.

Die auf verschiedene Arten experimentell erzeugte Hyperglu-
koplasmie mit nachfolgender Glukosurie hat nicht nur deshalb das
größte Interesse geweckt, weil die Aussicht bestand, ein lückenloses l'.ild
des Ablaufs des Kohlehydratstoffwechsels zu erhalten, sondern vor allem
auch, weil wir eine Krankheit kennen, bei der eine Störung des genannten
Stoffwechsels vorliegt. Es ist dies der Diabetes melitus, die Zucker-
harnruhr. Bei dieser erscheint Traubenzucker im Harn, i) Ferner findet
sich wohl regelmäßig eine Hyperglukoplasmie. Schon im Mittelalter war
den indischen und arabischen Ärzten bekannt, daß bei der erwähnten
Krankheit ein süß schmeckender Stoff im Harn erscheint. Es gelang jedoch
erst Chevreul') im Jahre 1815, den Harnzucker in Kristallform zu ge-
winnen. Bouchardat^) und Pelifjot*) haben ihn dann einwandfrei als
Traubenzucker erkannt.-')

Würden wir genau wissen, auf welche Art und Weise der tierische
< )rganismus seinen Kohlehydratstoff Wechsel regelt, würden wir alle Organe
kennen, die ihn beherrschen und würde uns bekannt sein, wie jedes ein-
zelne Organ wirkt, an welcher Stelle des gesamten Zuckerstoffwechsels
die einzelnen Gewebe eingreifen, dann würden wir ohne Zweifel imstande
sein, den Diabetes melitus therapeutisch wirksam anzugreifen, indem wir
die Ursache oder, vielleicht besser ausgedrückt, die voneinander alihän-
gigen Ursachen beseitigen könnten. Ja, es wäre denkbar, daß eine wirk-
same Prophylaxe eingeleitet werden könnte. Wartet aus diesen Gründen
der Pathologe mit größter Ungeduld auf weitere Fortschritte auf dem
Gebiete der experimentellen Erforschung des Kohlehydratstoffwechsels, so
ist andererseits dem Physiologen ein von der Natur angestelltes Experi-

') Vgl. hierzu J^Jduard von lyippmann : Zur (Joscliiclite (k's diabetischen Ziicker.s.
(Iieraiker-Ztjr. 44. 1 (1920).

^) C'herrenl: Bull, de la Societc'^ philomati(iue. 148 (1815); Aunales de Chimie.
4.5 (1815).

'*) Bouchardat : Gompt. read, de TAcad. des Sciences. 6. 337 (1838).

*) Peligot: Ebenda. 7. 106 (1838).

■') Vgl. weitere historische Daten bei R. Lepine : Le diabete sucre. Felix Alcaii.
Paris 1909.

Kohlehydrate. 179

ment, wie es der Diabetes melitus darstellt, sehr willkommen. Winkt doch
die Aussicht, dal» durch die Erforschung dieser Krankheit und insbesondere
ihrer Ursachen Licht über den normalen x\blau| des Kohlehydratstoff-
wechsels verbreitet wird.

Man darf allerdings, das sei hier gleich mit voller Schärfe hervorgehoben,
nicht ohne weiteres die an bestimmten Tieren gemachten Beobachtungen auf
den Menschen übertragen und umgekehrt, die beim Diabetes melitus des
Menschen erhaltenen Befunde ohne weiteres mit entsprechenden Zuständen bei
Tieren in l'arallele stellen. Die Erfahi'ung hat zwar gezeigt, dali der Stoff-
wechsel bei allen Tieren von den gleichen (Grundgesetzen beherrscht wird,
es finden sich jedoch in den p]inzelheiten, wie ein Stoff verwendet, umge-
wandelt und abgebaut wird, zum Teil recht erhebliche Unterschiede.
Vor allem ist zu berücksichtigen, daß ein Karnivore, der auf große Eiweil')-
und geringe genuine \) Kohlehydratmengen eingestellt ist, sich anders vei-
halten kann, als ein Herbivore und auch als ein Omnivore. Nur unter exak-
tester Berücksichtigung aller einzelnen Momente dürfen Beobachtungen, die
an verschiedenen Tierf^rten gewonnen sind, vergleichend verwertet werden.
Nicht außeracht lassen darf man ferner bei allen e.xperimentell erzeugten
Schädigungen des Stoft wechseis oder ganz allgemein von bestimmten Funk-
tionen, daß die Natur im allgemeinen die Störungen bestimmter Art all-
mählich hervorgehen läßt. Es kann Jahre dauern, bis ein Versagen eines
Organes voll in Erscheinung tritt. Unterdessen können alle möglichen
Kompensationserscheinungen sich eingestellt haben oder aber, es sind mehr
und mehr auch andere Organe in Mitleidenschaft gezogen worden. Bei
den experimentell herbeigeführten Ausfallserscheinungen stellen wir den
Organismus ganz plötzlich vor ganz neue Verhältnisse. Will man das Band
zwischen Pathologie und experimenteller Forschung enger knüpfen, dann
muß unser Bestreben darauf gerichtet sein, Methoden zu ersinnen, die es
uns ermöglichen, bestimmte Organe allmählich auszuschalten oder noch
besser nur bestimmte ihrer Funktionen zum Versagen zu bringen.

Trotz gewaltiger Anstrengungen ist es bis heute noch nicht geglückt,
die Ursachen des Diabetes melitus restlos zu erkennen. Wir wissen in
der Hauptsache nur, daß eine Hyperglukoplasmie vorliegt. Ein ganz wesent-
liches Hindernis in der Erforschung des Diabetes melitus bildet ohne
Zweifel der Umstand, daß wir nicht in der Lage sind, einwandfrei zu
entscheiden, ob dem Symptom der Hyperglukoplasmie und der Glukosurie
eine einheitliche Ursache zugrunde liegt. Zwar wissen wir, daß es recht
verschiedene Formen von Diabetes melitus gibt. Wir unterscheiden leichte
und schwere Formen. Diese sind durch alle Übergänge untereinander
verknüpft. L'nter einer leichten Form verstehen wir eine (Glukosurie, die
zurückgeht, sobald man die Kohlehydratzufuhr einschränkt. Ja, oft genügt
Leistung körperhcher Arbeit, d. h. eine stärkere Inanspruchnahme der
Kohlehydrate, um eine bestehende Glukosurie zum Verschwinden zu brin-
gen.'-) r>ei den schweren Formen dauert die Zuckerausscheiduiif'' auch dann

't .jOnuin" soll hiev lieißeii. mit der Nahruiii;- ziigefühite Ktiiilehydiate. /iiui
Unterschied vou dem Zucker, den sich der Orifanisnms selbst aus bcstimmteu Aniiiio-
säureu und vielleicht auch aus Bausteinen der Fette bereitet.

■-') Es sei auch au dieser Stelle darauf hiiigewieseu, daß gewiß mancher Fall von
„rasch vorübergehendem" Diabetes unrichtig diagnostiziert und durch (Uukuroii.'^.iiin'
vorgetäuscht ist. Vgl. S. .37ff.. vgl. ferner/. 15. I'aid Mni/er : Berliner klin. Wochenschr.

180 I^- Vorlosmiff

an. wenn mit der Nahruni^ keine Kohleliydrate verabieiclit werden und
sicher auch schon längst die Kohiehydratvorräte verbraucht sind.

Wir werden uns hier mit dieser wichtigen Stoffwechselkrankheit niii-
insoweit beschäftigen, als wir aus ihr Anhaltspunkte für die Physiologie
des Kohlehydratstoffwechsels gewinnen können.') Zunächst wollen wir ver-
suchen, an Hand der bisherigen Darlegungen ein Bild über die möghchen
Arten der Störung des Kohlehydratstoffwechsels beim Diabetes zu geben.

Es sei zunächst an die alimentäre (ilukosurie erinnert.-) Wir
haben festgestellt, dal.) bei Zufuhr größerer Mengen von Kohlehydraten
diejenigen Zellen, die Glykogen zu speichern vermögen und jene, die
Kohlehydrate in Fett überführen, schließlich den Zufluß an (ilukose nicht
mehr bewältigen können. Es bleibt eine größere Menge von Traubenzucker
im Blute liegen. Die Nieren greifen ein und entfernen den Überschuß da-
von. Man kann sich nun wohl vorstellen, daß in manchen Fällen die Leber-
zellen auch bei einer Zufuhr von Kohlehydraten, die von gesunden Indi-
viduen spielend bewältigt wird, außerstande sind, zu verhindern, daß eine
Hyperglukoplasmie entsteht. 3) Vermögen dann die anderen Zellen, die Glykogen
zu bilden vermögen, nicht einzugreifen, dann folgt als Ausgleich der Hyper-
glukoplasmie eine Glukosurie. Selbstverständlich kann unter Umständen die
Leber ganz normal funktionieren, es versagen jedoch die übrigen Zellen,
die Glykogen bilden können. Auch bei diesem Zustande muß es zur Hyper-
glukoplasmie kommen, wenn die Zufuhr von Kohlehydraten gewisse Gren-
zen überschreitet.

Man gebraucht in der Pathologie oft den Ausdruck „schwaches" oder
,,geschwächtes' Organ. Wir können mit dieser Bezeichnung ganz gut
Unzulänglichkeiten in bestimmten Funktionen in Einklang bringen. Es ist
denkbar, daß z. B. die Leberzellen nicht über genügend Fermente verfügen,
um den Glykogenaufbau rasch durchzuführen, sei es, daß die Fermentvor-
stufe in zu geringer Menge zugegen ist, sei es, daß der Aktivator unzu-
reichend wirkt. Es ist aber auch denkbar, daß die Leber- und vielleicht
auch andere Zellen den Traubenzucker nicht rasch genug eintreten lassen.
Vielleicht ist die Zellwand so beschaffen, daß dem Durchtritt des Trauben-
zuckers Schwierigkeiten entgegenstehen. Ist die Zufuhr von Traubenzucker
eine geringe oder erfolgt sie zwar in größerem Maßstabe, jedoch über eine
längere Zeit verteilt, dann können die Zellen mit derGlykogensynthese Schritt
halten. Sie verhindern dadurch das Zustandekommen einer Hypergluko-
plasmie. Nur dann, wenn den Zellen auf einmal viel Glukose zugeführt
wird, vermögen sie nicht rasch genug mit ihm fertig zu werden. Würde

Nr. 27, 28 (18<n)) ; Nr. 13 fliKjS) : Zeitschr. f. Idiu. Med. 47. H. 1/2 (1902). — F. Blmne»-
thal und //. Wolf: Zeitschr. f. kiiu. Med. 52. H. 3/4 (1904). — Emil Abderhalden: Zeit-
schrift f. physiol. Chem. 85. 9.') (1913).

*) Es sei auf die Werke: Houchardnl : Du diabete sucre. Paris 1888. — Claude
Bernard: Lecons sur le diabete. Paris 1877. Deutsche Ausgabe (Posuer) Berlin 1878.
— r. Frerichs: Über den Diabetes. Berlin 1884. — C r. Noorden : Haudb. d. Pathol. d.
Stoffwechsels. 2. Auti. 2. Ilirschwald. Berlin 1907; Zuckerkrankheit. 6. AuH. 1912. —
Naunyn: Diabetes melitus. 2. AuH. Wien 1906. — R. Lepinc: Le diabete sucrd. Feli.\
Alcan. Paris 1909. — Alfred GUion: Neuere l)ial)etesforschungen. Ergebn. d. inneren
Med. u. Kinderheilkunde.' 9. 206' ü 91 2). ~ Ludolf Knhl : Pathol. Physiol. 9. AuH.
F. C. W.Vogel. Leipzig 1918. — Carl mn Noorden und Hugo Salomon: Handbuch der
Ernährungslehre. J. Springer, Berlin. 1920. hingewiesen.

-) Vgl. S. 150. •

■■'( Vgl. liierzu //. Slanh : Zeitschr. f. klin. Med. 93. 89. 123 (1922).

Knhlehyilratp. 1§1

der Traubenzucker nicht durch die Nieren ausgeschieden, dann würde
gewilj in solchen Fällen schließlich die gesamte, den normalen Zucker-
spiegel des Blutes überragende Glukosemenge ein Unterkommen finden.
Die Xierenzellen greifen jedoch automatisch ein, sobald der Zuckergehalt
des Blutes eine gewisse Grenze überschreitet.

In solchen Fällen kann ein „geschwächtes", seine x\ufgaben nicht
vollständig erfüllendes Organ sich wieder erholen, so daß diese Form des
Diabetes melitus zur Ausheilung kommt. Eine besondere Ursache der Hyper-
glukoplasmie kijnnte unter Umständen dadurch entstehen, daß jene Zell-
arten, die (rlukose in Fett überführen, versagen, ."^ind die Glykogenspeicher
gefüllt, dann wäre in diesem Falle kaum eine Möglichkeit gegeben, um eine
weitere Zuckerzufuhr aus dem Blute abzulenken.

Man hat gegen die Annahme, daß ein Versagen der Leberzellen bei
der Glykogenspeicherung leichten Fällen von Diabetes melitus zugrunde
liegen könne, eingewandt, daß die Leber die schwersten Veränderungen
zeigen kann, ohne daß Zucker im Irin gefunden wird. Dieser Einwand
ist nicht stichhaltig. ^Vir wissen, daß die Leber eine große Zahl von Funk-
tionen ausführt, von denen jede bis zu einem gewissen Grade unabhängig
von den übrigen ist und für sich allein gestört sein kann. So braucht nicht
jede Erkrankung der Leber gerade die den Kohlehydratstoflwechsel regeln-
den Teile der Zellen zu treffen. Die Einschränkung der Assimilation.'^-
fähigkeit der Leber kann die mannigfachsten Gründe haben. Es kann sich
um eine allgemeine Herabsetzung der Leistungsfähigkeit der Leberzellen
handeln, oder aber es liegt eine besondere Störung vor. Sie kann z. B. einzig
und allein dadurch bedingt sein, daß in den Leberzellen sich Bedingungen
finden, die einem Glykogenaufl)au ungünstig sind. Ferner ist der Fall
möglich, daß umgekehrt dem (ilykogenabbau Hindernisse entgegenstehen.
Der Glykogengehalt eines Organes beweist noch lange nicht, daß die be-
treffenden Zellen im gegebenen Augenblick Glykogen zu bilden und auch
abzubauen vermögen. Es kann sehr wohl der Fall eintreten, daß einmal
gebildetes Glykogen liegen bleibt, und dadurch die Speicher für einen
weiteren Zufluß versperrt sind, weil der Abbau des schon vorhandenen
Polysaccharids gestört ist. Das im einzelnen Falle nachgewiesene Glykogen
kann schon sehr lange an Ort und Stelle lagern!

Ein weiterer Anlaß zur Entstehung einer Hyperglukoplasmie könnte
dadurch gegeben sein, daß in den Beziehungen der Leber zum Zucker-
zentrum an irgend einer Stelle eine Störung eingetreten ist. ^j Normaler-
weise ist der Zuckerstoffwechsel der Leber in feinster Weise geregelt.
Wir haben früher schon betont, wie fein das Zusammenspiel der einzelnen
Faktoren im Kohlehydratstoffwechsel sein muß, damit immer im richtigen
Augenblick ein bestimmter \'organg einsetzt und ein anderer aufhört. Es
ist denkbar, daß das Zuckerzentrum bei gewissen Zuständen leichter an-
spricht als sonst. Wir haben allen Grund anzunehmen, daß keine Zelle des
tierischen Organismus mit Ausnahme derjenigen, die rein mechanische
Funktionen erfüllen — das Zusammenspiel mit anderen Zellen je ganz
aufgibt. Die Zellen müs.sen stets bereit sein, um auf die ver.schiedensten
Anforderungen entsprechend antworten zu können. Sie dürfen nicht auf
bestimmte Nachrichten hin si(;h erst vorbereiten. So werden auch dem

*) Vgl. s. i.-i.sff.

1^2 1^- Vorlesuug.

Ziickcrzentrum mit seinen Zellen ununterbrochen Reize zui>eleitet. Sie
sind bis zu einer gewissen Grenze zu schwach, um einen Erfolg zu haben.
Erst wenn die „Reizschwelle'' erreicht oder überschritten ist. macht sich
das Zuckerzentrum geltend. Bald wird ein Abbau, bald ein Aufbau von
Glykogen eingeleitet.

Das Zuckerzentrum kann nun unter Umständen sich in einem
labileren Zustande befinden. Es genügen Reize, die weit unter der normalen
Schwelle liegen, um die Leberzellen zu veranlassen, ihr Glykogen abzu-
bauen, ja es ist denkbar, daß das Zuckerzentrum sich dauernd in Er-
regung befindet. Die Leberzellen sind dann als Glykogenspeicher mehr
oder weniger ausgeschaltet. Diese Art der Hyperglukoplasmie mit nach-
folgender Glukosurie würde etwa jenem Zustande an die Seite zu stellen
sein, den wir nach erfolgreichem Zuckerstich eintreten sahen. Auch diese
Art des Diabetes könnte in Heilung übergehen, sobald das Zuckerzentrum
sich wieder auf die Norm einstellen würde. Selbstverständlich könnte die
Ursache einer derartigen Hyperglukoplasmie auch an anderen Stellen der
Wechselbeziehungen zwischen Zuckerzentrum und Leber sich finden. Man
hat sogar an eine allgemeine erhöhte Erregbarkeit des N. sympathicus-
gebietes gedacht i) und manche Fälle von Diabetes melitus ganz diesem
Nervensystem zur Last gelegt. Die Möglichkeit, dal) tatsächlich vom
X. sympathicus aus eine Abartung des Zuckerstoffwechsels bedingt werden
könnte, würde um so verständlicher werden, wenn die vorliegenden Angaben,
wonach im Zwischenhirn -) und in vielleicht noch höher organisierten
Gehirnteilen sich Zentren finden, die den Kohlehydratstoffwechsel be-
herrschen, weitere Bestätigungen finden. Eigene Beobachtungen stützen
die gemachten Befunde. Schließlich könnte man auch an ein eigentliches
Sympathicuszentrum denken, das alle Bahnen des N. sympathicus
direkt oder indirekt beherrscht. Das sogenannte Zuckerzentrum in der
MeduUa oblongata wäre in diesem Falle entweder ein Zentrum zweiter
Ordnung oder aber der Zuckerstich trifft Bahnen, die vom Zentrum erster
Ordnung herabsteigen, um ins Rückenmark und von da durch die vorderen
Wurzeln zu den sympathischen Ganglien bew. zum Grenzstrang zu ge-
langen. Die Störung einer einzigen Stelle, nämlich des Zentrums erster
Ordnung, würde dann die mannigfaltigen Folgen erklären. Diese Möglichkeit
fordert zu weiteren Studien über die zentralen Sympathicusbahnen auf.

Da das Zuckerzentrum Beziehungen zur Nebenniere hat, so besteht
auch die Möglichkeit, daß von ihr Störungen des Zuckerstoffwechsels aus-
gehen können, und man von einem adrenalen Typus des Diabetes melitus
sprechen kann. Alle in der Vorlesung \'H erörterten Beziehungen zwischen
Zuckerzentrum, Nebennieren und Leber kommen hier in 15etiacht.

P)ei der Besprechung der Zuckerstichglukosurie gedachten wir auch
des lünflusses von intravenös zugeführter Kochsalzlösung. AVir lernten eine
Form von Glukosurie kennen, bei der die vermehrte Durchlässigkeit
der Niereneitit hellen für Glukose eine Rolle spielte. I>esonders klar
liegen die V'erhältnisse bei den Seite 164 angeführten Beobachtungen,
wonach es möglich ist, die Dichtigkeit der Glomerulusepithelien für(ilukose
innerhall) gewisser Grenzen nach Belieben zu erhöhen oder zu erniedrigen

*) Claude Bernard schrieb dem Nervensystem schon eine große Rolle beim
Diabetes melitus zu. Vgl. auch W. Falta : Zeitschr. f. Icliii, M(m1. m. Vi. h^^ (HM)8).
-) H. Aschner: I'ßiuier^ Archiv. 146. 114 (1121

^Kohlehydrate. lyß

Es ist wohl möglich, daß es Fälle von Diabetes gibt, bei denen gar keine
Hype iglukoplasmie vorliegt, sondern die Zuckerverluste nur dadurch bedingt
sind, daß die Durchlässigkeit der Nieren für Zucker verändert ist. In der
Tat sind solche Fälle von Diabetes beobachtet worden. Man spricht von
einer renalen Form des Diabetes.')

Wir kennen weiterhin Formen von Diabetes melitus, die so viele
gemeinsame Züge mit jener Art von Hyperglukoplasmie mit nachfolgender
Glukosurie aufweisen, die nach vollständiger Entfernung der Pan-
kreasdrüse auftritt, daß man mit Recht vermutet, daß vor allem beiden
schweren Arten von Zuckerharnruhr die genannte Drüse so verändert ist,
daß sie ihre Rolle im Zuckerhaushalte des Organismus gar nicht oder
doch nur unvollkommen erfüllen kann. In der Tat konnte man in manchen
Fällen von Diabetes melitus anatomische Veränderungen in der Pankreas-
drüse nachweisen -), aber selbst, wenn der pathologische Anatom keine Xer-
änderungen findet, ist es denkbar, daß trotzdem funktionelle Störungen
vorhanden sind. Der Anatom sieht nur gröbere, morphologische Verände-
rungen. Er vermag zurzeit, Feinheiten in der Änderung der Struktur der
Zellen nicht festzustellen. Das, was der pathologische Anatom beobachtet,
ist sehr oft nur das Ende eines langwierigen Vorganges, der von feinsten
Anfängen an fortschreitend, allmählich zu schweren, direkt sichtbaren
Zellveränderungen geführt hat. Niemals darf man jedoch erwarten, daß bei
jedem Diabetes melitus die Pankreasdrüse beteiligt sein muß. Gewiß ist
eine der wesentlichsten Ursachen der Tatsache, daß trotz großer
Anstrengungen die Erforschung des Diabetes melitus wenig tief in das
"Wesen und die Ursachen dieser Stoffwechselstörung eingedrungen ist,
darin begründet, daß man dieses ohne Zweifel recht mannigfaltige und
nur durch das gleichartige Symptom der Glukosurie zusammengehaltene
Krankheitsbild immer wieder von einem einzigen Gesichtspunkt aus zu be-
trachten bestrebt ist. Es gibt keinen einheitlichen Diabetes melitus!
Aus diesem Grunde kann keine Therapie auf alle Fälle passen. Unser
Bestreben muß darauf gerichtet sein, das. was unter dem Namen Diabetes
melitus zusammengefaßt worden ist, in Gruppen mit gemeinsamer Ursache
und entsprechendem Verlauf zu trennen. Leider verfügen wir immer noch
nicht über genügend exakte Untersuchungen über den Zuckerhaushalt der
Diabetiker, ja es fehlt sogar fast ganz an Feststellungen über das ^'er-
halten des Blutzuckers, Zumeist ist nur das Reduktionsvermögen des
enteiweißten Blutes bestimmt worden. Es wäre von größtem Interesse, zu
erfahren, ob es wirkUch in allen Fällen Glukose entspricht. 3) Gründliche
Forschungen auf diesem Gebiete würden sicherlich unsere Kenntnisse
über das Wesen der verschiedenen Diabetesformen wesentlich föidtrn.
Sie haben bereits zur Auffindung von Azetaldehyd im Blutplasma geführt.-')
Vielleicht wird man auch auf Formen treffen, bei denen andere Organe,
z. B. die Schilddrüse, die Nebennieren, die Hypophyse usw. primär
beteiligt sind.

^) Vgl. hierzu u. a. Leo FoUak : Aich. f. cxperim. l'ath. ii. Phaimak. (i4. 415
(1911). — W. Weiland: Arch. f. kliu. Med. 102. I(i9 (1911). — John R. Mnriin uud
Walter L. Xiles: The Americau J. of the medical Sciences 153. 79 (1917).

-) Vgl. hierzu die Literatur S. 176.

•') Vgl. u. a. W. Stepp: Z. f. phjsiol. Chemie. 97. 213 (191(i).

*) Vgl. Literatur S. 135.

134 ^^- Vorlesnnff.

Es ist verstandlich, dali die Erforsciiun<j- des Wesens des Diabetes
raelitus unter dieser Vielheit der möglichen Ursachen leiden muß, und
insbesondere auch deshalb, weil die verschiedenartigen F'ormen dieser
Störungen klinisch noch gar nicht geschieden sind. Wir können Er-
fahrungen, die an einem Fall gewonnen sind, unter diesen Umständen
gar nicht auf andere übertragen. Die erste Frage, die wir entschieden
haben möchten, ist die: Kann der Diabetiker Traubenzucker ab-
bauen oder nicht? Sie ist sehr verschieden beantwortet worden. Es
spricht jedoch nach den neuesten Feststellungen beim experimentellen
Pankreasdiabetes i) und beim Diabetes melitus des Menschen mehr dafür-),
dalJ der Diabetiker Glukose abbauen kann, als dagegen. Immerhin muli
mit der Möglichkeit gerechnet werden, daß es Fälle von Diabetes gibt,
bei denen der Glukoseabau wenigstens quantitativ gestört ist. ^)

Die Frage, ob zugeführter Traubenzucker verwertet wird oder nicht,
läßt sich auf verschiedenen Wiegen prüfen. Einmal kann man die Menge
des ausgeschiedenen Zuckers vor und nach der Zufuhr von Kohlehydrat
bei gleichbleibender Grundnahrung verfolgen. Diese Art der Feststellung
des V^erhaltens von (rhikose im Organismus des Diabetikers enthält viele
Möglichkeiten von Fehleniuellen. Einmal kann zugeführter Zucker im
Darm durch Bakterien abgebaut werden. Ferner wissen wir, daß die Zucker-
ausscheidung bei vielen Diabetikern ganz außerordentlich stark durch
psychische Momente beeinflußbar ist. Eine Erregung kann sofort ein An-
steigen der Glukosurie zur Folge haben. Wir haben S. 158 schon erfahren,
daß auch bei Tieren Schreck und Angst den Zuckergehalt des Blutes
beeinflussen. Einwandfreier ist die (Verfolgung des Gaswechsels unter Be-
stimmung des respiratorischen Quotienten. Unter diesem verstehen
wir das Verhältnis der ausgeschiedenen Kohlensäure zum aufgenommenen
Sauerstoff: CO,:!).,.*) Er ist beim Abbau von Kohlehydraten zu Kohlen-
säure und Wasser genau = 1. Die Glukose ist sauerstoffreich. Die sauer-
stoffärmeren Fettsäuren und Aminosäuren — Bausteine der Fette bzw. der
Eiweißstoffe — brauchen zur Umwandlung in die Stoffwechselendprodukte
eine größere Sauerstoffzufuhr. Es ist daher der respiratorische Quotient
beim Abbau dieser Verbindungen kleiner als 1. Führt man einem Diabetiker
Kohlehydrate zu und nähert sich der respiratorische Quotient 1 oder würde
er gar gleich 1. dann dürfte man auf eine Verwendbarkeit der Glukose
schließen. Bleibt er jedoch unverändert unter 1, dann würde das dafür
sprechen, daß das Vermögen. Zucker zu verwerten, verloren gegangen ist.
Die in dieser Richtung ausgeführten Versuche ergaben, daß es Diabetesfälle
gibt, bei denen unzweifelhaft Traubenzucker abgebaut worden kann. ■>}

Es tauchen selbstverständlich auch hier wieder genau die gleichen
Fragen auf. wie wir sie zur Erklärung der Ausfallserscheinungen beim
experimentellen Panki-easdiabetes erörtert haben. Von welcher Stelle geht die
Störung aus? Ist die Pankreasdrüse primär beteiligt, oder versagt sie, weil ein

') Vgl. S. 17.S.

*) Vgl. u. a. Elliot P. Joslin: Arch. of iutprnal. Med. 16. ()0:3 (191."! ).
=*) Vgl. auch R. T. Woodyatf: J. of hiolog. ehem. 14. 441 (I91.S).
■*) Wir kommen auf diesen Quotienten noch eingehend zurück. Vgl. auch S. 120.
*) Vgl. u. a. S. Bernsfnn und W. Falla: Dfnitsches; .\rchiv f. klin. Medizin. 127, 1
(1918). — Hier findet sich weitere Literatur.

Kohlehydrate. \ ^5

anderes Organ ihr die für Itestimmte Funlctionen notwendigen Inkretstoffe
nicht Uefert V Haben wir auch beim Diabetes meUtus eine Störung der ( dykogen-
bildung und -aut'bewahrung in der Leber vor uns? f'ür diese Annahme sprechen
manche Beobachtungen. Eine Zeitlang huldigte man der Vorstellung,
daß beim Diabetiker das Oxydationsvermögen ganz allgemein gestört sei.
Seitdem wir wissen, daß der Zuckerabbau zunächst ohne jede Sauerstoff-
zufuhr durch Spaltungsvorgänge erfolgt, kommt einer solchen Annahme
zum vornherein wenig Bedeutung zu. Es haben aber auch direkte Ver-
suche ergeben, daß der Diabetiker kein allgemein herabgesetztes Oxydations-
vermögen aufweist.^) Allerdings läßt sich zeigen, daß in schweren Fällen
von Diabetis mehtus die Atmung der roten Blutkörperchen und vielleicht
auch von anderen Zellarten stark herabgesetzt ist. 2) Sie läßt sich durch
Zugabe von aus Hefe und Kleie gewonnenen Stoffen anfachen. Diese noch
vereinzelte Beobachtung führt zu der \'ermutung, daß es Fälle von Diabetes
melitus gibt, bei denen vielleicht infolge der zur Bekämpfung derHypergluko-
plasniie und anderer Erscheinungen eingeleiteten einseitigen Ernährung sich
ein Zustand hinzugesellt, wie wir ihn experimentell bei Tieren hervorrufen
können, w^enn wir sie mit künstlich zusammengesetzten Nahrungsstoffgeini-
schen oder einseitig mit bestimmten Nahrungsmitteln, wie geschliffenem Keis,
ernähren. Auch hierbei leiden die Oxydationen in den Zellen. Wir kommen
später auf dieses Gebiet noch eingehend zurück. Es sei an dieser Stelle nur auf
diesen Zusammenhang hingewiesen und darauf aufmerksam gemacht, daß
manche therapeutische Maßnahme beim Diabetes melitus vielleicht haupt-
sächlich in dem Sinne wirkt, daß sie die einseitige Ernährung durchbricht und
dem Organismus jene Stoffe zuführt, die zur Durchführung der Oxydationen
in den Zellen notwendig sind. Wir haben schon auf S. 120 ff. darauf auf-
merksam gemacht, wie verwickelt die einzelnen Fermentvorgänge in den
Zellen verlaufen, und wie zahlreich die Stoffe sind, die zu ihrer Durch-
führung erforderlich sind. Es sei an die Fermentvorstufe, den Aktivator und
das Koferment erinnert. Alle diese Produkte genügen für sich auch noch nicht.
Es bedarf in feinster Weise eingestellter Bedingungen, damit der einzelne
Fermentvorgang zustande kommt. Gewiß lohnt es sich, den Diabetes melitus
und vor allem alte und schwere Fälle auch vom Gesichtspunkt der Zufuhr aller
zur Durchführung des Stoffwechsels erforderlichen Nahrungsstoffe und vor
allem auch der noch unbekannten (vgl. Band H, Vorlesung XXH) zu erforschen .
Das Studium der schweren Fälle von Diabetes hat zu einer weiteren
wichtigen Feststellung geführt, die im Einklang mit Beobachtungen beim
experimentellen Pankreasdiabetes steht. Es konnte nämlich in einwand-
freier Weise festge.stellt werden, daß die Zuckeraus Scheidung auch
dann anhält, wenn in der Nahrung keine Kohlehydrate zugeführt
werden.») Zunächst dachte man an die Zuckervorräte des Organismus,
doch zeigten exakt durchgeführte Versuche bald, daß auch bei der Annahme

') Vgl. z. B. O. baunigarten : Archiv f. experiui. Path. 11. Parmak. 2. Ö3(1905).
— 0. Schultzen: Berliner klin. Wocheuschr. Nr. 85 (1875). — M. Nenki luul Sieher:
Jouru. f. prakt. Chemie. N. F. 26. 35 (1882). - H. Leo: Zeitschr. f. klin. Med. 19.
(1890). — W. Weintraud nnd E. Laves: Zeitschr. f. physiol. Chem. 19. GOS. 629 (1894).

*) Emil Abderhalden und E. Werf heimer : Fßiit/eni Archiv. 194. ()47 (1922). —
Emil Abderhalden: Klinische Wochenschr. 1. Nr. 22 (1922).

') Vgl. u. a. //. Lüthje: Deutsches Arch. f. klin. Med. 79.498 (1904). — L. Mohr:
Zeitschr. f. klin. Med. 52. .337 (1904). — A. (iiqoii und Massini: Deutsches Archiv, t.
klin. Med. 96. 107 (1908).

186 IX. Vorlesung.

solcher ein großer Teil des ausgeschiedenen Zuckers in seiner Herkunft unerklärt
blieb. Man begann ferner die Menge des im Harn zur Ausscheidung ge-
langenden, gebundenen Stickstoffs (N) mit der des ausgeschiedenenTrauben-
Zuckers (Dextrose — D) zu vergleichen und fand bald Beziehungen zwischen
den beiden Größen N und D. Alle Beobachtungen zwangen schließlich zu
der Annahme, daß Zucker sich aus Eiweiß bzw. aus Aminosäuren
bildet, d.h. man kam zu dem gleichen Schlüsse, den wir bei der Be-
sprechung der Frage nach der Herkunft des Harnzuckers bei den der
Pankreasdrüse beraubten Tieren gezogen haben.

Man hat berechnet, wieviel Zucker einem Gramm Eiweißstickstoff
entspricht. G'igon'^) und Landergyen'^ finden, daß auf 1 9 N etwa 6 q Glu-
kose kommen. Diese Berechnung- ist nur für den Fall zutreffend, daß
ein Abbau von Glukose ausgeschlossen ist. Wird jedoch ein Teil des
Traubenzuckers vom Organismus verwertet, dann ist sie nicht anwendbar.
Die Widersprüche, die auf diesem Forschungsgebiete hervorgetreten sind,
sind ohne Zweifel auf ein Übersehen dieses Umstandes zurückzuführen. Kann
nämhch der Diabetiker Kohlehydrate verwerten, dann bringt das ^'er-
hältnis von Stickstoff zu Glukose im Harn gar nicht zum Ausdruck,
wieviel Zucker aus Aminosäuren hervorgegangen ist, weilder Feststellung
eine wechselnde Menge von (ilukose entgeht.

Auch hier drängt sich uns die Frage auf, ob die Tatsache, daß beim Diabetes
im Harn Zucker erscheint, der von bestimmten Aminosäuren herstammt, eine
Eigenart dieser Stoff Wechselstörung darstellt, oder aber, ob infolge des
wenigstens teilweisen Versagens des Ginkoseabbaus ein ganz normaler,
sonst verborgener Vorgang erkennbar wird. Aus den gleichen schon S. 172
angeführten (Jründen sind wir der Ansicht, daß die Überführung von
Aminosäuren in Glukose über stickstofffreie Verbindungen des Dreikohlen-
stoffsystems etwas ganz Normales darstellt. Denkbar ist es, daß der ganze
Vorgang quantitativ verschoben ist und beim Diabetes mehr Zucker aus
Nichtzuckern bereitet wird, als es im allgemeinen unter normalen A er-
hältnissen der Fall ist.'^) Für die Umwandlung von Abbaustufeu aus Amino-
säuren in Glukose dürfte die folgende Überlegung einen Hinweis geben.
Der tierische Organismus kann große Mengen von Kohlehydraten in Form
von Glykogen und von Fett speichern. Ebenso kann er zugeführtes Fett,
für das er gerade keine Verwendung hat, ablagern. Dagegen vermag er
nicht Eiweili oder p]iweißabkömmlinge in größeren Mengen aufzubewahren.
Jede Zelle hat eine bestimmte Menge ümsatzeiweiß zur Verfügung. Dar-
über hinaus kann sie neben den eigentlichen Zelleiweißstoffen, die am Bau
der Zelle Anteil haben, keine Proteine unterbringen. Auch Aminosäuren
können nicht in wesentlichen Mengen gespeichert werden. Die llierfiUirimg
dieser Verbindungen in stickstofffreie Produkte unter Abspaltung der den
Stickstoff tragenden Aminogruppe und die Bildung von Glukose aus diesen
Umwandlungsprodukten ermöglicht es dem Organismus, indirekt Eiweiß-

1) A. Gigon: Deutsclies Arcli. f. kliu. Med. 97. 37(5 (1909).

^) Landerffren: Nord. med. Arkiv. Abt. 2. Kr. 10 (1910).

'•^) Es ist damit uiclit der erhöhte Aminosi'uireumsatz gemeint, der in den P'ällen
notwendig wird, in denen für die Bestreitung des Energiebedarfes nicht genügend andere
Quellen zur Verfügung stehen, vielmehr ist daran gedacht \vord(Mi. daß von den Zucker
liefernden Aminosäuren ein höherer Prozentsatz als unter ^formalen Verhaltnissen diesem
Umbau unterworfen wird.

Kohlelivdrate. ] ^7

ahköinmlini^e im Körper zurückzuhalten. Über die gebildete Glukose kann
natürlich auch die Fettbildung einsetzen, ^o wird verhindert, daß durch
die Zufuhr von Eiweiß und seinen Abbaustufen der Zellstaat aus Mangel
an Keservestätten für diese Produkte gezwungen wird, sie vollständig
abzuhauen oder unausgenutzt aus dem Körper zu entlassen. Von diesen
(Gesichtspunkten aus wird uns verständlich, daß die Bildung von (ilukose
aus Nichtzuckern ein den Körperzellen ganz vertrauter A'organg ist und
keineswegs einen für den Diabetiker und das pankreaslose Tier beson-
deren A'organg darstellen kann. Als Quelle für Zucker sind auch die
Fette angesprochen worden. Es ist noch unentschieden, ob das der Fall ist.^)
Es liegen noch eine große Reihe von Beobachtungen aller Art an Diabetes-
f allen vor. \on größter Bedeutung ist der schon S. 185 erwähnte Befund, wonach
im Blut und im Harn des Diabetikers Azetaldehyd und ferner allerdings nur in

schweren Fällen und auch dann nur in Spuren Aldol CH^ . CH(OH) . GH., . C\jj

nachgewiesen werden konnte.-) Im Harne sind ab und zu neben Glukose auch
andere Kohlehydrate aufgefunden worden, z. B. Maltose. Lävulose, Pentosen,
doch ist der Beweis, daß jene Zuckerarten wirklich vorlagen, nicht immer
ausreichend geführt. Mehr Sicherheit liegt in der Beobachtung, daß Dia-
betiker Lävulose verwerten können. 3) Bestätigt sich der Befund ganz
allgemein, wonach der Fruchtzucker vom Diabetiker besser verwertet wird als
Glukose, dann ergeben sich neue Fragestellungen. Im allgemeinen wird an-
genommen, daß die Lävulose bereits im Darmkanal oder aber auf dem Wege der
Resorption in Dextrose umgelagert wird. Zur Glykogensynthese kann nur
(jlukose als Ausgangsmaterial dienen. Der Umstand, daß nun die Fruktose
beim Diabetiker eine Sonderstellung einnehmen soll, eröffnet neue Probleme.
Sollte die Lävulose — wir führen sie uns vornehmlich in Form von Rohr-
zucker zu — auch unter normalen Verhältnissen einen Stoffwechsel für
sich haben V Es ist dies wenig wahrscheinlich. Nun sind die Angaben über
die Verwertung der Lävulose bei Diabetes durchaus nicht einheitlich. Bei
einer eingehenden Verfolgung dieses scheinbar nicht so wichtigen und in
Wirklichkeit doch sehr bedeutsamen Problems stößt man vielleicht auf eine
Erklärung der noch unklaren Punkte. Es gelingt vielleicht zu zeigen, was
fü)- Typen von Diabetikern Lävulose verwerten können, und welche nicht.
Einstweilen können wir die gemachten Beobachtungen nur mitteilen.

Wir bemerken auch hier wieder, daß beim Tieferschürfen in den un.s
durch die im Kohlehydratstoffwechsel gestörten Organismen offenbar gewor-
denen Fi'agestellungen sich immer wieder Punkte ergeben, die uns unbefrie-
digt lassen. Es hat sich in der Forschung immer als sehr lohnend heraus-
gestellt, solchen Unstimmigkeiten nachzugehen. Sie beweisen immer, daß
irgend eine Beobachtung oder auch mehrere unrichtig gedeutet worden sind.
Oder aber es liegen Fehler in den P'eststellungen vor.

^) Vgl. u. a. .7. K. Parnas uud //. Wagner: Biochem. Zeitschr. 127. 5.') (1922)

— .(. Krof/h und Joh. Lindhard: The Bioclioin. J. 14. 290 (1920).

■^) Vgl. die Literatur S. IBö.

■') E. Külz: Beiträge zur Pathologie uud Therapie dos Diahetes melitus. Mar-
burg 1874. S. 130. — Worin Mii/Irr: rjlügerii Archiv. 34. Ö7(; (1884): 36.172 (18SÖ).

— Franz llofmeisf er: Arch. f. experim. I'ath. u. Pharm. 25. 240 (1889). —John Jfai/-
crafl : Zeitschr. f. plivsiol. Chem. 19. 137 (1894). — 0. Minkoirski: Arch. f. exi>erim.
Path. u. Pharm. 31. 108.(1898). — U. Sandnieyer: Zeitschr. t. Biol. 31. 12 (31) (1S94).

— Fritz Voif: Zeitschr. f. Biol, 29. 147 (1892). — ('. A. Socin: Diss. Straßbnrg 1894.

Igg IX. Vorlesung. Kohlehydrate.

Schließlich müssen wir noch kurz \'orstellungeu über das Zustande-
kommen der Hyperglukoplasmie und der Glukosurie streiten, die zwar immer
noch da und dort auftauchen, in Wirklichkeit aber überholt sind. So dachte
man daran, daß normalerweise im Blutplasma Glukose gespalten wird.')
Diese (xlukolyse sollte beim Diabetes gehemmt sein. Nun ist erwiesen '-).
daß wohl die Blutzellen Fermente besitzen, die Traubenzucker abbauen
können, nicht aber das Plasma. Eine Zuckerzerstörung im Blute kommt
sicherlich für die ganzen Probleme, die wir erörtert haben nicht in Frage.
Die Blutzellen haben ihien eigenen Kohlehydratstoffwechsel, der sich in
ihnen selbst vollzieht.

Für die Erklärung der Glukosurie wurde hartnäckig die Hypothese
verteidigt, daß im normalen Blute der Zucker nicht frei, sondern in Bin-
dung zugegen sei. wenigstens sollte der größte Teil davon festgelegt sein.'M
Diese Annahme wurde gemacht, um zu erklären, weshalb die Niere nor-
maler W'eise keinen Zucker ausscheidet. Beim Diabetes sollte gebundener
Zucker frei werden, und es deshalb zu seiner Entfernung aus dem Blute
durch die Nierenepithelien kommen. Wir wissen jedoch jetzt genau, daß
es im Blute keine in Betracht kommenden Mengen gebundenen Zuckers
gibt — nur Glukosamin ist als Baustein von bestimmten Eiweißkörperu
festgelegt — , ferner haben die auf S. 164 beschriebenen Versuche klar und
deutlich erwiesen, daß die Niere auch freien Zucker nicht durchläßt, sofern
die richtigen Bedingungen getroffen sind. Wir waren genötigt, diese un-
richtigen Vorstellungen zu streifen, weil sie immer und immer wieder auf-
tauchen.

Schließlich sei noch die wichtige Frage gestreift, ob beim Diabetiker
die Gewebe reicher an Zucker sind als beim normalen Individuum. Gibt
es neben der Hyperglukoplasmie eine Überschwemmung der Zellen mit
Traubenzucker? Lassen sich von ihr aus manche Störungen, die beim
Diabetes auftreten, erklären? Es Hegen in dieser ftichtung noch fast keine
eindeutigen Versuche vor. Es scheint jedoch, als wären beim Diabetes die
Gewebe nicht zuckerreicher als unter normalen Verhältnissen.*) Es ist von
größter Bedeutung, daß dieser Frage weiter nachgegangen wird.

') B. Lepine: Le diabete sucr^. Felix Alcau. Paris 1909.

2) r. Bona uud A. Döblin : Biochem. Zeitschr. 32. 489 (1911). — P. Bona und
F. Arnheim: Ebenda. 48. .3.') (1913j. — J. J. Macleod: Journ. of. biol. Chem. 15. 497 (1913).
') Vgl. die Literatur S.143, 144.
*) Vgl. Walter \V. l'almcr: .1. of biol. Chem. 30. 79 (1917).

Vorlesung X.
Kohlehydrate.

IX.

Bildung der Azetonkörper. Phlorhizinglukosurie. Herkunft der Kohle-
hydrate im tierischen Organismus.

In schweren Fällen von Diabetes melitus nimmt der Harn häufig einen
eigentümlichen, obstartigen Geruch an, der schon den alten Ärzten auf-
gefallen ist. Die Ursache dieser Erscheinung ist. wie bereits C. Gerhardt ^)
vermutete und später Tollens-) und v. Jaksch^) klar erkannten, die Azet-
essigsäure (CH3 . CO) . CH2 . COOH. Neben ihr findet man Azeton
CH3 . CO . CH3 und. wie Stadelmann*) und Minkowski'^) zeigten, in vielen
Fällen ß-Oxybuttersäure CR, . CH (OH) . CR, . COOH. Alle drei Ver-
bindungen stehen, wie ein Blick auf ihre Zusammensetzung lehrt, in
direktem Zusammenhang. Die Azetessigsäure entsteht ohne Zweifel durch
< )xydation aus der ß-Oxvbuttersäure :

CH, CH,

[i CH . OH + 0 = CO
X CH, CH,

+ H. 0.

C( )0H COOH

ß-Oxybutter- Azetessig-
säure säure.

>) C. Gerhardt: Wiener med. Presse. Nr. 28. 673 (1895).

2) Tollens: LieOigs Annaleii. 209. 30 (1881).

3) B. r. Jaksch: Ber. d. Deutscheu Cliem. Gesellsch. 15. 1496 (1882). — Vgl. auch
W. Petters: Prager Vierteljahrschr. 55. 81 il8ö7); Zeitsehr. f. phvsiol. Chemie. 7. 485
(1883). — Ferner M. Ceresole : Ebenda. 15. 1326 (1882).

*) E. Sfadelmann: Archiv f. experim. Pathol. u. Pharm. 17. 419 (1883). — Vgl.
auch E. Küh: Zeitsehr. f. Biol. 20. 165 (1884).

*) 0. Minkowski : Zeutralbl. f. d. med. Wissensch. 242 (1884) und Archiv f. experim.
Pathol. u. Pharm. 18. 35 u. 147 (1884). — K. Külz: Ebenda. 18. 291 (1884) und Zeitschi,
f. Biol. 20. 165(1884) und' Ebenda. 23.329(1887). — 0. Minkoirski : Archiv f. experim.
Pathol. u. Pharm. 31. 183 (1893). — T. Araki: Zeitschrift f. phvsiol. Chemie. 18. 1
(1894).

190 X- Vorlesiiug.

Dieser Vorgang ist umkehrbar, denn es kann sich umgekehrt durcli
Reduktion aus Azetessigsiiure (i-()\ybuttersäure bilden, ja es scheint, dali
der letztere Vorgang sich leichter vollzieht als der erstere. ^l

Aus der Azetessigsaure kann man sich leicht durch Abspaltung von
Kohlensäure Azeton entstanden denken:

(CH3 . CO) . CUo . COOR = CR, . ("() . CH, + CO2.
Azetessigsaure. Azeton.

Daß in vielen Fällen die ß-Oxybuttersäure im Harn fehlt, wäluiMhi
die beiden anderen Verbindungen vorhanden sind, ist nicht auffallend,
denn wir können uns wohl vorstellen, daß erstere einmal der Oxydation
entgeht, das andere Mal nicht. Die [i-Oxybuttersäure enthält, wie obige
Formel zeigt, ein asymmetrisches (*) Kohlenstoffatom. d. h. sie ist optisch
aktiv, und zwar kommt sie stets in der linksdrehenden Form zur Aus-
scheidung.

Es ist vielfach versucht worden, die Herkunft dieser Verbindungen
festzustellen und vor allem ihre Bedeutung für den Diabetes selbst zu
ergründen. Vor allem ist bemerkenswert, daß das Vorkommen von Azeton
im Harn nicht für Diabetes spezifisch ist. Es ist Azetonurie - richtiger
ist die Bezeichnung Diazeturie, da meist nur Azetessigsaure vorhanden
ist — , meist allerdings in beschränktem Maße, bei vielen fieberhaften
Krankheiten beobachtet worden. Azeton und Azetessigsaure hat man auch
bei langdauernder Inanition-) (Hunger, Kachexie) aufgefunden. In geringen
Mengen wird Azeton besonders bei ausschließlicher Ernährung mit Eiw(Mß
und Fett auch von Gesunden beständig ausgeschieden. Es verläßt übrit^cns
nicht alles Azeton den Organismus durch die Nieren, ein Teil wird mir
der Atemluft abgegeben. Man hat die ganze (iruppe der Verbindungen:
Azeton, Azetessigsaure und ß-Oxybuttersäure auch Azetonkörper genannt.

Es ist a priori nicht sehr wahrscheinlich, daß die Azetonkörper mir
den Kohlehydraten in direktem Zusammenhang stehen und ihr Auftreten
etwa anzeigt, daß ihr Abbau gestört ist. Viele Beobachtungen sprechen
dafür, daß in schweren Fällen von Diabetes melitus der Abbau von Trauben-
zucker stark eingeschränkt ist. Trotzdem treffen wir unter Umständen
auf geradezu gewaltige Mengen von Azetonkörpern. So ist z. B. bei
einem Knaben die Ausscheidung von ;)4'2 // y-0.\ybuttersäure innerhalb
von o Tagen beobachtet worden. =^) Würde der Traubenzucker die Azetonkörper
liefern, so wäre die erwälmte Beobachtung unerklärbar. Ferner ist fest-
gestellt worden, daß man eine bestehende Diazeturie durch Verabreichung
von Kohlehydraten vermindern, ja sogar unterdrücken kann. Verbindungen,
die eine bestehende Diazeturie einschränken können, sind „antiketogene"

*) 0. Neilbauer: V'erhandl. d. 27. Kongresses f. innere Medizin. 56() (llUi)). —
/•/'. Friedinanii und Mause: Münchener med. Wochensclir. Nr. 34 (1910); Biocliem. Zeit-
schrift. 27. 474 (1910). — L. Blum: Münchener med. Wochensohr. 57. 1451 (1910). —
//. D. Dabin: Journ. Americ. Med. Ass. 54. 1441 (1910): .loiirn. of Biol. Cheni. 8. 97
(1910). — A. J. Wakemann und //. I). Ikikin: Ebenda. 8. lOö (1910).

-) r. Jakscli: Über .\zctonuric und Diazeturie. Berlin lS9ö. — Friedrich Miilhr:
Berliner klin. Wochenschr. 428 (1887). — Tit. ßriK/sc/i: Zeitschr. f. experim. Pathol. u.
Iher. 1. 42f; (1905).

') Magnus- Lei: ji : Archiv f. experim. l'athol. u. Pharm. 42. 143 (1899) und 45.
389 (1902). — Bei einem anderen Fall schied ein 16.iähriger Diabetiker täglich ca. 100(/
ii-Oxyl)uttersäure -{-Azetessigsaure aus \Ludiriq Czapski: A. f. experim. Path. u. Plianii
77. 218 (1914)].

Kohlehydrate. 191

Körper gcuannt worden. Ferner hat die Erfahrung gelehrt, daß die völlige
Weglassung der Kohlehydrate aus der Nahrung der Diabetiker oft direkt
Diazeturie zur Folge hat, ja der Arzt ist oft genötigt, die an Kohlehydraten
arme und an Eiweiß reiche Nahrung durch eine solche zu ersetzen, die
Kohlehydrate in größeren Mengen enthält. Endlich wissen wir, daß jede
Beschränkung der Kohlehydrate in der Nahrung zur vermehrten Aus-
scheidung von Azetessigsäure führen kann.i) Aus diesen Gründen hat man
nach anderen Quellen für die Azetonkörper gesucht. In Betracht kommen
die Fette und die Eiweißstoffe. Wir wollen das erhaltene Resultat gleich
vorweg nehmen. Es ist festgestllt worden, daß Fettsäuren und
ferner Aminosäuren Azetonkörper liefern können. Die Kenntnis
der Konfiguration der 1-ß-Oxybuttersäure wäre für die Beurteilung ihrer
Herkunft sicherlich von großer Wichtigkeit. Sie läßt sich in l-x-Amino-
propionsäure überführen und ferner durch die Synthese mit d-Pr opyl en-
gl ykol in Beziehung bringen.-)

Was die Fettsäuren anbetrifft, so wissen wir seit den wichtigen
Beobachtungen von Knoop'^) und ferner von Emhden^), daß der Abbau
der normalen Fettsäuren in ganz charakteristischer Weise erfolgt. Es tritt
näinlich in der Regel stets ein Verlust von zwei Kohlenstoffatomen
in der Art ein, daß eine Spaltung zwischen dem y- und ß-Kohlen-
stoffatom erfolgt. Wir bezeichnen das dem Karboxyl benachbarte Kohlen-
stoffatom als das in z-Stellung befindliche. Das darauf folgende hat die
ß-Stellung zum Karboxyl inne usw. Wir charakterisieren so jedes Kohlen-
stoffatom einer Kette durch Bezeichnung seiner Stellung zum Karboxyl.
Durch einen Abbau der genannten Art gelangen wir, wenn wir von normalen
Fettsäuren mit einer geraden Anzahl von Kohlenstoffatomeu ausgehen,
schließlich zur Buttersäure. Diese kann leicht durch Oxydation am ß-Kohlen-
stoffatom in y-Oxybuttersäure übergehen und von ihr aus ist dann der
Weg zur Bildung von Azetessigsäure und von Azeton offen.

Y CH3

I
ßCH.OH

7. CH.,

sCH^

YCH3

1

r^CH,

ßCHa

y:CH.3

1 — >

a CH,

ßCH.3

1

COOH

a_CH2

1

COOH

apronsäure

Buttersäure

> I

COOH

ä-0\vbutter säure.

^) Vgl. z. B. G. Rosenfelcl: Deutsche med. Wochenschr. Nr. 40 ^1885): Zentralbl.
f. innere Medizin. 12.33 (1895). — Landergren: Nord. med. Ark. 2. Nr. lO' (1910). -
Forfisner: Skand. Arch. f. Physiol. 22. 349' (1909); 23. 505 (191(J).

-) Vgl. Emil Abderhalden und Egon Eichwald: Bericht d. Deutschen (Jheni. (lOs.
51. 1312 (1918).

*) F. Knoop: Hofmeister?, Beiträge. 6. 1.50 (1905).

■*) Gr. Embden, H. Salamon und F. Schmidt: Hofmeister?, Beiträge. 8. 129(r.>iH;i
— G. Embden und .1. Marx: Ebenda. 9. 318 (1908). "

192 X. Vorlesung.

Eine Fettsäure mit einer ungeraden Anzahl von Kohlenstoffatonien
kann bei der gleichen Art des Abbaus natürlich niemals direkt Buttersäure
liefern, weil auch die Abbauprodukte die ungerade Anzahl von Kohlen-
stoffatomen beibehalten. Die Annahme, dali die IJuttersäure als Abbaustufe
höherer Fettsäuren eine (Quelle der [i-Oxybuttersäuie werden kann, hat
durch mancherlei Beobachtungen eine große Sicherheit erlangt. Einmal
konnte gezeigt werden, dali die Menge der Azetonkörper nach Eingabe von
Buttersäure und von Kapronsäure ansteigt.') Ferner wurde beobachtet,
daß nui' jene normalen Fettsäuren zur Vermehrung der Azetonkörper
beitragen, die über eine gerade Anzahl von Kohlenstoffatomen verfügen.^)

Immer wieder wurden auch die Eiweißkörper bzw. ihre Bausteine als
Quelle der Azetonkörper bezeichnet. Es entwickelte sich bald ein lebhaftes Für
und Wider diese Anschauung. Vor allem wurde gegen die Annahme einer Be-
teiligung der Proteine an der Bildung der Azetonkörper vorgebracht, daß
ihre Menge in keinem direkten Verhältnisse zu der im Harn ausge-
schiedenen Stickstoffmenge stehe. Wir werden später erfahren, daß die
Eiweißstoffe im Gegensatze zu den Kohlehydraten Stickstoff enthalten.
Dieser erscheint im Harn in Form bestimmter Verbindungen gebunden.
Lange Zeit war man der Ansicht, daß man den Ablauf des Eiweißstoffwechsels
ausschließlich durch Bestimmung des im Harne erscheinenden Stickstoffs
verfolgen könne. Jetzt wissen wir jedoch, daß nur ein Teil des Kohlenstoffs
des Eiweißmoleküls gleichzeitig mit dem Stickstoff im Stoffwechsel sein Ende
findet. Nach Abspaltung der den Stickstoff enthaltenden Gruppe bleiben
Kohlenstoffketten im Organismus zurück, die noch alle möglichen Funk-
tionen übernehmen können. Wir haben ja bereits den Übergang dieser
Verbindungen in Zucker kennen gelernt.^) Da diese Kohlenstoffketten in
engster Beziehung zu Fettsäuren stehen, ist die Möglichkeit gegeben,
daß von ihnen aus auch eine Bildung von Azeton körpern erfolgen kann.

Das ganze Problem der Entstehung von Azetonkörpern aus Eiweiß
wurde erst in dem Augenblicke einer eindeutigen Beantwortung zugäng-
lich, als man es auf die Bausteine der Proteine, nämlich auf die Amino-
säuren übertrug. Wir werden später erfahren, wie Aminosäuren in den
Körperzellen abgebaut werden. Hier mag, da wir die Struktur der Bau-
steine der Eiweißstoffe noch nicht kennen gelernt haben, der Hinweis ge-
nügen, daß vor allem Emhdcti*) den Nachweis führen konnte, daß in der
Leber aus ganz bestimmten Aminosäuren Azetessigsäure bzw. Azeton gebildet
wird, Avährend andere P)austeine des Eiweißmoleküls keine Azetonkörper-
bildner sind. So liefert z. B. die a-Amino-isobutylessigsäure Azeton,
wenn man sie durch die überlebende Leber hindurch leitet, während die
a-Amino-isovaleriansäure unter den gleichen Bedingungen kein Azeton
gibt. Ferner geht a-Amino-valeriansäure in [i-Oxybuttersäure s) über;

') Vgl. z. B. L. Schwarz: Deutsches Archiv f. kliu. Mediziu. 76. 233 (1903). —
./. Bär und L. Blum: Archiv f. experim. Pathol. u. Phann. 53. 89 a90fi); 59. 321 (1908);
«2. 129 (1910).

-) \gl. weitere Literatur bei A. Magnus-Levy: Ergebnisse der inneren Medizin
und Kinderheilkunde. 1. 352 (1908).

^) Vgl- Vorlesung VIII und IX.

*) fjr Emhden, 11. Salomon und F. Schmidt: Hofmeistern Beiträge. 8. 129(1906).
— G. Emhden und /•'. Kalberluh: Kbenda. 8. 121 (1906). — S. Kertess: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 106. 258 (1919).

'") G. Emhden und A. Marx: Hofmeistern, Beiträge. 11. 318 (1908).

Kohlehydrate. 193

a-Amino-kapronsaiire und 7.-Ainino-l)uttersäure dagegen liefern
diese Säure nicht. Die folgenden Formeln mögen veranschaulichen, wes-
halb sich die erwähnten Unterschiede finden :

CH3 CH3

CH3CH3

CH3 CH3

CH

i — >

fiCH

i —>

CO

CH,

aCH,

j

CH . NH,

COOH

COOH

a-Amino-isobutyl-

Isovalerian-

AzetoD

essigsäure (Leuzin)

säure

CH3 CH3

CH3 CH3

CH

aCH

i -^

1

CH . NH,

COOH

COOH
a-Amino-isovaleriansäure Isobuttersäure Kein Azeton
(Valinj

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

I I I I I

CH, CH, CH . OH CO CO

r r I ! i

CH2 — >► CH, — >► CH, — >► CH, — >^ CH3

I \ ' \ I

CH . NH, COOH COOH COOH

I

COOH
a-Aminovalerian- Butter- [i-Oxybutter- Azetessig- Azeton
säure säure säure säure

CH3 CH3 CH3 CH3

I ! i I

CH, -> CH, CH, CH,

r r I ■ I

CH . NH, COOH CH2 ß CH2

I ' I -1

COOH CH, — >- y-CH,

I I

CH . NH, COOH

I

COOH
z-Aminobutter- Propion- -/.-Aminokaproii- Valerian-

säure säure säure säure

Abderhalden. PhyäiologiBche Chumie. T. Teil, 5. Aufl. J^3

194 X- Vorlesung.

Diese Studien über die Herkunft der Azetonkörper haben einen
außerordentlich interessanten und wichtigen Einblick in Stoffwechsel-
vorgänge bestimmter Zellen ergeben. Überall stoßen wir auf den stufen-
weisen Abbau der einzelnen Verbindungen, und an allen Stellen treffen wir
auf Abbaustufen, die Beziehungen zu den verschiedensten Gruppen von
Stoffen vermitteln. Je weiter ein Produkt zerlegt wird, um so mehr verliert
es seinen besonderen Charakter. Ist das komplizierte, zusammengesetzte
Molekül in seine Bausteine zerlegt, dann geben diese noch xluskunft über
die Art jener zusammengesetzten Verbindung, aus der sie hervorgegangen
sind. Nichts verrät jedoch mehr den feineren Bau des Ausgangsmateriales.
Werden nun auch noch die Bausteine stufenweise zerlegt, dann gelangen
wir zu Abbaustufen, die schließlich vollständig indifferent sind. d. h. die
aus den verschiedenartigsten Verbindungen entstanden sein können. Diese
Abbaustufen bilden den Ausgangspunkt von Synthesen verschiedenster Art.
Namentlich die Verbindungen des Dreikohlenstoff Systems bilden eine
wichtige Durchgangsstufe im Ab- und Aufbau der verschiedenartigsten
Produkte.

Viele Beobachtungen sprechen dafür, daß die Bildung der Azeton-
körper auch so erfolgen kann, daß ein weiter abgebautes Produkt durch
Synthese z. B. in ß-Oxybuttersäure und über diese in Azetessigsäure über-
gehen kann. E. Friedmann^) hat die wichtige Beobachtung gemacht, daß
Azetaldehyd beim Durchleiten durch die Leber in Azetessigsäure verwandelt
wird. Friedmann stellt sich diese Synthese, wie folgt, vor: Zwei Moleküle
Azetaldehyd werden zu Aldol kondensiert:

CH3 . CHO -f CH, . CHO — >-CH;, . CH (OH) . GH., . GHQ.
Azetalde- Azetalde- Aldol

hyd hyd

Aldol würde dann zu Azetessigsäure oxydiert:

CH3 . CH (OH) . CH, . CHO -f 0 — >^ CH3 . CH (OH) . GH., . COOH + 0 —y
Aldol ß-Oxybuttersäure

CH3 . CO . GH., . COOH + H., O.
Azetessigsäure.

Es sei im Zusammenhang mit diesen Feststellungen auch auf die
S. 135 erwähnte Bildung von Azetessigsäure aus Essigsäure verwiesen.

Es liegen noch mancherlei Beobachtungen über die Bildung von
Azetonkörpernausverschiedenartigen Verbindungen vor. '^j In manchen Fällen
ist der Beweis, daß eine bestimmte Verbindung zur Entstehung von Azeton-
körpern führt, nur indirekt erbracht worden. Derartig erhobene Befunde
sind immer vieldeutig. Zusammenfassend können wir hervorheben, daß
die Azetonkörper auf verschiedenen Wegen sich bilden können.
Sie entstehen durch Abbau von aus Fetten stammenden Fett-
säuren und ferner aus bestimmten Aminosäuren. Ferner ist
festgestellt worden, daß auch eine synthetische Bildung der
Azetonkörper möglich ist.

*) E. Friedmann: Hofmeisters, Beiträge. 11. 202 (19Ü8).

'') Vgl. hierzu auch G. Katsch: Deutsches Archiv f. kliu. Med. 127. 210 (1918);
134. 59 (1920).

Kohlehydrate. ]9;)

Erwähnen wollen wir noch, daß mancherlei Beobachtungen vorliegen,
die auf die Fette als die Hauptquelle der Azetonkörper hinweisen. So läßt
.>;ich feststellen, daß während des Hungers zu einer Zeit, in der der Or-
ganismus seine Ausgaben zum größten Teil auf Kosten seines Fettbestandes
bestreitet, die Diazeturie ansteigt. Die Tatsache, daß Kohlehydratzufuhr
die Ausscheidung der Azetonkörper einschränkt, findet ungezwungen darin
seine Erklärung, daß die Kohlehydrate Fett sparen. Sie kommen an seiner
Stelle zum Abbau. Aus dem gleichen Grunde kann man in manchen Fällen
durch vermehrte Eiweißzufuhr die Bildung der Azetonkörper herabsetzen.
Interessant ist in diesem Zusammenhange auch die in neuerer Zeit oft
bestätigte Beobachtung von Schwarz^), wonach das Blut von an Diabetes
Leidenden oft auch dann einen erhöhten Fettgehalt aufweist, wenn kein
Fett aufgenommen wird. Offenbar findet ein vermehrter Fetttransport
nach verschiedenen Zellen hin statt.

Wenn wir bei Störungen des Stoffwechsels auf bestimmte \'erbin-
dungen stoßen, dann fragen wir uns zunächst, ob sie infolge des veränderten
Stoffwechsels auftreten, d. h. der Störung ihre Entstehung verdanken, oder
aber, ob uns Produkte entgegentreten, die zu den normalen Stoff wechsel-
produkten gehören. Wir nehmen sie vielleicht wahr, weil sie zu langsam
oder gar nicht weiter abgebaut werden. Es spricht manches dafür, daß
die Azetonkörper Verbindungen darstellen, die auch normalerweise im
Zellstoffwechsel gebildet werden, wenigstens gilt dies für die ß-Oxy butter-
säure. Vielleicht wird diese im Organismus des Diabetikers in einer sonst
ungewohnten Richtung weiter zerlegt. Wahrscheinlich ist jedoch, daß auch
die Azetessigsäure nebst dem Azeton zu den normalen Stoffwechselzwischen-
produktengehören. Normalerweise tritt Abbau zu Kohlensäure und Wasser ein.
Die Störung beim Diabetes melitus besteht vielleicht darin, daß der Abbau des
Azetons nicht zu Ende geführt wird, ja er bleibt oft zum Teil sogar bei
den Vorstufen, der Azetessigsäure und der ß-Oxybuttersäure. stehen. Manches
spricht auch für eine weitere Störung der Art, daß der Abbau der ß-Oxy-
buttersäure, der normalerweise vielleicht über verschiedene Stufen führt.
in der Hauptsache in die eine Richtung, nämlich über Azetessigsäure und
Azeton gedrängt ist. Nicht unerwähnt wollen wir lassen, daß man wieder-
holt daran gedacht hat^), die ß-Oxybuttersäure und die Azetessigsäure
könnten irgendwie mit jenen Umwandlungsprodukten zusammenhängen,
die beim Umbau von Aminosäuren in Glukose auftreten. Es ist jedoch
nicht geglückt, einen eindeutigen Beweis für diese Ansicht zu erbringen. •■)

Durch Emhden und Friedmann ist festgestellt worden, daß die
Leberzellen die Bildung der Azetessigsäure aus mannigfaltigen Quellen
und auf verschiedene Weisen durchzuführen vermögen. Wir kennen somit
ein bestimmtes Organ, das die genannten Verbindungen hervorbringen kann.
Unbekannt ist bis jetzt, ob nicht auch andere (iewebe die gleichen L'm-

') Leo Schwarz: Deutsches Archiv f. klin. Medizin. 76. 233 (1903). — Vgl. auch
Ivar Bang: Biocheni. Zeitschr. 94. S.^'.l (1919).

-) Vgl. 0. Minkotrshi: Archiv f. experim. Path. u. rharin.31. 189(1893): f'tiiigers
Archiv. 111. 13 (190(5). — v. Noorden: Handb. d. Path. d. Stoff'wechsels. 2. Aiitl. 2. (1907).

^) P]s ist auch vermutet worden , daß die ß-Oxybuttorsäuro eiu nicht Jiorraales
Stoffwechselprodukt darstellt. Vgl. hierzu u. a. 7^'. AVMfeojivr.- Verhandl. d. 27. Kongresses
f. innere Medizin. 566 (1910). — Gitstar Kmbden und Louis Michaud: Ilofmeisfrr^ Bei-
träge. 11. 332 (1908).

13*

\',]{^ X. Voilesuug.

Wandlungen vollziehen können. Interessant ist die Feststellung von Embden
und Latfes^), dal» die Leber eines seiner Pankreasdrüse beraubten Hundes
bedeutend mehr Azetessigsäure bildete, als das entsprechende Organ eines
normalen Tieres. Nicht unerwähnt wollen wir bei dieser Gelegenheit lassen,
daß man gegen die Verallgemeinerung der Ergebnisse von Durchblutungs-
versuchen an überlebenden (Jrganeu Einwände erheben kann. Wir wissen
nicht, wie lange die einzelnen Zellen des betreffenden Organes in normalen
Grenzen weiter tätig sind. Ferner sind ganz sicher die ^'ersuchsbedingungen den
natürlichen Verhältnissen nur ganz roh angepaßt. Wir leiten eine bestimmte
Verbindung längere Zeit an den gleichen Zellen vorbei. Normalerweise würde
sie vielleicht unverändert mit dem Blute fortgeführt. Wir zwingen viel-
leicht das Organ zu Eingriffen, die es sonst in dem Umfang nicht aus-
führt. Ferner mrd unter normalen Verhältnissen das gebildete Produkt
sofort in irgend einer Weise verwertet. Es bleibt nicht liegen. Endlich muß
immer wieder darauf hingewiesen werden, daß unter normalen Verhältnissen
mehrere Organe zusammenarbeiten. Fehlen die Wechselbeziehungen zwischen
den einzelnen Organen, dann ist es wohl denkbar, daß eine bestimmte
Art des Abbaus undurchführbar ist und nun ein anderer Weg eingeschlagen
wird. Derartige Bedenken sind durchaus berechtigt. Soll ein Ergebnis ein-
deutig sein, dann darf es sich nie auf nur eine N'ersuchsanordnung stützen.
Wenn die Beobachtungen am gesamten Organismus und diejenigen am
einzelnen überlebenden Organe sich decken, dann wäre es gesucht, wollte
man nicht die einfachste Erklärung der gemachten Beobachtung in den
Vordergrund stellen. Nun stehen die Feststellungen Emhdens und seiner
Schüler in bestem Einklang mit Fütterungsversuchen. Es liegt somit in
diesem Falle kein Grund vor, daran zu zweifeln, daß auch im gesamten
Organismus der Leber eine wichtige Rolle in der Bereitung der Azeton-
körper zukommt.

Dem Vorkommen der Azetonkörper im Blute hat man lange Zeit
eine wesentliche Bedeutung bei der Beurteilung des Verlaufes des Diabetes
zugeschrieben. Man nahm an, daß die Anwesenheit der angeführten Säuren
die Alkaleszenz des Blutes herabdrücke und so an und für sich schwere
Störungen hervorrufen könne.'-) Man führte deshalb den Namen Azidosis
für den ganzen Zustand ein. Diese Bezeichnung ist unrichtig und irre-
fühiend. Man sollte sie verlassen, nachdem festgestellt worden ist, daß
die Reaktion des Blutes infolge besonderer Einrichtungen selbst bei An-
wesenheit großer Säuremengen nicht verändei-t wird. Wir wollen den Aus-
druck Azetonoplasmie anstelle der Bezeichnung Azidosis treten lassen.
Er soll daran erinnern, daß Azetonkörper im Blute zugegen sind.

Die Azetonoplasmie ist in mehr als einer Beziehung von größtem
Interesse. Zunächst ist es auffallend, daß die wahre 'Azidität des Blutplasmas,
d. h. die Wasserstoffionenkonzentration selbst bei einem hohen Gehalt des
Plasmas an Säuren nicht verändert zu sein braucht.'^) Es rührt dies daher,
daß in diesem Substanzen enthalten sind, die jeder Änderung der Wasser-
stoffionenkonzentration den größten Widerstand entgegensetzen. Vor allem
sind es die Karbonate, Phosphate und manche Proteine, die in dieser
Richtung wirksam sind. Wir werden später auf den Mechanismus der

*) Gustav Embden und Leone Lottes: Jlofmeiyters Beiträge. 11. 327 (1908).

-} Vgl. hierzu Hermann Straub: Deutsches Arch. f. klin. Med. 109. 223 (1913).

») H. Benedict: Pßügers Archiv. 115. 106 (1906).

Kohlehydrate. 197

ganzen Regulation zurückkommen (vgl. Band II. Vorlesung IX), hier mag der
Hinweis genügen, daß für die Neutralitätsregulation die sehwachen Säuren
Kohlensäure und Phosphorsäure und unter Umständen noch Eiweiß in
Frage kommen. \) Vergleicht man den Kohlensäuregehalt von normalem
und von „azidotischem" Blut, dann findet man. daß das letztere weniger
von dieser Säure enthält, und zwar ist unter Umständen nur noch physi-
kalisch gelöstes (ias zugegen.-) Die Beobachtung, daß zwischen dem Grad
der Azetonoplasmie und dem Kohlensäuregehalt des Blutes bestimmte Be-
ziehungen bestehen, hat zu einer Methode geführt, die gestattet, aus dem
letzteren den ersteren zu bestimmen. 3) Es treten die Kohlensäure und
die Säuren Ji-Oxvbuttersäure und Azetessigsäure in Wettbewerb um das
zur Verfügung stehende Alkali. Alle diese Säuren sind schwache Säuren.
Für das Verteilungsgleichgewicht kommt das Massenwirkungsgesetz in
Betracht.

Wir haben in dem Mechanismus der Festhaltung eines bestimmten
Reaktionszustandes im Blute keinen Sonderfall vor uns. Wir treffen überall
im Organismus auf solche Einrichtungen. Für den Arzt ist die Azetonoplasmie
von allergrößter Bedeutung. Dadurch, daß das Blut weniger Kohlensäure
aufnehmen kann, als ohne die genannten Säuren, muß der Organismus
Schaden erleiden. Es ist die ganze sogenannte innere Atmung, d. h. der
(Tasaustausch zwischen Gewebe und Blut gestört. In der Tat beobachten
wir bei einem hohen Gehalt des Blutes an [i-Oxybuttersäure und Azetessig-
säure, daß schwere Erscheinungen auftreten. Man spricht von einem Koma
diabeticum. Greift man nicht ein, so erfolgt der Tod. Voraus gehen
zunehmende Dyspnoe, Somnolenz und Sinken der Körpertemperatur. Zur
Bekämpfung des Komas führt man intravenös größere Mengen von Natrium-
bikarbonat ZU.+) Meist beobachtet man dann fast sofortige Erleichterung.
Sie ist nicht etwa darauf zurückzuführen, daß durch das zugeführte Alkali
die Säuren des Blutes neutralisiert werden. Die Reaktion des Blutes war
ja nicht sauer. Vielmehr erleichtert das Alkali den Kohlensäureabtransport.
Natürlich handelt es sich nur um eine vorübergehende Hilfe, weil das
^lehr an Alkali bald durch die Nieren entfernt ist. Eine verminderte
Glukosurie nach der Alkalizufuhr darf man nicht ohne weiteres im Sinne
einer Besserung des ganzen Zustandes deuten. Es ist durchaus mög-
lich, daß im Sinne der S. 164 genannten Versuche die Niere für Zucker
dichter wird.

Daß das Koma diabeticum in der erwähnten Art auf den hohen
(iehalt des Blutes an Säuren — insbesondere tritt 3-Oxybuttersäure in
den Vordergrund — zurückzuführen ist, bezeugen die Ergebnisse jener
Versuche, bei denen Tieren Säure zugeführt wurde. So zeigten Kaninchen,

M Vgl. hierzu L. J. Hendcrsohn : Ergebnisse der Physiologie. 8. 254 (1909). —
Jouru. of biol. Chem. 1. 1044 (1920t.

-) W. Mc Kim Marriott: Journ. of biol. Chem. 18. 241 (1914).

') Vgl. Donald D. van Sli/ke (Glenn E. Cullen, Reqinald Fitz, Edgar Stillman):
.lourn. of biol. Chem. 30. 289, .S47. 3()9. 389. 401, 40.ö (1917). — //. Straub' nwA Klothilde
Meier: Biochem. Zeitschr. 89. 156 (1918); Deutsches Archiv f. kliii. Med. 129. 54 (1919).

— Wüh. C. Studie und Donald D. ran Slyke : Journ. of biol. Chem. 41. 191 (1920).

— D. D. van Slyke und W. W. /)rt/mßr; Ebenda. 41. 567 (1920). — G. E. CiiUn, :
Ebenda. 52. 501, 517 (1922).

*) Vgl. hierzu auch J. R. Muri in und L. /'. ( 'rarer : The .1. of Biol. Chem. 28. Nr 1
(1916).

l^)^ X. Vorlesung.

denen Salzsäure verabreicht wurde, schwere Dyspnoe. i) Der Kohlensäure-
gehalt des Blutes war stark herabgesetzt, die Ainmoniakmenge des Harnes
erhöht. Der ganze Zustand besserte sich nach subkutaner Zufuhr großer
Mengen von Natriumkarbonat. Erwähnt sei noch, daß man das Auftreten
großer Mengen von [j-Oxybuttersäure im Blute beim Koma auf mangelhafte
Oxydationsvorgänge im Körper zui-ückgeführt hat. In dieser Hinsicht
ist es von Interesse, daß man im Koma oft im Harn Aminosäuren an-
trifft.-) Es sei ferner an die schon S. 185 mitgeteilte Beobachtung er-
innert, wonach die roten Blutkörperchen und v.ahrscheinlich auch andere
Zellarten bei schweren Fällen von Diabetes und insbesondere auch im Koma
diabeticum eine stark herabgesetzte Atmung zeigen.

Die Bildung der Azetonkörper ist übrigens nicht auf den Diabetes
melitus allein beschränkt. Sie finden sich unter Umständen auch bei allen
angeführten Arten von Glukosurie. Ein Zusammenhang mit dem gestörten
Kohlehydratstoffwechsel ist auf alle Fälle vorhanden, nur braucht dieser
nicht ein direkter zu sein. Man darf nicht außer acht lassen, daß in Wirk-
lichkeit eine so tiefgreifende Stoff wechselstörung, wie sie durch die schweren
und bleibenden Formen der Hyperglukoplasmie zum Ausdruck kommt, niemals
für sich allein bestehen, d. h. auf eine bestimmte Klasse von Verbindungen
beschränkt bleiben kann. Da, wie wir fortwährend betont haben, wederein
Kohlehydi-at, noch ein Fett- oder Eiweißstoffwechsel für sich besteht, son-
dern vielmehr Wechselbeziehungen der mannigfaltigsten Art die erwähnten
Stoffwechselarten auf das innigste miteinander verknüpfen, so läßt sich
leicht ermessen, wie sehr der Gesamtstoffwechsel leiden muß, wenn eine
Gruppe der wichtigsten Nähr- und Baumaterialien in Mitleidenschaft ge-
zogen ist. Es ist deshalb wohl verständlich, daß über kurz oder lang die Stoff-
wechselstörung eine allgemeine wird und der Ab- und Aufbau der Eiweißkör-
per und Fette ebenfalls Not leidet. Von diesem Gesichtspunkte aus muß das
schwere Krankheitsbild des Diabetes betrachtet werden, soll ein volles
Verständnis des ganzen Umfanges der eingetretenen Störung erlangt
werden. Nicht nur der Verlust an Spannkräften, der dem Körper durch
die beständige Ausfuhr der großen Zuckermengen erwächst und der ja
zum Teil außerdem durch andere Nahrungsstoffe gedeckt werden kann,
beherrscht die ganze Krankheit und stempelt sie zu einer so schweren,
sondern der Zusammenbruch des ganzen Zellstoffwechsels. Die abnorme
Zusammensetzung des Blutes und der Gewebsflüssigkeit führt zu manchen
sekundären Erscheinungen. Die Widerstandsfähigkeit der Gewebe und Zellen
gegen Infektionen sinkt und so ruft eine Schädigung bald andere hervor.
Ihre Summe verleiht dem Krankheitsbild Diabetes zu dem gemeinsamen
Grundbild von I'all zu Fall seine eigenartigen Züge.

Bei den l)is jetzt besprochenen Formen von (ilukosurie war eine
Hyperglukoplasmie vorhanden. Nur bei der intravenösen Zufuhi- von Kochsalz-
lösung ließ sich feststellen,') daß neben der Überschwemmung des Blutes
mit Glukose gleichzeitig als Ursache für die bestehende Glukosurie eine

') Friedrich Walter: Arch. f. experini. l'ath. u. Pharmak. 7. 148 (1877). — \"gl.
auch Julius Pohl: Biochem. Zoitsclir. 18. 24 (1909).

-) Enal Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Cbcm. 44. 17 (1905). — Bei acht neueu
Fällen von Koma diai)eticuin konnton 1-Tyrosin , 1-Leucin, d-Alanin und auffallend große
Mengen von GlykokoU isoliert werden.

■') Vgl. S.' 157.

Kohlehydrate. 199

erhöhte Durchlässigkeit der Nierenepithehen für Traubenzucker in Be-
tracht kommt. Ferner haben wir S. 164 erfahren, dal3 man durch die Art
der Zusammensetzung- der DurchspülungsfUissigkeit die Niere für Glukose
mehr oder weniger durchlässig machen kann. Es gehngt, sie auch für
diese innerhalb gewisser (Frenzen zu dichten.

Wir kennen nun eine Form von (xlukosurie, bei der in der Kegel
eine Hyperglukoplasmie vermißt wird, ja sehr oft findet man sogar einen
geringeren Gehalt des lUutes an /ucker. Wir wollen gleich vorweg nehmen,
daß festgestellt worden ist, daß bei dieser Art von (ilukosurie
die Nieren beteiligt sind. Sie lassen Glukose aus dem Blute in
den Harn übertreten. Diese Form von Zuckerausscheidung ist von
V. Mering'^) entdeckt worden. Er spritzte Hunden Phlorhizin ein und
beobachtete, daß Traubenzucker im Harn auftrat. Man spricht von einer
Phlorhizin-Glukosurie. Dem Phlorhizin sind wir schon begegnet.^) Es
gehört zur Gruppe der Glukoside und ist seiner Konstitution nach auf-
geklärt. Es läßt sich einerseits in Phloretin und Glukose spalten und
andrerseits in Phlorijn =: Plorogluzinglukosid und Phloretinsäure
=p-Oxyphenylpropionsäure. Von den Spaltprodukten des Phlorhizins
ergeben Phloretin und Phlorin beim Hunde eine Glukosurie, während
Phlorogluzin und ferner die Phloretinsäure unwirksam sind. Beim
Kaninchen trat auf Einspritzung von Phloretin keine Glukosurie auf.^)

Nach parenteraler Zufuhr von Phlorhizin erscheint im Harne Phlo-
rhizin glukuronsäure. Es hat somit eine Paarung mit Glukuronsäure statt-
gefunden. Es ist von großem Interesse , daß dieser Paarling beim Kaninchen
keine (Glukosurie verursacht. Beim Hunde ist seine W^irkung nicht ganz
aufgehoben, jedoch stark eingeschränkt. Ein Teil des zugeführten Phlo
rhizins wird in noch unbekannter Weise verändert.

Die Phlorhizin-Glukosurie hat aus mehreren Gründen großes Inter-
esse erlangt. Einmal ist es mit ihrer Hilfe durch systematische Studien
gelungen, zu entscheiden, ob bestimmte Verbindungen Beziehungen zu den
Kohlehydraten besitzen oder nicht. Ferner hat man das Phlorhizin beson-
ders in letzter Zeit oft dazu verwendet, um zu prüfen, ob die Nieren
normal funktionieren, d. h. durch Phlorhizin veranlaßt werden, Trauben-
zucker an den Harn abzugeben oder aber in anderer Weise zu reagieren.*)

Die Wirkung des Phlorhizins ist bei den verschiedensten Tieren —
bei Amphibien, Reptilien, Vögeln, Säugetieren und beim Menschen — stu-
diert worden.») Der Erfolg war qualitativ immer derselbe. Es erscheint
nach Zufuhr einer bestimmten Dosis des Glukosides Traubenzucker im
Harn, und zwar scheint so lange (ilukosurie zu bestehen, als sich Phlorhizin
im Blute befindet. Wichtig ist die Beobachtung, daß Phlorhizin (ilukose
in Form von Glukuronsäure bindet und auf diesem Wege dem Organis-
mus ebenfalls Traubenzucker entzieht. Zunächst versuchte man die Glu-

^) r. Mering: Veihandluagen des Kmigiesses für innere Medizin 1886 und 1887-
Zeitschr. f. kliu. 'Med. 14. 405 (1888) und 16. 431 (1889).

-) Vgl. S. 68.

"j Vgl. S. 68-69. Vgl. hierzu Jos. Schüller: /oitschr. f. Biol. 56. 274 (1911). —
M. Crenier: Müuchener med. NYochenschr. iS'r. 32(1911). — M. ('retner und //. II'. Seußert:
Berichte der Deutschen Cheni. Gesellsch. 45. 2565 (1912).

■*) Vgl. z. B. \'icfor Blum: iS'ierenphysiologie und funi<tionelle Nierendiagnostik.
Franz Deutike. Leipzig und Wien 1913.

•') Vgl. die T-iteratur bei Crahaiu Lvfk: Krgchn. d. rhysiol. 12. 315 (1912).

200 ^- Vorlesunsr.

kosurie nach Vergiftung mit Phlorhizin auf ähnliche Ursachen, wie sie den
übrigen Formen der Zuckerausscheidung im Harn zugrunde liegen, zurück-
zuführen. So dachte man an eine Beeinflussung des Zuckerzen t rums.
Es zeigte sich jedoch, daß das Phlorhizin auch dann noch wirkte, als
das untere Hals- oder das obere Brustraark durchschnitten worden war.^)
Es wurde auch bald erkannt, daß die Leber kaum direkt beteiligt ist")
Ferner wurde festgestellt, daß die Pankreasdrüse keine Veränderungen
zeigt, und endhch die Zufuhr von Phlorhizin die nach vollständiger Ent-
fernung der Pankreasdrüse bestehende Glukosurie noch zu steigern vermag. 3)
Auch das Hungertier beantwortet die Eingabe von Phlorhizin mit Zucker-
ausscheidung im Harn. Es sei gleich hier bemerkt, daßdasgenaueStudium
der Herkunft des bei der Phlorhizinglukosurie ausgeschiedenen
Zuckers ergeben hat. daß er sicher zum Teil von bestimmten
Aminosäuren abstammt.

Einen großen Fortschritt in der Erkenntnis der Stellung der Glukos-
urie nach Zufuhr von Phlorhizin zu den übrigen Formen von Zuckeraus-
scheidung erbrachte das eingehende Studium des Verhaltens des Blut-
zuckers. Seine Menge ist, wie schon erwähnt, nicht regelmäßig erhöht.
Es besteht im Gegenteil zuweilen auch eine Hypoglukoplasmie.*) Nach
eigenen Beobachtungen ist diese beim Frosche nach Phlorhizinzufuhr seltener
anzutreffen als die Hyperglukoplasmie.

Da trotz erheblicher Glukosurie der Zuckergehalt des Blutes nicht
oder nur wenig unter die Form herabgesetzt ist, so geht schon aus dieser
Beobachtung hervor, daß dem Blute andauernd Glukose zugeführt werden
muß, denn sonst müßte bei der fortgesetzten Zuckerausscheidung durch
die Nieren nach kurzer Zeit das Blut zuckerfrei werden.

Der erste, der experimentelle Beweise für die Annahme erbrachte,
daß der oder doch ein Angriffspunkt des Phlorhizins in der
Niere zu suchen ist, war Zuntz.^) Er führte den folgenden wichtigen
Versuch aus. Es wurden einem Hunde beide Ureteren freigelegt. Der aus ihnen
hervorquellende Harn war frei von Zucker. Nun injizierte Z/m^^ in die Nieren-
arterie der einen Niere eine Lösung von Phlorhizin. Schon nach 1 — 2 Mi-
nuten lieferte der Ureter dieser Niere mehr Harn als das andere Grgan.
Er reduzierte alkalische Kupferoxydlösung. Der von der anderen Niere
sezemierte Harn war noch frei von Zucker. Erst einige Minuten später
lieferte auch diese zuckerhaltigen Harn. Dieser Versuch zeigt, daß das
Phlorhizin ohne Zweifel das Nierenepithel direkt an Ort und Stelle beein-
flußt) Es gelangte im erwähnten Versuche zuerst zu jener Niere, in deren
Arterie es eingespritzt worden war. Erst später wurde es der zweiten
Niere zugeführt, um nun auch dort seine Wirkung zu entfalten.

Man hat weiterhin den Versuch gemacht, die Wirkung des Phlo-
rhizins auf bestimmte Nierenepithelien zu lokalisieren. Es konnten einmal
die Epithelien der Glomeruli beeinflußt sein oder aber jene Zellen, die die

») Le'pine: C. r. de l'Acad. des sc. 121. 450 (1896).

') J. E. Sweet und A. J. Ringer: The .Toiirn. of Bio). Chcra. 14. 13ö (1913). —
Vgl. auch J. H. Austin und A. J. Ringer: P^beiida. 14. 1.^9 (1913).

•■') 0. Minkowski: Arch. f. experim. Patli. u. l'harmak. 31. 85 (1893).

*) Vgl. z.B. Peter Junkersdorf: Pflügen^ Archiv. 131. 306 (1910).

5) iV. Zuntz: Arch. f. (Anat. u.) Physi'ol. 570 (1895).

«) Vgl. auch A. Erlandsen: Biochem. Zoit^rhr. 23. 'V29 (1910): 24. ]. (1910).

Kohlehydrate. l'( ) 1

Harnkanälchen bekleiden. Beim Frosche lielj sich die gestellte Frage leicht
entscheiden, weil bei diesem die Glomeruli von der Nierenarterie versorgt
werden, während die Harnkanälchen von Gefäßen aus der Renoportalvene
umflochten sind. Nach Unterbindung der Nierenarterie, also nach Aus-
schaltung der Glomeruli, trat auf Zufuhr von Phlorhizin noch Glukosurie
auf.^) Dieser Umstand beweist, daß das genannte Glukosid offenbar
auch die Epithelien der Harnkanälchen zur Zuckerausscheidung veranlaßt.
Ferner wurde beobachtet, daß nach erfolgter Phlorhizinvergiftung die Mark-
schicht der Niere mehr Zucker enthielt als die Rindenschicht.'-) Endlich
konnte in den Harnkanälchen mehr Zucker festgestellt werden als in den
Glonieruluskapseln.3)

Wir können uns somit folgendes Bild von der Wirkung des Phlo-
rhizins machen. Es hat eine spezifische Wirkung auf die Zellen der Harn-
kanälchen. Diese werden zur Abscheid ung von Traubenzucker angeregt.*) Wir
müssen kurz erwähnen, daß manche Forscher annehmen, daß der Harn durch
Osmose, Diffusion und Filtration aus dem Blute sich bildet. Da jedoch der
Harn eine andere Zusammensetzung als das Blut hat, so war man gezwun-
gen, die erwähnte Vorstellung der Harnabsonderung durch eine Hilfshypo-
these zu ergänzen. Es soll der durch die Glomeruli abgeschiedene Harn in
seiner Zusammensetzung durch eine Rückresorption von Wasser und ein-
zelnen Bestandteilen des Harns in den Harnkanälchen verändert werden.
Man könnte sich von der Grundlage dieser Hypothese aus vorstellen, daß
normalerweise die Glomeruli auch Zucker abscheiden. Dieser würde jedoch
unter normalen Verhältnissen durch Rückresorption wieder zurückgewonnen.
Das Phlorhizin würde den Zellen der Harnkanälchen die Fähigkeit nehmen,
den Traubenzucker wieder aufzunehmen. Nach einer zweiten, mit den vor-
liegenden Tatsachen viel eher vereinbaren Theorie stellt die Harnbildung
einen richtigen Sekretions Vorgang dar. Jede eineine Nierenzelle erfüllt
bei der Harnbildung eine bestimmte Aufgabe. Das Phlorhizin würde in
diesem Falle die Zellen der Harnkanälchen so beeinflussen, daß sie ent-
gegen ihren sonstigen Leistungen die Sekretion von Glukose übernehmen.
Man könnte auch an Folgendes denken. Die erwähnten Epithelien sind
normalerweise auf einen bestimmten Gehalt des Blutes an Traubenzucker
eingestellt. Bei Hyperglukoplasmie scheiden sie das Mehr an Glukose aus.
Das Phlorhizin könnte nunmehr die Epithelien der Harnkanälchen so be-
einflussen, daß sie auf einen anderen Zuckergehalt, und zwar auf einen niedri-
geren eingestellt sind, und es deshalb zur Glukosurie bei normalem und sogar
bei unternormalem Gehalt des Blutes an Zucker kommt. s) Es ist naheliegend,
an eine Beeinflussung des lonengehaltes des Blutes im Sinne der S. 104
erwähnten Versuche zu denken. Eine Verschiebung im Gehalt des K-
oder Ca-Ions würde an und für sich schon genügen, um die Permeabilität
der Nierenzellen zu beeinflussen. Es kann aber ebenso gut auch ein spezifi-
scher Einfluß auf diese Zellen durch das Phlorhizin selbst stattfinden.

') B. Mosherg: Diss. Wiirzhurg 1898.

2) M. Nishi:' Arch. f. experim. Path. u. Pharmak. 62. 3i>9 (1910).

3) A. Seeliq: Arch. f. experim. Path. u. Pharmak. 37. 106 (189(5).

*) Vgl. hierzu auch 'Ih. P. Nash: The Journ. of biol. Ghem. 51. 171 (1922).
^) Vgl. hierzu auch die Ansichten von K. Frank und .S'. Jsaac: Arch. f. experim.
Path. u. Pharmak. 64. 293 (1911). — Erich Frank: Kheiida. 72. 387 (1913).

202 X. Vorlesung.

Für diese letztere Ansicht spricht der folgende \'ersuch.i) Es wurde eine
Froschniere von der Aorta aus durchspült, und zwar mit einer Nährlösung,
die das Glomerulusepithel für den zugeführten Zuckergehalt undurchlässig
machte. Wurde der Durchspülungsflüssigkeit 00004", o Phlorhizin zugefügt,
so ließ dieses sofort Glukose durchtreten.

Nun kann jedoch die Beeinflussung bestimmter Nierenepithelien durch
das Phlorhizin unmöglich den Einfluß dieses Glukosids auf den Kohlehydrat-
und den Gesamtstoffwechsel restlos erklären. Es müssen noch andere Wir-
kungen vorhanden sein. Die Sekretion des Traubenzuckers könnte allerdings
an und für sich bewirken, daß sekundär Störungen aller Art sich einstellen.
Wir haben schon betont, daß offenbar die Leberzellen und vielleicht auch
andere Zellarten die Aufgabe haben, den Zuckergehalt des Blutes zu über-
wachen. Sinkt der Zuckerspiegel, dann wird Glykogen abgebaut und dem
Blute Glukose übergeben. Da die Niere unter dem Einfluß von Phlorhizin
immer wieder den Gehalt des Blutes an Zucker vermindert, würden auf diese
Weise allmählich alle Vorräte aufgebraucht und, ohne Verwertung gefunden
zu haben, ausgeschieden. Auch der eben synthetisch gebildete Traubenzucker^)
würde dem Blute zur Ausfüllung der bestehenden Lücken übergeben, und so
könnte man im Harn Traubenzucker in Erscheinung treten sehen , der aus
anderer Quelle als aus Kohlehydraten stammt. Viele Beobachtungen sprechen
jedoch dafür, daß eine so einfache Erklärung der Phlorhizinglukosurie und
ihrer Folgen nicht ausreicht, um alle Erscheinungen zu deuten. Das Phlorhizin
hat offenbar mehrere Angriffspunkte. Wichtig ist in dieser Hinsicht die Beob-
achtung von I^iderJull^), wonach nach Ausschaltung der Nieren die Phlorhizin-
vergiftung stets zu einer Hyperglukoplasmie führt. Das Phlorhizin scheint auch
den Eiweißstoffwechsel primär zu beeinflussen.*) Daß er sekundär in Mit-
leidenschaft gezogen wird, ergibt sich aus dem Umstände, daß der mit
Phlorhizin vergiftete Organismus kostbares Material in Form von Trauben-
zucker verliert. Es muß zur Bestreitung des Energiestoffwechsels zu einem
vermehrten Eiweißabbau kommen. Es scheint jedoch, daß über den augen-
blicklichen Bedarf hinaus noch Eiweiß zerlegt wird.

Durch fortgesetzte Zufuhr von Phlorhizin — dreimal 2(/ Phlorhizin
täglich subkutan bei Hunden — kann man eine maximale Menge von
Glukose zur Ausscheidung bringen. Sie steht zum Harnstickstoff in einem
bestimmten Verhältnis, wie zuerst Cremer und Ritter-') und später vor
allem Graham Li(sk^) gezeigt haben. Der Quotient I):N') beträgt beim
Hund ohne Pankreas etwa 2'J5, bei der Phlorhizinglukosurie kann er einen
Wert von 8"65 erreichen.«) Er wird nur erhalten, wenn man das Glukosid
ohne zu lange Unterbrechung Tag und Nacht zuführt. Interessanterweise er-
hält man bei der Phlorhizinglukosurie häufig schwere Formen von Azetono-

1) B. Brinkman: Ned. Tijdschr. Geneesk. 2. 982 (1908). — Vgl. auch Quaterhj:
Journ. of experim. Med. XII. l->5 (1919).

^) Vgl. hierzu Vorlesung VI.

3) Frank J'. Underhül : The Journ. of Biol. Chemistry. 13. 15 (1912).

*) Reilley, Nolan und G. Liisk: Americ. Journ. of Physiol. 1. 395 (1898). — Junzi
Yoshikawa: Zeitschr. f. physiol. Chem. 75. 475 (1911). — ('. G. L. Wolf und Emil
Osterberg: Americ. Journ. of Physiol. 28. 71 (1911).

')' Max Cremer und Riffer: Zeitschr. f. Biol. 29. 2ö() (1892).

«) Graham Lusk: Zeitschr. f. Biol. 30. 82 (1898).

') Vgl. S. 186.

") Graham Lusk: .Americ. Journ. of l'hvsiol. 22. 163 (1908).

Kohlehydrate. 208

plasmie mit allen ihren P'olgen. Der Kohlehydratmangel scheint auch hier
ihr Auftreten zu begünstiuen.

\Vir haben nunmehr mehrere Arten von Störungen des Kohlehydrat-
stoffwechsels kennen gelernt, die alle zu dem eindeutigen Schlüsse führten,
daß der tierische Organismus Glukose aus anderen Quellen als
aus Kohlehydraten i)ilden kann, ^'on den zwei zur Verfügung stehen-
den, der Menge nach in Betracht kommenden Xahrungsstotfen. den Fetten und
Eiweii)Stofl'en. ist nur für die letzteren eine direkte Beteiligung am Kohle-
hydratstoffwechsel erwiesen worden. Bestimmte Aminosäuren können
direkt in Zucker umgewandelt werden. Diese Tatsache ist von
grundlegender Bedeutung. Sie ist lange Zeit heiß umstritten worden. Zu-
nächst ergab die Erfahrung bei schweren Fällen von Diabetes melitus, daß
die zugeführten und im Organismus vorhandenen Kohlehydrate nicht aus-
reichen, um die große Menge der im Harn erscheinenden Glukose zu er-
klären, i) Dann folgten die wichtigen Beobachtungen am Hund ohne Pan-
kreasdrüse.-) Auch hier findet man so große Mengen von Traubenzucker
im Urin, daß keine andere Erklärung übrig bleibt, als daß Xichtzucker
Kohlehydrate liefern können. Dazu kamen dann die Feststellungen bei
der der Einspritzung von Phlorhizin folgenden Glukosurie.

Die bei den erwähnten Formen der Störmig des Kohlehydratstoff-
wechsels gemachten Beobachtungen sind durch direkte Versuche erweitert
Avorden. Man begnügte sich nicht mit der Feststellung, daß Aminosäuren
Zucker liefern können. Man wollte wissen, welche von ihnen in Betracht
kommen, und welche keine Zuckerbildner sind. Endlich versuchte man
festzustellen, ob nicht auch andere Verbindungen im tierischen Organis-
mus in Kohlehydrate überfiihrbar sind.

Es stehen uns verschiedene Methoden zur ^'erfügung. um die Frage
zu entscheiden, ob bestimmte Verbindungen Zuckerbildner sind
oder nicht. Einmal kann man Tiere durch Hunger. Arbeit oder durch
künsthche Maßnahmen, wie Strychninvergiftung. glykogenarm machen.
Dann verfüttert man die zu prüfende Substanz und bestimmt darnach
den Glykogengehalt des ganzen Organismus oder auch nur denjenigen der
Leber. Man geht dabei von der Ansicht aus, daß die etwa gebildete Glu-
kose sofort zu Glykogen aufgebaut wird. Diese Art der Prüfung der Be-
ziehungen eines bestimmten Produkte.^ zu den Kohlehydraten hat viel an
Beweiskraft verloren, weil Beobachtungen vorliegen, wonach eine praktisch
glykogenfreie Leber ohne Nahrungszufuhr wieder glykogenhaltig werden
kann. 3) Diese Feststellung deutet allein schon darauf hin, daß normaler-
weise Glykogen aus Produkten hervorgehen kann, die keine direkten Be-
ziehungen zu den Kohlehydraten haben. Beim hungernden Tier findet
ohne Zweifel, wie übrigens bei jedem unter normalen Verhältnissen
lebenden Tiere auch, fortwährend eine Bildung von (ilukose aus Amino-
säuren statt.

Beweisender sind Versuche an überlebenden Organen. Der Durch-
spülungsflüssigkeit wird eine bestimmte Verbindung zugesetzt und ver-
folgt, ob sie zur Glykogenbildung führt. Diese Methode hat den großen

0 Lüthje: Deutsches Arch. f. klin. Med. 79. 498 (1904) und Zeitschr. f. kliu.
Med. 43. 225 (1901). — L. Mohr: Zeitschr. f. kliu. Med. b2. 337 (1904).

-) /■;. Pflnger uud /'. Junkersdorl : rriiiffer? Archiv. 131. 201 (1910).
') \s\. K. PttiKier: l'ftägpr^ Archiv. 119. 117 (1907).

204 ^- Vorlesung.

Vorteil, daß sie mehrfache Kontrollen zuläßt. Einmal kann man vor dem
Versuche das betreffende Organ, z. B. die lieber, wiegen und dann in einem
abgewogenen Teil davon das (ilykogen feststellen. Nach der Durchspülung
wird wieder eine (jlykogenbestimmung vorgenommen. Die Durchspülungs-
flüssigkeit kann man endlich daraufhin prüfen, ob die zugesetzte Substanz
verschwunden ist oder doch an Menge abgenommen hat. Der positive Be-
fund einer Glykogenbildung beweist, daß die betreffende Substanz Zucker
liefern kann, sofern nicht besondere Tnistände zur Annahme einer in-
direkten Wirkung zwingen. Der negative Befund beweist hingegen in
keinem Falle, daß die betreffende Verbindung keine Beziehung zu den
Kohlehydraten hat. Es können andere Organe als die Leber die Umwand-
lung in Zucker vollziehen, oder es ist die Zusammenarbeit mehrerer Organe
notwendig. Hier müssen Fütterungsversuche den Beweis zu einem ein-
deutigen gestalten.

Eine weitere Möglichkeit, die Beziehungen bestimmter Verbindungen
zu den Kohlehydraten zu studieren, ergeben die erwähnten Störungen
des Kohle hydratstoff wechseis. Wir können z. B. einen Menschen mit
Diabetes melitus oder einen pankreaslosen Hund in bestimmter Weise er-
nähren. Wir stellen den Quotienten D:N fest^) und fügen nun zu genau
der gleichen Nahrung jene Verbindung hinzu, von der wir wissen wollen,
ob sie Zucker liefern kann. Tritt eine entsprechende oder doch eine deutliche
Erhöhung der Zuckerausscheidung ein, dann schließen wir, daß eine Zucker-
bildung erfolgt ist. Genau gleich ist der Versuchsplan bei der (ilukosurie
nach Vergiftung mit Phlorhizin, nur muß man, um zu brauchbaren Resul-
taten zu gelangen, mit dem genannten Glukosid durch andauernde Zufuhr
die maximale Zuckerausscheidung innehalten.

Gegen die Deutung dieser Versuche lassen sich Einwände erheben.
Man kann z. B. an indirekte Wirkungen denken und annehmen, daß irgend
eine andere Substanz gespart worden ist und so der Zuckerbildung zu-
gänglich wurde. Eine solche Annahme hat etwas Gezwungenes an sich.
Es ist nicht recht einzusehen, weshalb die eine Verbindung jene ange-
nommene sparende Wirkung haben soll und eine andere vielleicht ganz
ähnliche nicht. Dazu kommt, daß wir jeden Versuch dieser Art durch die
Untersuchungen an der überlebenden l.eber stützen können. Ein anderer
Einwand erscheint bedeutungsvoller, nämlich die Beeinflussung der
Niere durch bestimmte Verbindungen. Sie kann so verändert werden,
daß sie mehr Zucker durchläßt als zuvor. Es kann aber auch umgekehrt
das Ausscheidungsvermögen der Niere für Glukose verringert werden.
Infolgedessen müssen wir unbedingt verlangen, daß jeder Versuch der
genannten Art durch Zuckerbestimmungen im Blute ergänzt wird. Es
besteht die Möglichkeit, daß trotz erhöhtem Zuckergehalt des Blutes die
Niere weniger Zucker ausscheidet als vorher. So ist z. B. die Beantwor-
tung der Frage, ob Brenztraubensäure in (Jlukose übergehen kann,
vorläufig daran gescheitert, daß diese ^'erbin(lung die Niere so stark
schädigt, daß sie für Traubenzucker ..dicht" wird. 2)

M Vgl. S. 186.

') Paul Mayer: Biochcjii. Zoitsclir. 40. 441 (1912): 49. 480 (1913); 55. 1 (1913).
— Vgl. auch A. J. Ringer, K. M. Franke/ und L. Jonax: Tlic .lonin. of Biol. Chcm. 15.
145 (1913). — //. D. Dakin iiuil A'. W. Jannei/: Klionda. 15. 177 (1918). — Ma.r Cremer:
Bf'ilincr klin. Wnclionschr Nr. 'M n91*}).

Kohlehydrate. 205

Es ist schließlich noch ein weiterer wichtige!- Einwand gemacht
worden. Aminosäuren. Fettsäuren und auch andere ^'erbindungen können
auf die Glukosebildung in der Weise einwirken, daß sie den Glykogen-
abbau steigern! Ein solcher Einfluß wurde z. B. bei gesättigten Fettsäuren
mit ungerader Kohlenstof fanzahl beobachtet, während er bei solchen
mit gerader Anzahl vermißt wurde. i) Diese Beobachtungen zeigen, wie
vorsichtig man in der Beurteilung einer Verbindung als Quelle für
Zucker sein muß ! Wir wollen uns im Folgenden im Wesentlichen an
Feststellungen halten, die vor allem vom Gesichtspunkte der chemischen
Verwandtschaft bzw. gleicher oder doch ähnlicher Abbaustufen auf Be-
ziehungen zur Glukose hinweisen. Schließlich möchten wir noch bemerken,
daß der Umstand, daß eine Verbindung in bestimmter Konzentration
einen Anreiz zum Abbau von Glykogen zu Glukose gibt, natürlich nicht
ausschließt, daß sie zugleich in ihren Abbaustufen Quelle für Glukose ist.
Es wird alles darauf ankommen, ob bei ihrem Abbau Verbindungen ent-
stehen, von denen aus Traubenzucker entstehen kann.

Wenn wir nunmehr zu der Besprechung der Frage übergehen, welche
Substanzen im tierischen Organismus Kohlehydrate liefern
können, so werden wir unmittelbar auf die gleichen Fragestehungen
treffen, die wir bei der Frage nach der Art des Abbaues des Trauben-
zuckers erörtert haben.-) Wir kennen eine große Anzahl von Vorgängen im
tierischen Organismus, die umkehrbar verlaufen. Es spricht sehr vieles
dafür, daß auch im Zuckerauf- und -abbau Zwischenstufen aut-
treten, die je nach den Verhältnissen bald zum Glukosemolekül
hinauf, bald zu einfacheren Abbaustufen hinunterführen. Wir
haben schon wiederholt betont, daß in den Zellen des tierischen Organismus
die Möglichkeit der Bildung von Verbindungen gegeben ist. von denen aus
sich Brücken zu den verschiedensten Substanzen schlagen lassen. Eine
solche Verbindung scheint die Brenztraubensäure zu sein. ^i Sie unter-
hält Beziehungen zu bestimmten Aminosäuren, vor allem zum Alanin.
Ferner kann man sie sich aus Glukose entstanden denken. Endlich könnte
sie auch Beziehungen zum Glyzerin, ja auch zu Fettsäuren haben. Einige
dieser Beziehungen seien durch die folgenden Formeln veranschaulicht:

CH3 CH, CH. . OH CH,

I i I " I

CH . NH, + 0 — >► CO + XH3 . CH . OH + 2 0 — >^ CO + 2 H., 0

I ■ I I 1

COOH COOH CH, . OH COOH

Alanin= Brenztrauben- Glyzerin Brenztrauben-

a-Amino- säure säure,
Propionsäure

') Vgl. Leo Pollak: Biochem. Zeitscbr. 127. 120 (1922).

") Vgl. Vorlesung VI.

^) Vgl. hierzu C. Neuberg uud Joh. Kerb: Biochem. Zeitschr. 53. 406 (1913). —
Ferner H. D. Dakin und H. \V. Dudle;/: The Journ. of Biol. Chem. 14. öhb (1913). —
A. J. Ringer: Ebenda. 15. 145 (1913).

206

X. Vorlesung.

H

HO

H

H

C .OH

C .H

C .OH

C.OH

CH2 OH
Glukose

COOH

I
CH . (3H + 0

(^H3
Milchsäure

COOH

I
CO

+ H., 0 .

CH3

Brenztrauben-
säure

Als Abbaustule der Glukose kommt auch Methylglyoxal=Brenz-
traubensäurealdehyd in Betracht. 1) Auch diese Verbindung kann inBrenz-
traubensäure übergehen:

f^

P^O

1^^

COOH

1

CO

1

bzw.

C.OH

+ 0

— >►

CO

1

CH3

CHo

CH3

Metyhy

Igly

oxal

Brenz traubensäure

Wichtig ist die schon S. 133 erwähnte Beobachtung von C. Neuherg'^)
und Dahin und Dudlei/'^), daß in vielen tierischen Geweben sich ein Ferment.
Glyoxalase genannt, findet, das Methylglyoxal in Milchsäure über-
führt:

CH3 . CO . C<^ + H.,0— >-CH3 . CH(OH) . COOH.

Interessanter Weise fehlt die Glyoxalase der Pankreasdrüse, ja Aus-
züge aus diesem Organ hemmen sogar die Überführung von Methylglyoxal
in Milchsäure durch das genannte Ferment. Wichtig ist die Beobachtung,
daß der Gehalt des Blutes an Glyoxalase innerhalb der gleichen Tierart
ein konstanter ist. Tiere mit einem niederen Gehalt an diesem Fermente
zeigen gegen Zucker ein geringeres Assimilationsvermögen als solche mit
einem höheren Glyoxala.segehalt.^)

Die erwähnten Vorgänge könnten alle umkehrbar sein, und
sich so die manigfaltigsten Beziehungen von einer Körperklasse zu anderen
ergeben. Würden wir mit Sicherheit die Vorstufen der Kohlehydrate kennen.
d. h. wissen, welche einfachsten Verbindungen noch Glukose liefern können,
dann würde sich das Problem nach den Beziehungen bestimmter
Verbindungen zu den Kohlehydraten auf die Fragestellung
einengen lassen, ob jene Substanzen von den Zellen des tierischen
Organismus in jene Ausgangsmaterialien für die Zuckerbildung
übergeführt werden können. Allerdings ist noch die Möglichkeit vor-
handen, daß verschiedene Wege zu dem gleichen Ziele führen. Wenn nicht
alles täuscht, wird man jedoch in Bälde Verbindungen im Organismus ent-

') Vgl. hierzu Carl Neuberg : Biochem. Zeitschr. 49. 002 (1913); 51. 484 (1913.)
^) H. D. Dakin und H. W. Dudley: .Tourn. of Biol. Chcm. 14. 155, 423 (1918): 15.
463 (1913).

=*) H. W. Dudley: Biochoin. J. 9. 253 (1915).

Kohlehydrate. 207

decken, die gewissermaßen als neutrale l*rodukte aufzufassen sind. 8ie
stellen am Kreuzungspunkte des Abbaus und Aufbaus ganz verschieden-
artiger Verbindungen. Sie dürften in Verbindungen der Dreikohlenstoff-
und vielleicht auch der Zweikohlenstoffreihe zu suchen sein.

Die verschiedenartigsten der oben erwähnten Versuchsanordnungen
haben als Glykogenbildner die folgenden Substanzen ergeben. i) Der typische
Baustein des Glykogens ist der Traubenzucker. Daß er direkt in das
genannte Polysaccharid übergehen kann, ist durch Untersuchungen an der
überlebenden Leber und an Muskeln eindeutig festgestellt worden, d -Fruk-
tose und d-Galaktose, die beide, wie wir mehrfach betont haben , leicht
in Glukose umgelagert werden, sind selbstverständlich BaumateriaHen für
das Glykogen. Ferner erwies sich als Ausgangsmaterial zur Glykogen -
bzw. Glukosebildung geeignet der Glykolaldehyd.-^) Ob auch Glyzerin-
aldehyd-^) in Frage kommt, ist noch unentschieden, jedoch recht wahr-
scheinlich. Auch Glykol, Glyzerinsäure und d-Milchsäure liefern
Glykogen. Baer und Parnas*) stellen sich vor, daß die letztere Verbindung
über Glyzerinsäure und Glykolaldehyd zu Glukose führt :

3 [CH3 . GH (OH) . COOK] -}- 3 0 — >► 3 ICH, (OH) . CH (OH) . COOHj
Milchsäure Glyzerinsäure

-f 3 0—3 COo-3 H, 0
— >► 3 [CH, . OH . COHj — y Ge H,., O^.
Glykolaldehyd Glukose.

Emhden denkt dagegen an eine Umlagerung von Milchsäure in Glyzerin-
aldehyd. Zwei Moleküle dieser Verbindung würden sich dann zu Glukose
verbinden :

2 I CH3 . CHOH . COOHJ — >- 2 [CH, (OH) . CH (OH) . COH] -^ G, H^.. (\.
Milchsäure Glyzerinaldehyd Glukose.

Für das Glyzerin erbrachte zuerst Cremer^) den sicheren Beweis
— er arbeitete mit Tieren, die mit Phlorhizin vergiftet waren — . daß
es in Kohlehydrat übergehen kann. Lüthje^) hat den gleichen Befund bei
Hunden ohne Pankreas erhoben. Ferner liefern Propylalkohol und Iso-
butylalkohoH) Glukose. Ferner sollen Propionsäure, Valerian-, Heptyl-,
Isobutyl- und Isokapronsäure in Traubenzucker übergehen können. Binger^),
der diese Feststellungen gemacht hat, nimmt an, daß die Propionsäure
im Mittelpunkt der Synthese steht und aus den genannten Fettsäuren zu-

*) Vgl. hierzu S. 139. Es ist dort angeführt, welche Substauzen beim Durchleiten
durch die überlebende Leber Glykogen lieferten. Manche Verbindung, die hierbei ein
negatives Resultat ergab, zeigte sich als zur Kohlehydratbildung befähigt, als sie dem
gesamten Organismus zur Verfügung gestellt wurde.

«) Baer und Parnas : Biochem. Zeitschr. 41. 386 (1912). — Vgl. auch W. />.
Sanswyi und R. T. Woodyatt : Journ. of Biol. Chem. 24. 327, 343 (1916).

=*) 6r. Embden, K. Baldes und E. Schmitz: Biochem. Zeitschr. 45. 127 (1912).
./. l'arnas: Zentralbl. f. Physiol. 26. 671 (1912). — J. SmedUy: Journ. of Physiol. 44.
203 (1912).

*) Baer und Parnas: Biochem. Zeitschr. 41. 386 (1912).

*) Max Cremer: Münchener med. Wochenschr. Nr. 49. 944 (1V)U2). Sitzungslier.
d. Gesellscli. f. Morph, w. l'hvsiol. in München. 27. Mai 1902.

«) H. Lüthje: Deutsches Archiv f. klin. Medizin. 79. 498 (1904) und 80. 101 (1905).

') A. J. Ringer, E. M. Franhel und L. Jonas: Journ. of. Biol. Chem. 14. 52ö (1913).

«) A. J. Ringer: Journ. of Biol. Chem. 12. 511 (1912); 14. 43 (1913). — A. J. Ringer,
E. M. Franke! und L. Jonas: Ebenda. 14. .'i25 (1913).

208 ^- Vorlesung.

nächst gebildet wird. Auch Äpfelsäure, Bernsteinsäure und Fumar-
säure erwiesen sich als Zuckerbildner.i) Die letztere Verbindung wird wahr-
scheinlich unter CÜ.j-Abspaltuug über Milchsäure iu Glukose umgewandelt 2):

COO H . CH r:: CH . COOH -r H, O — CO, — >► CH3 . CH . (OH). COOH.

übergibt man der Leber Rohrzucker oder Milchzucker^), so ver-
mag sie diese Disaccharide nicht zu verwerten, wenn sie nicht zuvor in
ihre Bausteine zerlegt sind. Zahlreich sind die Versuche über das Verhalten
von Eiweiß Stoffen zur Zuckerbildung. Die Untersuchungen sind erst in
dem Augenblick eindeutig geworden, als man anfing, an Stellen von Pro-
teinen ihre Bausteine, nämhch Aminosäuren, zu verwenden. Es zeigte
sich bei Versuchen am gesamten Organismus, dali Glykokoll, Alanin,
Cystin, Serin, Asparagin- und Glutaminsäure, Arginin und Orni-
thin Traubenzucker liefern*), während Phenylalanin, Tyrosin, Trypto-
phan und auch Leuzin, Isoleuzin, Valin. Lysin, Histidin») keine
direkten Beziehungen zu den Kohlehydraten haben sollen. Versuche an
der überlebender Leber hatten, wie S. l;)9 erwähnt, für alle Aminosäuren
das gleiche negative Ergebnis.

Durch den Beweis, daß Glyzerin in Glukose übergehen kann, ist
zwar eine Brücke von den Fetten zu den Kohlehydraten geschlagen, trotz-
dem ^\ird immer noch bezweifelt, daß die Fette normalerweise Zucker
liefern. Das Glyzerin ist ein Baustein der Fette. Es tritt jedoch seiner
Menge nach gegenüber den übrigen Bestandteilen der Fette — den Fett-
säuren — stark zurück. Bis jetzt verfügen wir über keine überzeugenden
Versuche, die eine irgendwie erhebliche Zuckerbildung aus Fett beweisen
würden. ß) Auf der anderen Seite sind jedoch auch keine Beobachtungen
bekannt geworden, die mit voller Schärfe Beziehungen zwischen den Fetten
und den Kohlehydraten ausschließen würden. Die Frage, ob nicht doch in
besonderen Fällen Fette als Quelle von Kohlehydraten in Betracht kommen,
bleibt vorläufig noch eine offene. Der Umstand; daß Aminosäuren voll-
ständig ausreichen, um den in Erscheinung tretenden Zucker, der von
Xichtkohlehvdraten stammt, seiner Herkunft nach aufzuklären, genügt

*) Max Cremer: Berl. klin. Wocheaschr. Nr. 31 (19131. — Vgl. auch Hans Schröder:
Beitr. z. Phvsiol. 2. 23 (1922). - W. Bürger: Ebenda 2. 19 (1922).

-) Vgl. Hans Müller: Helvet. chim. acta. 5. 163 (1922). — Vgl. auch Ä. Jung
und H.Müller: Ebenda 5. 239 (1922). — E. Abderhalden: Fermentforschung. 6. (1922). —
H.D. Dahin: .Journ. of biol. ehem. 52. 183 (1922).

') Vgl. u. a. Ernst Weinland: Zeitschr. f. Biol. 40. 374 (1902).

*) Vgl. Graham Lusk: Amerc. Journ. of Physiol. 22. 174 (1908) und Ergebnisse
der Physiologie. 1. c. (1912). — Vgl. ferner: A. J. Ringer und Graham Lusk: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 66. 10(i (1910). — Max Cremer: Verhandl. d. physiol. Gesellsch.
29. November 1912. Med. Klinik. Nr. .oO (1912). — A. J. Ringer, E. M. Frankel und
L. Jonas: Journ. of Biol. Chem. 14. 525 und 539 (1913).

'■) H. D. Dakin: Jouru. of Biol. Chem. 14. 321 (1913).

*) Vgl. zu diesem Probleme : ./. Seegen: Die Zuckerbildung im Tierköi-per, ihr Um-
fang und ihre Bedeutung. Berlin 1890. — J. Weiss: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 24.
542 (1898). — N. Zuntz: Verhandl. d. physiol. Gesellschaft. 14. Oktober 1898. —
E. Abderhalden und Feter Rona: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 41. 303 (1904) —
/•;. Weinland: Zeitschr. f. Biol. 49. 421 und 466(1908). — 0. Krummacher und E. Wein-
land: Zeitschr. f. Biol. 52. 273 (1909). — A. Gigon: Deutsches Archiv f. klin. Medizin.
97. 376 (1909). — Eduard Pßüger und Feter Junkersdorf : Fßüger^ Archiv. 131. 201
(1910). — Feter Junkersdorf: Fflügers Archiv. 137. 269 (1910). — Felix Lommel:
Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 63. 1 (1910). — If. Erharf F. Zieglwallner : Zeitschr.
f. Biol. 58. 541 (1912)

Kohlehydrate. 20

noch nicht, um eine Beteiligung der Fette an der Zuckerbildung ganz
und gar auszuschließen. Man darf zur Zeit nicht mehr aussagen, als dal)
auch ohne eine Umwandlung von Fetten in Kohlehydrate der Zuckerbedarf
des Organismus gedeckt werden kann. Die Aminosäuren reichen dazu aus.

Die Beobachtungen über die Bildung von Kohlehydraten aus Ver-
bindungen, die nicht zu dieser Gruppe von Stoffen gehören, zeigen uns,
daß die tierische Zelle mannigfaltige Synthesen durchführen kann. Während
man noch vor wenigen Jahren sich scheute, im tierischen Organismus um-
fassendere Synthesen anzunehmen, sind jetzt alle Schranken gefallen. Wir
wissen, daß jede einzelne Körperzelle einer lieihe von Synthesen fähig ist.
Es sei in diesem Zusammenhange nicht unerwähnt, daß die Frage erörtert
worden [ist, ob nicht vielleicht der zur Resorption gelangende Trauben-
zucker bereits in der Darm wand umgewandelt wird. Pavij dachte an eine
Umbildung in Fett.i) Diese Ansicht wurde durch direkte Versuche als
unrichtig erwiesen.'^) Dagegen besteht die Möglichkeit, daß schon in den
Zellen der Darmwand Aminosäuren zu Kohlehydraten in Beziehung treten,
und vielleicht auch Glukose zum Teil wenigstens soweit zerlegt wird, bis
Abbaustufen vorhanden sind, die zu allen möglichen anderen Verbindungen
führen können. Eindeutige Beweise für solche Vermutungen sind jedoch
bis jetzt nicht erbracht worden,

Der Beziehungen der Kohlehydrate zu den Fetten haben
wir wiederholt gedacht. Es ist ein tiefgehender Umbau nötig, ehe
Kohlehydrate in die Bausteine der Fette und insbesondere in Fettsäuren um-
gewandelt sind. Am wahrscheinlichsten ist die Annahme, daß nicht Glukose
als solche zur Umwandlung kommt, sondern eine ihrer tieferen Abbaustufen.
Dem Umbau geht ein Abbau zu einem indifferenten Baumaterial vor-
aus, dann setzt die Synthese ein. Es ist möglich, daß, wie schon wieder-
holt erwähnt, Brenztraubensäure^) bzw. Azetaldehyd und die aus
ihm hervorgehende Essigsäure bzw\ Azetessigsäure das Ausgangsmaterial
zur Bildung höhermolekularer Fettsäuren darstellt.*) Die Bildung von
Fettsäuren aus Kohlehydraten ist bei Ascaris, dem Spulwurm, direkt be-
obachtet worden, als dieser ohne Sauerstoff gehalten wurde. Er bewegte
sich lebhaft und bildete Valeriansäure und ferner Kapronsäure aus Kohle-
hydraten.') Im übrigen ist der genauere Mechanismus der Überführung
von Kohlehydraten in Fett im tierischen Organismus noch nicht auf-
geklärt. Da auch Pflanzen diese Umwandlung zu vollziehen vermögen, und
besonders in gewissen Samenarten einerseits Fettstoffe in Kohlehydrate
und anderseits solche in erstere Verbindung übergehen, besteht die Hoff-
nung, daß durch eingehende Studien an diesem leicht zugänglichen Materiale
die Zwischenstufen im Umbau der genannten Verbindungen bald auf-
gefunden werden.'')

') F. W. Painj . Über den Kohlehydratstoffwechsel. (Übersetzt von Kiot Mockel.)
Wilh. Eugelmaiiu. Leipzig 1907.

*) G. r. Bergmann und K. Reicher: Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther. 5. 71)0(1909).

*) Vgl. Ida\Smedli'ji uud Era Lubrzc/nska: The Biochemical Journ. 7. 3(54 (1913). —
Carl Xeuberi/: Handbiicli der Biochemie. P>gäuziiugsl)and. 602 (1913).

*) Vgl. S. 137.

*) G. r. Bunge: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 8. 48 ( 1 8,S3 - 1 884) : 14. 318 (1890). —
E. Weinland: Zeitschr. f. Hiol. 42. .")o (1901); 43. 8(5 (1902).

*) Vgl. Die möglichen Wege der Überführung von Kolilchydratcn in Fett in \"i>r-
1 esuug Xlll.

Abderhalden, l'liy.siologisch« Chemie. I. Teil, 5. Aufl. J4

Vorlesung XI.

Fettstoffe und ihre Bausteine: Fettsäuren und

Glyzerin.

Wir sind den Fetten und ihren Bestandteilen schon wiederholt be-
gegnet. Einmal wurde festgestellt, daß Kohlehydrate in Fette übergehen
können 1), und ferner der eine Baustein der Fette, das Glyzerin, Trauben-
zucker hefern kann. Endlich trafen wir auf die Fette, als die Herkunft
der Azetonkörper besprochen wurde. ~) Die Fette unterscheiden sich von den
Kohlehydraten schon durch ihr ganz verschiedenes Aussehen und vor allem
durch die eigenartigen Löslichkeitsverhältnisse. Sie sind mit wenigen Aus-
nahmen 3) unlöslich in Wasser, dagegen lösen sie sich in einer Reihe organi-
scher Lösungsmittel, wie Äther, Chloroform, Benzol, Azeton, Schwefel-
kohlenstoff, Tetrachlorkohlenstoff. Manche Fette lösen sich auch
ganz gut in Alkohol. Die Fette zeigen je nach ihrer Zusammensetzung
einen ganz verschiedenen Schmelzpunkt. Manche sind bei Körpertemperatur
flüssig, andere sind weich und wieder andere fest. Alle Fettarten sind
in reinem Zustande farblos und ferner geruch- und geschmacklos. Schüttelt
man ein flüssiges Fett energisch mit Wasser, dann erscheint dieses zu-
nächst milchig getrübt. Es ist ganz undurchsichtig geworden. Bei ge-
nauerem Zusehen erkennt man, daß die Trübung durch ungezählte, klein,ste
Fetttröpfchen bedingt ist. Durch das Schütteln mit dem Wasser ist das
Fett zerstäubt worden. Nach einiger Zeit hellt sich das Gemisch auf.
Man beobachtet, daß größere Fetttropfen entstehen. Diese sammeln sich,
da das spezifische Gewicht der Fette kleiner als 1 ist, an der Oberfläche
des Wassers an. Schließlich schwimmt auf dem Wasser die ursprüngliche
Fettschicht und das Wasser ist wieder ganz klar. Man nennt das er-
wähnte Zerstäuben des Fettes in Wasser Emulgieren des Fettes. Eine
Emulsion, die nach einiger Zeit wieder verschwindet, wird als eine
unbeständige bezeichnet. Eine beständige Emulsion wird erhalten, wenn
man öl z. B. mit Gummi zusammen schüttelt. Das Gummi bindet dabei
das ganze Wasser. Es bildet sich eine Emulsion von Öl in dem stark
hydratisierten Kolloid Gummi.*)

') S. 117.

^) Siehe Vorlesung X.

^) Diese betreffen Verbindungen zwischen Glyzerin und Fettsäuren mit niodorei
Kohlenstoffatomzahl, die jedoch in der Natur keine Rolle spielen.

*) Vgl. Martin H. Fischer und Mar Jan 0. Hooker: Kolloidz. 18. 129 (1916).

Fettstoffe und ihre Bausteine. 211

Durch die erwähnten physikalischen Eigenschaften sind die Fette
scharf gegen die Kohlehydrate abgegrenzt, dagegen nicht gegen viele an-
dere Verbindungen, die ganz ähnliche Löslichkeitsverhältnisse und auch
sonst entsprechende Eigenschaften aufweisen. Charakteristisch für die Fette ist
ihr Aufbau. Sie bestehen aus Kohlenstoff, Wasser- und Sauerstoff.
Schon die Elementaranalyse, d. h. die Feststellung des Mengenverhältnisses
dieser drei Elemente, zeigt einen sehr deutlichen Unterschied gegenüber
den Kohlehydraten. Die Fette besitzen weniger Sauerstoff als diese.
Wir haben auf diesen Umstand schon einmal hingewiesen, als festgestellt
wurde 1), daß der respiratorische Quotient bei der Zerlegung von
Zucker zu Kohlensäure und Wasser gleich 1 ist, während er bei den Fetten
deshalb kleiner als 1 ausfällt, weil bei ihrem Abbau zu den Stoffwechsel-
endprodukten mehr Sauerstoff zur Verfügung gestellt werden muß, als
dies bei den Kohlehydraten der Fall ist.

Die Fette gehören zu den zusammengesetzten Verbindun-
gen. Sie lassen sich mit Alkalien, Säuren und auch mit Fermenten unter
Wasseraufnahme spalten. Wir gelangen auf diese Weise zu den Bausteinen
der Fette. Diese bestehen stets aus einem Alkohol und Fettsäuren.
Der Alkohol der meisten Fettarten ist das Glyzerin. Dieses ist ein
dreiwertiger Alkohol :

CHo . OH

I
CH . OH

CH, . OH

Seine Gegenwart läßt sich leicht erkennen, indem es bei Gegenwart
energisch Wasser entziehender Mittel — z. B. beim Erhitzen mit saurem
schwefelsaurem KaUum — in Akrolein übergeht. Dieses liefert stechende,
die Schleimhäute stark reizende Dämpfe:

GH., . OH CHo

r I! "

CH .OH — 2H2O = CH

CH, . OH c<;h

Glyzerin Akrolein.

Die Fettsäurekomponenten sind mannigfaltiger Natur. Sie haben, so-
weit unsere bisherigen Kenntnisse reichen, nur das miteinander gemein,
daß sie einbasisch sind. Sehr verbreitet sind die gesättigten Fett-
säuren der Reihe C^ Hon O., oder Cn H2°+\ COOH, deren einfach-
stes Glied bekanntlich die Ameisensäure, H . COOH, ist. Jedes folgende
Glied unterscheidet sich von dem vorhergehenden durch einen Mehrgehalt
einer CHg-Gruppe:

') Vpl. S. 120.

14*

'212 XI. Vorlesung.

H . COOH Ameisensäure.

CH3 . COOH Essigsäure.

CH3 . CHo . COOH Propionsäure.

CH3 . CH, . CH, . COOH Buttersäure.

CH3 . CHo . CH, . CH.. . COOH Valeri ansäure.

CH3 . CH., . CH.. . CH.. . CH.. . COOH Kapronsäure.

CH3 . CH2 . CR, . CHo . CHo . CH., . COOH Heptylsäure.

CH3 . CH2 . CH, . CHo . CH., . CHo . CHo . COOH Octyl- = Capryl-
säure usw.

Am verbreitetsten sind als Bausteine der Fette aus dieser Reihe von
Fettsäuren die Palmitin- und die Stearinsäure: CH3 . (CHsXi . COOH
und CH3 . (CH2)i6 • COOH. Beide sind bei gewöhnlicher Temperatur fest.
Sie kristallisieren in Blättchen und haben ganz ähnliche Löslichkeitsver-
hältnisse, wie die Fette. Sie selbst sind unlöslich in Wasser, dagegen lösen
sich ihre Alkalisalze leicht in Wasser. Die salzartigen Verbindungen mit
den Erdalkalien und Schwermetallen sind dagegen in Wasser schwer löslich
bis unlöslich. Von weiteren Fettsäuren dieser Reihe, die insbesondere im
Pflanzenreich sehr verbreitet sind, wären noch zu erwähnen die Kaprin-
säure (CH3 . (CH.,)8 . COOH), die Laurin- (CH3 . (CHo),o . COOH), die Myri-
stin- (CH3 (CHj)i., . COOH), die Arachin- (CH3 (CH^jis • COOH) und' die
Karnaubasäure (CH3 (CHo)oo . COOH).i)

Sehr verbreitet sind als Bausteine der Fette auch ungesättigte
Fettsäuren der Reihe Cn H.,n_o 0., oder Cn H.,n-i • COOH. Der Haupt-
vertreter dieser Gruppe von Säuren ist die Ölsäure, CigHa^O.,. Sie hat
die folgende Zusammensetzung:

CH3 . (CH,), . CH = CH . (CH.,), . COOH.

Ferner gehört hierher die im Pflanzenreich und insbesondere im Rüböl
und im Öl des Senfsamens enthaltene Erukasäure:

CH3 . (CH.,), . CH =r CH . (CH-,)„ . COOH.

Wie diese Formeln zeigen, enthalten die ungesättigten Fettsäuren
eine Doppelbindung. An diese können sich Halogene und auch Sauerstoff
anlagern. Die Ölsäure ist bei gewöhnlicher Temperatur flüssig. Nament-
lich in Fetten von Fischen, sogenannten Tranen, sind manche unge-
sättigte Fettsäuren dieser Reihe nachgewiesen worden, so im Dorschleber-
tran die Döglingsäure, C19H36O2, die Gadoleinsäure, C.^o H38 0,, und
die Jekorinsäure, C19 H36 Oo.

Eine weitere Klasse von ungesättigten Fettsäuren stellen diejenigen der
Reihe CnH2n-4 02 dar. In verschiedenen Pflanzenteilen ist z. B. die L in Öl-
säure, CigH,, Oo, als Baustein von Fetten aufgefunden worden. Besonders
interessant sind von vielen Gesichtspunkten aus die sogenannten Oxyfett-
säuren. Sie können gesättigt oder auch ungesättigt sein. Die Ver-
bindungen dieser Reihe sind dadurch ausgezeichnet, daß sie eine oder

) Vgl. über diese VerbiiHluugen die Lelirljüclier der organischen Chemie. Von
Werken, die weitere Einzelheiten über die Fettchemie enthalten, seien besonders her-
vorgehoben: F. Ulzer und ./. Klimont : Allgemeine und physi(dogiscbe Chemie der Fette.
.T. Springer. Berlin (1906). 2. Autl. 1912. — Biochemisches'liandlexikoii. 3. 1 (1911) [be-
arbeitet von Carl Brahm\\ 1. 912 (1911) [bearbeitet von Ernst Schmilz]. .T. Springer.
Berlin 1911.— A. .Tolles: Chemie der Fette. 2. AuH. Karl J. Trühuer. Straüburg l'.»12.
— hmr Bang: Chemie und Biocliemie der Lipoide. J. F. Bergmann. Wiesbaden 1911. —
W. Glikin: Chemie der Fette, lupoide und Wachsarten. Gebr. Bornträger. Leipzig 1913.

Fottstott'o uml ihre Bausteine. 21o

mehrere Oxygruppen besitzen. Wir kennen Mono- und Dioxyfettsäurcn
als Bestandteile bestimmter Fettarten. So hat Julinrd^) im Kizinusöl eine
1) i 0 X y s t e a r i n s ä u r e auf jj;ef unden :

CH3 . (CHa), . CH (OH) . CH (OH) . {CH.J, . COOH.

P'erner isolierten Darmstädter und L/fschütz^) aus dem Wollfett die
Lanozerinsäure: 0,7 Hb7 (0H)._, . COOH. Auch ungesättigte Oxyfett-
säuren sind beobachtet worden. Eine solche, nämlich die Rizinolsäure,
CjyHa-, (OH) . COOH, kommt im lUzinusöl vor. Schließlich sei noch erwähnt,
daß die Möglichkeit besteht, daß auch aromatische Säuren am Aufbau
von Fetten beteiligt sind. 2)

Die Darstellung der Fette in reinem Zustande bereitet große Schwierig-
keiten, Aveil sie mit wenig Ausnahmen nicht kristallisieren. In der Natur
kommen die Fette wohl nie als chemisches Individuum für sich vor. Sie
sind vielmehr mit anderen Fettarten gemischt. Da nun die Fette alle recht
ähnliche Eigenschaften besitzen, ist eine Trennung eines Fettgemisches in
seine Anteile sehr schwierig. Auch die Bausteine der Fette lassen sich
oft nur schwer trennen. Der Alkohol kann immer leicht isoliert werden,
dagegen hält es schwer, die verschiedenen Fettsäuren rein zu gewinnen
und bei ungesättigten Fettsäuren sekundäre Veränderungen zu vermeiden.
Es unterliegt keinem Zweifel, daß wir in der Kenntnis der einzelnen Bau-
steine der Fette erst in den Anfängen stehen. Je weiter die Methoden zur
Isolierung der Fettsäuren ausgebildet werden, um so mannigfaltigeren
Vertretern der Fettsäurereihe wird mau begegnen.

In diesem Zusammenhange sei erwähnt, daß die Fettsäuren im
Tier- und auch namentlich im Pflanzenreich als solche — d. h. ohne mit
einem Alkohol gebunden zu sein — weit verbreitet sind. Meist begegnet
man ihnen jedoch nur in geringen Mengen. In vielen Fällen dürften die
in den Geweben auftretenden freien Fettsäuren Zwischenstationen im Ab-
oder Aufbau von Fetten darstellen. Auch die Alkohole und insbesondere
das Glyzerin kommen im Tier- und Pflanzenreich als solche vor.

Wir haben bemerkt, daß die typischen Fette fast durchweg Glyzerin
als Baustein besitzen. Es gibt jedoch auch Verbindungen, die andere Alko-
hole aufweisen. Von solchen seien erwähnt: Cetylalkohol, CigHgg OH,
Oktadecylalkohol, CipHgy OH, Karnaubylalkohol, C24 H^g OH, Myri-
cylalkohol, CsoHgi OH oder CajHßa OH. Auch Alkohole der aromatischen
lleihe binden sich mit Fettsäuren zu Fetten. Die wichtigste Gruppe dieser
Reihe stellen die Sterine dar. Von diesen ist im Tierreich das Chole-
sterin der wichtigste Vertreter. W^ir kommen auf diese zyklischen Alkohole
noch zurück.

Mit der Feststellung, daß die Fette bei der Hydrolyse einen Alkohol
und Fettsäuren liefern, haben wir die Vertreter dieser Körperklasse noch
nicht genügend charakterisiert. Wir wollen wissen, wie die einzelnen Bau-

M JulUard: Bull, de la soc. chim. 3. 13, 238 (1895).

^) Ddrmsfädter und Lifschütz: Ber. d. Deutschen ehem. (lesellscli. 29. 1474,
2893 (189()).

■') Von oranz besonderem Interesse ist die Beoltachtung, d;iß in den tialläpfelu
eine zyklische Fettsiiure, die (' y kloga lli p h arsiiu re, vorkommt. \'gl. IlerniaiiH
Kunz-Krausc : Arch. f. Pharmazie. 242. 256 (1904). — Jlcrnianii Kidiz-Hrausr und Paul
Schelle: Ebenda. 242. 257 (1904). — //. Kitnz-h'ravf^e und l'diil Matücke: Ebenda.
248. 695 (1911).

214 ^^ \ orlesuug.

steine miteinander vereinigt sind. Es ist das große Verdienst des Chemi-
kers ChevreuP) (1811), die Konstitution der Fette in ihren Grundzügen
aufgeklärt zu haben. Die Fette sind ganz allgemein esterartige Ver-
bindungen eines Alkohols mit Fettsäuren. Ist der Alkohol mehrwertig,
dann sind a priori mehreje Möglichkeiten gegeben. Einmal können alle
Alkoholgruppen mit Fettsäuren verknüpft sein oder aber nur einzelne.
Nach den bisherigen Erfahrungen scheinen immer alle verfügbaren Alko-
holgruppen besetzt zu sein.

Wir wollen die Konstitution eines Fettes, am Beispiel eines soge-
nannten Glyzerides, d. h. eines Fettes, an dessen Aufbau Glyzerin be-
teiligt ist, erörtern. Die Zusammensetzung der Glyzeride ist vor allen Dingen
durch die Arbeiten von Berthelot^) einwandfrei bewiesen worden. Er hat
nämlich Fettsäureester des Glyzerins durch Synthese dargestellt (185-1). Er
erhitzte Fettsäuren mit der entsprechenden, berechneten Menge Glyzerin im
zugeschmolzenen Rohr auf etwa 200''C.äj Später hat man übersichtlichere
Methoden aufgefunden. Man läßt z. B. auf das z-Monochlorhydrin des Gly-
zerins das Natriumsalz einer Fettsäure einwirken und erhält dann einen
Monof ettsäuregiyzerinester :

a CH, . OH GH., . OH

I . I '

ß CH . OH = CH . OH + Na Gl.

I i

a CH2 .Gl + Na OOC . C^^H^, GH. . 0 . OC . C,, H3,

a-Monochlor- Stearinsanres -/-Monostearinsäure-
hydrin. Natrium. glyzerinester.

Zu gemischten Glyzeriden gelangt man*), indem man auf a-Monochlor-
hydrin ein Molekül des Chlorids einer Fettsäure einwirken läßt>>), z.B. Myristin-
säurechlorid. Es entsteht der Monomyristinsäureester.*') Nunmehr kann man
noch Stearinsäurechlorid auf den Ester einwirken lassen. Die Stearinsäure
besetzt die noch freie Alkoholgruppe (ß-Stellung). Jetzt wird durch Ein-
wirkung von Silbernitrit das Chlor durch die OH-Gruppe ersetzt und die

M CherreuJ : Recherches chirniquesJ sur les corps gras d'origiue auimale. Paris
(1823).

-) Berthelot: /ahlreiche Arbciteu in den Ann. chim. 5 und weitere. — Vgl. aucli
die Übersiclit bei J. Bellticci : (iazz. Chiui. ital. 42. II. 283 (1912).

=*) Berthelot: Aun. de chim. (3). 41. 216 (1854).

*) Guth: Zeitschr. f. Biol. K. F. 26. 78 (1903). — Krafft: Ber. d. Deutschen Cheui.
Gesellsch. 36. 4339 (1903).

•') Ad. Grün und li. Schreyer; Ber. d. Deutschen Cheni. Gesellsch. 45. 342U (1912).
— Vgl. auch Albrecht r. Skopnik: In.-Diss. Zürich 1909.

") Wir geben diese Synthese wieder, weil sie einen guten Einblick in den Auf-
bau der Glyzeride geben, obwohl es namentlich nach den Arbeiten von Emil Fischer,
ü. Bergmann und Bärwind : Ber. d. D. Cbem. Gesellsch. 53. 1589 (1920). — 3Ia.t
Bergmann, Erwin Brand und F. Dreyer: Ebenda 54. 936 (1920), nicht feststeht, ob
die Fettsäuren bei der erwähnten Art des Aufbaus in a-Stellung eintritt. Vgl. über
die Synthese von Glyzeriden mit sicher festgestellter Struktur die Arbeiten von Emil
Abderhalden und Egon Eichwald (siehe S. 216, Zitat 3) und die erwähnte Arbeit von
Bergmann, Brand und Drei/er: ferner <'. Amberger wwd K. Broinu/: Biochem. Zeitschr. 130.
252 (1922).

Fettstoffe uml ihre Bausteine. 215

Verbindimg' a-Myristo-ß-stearin ist fertig.') Schließlich kanu man noch
ein drittes Molekül Fettsäurechlorid einwirken lassen und die letzte freie
Alkoholgruppe besetzen. Die folgenden Formeln geben die Synthese des
a-Myristo-^-stearins Avieder :

7. CH., . OH + ClOC . Ci3 H.,7 CHa . 0 . OC . C13 H^^

I I

iCH .OH = CH .OH + HCl

y. CH, . Gl CH2 . Cl

y.-Mono- Myristinsäure- a-Myristinsäureester des
chlor- Chlorid. z-Monochlorhydrins.

hydrin.

CH, . 0 . OC . Ci3 H,7 CH, . 0 . OC . C13 H,,

I " l

CH . OH + ClOC . Ci7 H35 = CH . 0 . OC . C,, H35 + HCl

CH.2 . Cl CH., . Cl

Stearinsäure- a-Myristinsäure-

chlorid. [i-stearinsäureester des

X- Mono chlor hydrins.
Geht unter Einwirkung von
Silbernitrit über in
CH2 . 0 . OC . Ci3 üo?

CH .O.OC.C17H35

CH2 . OH

a-Myristin-ß-stearin.

Man kann ferner auf Dichlorhydrin und Trichlorhydrin Salze

von Fettsäuren einwirken lassen und erhält dann di- und trisubstituierte

Produkte:

CH., . Cl -f Na OOC . R^) CH^ . 0 .OCR

I I

CH .OH = CH .OH + 2NaCl.

1 I

CH2 . Cl + Na OOC . R CH2 . 0 . OC . R

z, a-Dichlorhvdrin.

') Als Zwischenprodukt entsteht der Salpetrigsäureester:
CH, . OOC . R CH, . OOC . R

I ' I '

CH . OOC . R, = CH., . OOC . R,

I ! "

CH., . Cl + Ag NO3 CHj . 0 . NO -h Ag Cl.

Dieser wird mit Wasser leicht verseift:

CH.. . OOC . R CHjj . OOC . R

I " I

CH, . OOC . R, := CH . OOC . R,

I " I

CHj . O . NO -h H.,0 CH2 . OH -I- HNO,.

-) R bedeutet den Rest der C- und H- Atome einer beliebigen Fettsäure.

216 ^I- Vorlesung.

Ganz entsprechend lassen sichx, i-Esterimda, z, ß-Esteraus a, ß-Diehlor-
h y d r i n :

CH2 . Cl CH, . Cl

CH . Cl und Trichlorhydrin : CH . Cl gewinnen.

CH, . OH CH, . Cl

Wir haben diese Synthesen deshalb so ausführlich wiedergegeben, weil
es keine bessere Methode gibt, um sich die Konstitution einer Verbindung
einzuprägen, als die ^'ertiefung in ihren Auf- und Abbau. Von der eben
gegebenen Grundlage aus können wir nunmehr mit Leichtigkeit die Struktur
der verschiedenartigsten Eette verstehen. Früher war man der Ansicht,
daß ein bestimmtes Fett nur eine bestimmte Fettsäureart enthalte. In der
Tat gibt es derartige Fette. Es gibt Glyzeride, die drei Moleküle Stearin-
säure an Glyzerin gebunden enthalten. Man hat solche Fette Tristearin
genannt. Ferner können drei Moleküle Palmitinsäure vorkommen. Die
Namen Tripalm itin, Triolein (drei Moleküle Ölsäure), ferner Triacetin,
(drei Moleküle Essigsäure), Tributyrin, Trilaurin, Trimyristin usw.
bedeuten immer, daß Verbindungen von Glyzerin mit drei Molekülen der
entsprechenden Fettsäuren vorliegen.

Als Beispiel wollen wir die Konstitutionsformel des Tripalmitins
wiedergeben :

GH., . OH HOOC . C\, H3, CH, . O . OC . C^^ H3,

CH .OH + HOOC.CisHo^ = CH .O.OC.C15H3, + 3 Hj O.

CH., . OH HOOC . Ci5 H31 CH, . O . OC . C,^ H31

Glyzerin. Drei Moleküle Tripalmitin.

Palmitinsäure.

Ein Molekül Glyzerin tritt mit drei Molekülen Fettsäure zusammen.
Die Veresterung erfolgt unter Wasseraustritt. Es liegt genau der gleiche
Vorgang vor, wie wenn z. B. ein einwertiger Alkohol mit einer Säure sich
esterartig bindet. So entsteht z. B. der Propionsäureäthylesteri), wie
folgt :

CH3 . CH, . COOH + OH . C, H, = CH3 . CH., . CO . 0 . C, H^ + H., 0.
Umgekehrt erhält man aus dem Ester wieder seine An-
teile, wenn man ihn unter AVasserauf nähme spaltet. Tripal-
mitin zerfällt unter Aufnahme 'von drei Molekülen Wasser in ein Molekül
Glyzerin und drei Moleküle Palmitinsäure. Man nennt die Hydrolyse von
Fetten auch Ve|rseifung. Meistens führt man sie durch Kochen mit
Alkali herbei. Man erhält dann neben dem Alkohol nicht direkt die Fett-
säuren, sondern deren Salze. Die Salze der Fettsäuren sind Seifen genannt
worden. Man spricht von Alkaliseifcn oder spezieller von Natrium-

') Nach der allgemeiuni Definition der F'ette, wonach sie esterartige Verbin-
dungen von Fettsänren mit Alkoholen sind, ist auch diese Verbindung ein Fett, doch
werden mit der Bezeichnung Fett meist gleichzeitig bestimmte Eigenschaften mit einge-
schlossen. P^ine auf die eigcntliclien Fette begrenzte Definition dieser Körperklasse läßt
sich kaum geben, es sei denn, man scliließe die ein- inul zweiwertigen, einfacher ge-
bauten Alkohole ganz aus.

Fettstoffe uuil ihre Bausteine. 217

Kalium- oder Lithiumseife, ferner von einer Kalkseife, wenn ein Kalksalz
vorliegt usw.

Wie wir schon angedeutet haben, kommen neben den eben bespro-
chenen Fetten auch solche vor, bei denen die Alkoholgruppen des
Glyzerins mit verschiedenen Fettsäuren verbunden sind. So gibt
es Fette, die z. B. zwei verschiedene Fettsäuren enthalten. Die eine
davon muß dann zweimal vertreten sein. So kennen wir ein Fett, das aus
einem Molekül Glyzerin, einem solchen von Stearinsäure und zwei Mole-
külen Palmitinsäure besteht. Es ist aus Talg^) und auch synthetisch er-
halten worden. Ein solches Fett bezeichnet man als Stearo-dipalmitin.
Dieser Xame gibt uns noch keine Auskunft über die Stellung der ein-
zelnen Fettsäuren im Molekül des Glyzerins. Wie die folgenden Formeln
zeigen, in denen die Stearinsäure mit S und die Palmitinsäure mit P be-
zeichnet ist, gibt es zwei isomere Verbindungen der gleichen Zusammen-
setzung:

GH., . O .P GH., . () . P

1 ■ !

*CH . O . P oder GH . O . S

I I

GH., . () . S GHo.O.P

I. II.

Es genügt in diesen Fällen die Hydrolyse und die genaue Bestim-
mung der Art und Menge der Spaltprodukte nicht, um die Konstitution
des Ausgangsmateriales festzustellen. Nur die Synthese der beiden stereo-
isomeren Formen und das Studium ihrer Eigenschaften kann eine Ent-
scheidung herbeiführen. Form I muß übrigens optisch aktiv sein, denn sie
enthält ein asymmetrisches Kohlenstoffatom (*). -) Optisch-aktive Fette sind
synthetisch dargestellt worden. 3) Sie drehen sehr schwach. Alle gemachten
Beobachtungen lassen es wenig wahrscheinlich erscheinen, daß in der Natur
optisch-aktive Glyzeride, die im Glyzerylrest asymmetrisch gebaut sind, eine
Rolle spielen. Bei asymmetrischem Glyzerylrest ist außerdem zu erwarten,
daß beide optisch-aktiven Formen ohne Bevorzugung der einen entstehen,
und es so zur Bildung von inaktiven Razemkörpern kommt. Ein Fett kann
bei symmetrisch gebautem Glyzerylrest optisch-aktiv sein, wenn es optisch-
aktive Fettsäuren als Bausteine aufweist. Derart optisch-aktive (ilyzeride
dürften schon eher in der Organismenwelt anzutreffen sein.

Aus Hammel- und Rindertalg wurde z - Palmito- a, ß - distearin ge-
wonnen.*) Bömer-') entdeckte es auch im Schweinefett. Die aus Hammeltalg er-
haltene Verbindung ist jedoch nicht identisch mit dem Palmito-distearin des
Schweinefettes. Es muß die Stellung der Fettsäuremoleküle im Glyzerin
eine verschiedene .sein. Im Schweinefett kommt auch ein Stearo-dipalmitin
vor. Im Menschenfett soll Dioleo-stearin enthalten .sein. Auch einOleo-

') Willy Hansen: Arcli. f. Hvg. 42. 1 (1902).

■-) Vgl. "hierzu S. 19 ff.

■') Vgl. Emil Abderhalden und E(/on Eichuald^Bor. tl. Deutscheu Cheni. (ies. 47.
1856, 2880 (1914); 48. 113. 1847 (1915).

*) \'gl. liierzu Hans Kreis und Auf/K.st Hafner: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch,
36. 1123. 276f) (1903). — Vgl. auch .7. ' Klimon't und E. Meisrls: Mouatsh. f. Chemie.
30. 341 (1909).

^) A. bünier: Zeitschr. f. Uutersuch. d. Xahiungsin. 25. 331 (1913). — Vgl. auch
A. Bötnerxmd H. Merfen : Ebenda. 43. 101 (1922).

21 8 XI- Vorlesung.

distearin ist bekannt. Im Gänsefett ist ferner ein a. - Stearo - x, ß - dipalmitin
festgestellt.!) Es unterliegt keinem Zweifel, daß man noch auf manche der-
artige Fette treffen wird.

Besonders interessant sind Fette, an deren Aufbau drei verschie-
dene Fettsäuren beteiligt sind. So sind ein Palmito-oleo-stearin und
ein Oleo-palmito-butyrin beschrieben worden. Es ist jedoch noch nicht
eindeutig genug festgestellt, ob die betreffenden Verbindungen einheitlich
waren. Bei drei verschiedenen Fettsäuren, die wir mit S, P und M be-
zeichnen wollen, sind die folgenden stereoisomeren Formen möglich:

CH.2 . () . M CH, . 0 . P . CH, . 0 . M

*CH . 0 . P

*CH . 0 . M

*CH . 0 . S

CH, . 0 . S
I.

CH. . 0 . S
II.

CH, . 0 . P

in.

Alle diese Verbindungen enthalten ein asymmetrisches Kohlenstoffatom.

Sowohl diese Glyzeride, wie diejenigen, an deren Aufbau zwei ver-
schiedene Fettsäuren beteiligt sind, zeigen im Prinzip, wie schon aus dem
angeführten Beispiel der Synthese eines gemischten Glyzerides hervorgeht,
genau die gleiche Konstitution, wie diejenigen Fette, die nur eine Fett-
säureart aufweisen. Sie lassen sich genau ebenso verseifen,^)

Man könnte noch die Frage auf werfen, ob in der Natur nicht auch
Fette vorkommen, bei denen eine oder auch zwei Alkoholgruppen des
Glyzerins unbesetzt sind. Man könnte solche Verbindungen zum Unterschied
von den Triglyzeriden Mono- und Diglyzeride nennen. Es soll im
Rüböl ein Dierucin») enthalten sein, d. h. eine Verbindung von Glyzerin
mit zwei Molekülen Erukasäure. Im übrigen sind derartige Fette in der
Natur noch nicht mit Sicherheit beobachtet worden. A priori kann man
sich ganz gut vorstellen, daß Fette der genannten Art sowohl bei der
Synthese der Fette aus Glyzerin und Fettsäuren, als auch beim Abbau von
Triglyzeriden als Zwischenstufen auftreten. Manche neuere Beobachtungen
sprechen dafüi', daß in der Tat solche Abbaustufen durchlaufen werden.*)
Sie sind sowohl bei der Synthese von Fetten aus Fettsäuren und Glyzerin
als auch, was besonders wichtig ist, beim Abbau und Aufbau durch Fer-
mente beobachtet worden. Fermente, die Fette zerlegen können, nennen
wir lipoly tische. Sie sind im Pflanzen- und Tierreich sehr verbreitet.
Interessanterweise kann die Lipase, wie das Ferment auch genannt wor-
den ist, einerseits unter Wasseraufnahme abbauen und andrerseits je nach
den Konzentrationsverhältnissen auch Fett aus den Bausteinen — Glyzerin
und Fettsäuren — bilden. &)

DieFette, wie sie sich in der Natur finden, stellen, wie schon
erwähnt, ein Gemisch verschiedener Fettarten dar. Jedem einzelnen

*) C Amberger iiud K. Bromif/: Biochem. Zeitschr. 130. 252 (1922).

*) Viele derartige fette sind synthetisch dargestellt worden. Vgl. z. B. Ad. Grün
und B. Schreyer: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 45. 3420 (1912). — A. Bötner
und B. Limpich: Zeitschr. f. Untersuch, d. Nahrungsm. 25. 335 (1913).

3) Beimer und Will: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 19. 3322 (188(1).

*) Vgl. z. B. V. Fortini: Chemiker-Zeitung. 36. 1117 (1912). — J. Meyer: P^beuda.
37. 541 (1913).

■') \'gl. Loevenhart : Americ. Juurn. of l'hysiol. 6. 331 (1902).

Fettstofle und ibre Bausteine. 219

Fette ist der Charakter der es aufbauenden Fettsäuren aufgeprägt. Fette,
die ganz aus Palmitin- oder Stearinsäure bestehen, haben einen relativ
hohen Schmelzpunkt und sind bei gewöhnlicher Temperatur fest. Das Vor-
kommen von Ölsäure bedingt flüssige Fette. Man hat die flüssigen Fette auch
Öle genannt — Olivenöl. Rizinusöl usw. Sind verschiedene Fettsäuren
mit Glyzerin verbunden, dann sind bei den aus ihnen bestehenden
Giyzeriden alle möglichen Variationen in den physikalischen Eigen-
schaften, je nach ihrer Art und Menge, zu erwarten. Schon der Um-
stand, daß am Aufbau der Fette sich verschiedene Fettsäuren beteiligen
können, und im einzelnen Molekül wiederum nicht die gleichen Kompo-
nenten sich zu wiederholen brauchen und in diesem Falle stereoisomere
Formen möglich sind, zeigt uns, daß die Fette durchaus nicht, wie man
früher anzunehmen geneigt war, eine wenig abwechslungsreiche Gruppe von
Verbindungen darstellen. Sie können im Gegenteil außerordentlich mannig-
faltig in ihrem Aufbau sein. Rechnet man hinzu, daß die Fette offenbar nie
in reinem Zustande vorkommen, sondern unter sich in der mannigfaltig-
stens Weise und in ganz verschiedenen Mengenverhältnissen gemischt sind,
dann versteht man, daß jede Tierart ihr eigenes Fett haben kann und
innerhalb jedes einzelnen Organismus wiederum bestimmte Zellarten über
eigenes Fett verfügen können. Jenes Fett, daß am Aufbau der Zellen teil-
nimmt, dürfte wohl einen besonders eigenartigen Aufbau aufweisen oder
doch durch die Art seiner Mischung ein spezifisches Gepräge besitzen.
Es sei hier schon kurz gestreift, daß manche Fettgemische in ganz ge-
ringen Mengen Stoffe noch unbekannter Natur gelöst enthalten, die einen
bedeutsamen Einfluß auf das Wachstum und manche andere Zellfunk-
tionen haben. 1) Wir kommen in Band II, in der Vorlesung XXIII auf
diese Stoffe noch zurück. Ihre Kenntnis ist für die Abschätzung des Nähr-
wertes von Fetten von großer Bedeutung. Es kann eine Fettart biolo-
gisch wertvoller erscheinen als eine andere, weil sie jene noch unbe-
kannten ,, Wachstumsstoffe" enthält und die andere nicht, obwohl viel-
leicht die Fette als solche, ohne jene Produkte gleichwertig sind.

Die Fette sind im Pflanzen- und Tierreich ganz außerordentlich
verbreitet. Es dürfte wohl keine Zelle geben, die nicht Fett besitzt. Es kommt
zum Teil frei in der Zelle eingelagert vor und stellt in dieser Form offenbar
einen Reservestoff, etwa entsprechend dem Glykogen, dar. Daneben findet
sich immer Fett, das man nicht ohne weiteres nachweisen kann, weil es
allen Beobachtungen nach wohl an andere Zellbestandteile gebunden ist.
Diese Tatsache ist von weittragender Bedeutung. Der Fettgehalt einer
Zelle darf niemals nur nach dem direkt nachweisbaren Fette eingeschätzt
werden. Es muß vielmehr neben dem direkt durch bestimmte Lösungsmittel
abtrennbaren Fett auch jener Anteil festgestellt werden, der infolge seiner
Bindung nicht in dieses übergeht. Um das gesamte Fett quantitativ be-
stimmen zu können, wird das zu untersuchende Gewebe nach erfolgter Trocknung
mit Schwefelkohlenstoff, Tetrachlorkohlenstoff oder einem andern Lösungs-
mittel für Fette vollständig erschöpft. Dann spaltet man das vom „freien^'
Fett befreite Gewebe mittelst Magensaft oder verdünnter Säure und zieht

1) Vgl. u. a. F. G. Hopkins: J. of Physiol. 44. 425 (1912). — Stepp: Ergeb-
nisse der inneren Medizin und Kinderheilkunde. 15. 257 (1917). — H. Aron: Biochem.
Zeitschr. 92. 211, 103. 172 (1920). — S. Rosenbuum: Ebenda. 109. 271 (1920). —
H. Aron und B. Gralka: p:beuda. 115. 188 (1920).

220 ^I- Vorlesung.

dann nochmals mit Fette lösenden Flüssigkeiten aus. Man erhält so die Menge
des gebundenen Fettes. Die Summe des freien und des gebundenen Fettes
ergibt dann die Gesamtmenge an Fett oder, genauer ausgedrückt, jener
Substanzen, die in dem angewandten Lösungsmittel löslich sind. Wir kennen
nämlich zur Zeit kein solches, das nur Fette aufnimmt. Infolgedessen
darf man auch nicht einfach den Rückstand, der nach dem Verdunsten des
Lösungsmittels verbleibt, als Fett in Rechnung setzen. Er enthält vielmehr
neben diesem Cholesterin, Cholesterinester und Phosphatide. Eine genaue
Fettbestimmung erfordert große Kenntnisse. Man hat vorgeschlagen, nicht die
Fette als solche, sondern nach ihrer Spaltung die gebildeten Fettsäuren zu be-
stimmen, doch ist auch diese Methode nicht ganz genau, weil die l'hosphatide
auch Fettsäuren liefern, ferner können Verbindungen zwischen solchen und
Cholesterin vorhanden sein. Die Menge der Phosphatide kann man ziemlich
genau bestimmen , indem man als Maßstab ihren Baustein Phosphorsäure
nimmt. Diese Bemerkungen sollen nur andeuten , mit welchen Schwierigkeiten
genaue Untersuchungen über den Fettgehalt von (Jeweben und Zellen ver-
knüpft sind. Sie lassen es verständlich erscheinen, weshalb auf dem Gebiete
des Fettstoffwechsels so viele einander widersprechende Ergebnisse vor-
handen sind. In den wenigsten Fällen sind ausreichende Methoden zur
Anwendung gekommen. Vielfach hat man sich sogar mit Farbreaktionen
begnügt und nach ihrem Ausfall den Fettgehalt geschätzt. P]s haben näm-
lich die Fette die Eigenschaft, mit manchen Farbstoffen charakteristische
Färbungen anzunehmen. Selbstverständlich können derartige Methoden nie
([uantitative sein.

Außer jenen Körperzellen, die neben anderen Stoffen auch in relativ
geringen Mengen freies Fett aufweisen, gibt es noch solche, welche in
der Hauptsache aus solchem bestehen. Man hat sie kurzweg als Fettzellen
bezeichnet. Sie haben offenbar in besonders ausgesprochenem Maße die
Fähigkeit, Fett zu speichern. Meistens finden sich viele solcher Zellen ver-
einigt. Sie bilden das sogenannte Fettgewebe, das im tierischen Or-
ganismus insbesondere im Unterhautbindegewebe und im Mesenterium oft
in großer Masse auftritt. Auch in der Pflanzenwelt kommen solche Ge-
webe vor. Oft werden die Pflanzensamen mit großen Mengen von Fett
ausgerüstet. Der tierische Organismus verwendet das Fettgewebe, wie wir
noch erfahren werden, auch zu mechanischen Zwecken, z. B. als Schutz
gegen Druck. Ferner spielt es vor allem als schlechter Wärmeleiter im
Wärmehaushalt eine wichtige Rolle.

Wenn man im allgemeinen vom Fette eines Tieres spricht, dann
meint man jenes Fettgemisch, das die Fettdepots, das Fettgewebe, erfüllt.
Man spricht von Menschenfett, von Hammeltalg, von Pferdefett usw. und
charakterisiert es zunächst durch jene Temperatur, bei der es schmilzt, oder,
wenn man es zum Schmelzen gebracht hat, wieder erstarrt. Jede Fettarfi)
hat unter normalen \'erhältnissen einen ziemlich konstanten-) Schmelz-
bzw. Erstarrungspunkt. Die meisten derartigen Fette sind bei Körper-
temperatur halbfest. Es kommen jedoch auch richtige Öle im Tierreich
vor, es sei z. B. an den Lebertran erinnert. Er besteht aus den Fettsub-

') Nicht zu verwechselu mit dem chomischon Begriff eines liostinimtoii. eiiilieit-
lichen Fettes ! Jede ..Fettart" stellt ein lifstiminfes (iemisc.li von Fetten dar.

'■') Vgl. liifizu A'/. Grihi und ,1. Ciisladis: Hci'. d. Dciitsciicn Clicni. (icscliscli 45.
3()t)l (lOl-i).

Fettstotle uml ihre liausteiue. 221

stanzen der Leber von Fischen. Es seien die Schmelzpunkte^) einii^er der
wichtigsten Fettarten angeführt"-):

Schmelzpunkt

Meuschenfett IT'ö"

Gänsefett 26--;-i4''

Butterfett 28—330

Pferdefett ca. 40«

Schweinefett 3(j — 46"

Hühnerfett 33—40«

Hundefett 37— 40«

Hindertalg 41—49«

Hammeltalg 44—51«

Die angeführten Werte sind nicht so zu verstehen, als ob jede Tier-
art nur über eine bestimmte Keservefettart verfügte. Es hat sich vielmehr
gezeigt, daß das Fett ein und desselben Tieres je nach der Körperstelle,
der es entnommen worden ist, sich verschieden verhält. Htnriques und
Hansen'^) haben durch systematische \'ersuche festgestellt, daß das dicht
unter der Haut liegende Fett den tiefsten und das im Inneren des Körpers
sich befindende den höchsten Schmelzpunkt hat. Das Fett des Fettgewebes
schwankt in seiner Zusammensetzung auch erheblich je nach der Art der
Ernährung. Ferner scheint das Klima von Einfluß zu sein.

Während die Kohlehydrate im allgemeinen sehr beständig sind, zeigen
viele Fette schon beim Liegen an der Luft Veränderungen. Zunächst ist zu be-
merken, daß die Fette als solche in den Geweben sehr oft von Fettsäuren be-
gleitet sind. Diese weisen ohne Zweifel auf Umsetzungen hin. Über sie führt der
Auf- und Abbau von Fett. Man hat für die reinen Fette auch den Namen
Neutralfett eingeführt. Auch solche zeigen sehr oft sekundäre Verände-
rungen. Man spricht von einem Ranzigwerden des Fettes.*) Das Fett
nimmt dabei sehr oft einen unangenehmen Geruch an. Auch sein Geschmack
leidet stark. Das Ranzigwerden der Fette beruht auf komplizierten Um-
wandlungsvorgängen. Es sind noch nicht alle erkannt, nur soviel ist sicher,
daß hydrolytische und oxydative Vorgänge zusammenwirken. Es scheint vor
allem dem Lichte eine bedeutsame Rolle bei diesen Veränderungen des
Fettes zuzukommen. Besonders leicht werden jene Fette umgewandelt, an
deren Aufbau ungesättigte Fettsäuren beteiligt sind. Es entstehen 0.\v-
fettsäuren und auch Aldehyde aller Art. Ranzige Fette bilden beim Schütteln
mit Wasser eine recht beständige Emulsion.

*) Die Fette sind uoch auf andere Weise charakterisiert worden. So h;it man
z. B. festgestellt, wieviel Jod ein bestimmtes Fett aufzunehmen vermag. Mau nennt
diesen Wert die Jodzahl. Alle diese indirekten Methoden, ja selbst die Schmelzpunkts-
bestimmung sind zurzeit nur Notbehelfe. Genaue Fettbestimniungsmethoden werden
erst zur Verfügung stehen, wenn es gelungen ist, die Fette einzeln in chemisch reinem
Zustande abzutrennen.

^) Vgl. die Tabellen bei F. Ulzer und ./. Klimont: Allgemeine und physiologische
Chemie der Fette. J. Springer. Berlin. 190(5.

^) Henri</ties und Hansen: Chem.-Ztg. Kepetit. 20(1900).

■*) Vgl. hierzu u. a. Kitserl : Untersuchungen über das Kanzigwcrdeu der Fetto.
Ferd. Diimmler. Berlin 1890. — Lafar: Bakteriologische Studien über die Butter.
R. Oldenbourg. München 1895. — r. Kleclci: Untersuchungen über das Ranzigwerdeu
der Butter. Th. Stauffer. Leipzig 1894.

222 ^^- VorlesuiJtr.

Überblicken Nvir das, was wir über die verschiedenartigen Kette
kennen gelernt haben, dann ergibt sich folgendes. Die Fette stellen ganz
allgemein esterartige Verbindungen zwischen Alkoholen und Fettsäuren
dar. Je nach der Art der Alkoholkomponeute lassen sich die folgenden
Gruppenabgrenzen: l.Die eigentlichenFette. Sie sind Fettsäure-glyzerin-
ester, und zwar bestehen die gewöhnlichen Fette aus Triglyzeriden.
Diese lassen sich, je nachdem nur eine Art von Fettsäuren an ihrem Auf-
bau beteiligt sind oder verschiedene, in: a) gleichsäurige = homoazide
Fette und h) verschiedensäurige = heteroazide Fette einteilen.
Diese letzteren zerfallen wieder in zwei Untergruppen, je nachdem zwei
oder aber drei verschiedene Fettsäuren am Bau des Fettes teilnehmen.

Es seien diese für das Verständnis der Mannigfaltigkeit des Auf-
baues der Fette grundlegenden Tatsachen durch die folgende Darstellung
noch einmal in einfachster Weise verständlich gemacht. G bedeutet den
dreiwertigen Alkohol Glyzerin. A, B und C sind verschiedene Fettsäuren.
Es sind nun folgende Möglichkeiten gegeben:

G^A
\A

G^B

\b

G^C

Gf-B

\B

G^B

\A

/•A
Gf-C

\c

Gf-A
\B

1.
/B

G^A
\A

G^C

G( C G
\B

IL

^A G^B

G^A

\a

od.

II.

Würde man somit bei der Hydrolyse eines Fettes Glyzerin und die
drei Fettsäuren A, B und C finden, so wäre damit, wie die 12 ange-
führten Formen beweisen, noch lange nicht die Konstitution des Fettes
aufgeklärt. Schon dieses Beispiel zeigt deutlich, wie weit entfernt wir noch
von einer allen Ansprüchen genügenden Technik der Untersuchung der
Fette sind. Wir zerlegen sie z. B. in ihre Anteile und vergleichen
die Mengen und Arten der gewonnenen Fettsäuren I Stützt man die Beob-
achtungen über die Art der Fette auf Bestimmungen des Schmelz- oder
Erstarrungspunktes, dann muß man sich stets daran erinnern, daß es
zahlreiche Verbindungen der heterogensten Art gibt, die fast identische
physikalische und zum Teil auch chemische Eigenschaften besitzen. Es
sei z. B. an einzelne Aminosäuren erinnnert. Überall, wo wir hinsehen,
klaffen noch weite Lücken in der Fettchemie. Sie drängen sich uns sofort
auf, sobald wir zu genaueren Fragestellungen übergehen. Zurzeit ist ein
großer Teil der Methoden in der Fettchemie ausschließlich praktischen
Zwecken angepaßt und dabei ist die Wissenschaft vielfach zu kurz ge-
kommen.

Die dritte Gruppe von Verbindungen, an deren Aufbau drei ver-
schiedene Fettsäuren beteiligt sind, ergibt folgende Möglichkeiten:

Gf-C
\B

G^B

Gf-A

\c

\r

Fettstofte und ihre Bausteine. 223

Wir unterscheiden ferner Fette, an deren Aufbau hochmolekulare,
aliphatische, einwertige Alkohole und eine Fettsäure beteiligt sind.
Diese Fette sind auch Wachse genannt worden. Wir kommen in der
nächsten Vorlesung auf sie zurück.

Endlich kennen wir, wie wir gleich erfahren werden, Fette, an deren
Bau zyklische, einwertige Alkohole teilnehmen. Der typische Ver-
treter dieser Klasse von Fetten ist die Verbindung zwischen Cholesterin
und einer Fettsäure.

Es unterliegt keinem Zweifel, daß die weitere P'orschung diese Reihe
erweitern wird. Es können sicher noch andere, z. B. zwei- und auch mehr als
dreiwertige Alkohole Fette bilden. Gemeinsam ist allen diesen Fettarten ein
sehr ähnliches physikalisches Verhalten und ferner der Umstand, daß sie
sich unter Wasseraufnahme in ihre Anteile — Alkohol und Fettsäure
— zerlegen lassen. Umgekehrt können sie aus den Bausteinen unter
Wasserabspaltung gebüdet werden. Wir haben somit ganz entsprechende Be-
ziehungen der Muttersubstanzen zu ihren Bausteinen, wie bei den Kohle-
hydraten. Ab- und Aufbau vollziehen sich hier, wie dort, unter Wasser-
aufnahme bzw. W^asserabspaltung.

Vorlesung XII.

Fette mit lioclimolekiilarem einwertigem Alkohol als
Baustein: Wachse. Sterinester. Sterine. Gallensäuren.

Wir haben bereits auf Grund der Möglichkeit, daß verschiedenartige
Fettsäuren am Aufbau einer Fettart beteihgt sein können, darauf hinge-
wiesen, daß die Zahl der verschiedenartigen Fette eine sehr große sein
kann. Nun kann außerdem noch, wie schon erwähnt^), die Alko-
holkomponente wechseln. In der Tat hat man in der Natur zahlreiche
Verbindungen angetroffen, an deren Aufbau Fettsäuren und ferner ein an-
derer Alkohol als das Glyzerin beteiligt sind. Diese Fettarten zeichnen sich
durch ihre besonderen Eigenschaften mehr oder weniger stark gegenüber
den Glyzerideu aus. Man hat die meisten dieser Körper unter dem Namen
Wachse zusammengefaßt. Sie kommen im Pflanzen- und Tierreich vor.
Ea handelt sich, soweit unsere Kenntnisse reichen, stets um esterartige
Verbindungen zwischen einem Molekül Fettsäure und einem einwertigen,
hochmolekularen Alkohol.

Es seien die wichtigsten dieser Verbindungen hier angeführt. Im
Walrat, auch Cetin genannt, einer fettartigen Substanz, die sich im
Schädel der Pottwale findet, ist Palmitinsäure-cetylester aufgefunden
worden. 2) Er zerfällt bei der Hydrolyse in Palmitinsäure und Cetyl-
alkohol, CH3 . (CH.,),, . CH, . OH:

Cie H,3 0 . OC . Ci5 H31 4- H, 0 = C« H33 . OH -h HOOC . C,, H3, .
Palmitinsäure-cetyl- Cetylalkohol. Palmitin-

ester. säure.

Im Bienenwachs ist der Palmitinsäure-myricylester, C30 Hr, .
O.OC.CjsHsi, enthalten. Eine Verbindung von Octadecetylalkohol,
CH3 . (CH2)i6 . ('H.^ OH, mit Fettsäuren ist in dem Sekret der Bürzel-
drüse der Vögel enthalten. 3) Aus chinesischem Wachs und aus Opium-
wachs konnte der Cerotinsäure-cerylester, Cje H^ . 0 . OC . C25H5,,
abgeschieden werden. Der gleiche Alkohol, mit Palmitinsäure verknüpft,
findet sich im Mohnwachs.

') S. 238.

-) Heintz; Ber. d. Deutschen Chem. Gesellscli. 10. 3023 (1892).

^) /'. Röhmann: Hofmeisters, Beiträge 5. llü (1904).

Fi'tte mit liocliiiiülekularcm oinwertigeni Alkohol als Baustein. 22^

Von besonderem Interesse sind esterartige \ erbindungen zwischtu
dem Alkohol Cholesterin und Fettsäuren. Der erste, der solche Ester
nachwies, war E. SchulzeS) Er fand im Wollfett der Schafe Cholesterin-
ester. Es wurden dann solche auch in verschiedenen epidermalen Gebilden
(Haare, Nägel, Hufe, Hörner, Federn) aufgefunden.-^) Endlich hat Hürthlt^)
im Blute den Palmitinsäure-cholesterinester festgestellt. Auch ein
Ölsäureester kommt in diesem vor. Im Wollfett ist ein Stearinsäure-
ester beobachtet worden. Man hat diesen Fettarten erst in neuerer Zeit
größere Aufmerksamkeit gewidmet und gefunden, daß sie sehr verbreitet
sind und namentlich auch bei Verfettung von (ieweben eine große Rolle
spielen. Pflw^er*) erkannte als erster Cholesterinester in verfetteten Nieien.
Diese Ester fallen dadurch auf, daß sie doppelbrechend sind. Sie scheinen regel-
mäßig eine Vermehrung zu erfahren, wenn Zellen verfetten. Die Cholesterinfrtt-
säureester rechnet man nicht zu den Wachsen. Sie bilden innerhalb der Fette
eine Gruppe für sich und unterscheiden sich von den übrigen bis jetzt l)e-
kannten Fettarten in erster Linie dadurch, daß sie als Baustein einen zykli-
schen Alkohol besitzen.

Das Cholesterin gehört zu der Klasse der Sterine. Unter diesem
Sammelnamen sind alle dem Cholesterin verwandten Verbindungen zu-
sammengefaßt worden. Die Sterine sind im Tier- und Pflanzenreich sehr
verbreitet. Sie kommen auch im freien Zustande vor. Es scheint, daß jede
Zelle Sterine und wahrscheinlich auch Sterinester enthält. Die Sterine des
Tier- und Pflanzenreiches sind verschieden. Man hat die dem letzteren
zukommenden Vertreter dieser Körperklasse auch ganz allgemein als
Phytosterine bezeichnet. Dieser Einteilung entsprechend könnte mau
die Sterine des Tierreiches Zoosterine nennen. Bei den Wirbeltieren
scheint im wesentlichen nur ein Sterin, nämlich das Cholesterin, vorzu-
kommen. Das IsoCholesterin ö), das im Wollfett, auch Lanolin ge-
nannt, gefunden worden ist und ferner das sogenannte Koprosterin
des Kotes sind Umwandlungsprodukte des Cholesterins. Auch bei den
Vögeln, Reptilien und Fischen konnte bis jetzt kein anderes Sterin als
das Cholesterin isoliert werden. Besondere Sterine finden wir meist neben
dem gewöhnlichen Cholesterin bei den Wirbellosen. "^j So ist das aus
Puppen von Bombyx mori, dem Seidenspinner, gewonnene Sterin nicht
identisch mit Cholesterin. Es ist Bombicesterin genannt worden. Im

') E. Schulze: Ber. d. Deutscheu Chem. (jesellsch. 5. 1075 (1871); 6. 251 (1872).

-) Oskar Liehreich: Jahresbericht über die Fortschritte der Chemie. 2164 (IH^O).

') Karl Hürthle: Zeitschr. f. physiol. Chem. 21. 331 (1895/96). — Vgl. anch FJnr-
iuird llepuer: Pßüqer^ Archiv. 73. 595 (1898). — Vgl. auch Felix Kauders: Biochein.
Zeitschr. 55. 96' (1913).

*) Panzer: Zeitschr. f. physiol. Chem. 48. 519 (19(J()) und 54. 239 (1907/08). —
Vgl. feruer Aschoff; Münchener med. Wochcnschr. Nr. 7 (1910). — A. Wiudaus: Zeit-
schrift f. physiol. (^Ihem. 68. 110 (1910). — Leonhard Wacker: Zeitschr. f. physiol. Chem.
80. 383 (1912).

5) E. Schulze: Ber. d. Deutscheu Chem. Gcsellsch. 5. 1075 (1871); 6. 251 (1872).

— E. Schulze: Journal f. prakt. Chemie. (2). 7. 163 (1873). - A. Moreschi : Atti K. Acc.
dei Lincei. Rom. (5). 19. II. 53 (1910).

^) Vgl. die Literatur (Doree, Leirkowitsch, Uetize, Hesse, Buriaii, Uitter, Cohen,
Tanret, A. Menozzi und A. Moreschi u. A.) bei A. Wiudaus: Untersuchungen über
Cholesterin. Arch. f. Pharm. 246. 117 (1908). — JJauth: Inang.-Diss. Freiburg 1907.

— August Welsch: luaug.-Diss. Freiburg 1909. — Über LujxMd vgl. yardus Henri
Cohen: Inaug.-Diss. Utrecht 1906.

Abele rh al (1h n . Thysiologischo Chemie. I. Teil, .'>. .AuH. 15

2i>6 XII. Vorlesung.

Meersch wamm, Suberite.s domuncula. findet sich ein Spongosterin
genanntes Sterin.

Viel mannigfaltiger sind offenbar die Sterine der Pflanzenwelt. Wir
kennen schon jetzt eine ganze Anzahl Vertreter dieser Körperklasse. Das
eigentliche Cholesterin scheint den Pflanzen vollständig zu
fehlen, umgekehrt sind bis jetzt in tierischen Geweben noch
keine Phytosterine aufgefunden worden.^) Sehr verbreitet ist von
den Phytosterinen das Sitosterin, 0,7 Utf, 0 + H2 0. Es steht wahr-
scheinlich dem Cholesterin sehr nahe und scheint nur stereomer von
ihm verschieden zu sein.'-) Aus den Calabarbohnen ist Stigm asterin,
Cjn H4g 0 + H., 0, gewonnen worden. Von den eingehender untersuchten
Phytosterinen sind noch das Lupeol, das 7.- und ß-Amyrin und das
Euphorbon zu nennen. Endlich ist zu erwähnen, daß im Mutterkorn
Ergosterin vorkommt. Dieses Sterin ist in allen bis jetzt unter-
suchten Pilzen aufgefunden worden. Neben dem Ergosterin enthält das
Mutterkorn noch das Fungisterin. Es sind noch mancherlei Phytosterine
beschrieben und mit besonderen Namen belegt worden, ohne daß jedoch stets
der Nachweis erbracht worden wäre, daß die betreffenden Verbindungen völlig
rein waren. Dazu kommt noch , daß wir zurzeit die Konstitution der Sterine
nicht vollständig kennen. Es ist wohl möglich, daß manche der zu den Sterinen
gerechneten Verbindungen zu anderen Klassen von Substanzen gehören.

Am eingehendsten untersucht ist bis jetzt das Cholesterin. Es
ist ein zyklischer, ungesättigter, einwertiger, sekundärer
Alkohol. Es kristallisiert aus Chloroform oder wasserfreiem Äther in
feinen, seidenglänzenden Nadeln. Aus wässerigem Alkohol bildet es charak-
teristische, große, rhombische Tafeln. Sie fühlen sich fettig an und glänzen
perlmutterartig. Cholesterin ist in Wasser unlöslich, löslich in Äther, Chloro-
form und Benzol. Auch in Alkohol löst es sich , besonders leicht in warmem.
Cholesterin ist optisch aktiv. Am Lichte verändert es sich. 3) Besonders
wichtig ist seine Eigenschaft, mit verschiedenen Verbindungen, so mit
Saponin*) — Seifenstoffglukoside der Pflanzenwelt-^) — eine Verbin-
dung einzugehen. Für den quantitativen Nachweis des Cholesterins neben
Cholesterinester ist besonders bedeutungsvoll die Beobachtung geworden,
daß ein Molekül davon sich mit einem solchen von kristallisiertem Digi-
tonin bindet.

Es sind zahlreiche Farbenreaktionen des Cholesterins bekannt. Löst
man z. B. Cholesterin in Chloroform und wird mit konzentrierter Schwefel-
säure unterschichtet, dann färbt sich die Chloroformlösung rot, während
die Schwefelsäure grün fluoresziert (Salkoivskii^ Probe). Fügt man zu
einer Lösung von Cholesterin in Chloroform tropfenweise Essigsäureanhy-
drid und konzentrierte Schwefelsäure, dann färbt sich die Flüssigkeit zu-
erst rosenrot, dann violett, blau und schließlich dunkelgrün {Liehermann-
Burchardü Reaktion). Übrigens sind diese Fai'breaktionen durchaus nicht

') Vgl. dazu aucli jMary Taylor Ellis: Biocliem. Jouru. 12. 154. 1(>0 u. 173 (liMS).

') A. Windaus iiiid K. RakUn: Z. f. physiol. Chem. 101. 22:5 (15118).

') E. Schulze und E. Wintersfein: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43. Sltj (1;K)4): 48.
546 (1906).

*) A. Windaus: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 42. 23S (190i)).

') Biochem. Haudlexikon. 7. 14.t (1912) (bearbeitet von Kohrrf). .1. Spriiiircr.
Berlin 1912.

Fette mit liochmolekularom ciDwertigom Alkohol als Baustein. 227

für C'holesterin charakteristisch. Man erhält sie nicht nur mit allen Ste-
rinen, sondern auch mit Harzsiiuren und Terpenalkoholen.

Das Cholesterin ist zuerst von Coiiradi^) und CrVew^) aus Gallensteinen
i,'-evvonnen worden. Ks macht oft bis zu 90% iind mehr dieser aus der (ialle
sich abscheidenden I'rodukte — nach ihrem Aussehen Steine genannt -
aus. Chevreul hat das Cholesterin genauer untersucht. Er nannte es seinen
ganzen p]igenschaf ten nach (lallenfett, Cholestearin. Erst später entdeckte man,
daß das Cholestearin als solches seiner Struktur nach mit den Fetten nichts
zu tun hat. Der Name Cholestearin ist zweckmäliig in Cholesterin ver-
ändert worden, um den Eindruck zu verwischen, als käme mit dem Namen
ein Zusammenhang mit den Fetten zum Ausdruck. Bald fand man dann
das Cholesterin in allen < )rganen. Besonders reich an dieser Verbindung
ist das Cehirn (ca. löVo fies trockenen Corpus callosum). In der Leber-
galle findet man ca. e^/o Cholesterin. In den verschiedenen Organen kommen
etwa 0'2 — 0"5Vo dieses Alhohols vor.

Das Cholesterin hat die empirische Zusammensetzung C.27H46O. Von
der Feststellung der einfachsten Formel einer Verbindung bis zur Auf-
klärung der Funktion und Stellung jeder einzelnen Atomgruppe ist meistens
ein sehr weiter Weg zurückzulegen. Das kommt einem ganz besonders zum
Bewußtsein, wenn man die Chemie des Cholesterins verfolgt. Es bedurfte
langer, unausgesetzter Bemühungen, um die Struktur des Cholesterins in d^n
wesentlichsten Punkten aufzuklären.'^) Bis jetzt steht vor allem dank den
Untersuchungen von A. Windaus folgendes fest. Der Sauerstoff ist in einer
Hydroxylgruppe vorhanden. Schon frühzeitig wurde erkannt, daß Chole-
sterin sich verestern läßt.*) Damit war das Vorkommen einer Alkohol-
gruppe bewiesen, und zwar handelt es sich um die (iruppe — CH . (JH.
Durch die (Jxydation dieser sekundären Alkoholgruppe wurde das
Keton Cholestenon erhalten.^») Cholesterin enthält eine Doppelbin-
dung.6) Es geht unter Addition von einem Molekül Wasserstoff in den
gesättigten sekundären Alkohol Dihydrocholesterin (auch ß-Cho-
lestanol genannt), C.^y H48O, über.') Dieser kann leicht in den gesättigten
Stammkohlenwasserstoff Cholestan, C^yH^g, verwandelt werden.^)
Cholesterin enthält ein System von Ringen. Die 1 "Überlegung, daß Cholestan
acht Wasserstoffatome weniger enthält, als das entsprechende gesättigte
Paraffin, CsyHße.' führt zu der Annahme, daß im Cholesterin vier hydrierte

') Conradi: Inaug.-Diss. Jeoa 1775.

^) Gren: Inang.-Diss. Halle 1788.

^) Vgl. die Literatur (Maiithner und Stada, Windaus, O. Diels und E. Ahdri-
halden, L. Tsckugajew und Ä. Gasteß' und \V. Fomin, Richard Willstätter und Enrin
W. Mayer u. A.) im Biochem .Handlexikon. 3. ^68 (1911) (bearbeitet von Ad. Windmis).
— Ad. Windaus: Hab.-Schrift. Freibnrg 19U2. — Gustav Sfein: Inaug.-Diss. Freiburg
1905. — Von neueren Arbeiten seien genannt: A. Windaus und C. Resan: Ber. d. Deut-
schen ehem. (;csell.s(:h. 46. 1240(1913). — ^. Windaus und C. (Hbrig: P'.beiida. 40. 2487
(1913). — A. Windaus und <). Dalmer: P^benda. 5'2. ir)2(1919). — .1. Windaxx: P^bpu-
<la. 52. 170 (1919).

••) Berlhelnt: Ann. chim. et phvs. 56. 51 (1850).

*) 0. Diels und K. Abderhalden :liQY. d. Deutschen Clicm. (lesellsch. 37. H099 (1904).

«) Vgl. hierzu auch O. r. Fürth und Gustav Erlsenrcich : Biochem. Zeitsclir. 69.
416 (1915).

') R. Willst üttcrnwA If '. J/r<//cr.- Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 41. 2199(1908).

») <>. Diels und Linn : Ber. d. Deutschen Che/n. (iesellsch. 41. 548 (1908).
M iiithiur: Momitvh. f. Chemie. 30. (;;i8 (T.K)'.)).

15-'^

228 XII. Vorlesuiiir.

Ringe vorhanden sind. Da nun die Oxydation von Cholesterin zu einer
Dikarbousäure, CoTHiiO^, ohne Spaltung des Moleküls in kleinere
Bruchstücke führte), ist bewiesen, dal5 die sekundäre Alkoholgruppe zyk-
lisch gebunden sein muß. Die folgenden Formeln geben den Verlauf der
Oxydation wieder:

'1 ^ + 4 0 —y ^ ^^ + HA).

CH, — CH . OH COOH COOH

Auch das Dihydrocholesterin, C27 H^g 0, läßt sich über das entspre-
chende Keton in die gleiche Dikarbousäure überführen."^) Nun mußte nach-
geforscht werden, ob die ungesättigte, die Doppelbindung enthaltende Gruppe
sich auch in einem Hinge oder in einer alipathischen Kette befindet. Eine
ganze lieihe von Reaktionen ergaben einwandfrei, erstens, daß die Doppel-
bindung in einem Ring enthalten ist, und zweitens, daß sie einem anderen
Ring angehört als dem, der die sekundäre Alkoholgruppe trägt.») Nun mußte
durch weitere Studien die gegenseitige Stellung der (Jruppen CH.OH und
CH:C bzw. CH:CH genauer festgestellt werden.^) Ferner war der Charakter
der Seitenkette aufzuklären.^)

Über die Stellung der Gruppen CH . OH und CH : C bzw. CH : CH
gab die folgende Beobachtung Aufschluß. Das schon erwähnte Keton des
Cholesterins, das Cholestenon von der Formel

1 \ \ r

CH2— CO CH=:CH,

liefert bei vorsichtiger Oxydation eine Ketomonokarbonsäure und Kohlen-
säure. Die Ketogruppe bleibt unverändert. Die ungesättigte Gruppe hin-
gegen wird angegriffen. Es bildet sich ohne Zweifel zuerst die Keto-
dikarbonsäure C^tH^^O,^. Diese spaltet dann CO., ab und geht in die
erwähnte Ketomonokarbonsäure CoHHiiO;^ über.'') Dieser ganze Vorgang ist
nur erklärbar, wenn man annimmt, daß die Doppelbindung im Cholestenon
in -i, y-Stellung zur Ketogruppe sich befindet :

! I i . 1 1 1 . 1 ! [ +<^'^.-

(JH2 CH CH —> CH2 CH COOH —^^ CH^ CH^ COOH

\/V/ \/\ \/

CO CH -t-40 CO COOH CO

*) 0. Diels und E. Ahdirlialden : Bcr. d. Deutsclieu Clieni. (toscHscIi. 36. 3179
(1913); 37. 3092 (1904).

■^) Windaus uud f'ibri(/: Bcr. d. Ueutschen Chem. Gesellsch. 47. 2387 (1914).

') Vgl. Windaus uud Stein: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 37. 3f)99 (1904).
— Mauthner und Snida: Mouatsh. f. Chemie. 15. 86 (1894); 24. (552 (1904). — \'gl. auch
Windaus: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 50. 134 (1917).

*) Vgl. Windaus: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 39. 2010 (190(5); 50. 133(1917).

^) Vgl. dazu: Windaus: Bcr. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 42. 3772 (1909). -
Windaus und liesau: P^benda. 46. 1246 (1913). ^ Windaus: /oitschr. f. physiol. Chem.
102. 160 (1918).

•■) Vgl. A. Winduus: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 50. 133 (1917). — Vgl. weitere
Beweise für diese Annahme: A. Windaus: Ebenda. 36. .3755 (1903): 39. 225(5 (1906).

Fette mit hochniolokulareni cinwertitfem Alkohol als Bausteiu.

229

Nach diesen Feststellungen können wir die Konstitntion des Chole-
sterins, wie folgt, wiedergeben :

CH.,

CH CH

CH
OH

CH

Zwei Ringe von den oben erwähnten vier hydrierten liingen sind
somit in ihrem Bau im wesentlichen bekannt. Nun mußte noch festgestellt
werden, in welchen Beziehungen die zwei noch unbekannten Ringsysteme
zu den eben erwähnten stehen, welche Struktur sie haben, und endlich
blieb noch die Natur der im Cholesterin vorhandenen Seitenkette aufzu-
klären. Es erwies sich, da(j sie aus acht Kohlenstoffatomen von folgender
Anordnung besteht:

(CH3)., . CH . CH, . CH., . CH, . CH . CH^.

. t
CH3

Die bis jetzt vorliegenden Feststellungen über die Struktur des Cho-
lesterins führen nach Wmdaiis^) zu der folgenden Konstitutionsformel,
wobei zu bemerken ist, daß noch nicht alle angenommenen Strukturver-
hältnisse eindeutig aufgeklärt sind:-)
CH,

H,C— CH CH,

CH.

HC CH CH, CH- CH,— CH,— CH, -CH

H,C CH

CH,

CH.

HC CH,

H,C2 C— CH,

' 1 1 I n i '
H,C3 aCHvCH

HCOH CH

Cholesterin geht im Darmkanal unter Reduktion in Koprosterin
über.^'j Dieses enthält keine Itoppelbindung und besitzt zwei Atome

0 A. Windaus: ßer. d. Deutscher Chem. Ges. 53. 488 (1920). — \>1. auch A. W'ind-
aMsund H. Luders: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 109. 18:3(1920); 115. 257 (1921); 117.
146(1921).

-) Bezüglich der Numerierung der einzeluen Kohlenstoffatomc in den Ringen I
und II sei auf die erwähnte Arbeit von Windaus verwiesen.

') St. Bondzyiiski und V. Ilumnirki: Zeitschr. f. phvsiol. Chem. 22. 390 (1896/97).
— St. Bondzi/nski : Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 29." 476(1896). — Miiller: Zeit-
schrift f. phj'siol. Chem. 29. 129 (1900). — Vgl. auch Charles Don'e und J. A. Gardner:
Journ. Chem. Soc. London. 93. l(')2ö (1908). — Vgl. insbesondere A. Windaus: Ber. d.
Deutschen Chem. Cesellsch. 49. 1724 (1917).

2.^0 ^11- Vorlestiug.

Wasserstoff mehr als Cholesterin. Das Koprosterin ist niciit identisch mit
dem normalen Dihydrocholesterin = [i-ChoIestanol, sondern ihm isomer
und leitet sich von PseudoCholesterin, einer dem Stammkohlenwasserstoff
des Cholesterins Cholestan isomeren Verbindung ab. Etwas von der letzteren
Verbindung soll neben dem Ivoprosterin entstehen. i) Ferner ist aus Pferde-
fäzes noch ein sogenanntes Hippokoprosterin als Umwandlungsprodukt
des Cholesterins beschrieben worden. Seine Natur ist noch nicht aufgeklärt,
doch scheint es in der Nahrung vorgebildet, und zwar ein Phytosterin
oder doch ein Abkömmling davon zu sein.-) Das aus Hauttalg gewonnene
Isoc holest er in ist wahrscheinlich ein direktes Umwandlungsprodukt des
Cholesterins. Erwähnt sei noch, dal.j auch Oxycholesterine beschrieben
worden sind 3), so u. a. ein Dioxycholesterin. Ihre Natur und ihre Herkunft
bleiben noch aufzuklären.

Von größter P>edeutung ist die Feststellung, daü im tierischen Orga-
nismus noch ein Vertreter der Klasse der hydroaromatischen Verbindungen
mit mehreren Ringsystemen vorkommt. Es hat sich nämlich herausgestellt,
daß die Cholsäure, ein Baustein bestimmter Gallensäuren, in ihrer
Struktur dem Cholesterin nahe steht. Diese Beobachtung führte zu der
Fragestellung, ob die Cholsäure nicht ein Umwandlungsprodukt des Chole-
sterins sein könnte. Bire Bejahung würde uns gestatten, den zur Zeit
noch vollkommen in Dunkel gehüllten Cholesterinstoff Wechsel zu erhellen.

Der Umstand, daß Cholesterin und Cholsäure sich in ihrer Struktur
sehr nahe stehen, rechtfertigt es, die Gallensäuren an dieser Stelle zu be-
sprechen, obwohl wir auf Bausteine stoßen werden, für die uns manche
Vorkenntnisse noch fehlen. Wir werden ihnen bei der Besprechung der
Bausteine der Eiweißstoffe begegnen. Die Cholsäure kommt nämlich
einerseits mit der Aminosäure Glykokoll gepaart vor, und andrerseits
findet sie sich mit einer schwefelhaltigen Verbindung, dem T aurin, ge-
kuppelt. Die erstere Verbindung hat die Struktur einer Aminoessigsäure,
NHo.CHo. COOH. Taurin ist ein Umwandlungsprodukt der Aminosäure
Cystin bzw. Cystein. Wir kommen auf seine Entstehung und seine Struktur
noch zurück. Außer Cholsäure findet sich als Paarling noch die mit ihr
eng verwandte Desoxycholsäure. Auch sie ist unter Austritt von einem
Molekül Wasser entweder mit Glykokoll oder mit Taurin verbunden. Man
spricht von einer Glykochol- und einer G ly kod e so xy cholsäure und
ferner von einer Taurochol- und einer Taurodesoxycholsäure. In
der liindergalle ist endlich noch eine Lithocholsäure genannte, der
Cholsäure und Desoxycholsäuie nahe verwandte \'erbindung in geringei-
Menge angetroffen worden.-*)

Wir wollen zunächst die Struktur der Cholsäure und der ihr
verwandten \'erbindungen betrachten. Sie ist dank der unermüdlichen
Forschungen vor allem von Wieland und Barsche in weitgehendem Malie

^) Vgl. A. Wiitddu.s und A. Vibrit/: ßcr. d. Deiitsclieii Chciii. Cicsellsch. 48. 8ö7
(1915). — //. Fischar: Zcitsclir. f. physio'l. Chemie. 73. lia^ (1V)11).

') V'irl. Charles Dore'e und ./. A. Gardtier: rrocoed. of tlio loyal soc. 8(>. 212 (lilOB).

■') J. Lißchiif:: Zcitsclir. f. physiol. Clioniie. 50. 487 (1907); 53. 140 (1907):
85. 17.') (1909); 63. 222 (1910); 106. 271 (1919); Hiocliem. Zoitschr. 48. 373 (19i:<):
52. 206 (1913). — E. Sr.hreiher und IJndrd : El.(!nda. 49. 458 (1913).

'') J/ans- Fischer: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 73. 234 (1911). — Nj^l. luich
.V. /;. Schr;irn-: .]. of Pliysiol. 44. 2(i5 (1912).

Fette mit liochmolekulareni tMuwertigem Alkohol als Baustein. O'^l

aufgeklärt worden.') Der Cholsiiure kommt die Formel C,^ H40 O5 zu. Sie ist
eine gesättigte, einbasische Säure. Sie enthält drei Alkoholgruppen.
Nimmt man diese bekannten (Jruppen aus der obigen Formel heraus,
dann verbleibt noch der liest C^:^ II36 als in seinem Aufbau noch unvoll-
ständig aufgeklärt'-) :

C,3H36(OH)3.C()OH.

Der Cholsäure, C23 Hgr, (OH)^ .COOH, und der Desoxychoisiiure
Cas H37 (0H)2 . COOH, liegt der gesättigte Kohlenwasserstoff Cholan 1'.,^ ll^oi
zugrunde. Er ist um 4H2 ärmer als der entsprechende Paraffin kohlen-
wasserstoff, C23H48. Somit muß das Kohlenstoffgerüst der Chol-
säure und der Desoxycholsäure ein alizyklisches System von
vier gesättigten Kohlenstoffringen enthalten. Es galt nun, durch
stufenweisen Abbau zu erforschen, in welcher Art die Ringsysteme autge-
baut sind. Bei beiden Säuren hat bis jetzt der oxydative Abbau
die wichtigsten Resultate ergeben. -^j Cholsäure, C24H4oOr, , geht durch
Oxydation in eine um iMh ärmere Verbindung, C24H34O5, Dehydro-
cholsäure genannt, über.*) Die Desoxycholsäure, C24H40O4, liefert eine
um 2H2 ärmere Dehydro-desoxycholsäure, C^illsa ^^i-^) Das erstere
Oxydationsprodukt enthält drei, das letztere zwei Sauerstoffatome in Keton-
karbonylform. Die Entstehung dieser Gruppen durch Oxydation i)eweist,
daü in den genannten Ausgangsprodukten, der Chol- und Desoxycholsäure,
sekundäre Alkoholgruppen enthalten sind. Cholsäure ist demnach
C20 H33 (>CH . 0H)3 . COOH und Desoxycholsäure C.« U,, (>CH .OH). . COOH.

Unter anderen Bedingungen liefert die Cholsäure bei der Oxydation
neben noch unbekannten Oxydationsprodukten Biliansäure, C24H34O8"),
und daneben in geringerer Ausbeute Isobiliansäure, C24H34O8.') Aus

*) Vgl. auch .¥a;Y/// Scheiick: Zeitschr. f. plivsiol. Chemie. 107. 152 {1919j; 110.
167 (1920); 112. HS (1921).

2) Fritz Frec/l: Pflüger^ Archiv. 71. m'5 (1898); 72. 266 (1898). Monatsh. f. Chem.
24. 32 (1903). — 's. BÖndi und E. Mülhr: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 47. 501 (1906).
— K. Lanpheld: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 41. 380 (1905). — E. Letsclic:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 61. 219 (1909). — Fritz l'reql uud Havs Buchtala: PU)eiuia.
74. 198 (1911). — S. B. Schri/rer: Jourii. of Physiol. 44'. 2()5 (1912).

^) Vgl. A. Panzer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 48. 192 (1906). — Vgl. über die
Koustitutioti der Cholsäure: Fritz l're(ß: Plheuda. 65. 163 (1910). — Hugo Sclirötter,
Richard Weizinbröck und Hi inhold Witt: Sitzuugsher. d. kaiserl. Akad. d. Wisseuscli.
in Wien. 117. 1 (1908). ~ K. Langheld: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 41. 1023
(1908). — E. Letsche: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 61. 215 (1919). — Otto r. Fihth,
Ernst Jerusalem , Emil Lenk uud H. ishihara : Biochem. Zeitschr. 20. 375 (1909): 26.
406 (1910); 43. 323 (1912). — Heinrich Wieland und Friedrich Josef Weil: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 80. 287 (1912).

*) Olaf Hammarsten: Ber. d. Deutscheu Chem. (iesellsch. 14. 71 (1881). — Lnt-
schinoff: p:bcuda. 18.3043(1885). — Lassar-Colm: S^benda. 25.804(1892). — Miilius:
Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 19. 2005 (1880); 20. 1980 (1887).

^) Vgl. u. a. //. HVe/a«rfund E. liorrsch: Zeitschr. f. physiol. Chem. 106. 19(10919).

«) Gotthard liulnheim: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 25. 307 (1898). — Lassar-
Cohn: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 32. (J84 (1899). — /'V/V- T'renl: Monatsh.f.
Chemie. 24. 45 (1903).

■) Fritz Preql : Monatsh. f. Ciicmie. 24. 53 (19(«).

232 -'^H- Vorlosuug.

der Desoxycholsäure gehen hervor: CholansäiireM. CjiH;;,;!)^, und Iso-
cholansäure-), CoiHä.iO^. Alle vier Verbindunoen haben sich als Tri-
karbonsäuren erwiesen. Die beiden ersteren Säuren enthalten ferner zwei,
die beiden letzteren je eine Ketonkarbonvloruppe. Die Säuregruppen, die
bei der Oxydation gebildet werden, ohne dalj die Ausgangsmaterialien in
Bruchstücke zerlegt werden, können nur so entstanden sein, daß Ring-
sprengung stattfindet:

L-CO.CH2-' — >► LcoOH COOH-'.

Es ist geglückt, Biliansäure zu Cholansäure und Isobiliansäure zu
Isocholansäure zu reduzieren.^) Die Biliansäure ist weiter zu Ciliansäure*),
C, HjoOjn oder C^iH^^Om, oxydiert worden.'') Acht dieser Sauerstoffatome
geboren Karbonylgruppen an.

Von weiteren erfolgreichen Versuchen sei erwähnt, dali es geglückt
ist, aus der Cholsäure alle drei Hydroxylgruppen als Wasser abzuspalten")
und durch Wasserstoff zu ersetzen. Es bildete sich die dreifach unge-
sättigte Cholatrienkarbonsäure, C.,4H34 02. Die Desoxycholsäure liefert
unter den gleichen Bedingungen die zweifach ungesättigte Choladien-
karbonsäure, C^iHsgO.,. Beide lassen sich zu der gleichen gesättigten
Oholankarbonsäure, C^iHioOs, reduzieren. Diese Verbindung ist somit als
die gemeinsame Muttersubstanz der Cholsäure. der Deso.xycholsäure und der
Lithocholsäure zu betrachten. Es ist von größter Bedeutung, daß aus
Cholesterin bzw. aus Cholestan eine Verbindung, C.24H40O.., er-
halten worden ist, die der erwähnten Cholankarbonsäure isomer
ist. Geht man statt von Cholestan von einer aus diesem durch Umlagerung
gebildeten Diastereomeren, dem Pseudoch ölest an, aus, dann erhält
man bei der Oxydation mit Chrorasäureanhydrid eine Verbindung, die mit
der aus Cholsäure bereiteten Cholankarbonsäure vollständig identisch ist.^)
Mit dieser Feststellung ist die nahe Verwandtschaft zwischen Cholesterin
und den erwähnten Gallensäurepaarlingen zur Gewißheit erhoben. Damit
sind zahlreiche Fragestellungen über die Art der Beziehungen dieser \er-
bindungen im tierischen Organismus gegeben. Sie sind ohne Zweifel in
der lüchtung der Abkunft der erwähnten Gallensäurepaarlinge vom Chole-
sterin und nicht umgekehrt zu suchen. Vom rein chemischen Stand-
punkt aus lassen sich die nahen Beziehungen zwischen Cholesterin und der
Cholsäure durch die folgende Formel wiedergeben:'

C27 H4« 0 4- 50 =CH3 . CO . CH3 + C,4 H,o 0,.

») Fritz Pregl: Monatsh. f. Chemie. 24. 49 (1903).

■■') Latschinof: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 19. 1529 (188()).

') Vpl. ir. Borsche und Emmi/ Rosenkranz: Ber. d. Deutschen Chem. Oosellscli.
52. 342 (1919). — W. Barsch : Kl)enda. 52. 1303 (19191.

*) Lassar-Cohn: Ber. d, Deutschen Chem. Gesellsch. 32. 684 (1899). — Frifz
Frrdl: Monatsh. f. Chemie. 24. 57 (1903). — Vgl. namentlich Marfin Schenck: Zeit-
schrift f. physiol. Chemie. 107. 152 (1919).

^) Marfin Schenck: Zeitschr. f. phvsi(d. Chemie, 87. 59 (1913); 89. 3(50 (1914);
104. 2-i4 (1919).

"> IJ. Wieland und IVril: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 80. 287 (1912).

') A. Windaus: Nachrichten der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen.
Math.-physik. Klasse 1919. — Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 52. HMf) (1919). — Zeit-
schrift f. physiol. Chemie. 117. 146 (1921).'

Fette mit hochmolekularein einwertigem Alkoliol als Baustein.

233

Nachdem es WielandX) gelungen ist. einen dritten Ring der Chol-
säure aufzusprengen und seine Struktur aufzuklären, sind von den 24
Kohlenstoff atomen der Cholsäure und ihrer Verwandten 18 in ihrer Stellung
im Molekül aufgeklärt. Wir sind somit nur noch über 6 Kohlenstoffatome
im Unklaren. Auf Grund der Forschungen von Heinrich Wlcland'-) und
W. Borsche'^) lassen sich für die drei Säuren Cholsäure, Desoxycholsäure
und Lithocholsäure*) die folgenden Strukturformeln aufstellen, wobei es
noch fraglich ist, ob Ring II ein Fünf- oder Sechsring ist.'')

CH.OH

HCi ...iCH,

£19 0 2 p- 3^X12

CH,

CeH.o — CH . CH., . CH, . COOH

HO . HO

CH, CH.

CH.OH

Cholsäure C24H40O5.

CH.

CH,

CeH,o — CH . CH.2 . CH., . COOH

H.Ci Q — iCHa

HO.HC< A >CH.OH
CH., CH,

Desoxycholsäure CoiH^,, O4.

*) Vgl. insbesüudere H. Wielund iiutl A. Kulenkampd : Zeitschr f. phvsiol. Chemie.
108. 295 (1919/20). — //. Wieland: Ebenda. 108. 300 (1919) (1920). — H.'Wieland uud
P. Wei/land: Ebenda. 110. 12.-5 (1920). — II. Wieland und W. Schulenbnrq : Ebenda. 114.
167 (1921). — H. Wieland und Otto Schlichting : Ebenda. 119. 7(i (1922).

■■') H. Wieland und W. Schnlenburg : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 114. 1H7 (1921).

— Vgl. ferner H. Wieland und O. Schlichting: Ebenda. 119. 76(1922): 120. 227 (1922).

— H. Wieland und Franz Adickes: Ebenda. 120. 2.S2 (1922).

^) W. Barsche: Ber. d. Deutscheu Chem. (icsellscli. 52. 342 (1919).

*) W. Barsche, 0. Weickert und Robert Meifcr : Ber. d. Deutschen Chem. Cresellsch.
54. 8177 (1911). — J. Hallwass: In. Diss. Göttingen 1922.

^) Vgl. hierzu A. Windaus und W. Hü ekel : Nachr. d. Gesellsch. d. Wisseusch.
zu Göttingen. Mathem.-phvsikal. Klasse. 1921. — //. Wieland: Zeitschr. f. phvsinl.
Chemie. 114. 174 (1921); flO. 90 (1922).

234

XII. Vorlesung,

CH.,

HC

CR —

CH3

I
CeHjo — CH . CHa . CHa . COOK

CH,

CH,

HO . HC< . /\^ ^CH-,

CH2 CHo

Lithocholsäure C24H40O3.

Ein Vergleich dieser Strukturformeln mit der S. 229 wiederge-
gebenen für Cholesterin zeigt ohne weiters die nahen Beziehungen.

Wir wollen nun zur Besprechung der einzelnen gepaarten Gallen-
siiuren übergehen. Die GlykocholsäureM, besser Cholyl-glyzin ge-
nannt, besteht aus ('holsäure und (ilykokoll. Sie zerfällt in diese Bau-
steine durch Spaltung unter Wasseraufnahme und läßt sich aus ihnen
unter Wasserabspaltung wieder aufbauen.-) Die Bindungsart zwischen der
Cholsäure und dem (ilykokoll ist die gleiche, wie wir sie bei der Hippur-
säure und den Polypeptiden kennen lernen werden. Sie ergibt sich aus
den folgenden Formeln:

C.o H,3 (> CH . ()H)3 . CO . NH . GH, . C0( )H + H, O ^
Cholylrest Glyzinrest

C20 H3, (> CH . OH);, . COOH -f NH2 . CH2 . COOH
Cholsäure Glykokoll.

Ganz entsprechend ist die Struktur der Glykodesoxycholsäure =
Desoxycholyl-glyzin, nur ist an ihrem Aufbau an Stelle der Cholsäure
Desoxycholsäure beteiligt.

Das Cholyl-glyzin und Desoxycholyl-glyzin finden sich in der Galle des
Menschen und der Pflanzenfresser. Derjenigen der Fleischfresser scheinen
diese Gallensäuren meistens zu fehlen. Gibt man zu einer Cholyl- bzw.
Desoxycholyl-glyzin enthaltenden Flüssigkeit etw'as Rohrzucker und unter-
schichtet die Lösung mit konzentrierter Schwefelsäure, dann tritt an der
Berührungsstelle beider Schichten eine Kotfärbung auf [Fettenkofers Reaktion).
Man nimmt an, daß diese Farbreaktion durch Bildung von Furfurol zu-
stande komme. Sie ist nicht für die genannten Gallensäuren charakte-
ristisch. Sie wird vielmehr durch die Anwesenheit der C'holyl- bzw. Desoxy-
cholylgruppe bedingt. Den Gallensäuren ist ferner eine erregende Wir-
kung auf das Herz gemein. P)ald folgt der vermehrten Herzfre(iuenz eine
starke Verlangsamung. Bringt man gallensaure Salze auf das freigelegte
Herz, dann läßt sich nach kurz vorübergehender Steigerung der Zahl der
Herzkontraktionen eine bedeutende Verminderung derselben feststellen.
Die gleiche Firscheinung tritt auch auf, wenn (iallensäuren in die
P)lutbahn gebracht werden. Die starke Herabsetzung der Pulszahl bei

'> Vgl. ihre Gewinnung: Letschr: Zcitschr. t. i)h\siol. (jhemie. 60. 4H3 (1909).
•-) Vgl. S. Hondi und K. Müller: Zeitsclir. f. pli\si(.i. ( homio. 47. .')()! (190f)).

Pette mit hochmolekularem, einwertigem Alkohol als Baustein 2ii5

Ikterus ist auf den Übertritt von Gallensäuren in das Blut zurückzu-
führen.M

Entsprechend den beiden gepaarten Gallensäuren, an deren Aufbau
Glykokoll beteiligt ist, kennen wir auch zwei solche, die T au r in als Bau-
stein besitzen. Ihre Entstehung aus Cystein ergibt sich aus folgender
Übersicht :

CH,.SH + 3 0 CH,.S(),.()H CH,.SO,.()H

CH . NH., — >- CH . NH., — y CH^ . NH.,

I i

COOH COOK —CO,

Cystein Cysteinsäure Taurin.

Der Taurocholsäure = Cholyl-taurin') kommt die folgende
Struktur zu:

C,„ H33 ( CH . 0H)3 . CO . NH . CH, . CH, . SO, . OH + H, 0 — >-
Cholylrest Taurinrest

C,o H33 ( CH . OH )3 . COOH -f NH, . CH, . CH. . S( ), . OH
Cholsäure Taurin.

Ebenso wie es ein Desoxycholyl-glyzin gibt, kommt Taurin gekuppelt
mit Desoxycholsäure in der Galle vor.-')

Die Taurocholsäure bildet den Hauptbestandteil der (ialle des Hundes.
Sie findet sich in geringen, wechselnden Mengen auch in der Galle des
Menschen, der Rinder, der Schafe und Ziegen. Auch in der Fischgalle
(Galle des Dorsches) hat man Cholyl-taurin gefunden.

1 )ie dritte, der oben erwähnten (iallensäurenkomponenten,dieLithoc hol-
säure, ist in sehr geringen Mengen in der Hindergalle enthalten. Über
ihre Verbindungen ist noch nichts Genaues bekannt. Sie dürfte wohl auch
mit Glykokoll bzw. Taurin gekuppelt vorkommen.

Es sind außer den genannten Gallensäuren noch weitere beschrieben
worden. So soll in der Menschengalle eine Fellin säure*) vorkommen,
ferner in der Galle des Schweines Hyocholsäure'^), doch sind die vor-
handenen Angaben zu dürftig, um zu entscheiden, ob wirklich reine Ver-
bindungen vorgelegen haben.

Sicher festgestellt ist das Vorkommen einer in der Galle der (iänse
aufgefundenen (iallensäure. Sie liefert bei der Spaltung Taurin und

*) Vgl. hierzu llennaiiii Wieland und l'h. HildenbraiuJ : A. f. experini. Path. u.
Fliarm. 85. 199 (1919). Vgl. auch //. Wieland: Khenda. 86. 79, 92 (1920).

^) Vffl. ihre Darstellung: Olaf I laminarsten : /eitschr. f. physiol. Chemie. 43. 127.
(1904).

^) Vgl. die Synthese der Glykodesoxycholsäure und der Taurodeso.xycholsäure
bei //. Wieland und IIedici<i Stender: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 106. 181 (1919).

*) (r. Schotten: Zeitschr. für physiol. Chemie. 10. 175 (188(5); U. 2(58 (1887). —
Lassar-Cohn: Zeitschr. f. physiol. Chem. 19. .'i().S (1S94). — Vgl. auch //. /'. 7'. Önttn:
Skand. Arch. f. Physiol. 16. 27:5 (1904).

') Ad. Strecker: Liebigs Auualen. 70. 188 (18-19). — Vgl. aucii (Haf Hammarsien:
Ebenda. 74. 123 (1911). — Severin Jolin: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 12. 512 (1888);
13. 205 (1889).

286 ^'1 Vorlesung.

Chenocholsäure. Sie ist somit als ein Chenocholyl-tauriu bz\v. eine
Taurochenocholsäure') aufzufassen.

Besonders interessant ist die Feststellung einer neuen Klasse von ge-
paarten Gallensäuren, die nicht Glykokoll oder Taurin, sondern Schwefel-
säure enthalten.'-) Ferner finden sich in diesen an Stelle von Chol- bzw.
Deso.xycholsaure Alkohole, a- und ß-Scymnol genannt. Es liegt offenbar
eine esterartige Verbindung zwischen der Schwefelsäure und dem Scymnol
vor. Man hat die gepaarten Verbindungen Scymnolschwefelsäuren ge-
nannt. Sie sind von Olaf Hanuiiorsten in der Galle des Haifisches,
Scymnus, entdeckt worden.

0. HarnnKu-den^ hat auch die Galle des Walrosses untersucht.
Neben einer dem Cholyl-glyzin nahestehenden Verbindung wurde der
Taurinpaarling der Cholsäure aufgefunden. Den Hauptbestandteil der
Walrossgalle bilden Säuren noch unbekannter Natur. Sie sind vorläufig
a-Phocaetaurocholsäure und a-Phocaecholsäure, [i-Phocaetauro-
cholsäure und ß-Phocaecholsäure genannt worden.

Erwähnt sei ferner, daß aus den Bezoarsteinen, d. h. aus Steinen,
die sich zuweilen im üarmkanal der Bezoarziogen bilden, eine sog. Litho-
f ellin säure*) und eine Lithobilinsäure^) gewonnen worden sind. Es
kommt der ersteren die Formel CooHaßO^ zu.*") Wahrscheinlich steht sie
in Beziehung zu einem Nahrungsbestandteil und hat keine Verwandtschaft
mit Gallensäuren.

Die Gallensäuren, die sehr wahrscheinlich aus Cholesterin hervor-
gehen, gelangen mit der Galle in den Darm und verlassen normalerweise
den Organismus mit den Fäzes. Ein Teil der in den Darmkanal gelangten
Gallensäuren wird wieder resorbiert und dann von neuem mit der Galle
ausgeschieden.') Ob weitere Abbaustufen aus Gallensäuren in den Geweben
oder unter der Einwirkung der Darmflora sich bilden können, wissen wir
noch nicht mit genügender Sicherheit. Es sind allerdings Beobachtungen
über die Umwandlung von Gallensäuren durch Bakterien gemacht worden,
doch genügen sie nicht, um zu unterscheiden, ob im Darmkanal selbst in
größerem Umfang Gallensäuren verändert werden. Es wäre ganz gut
denkbar, daß bestimmte Umwandlungsprodukte zur Kesorption gelangen
und vom Organismus verwertet werden.

Von großem Interesse ist die Beobachtung, daß im Hautsekret der
Kröten eine Verbindung, Bufotalin**) genannt, vorkommt, die zu den
Gallensäuren in ganz naher Beziehung steht.'*) Sie hat die Zusammen-
setzung Coe Hje Or und enthält vier hydroaromatische Ringe. Zwei C- Atome
gehören einer esterartig gebundenen Azetylgruppe an. Ikifotalin ist ein

') Heintz und W'isliccnus: Po(i(iendorlV Aiiu. il. l*hysik u. Clioniio 108. .ö59 {18,")9).
— R. Otto: Zoitschr. f. physiol. Chemie. 63iS (1868).

■•') Olaf Ifammar.^fen: Zeitschr. f. physiol. Chemie 84. 322 (1898).

^) Olaf I lammar stell : Zeitschr. f. physiol. Chemie 61. 4ö4 (1909).

*) Jünger und Klares: Ber. d. Deutscheu Chcm. Gesellsch. 28 3045 (1895).

^) Giort/io /^o.süe»-; Gaz/. cliuica ital. 9. 462 (1879).

*) H'öhler: Liebigs Ann. 41. 131. — //««.« Fifichrr : Bor. d. Deutschen Chcm.
Gesellsch. 49. 2413 (1917).

') /;. Werthrimer: C. r, 174. .')()4 (1922).

«) Vgl. //. Wu'land und UViV.- Ber. d. Deutschen Chcm. Ges. 46. 3315 (1913).

9) //. Wirland und JL Alles: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 55. 1789 (1922). —
Vgl. auch /-'. Flurif: Archiv f. experim. I'uth. n. Pharniok. 81. 319 (1917).

Fette mit hochmoleUiilaroiii, ouiwortigom Alkdhnl als Bausteiu. 237

Lakton und enthält zwei OH-Gruppen. Es findet sich im Ilautsekret und
in dem Sekret der sogenannten (Jhrdrüsen der Kröten gebunden, und
zwar liefert die Muttersubstanz, Bufotoxin genanntM, hei der Spaltung:
Bufotalein, C.,^ H30 O3, Essigsäure, Wasser und Suberyl-arginiu. Die
letztere Verbindung läßt sich durch Hydrolyse in die Diaminsäure Argi-
nin (vgl. Vorlesung XVII) und Korksäure spalten. Dem Suberyl-arginiu
kommt folgende Struktur zu:

HOOC . (CHo), . CO . NH . C = NH NH,

T. , .. , NH . CH., GH., GH.. . GH . GOOH
Korksaurerest , ' .. '

(Suberylgruppe.) Argininrest.

Die Karboxylgruppe der Suberylgruppe des Suberyl-arginins ist offen-
bar esterartig mit dem Bufotalin verknüpft.

^)H. Wieland ; Sitziingsber. d. bayr. Akad. d. Wisseusch. Math.-pliysikal. Kl. 329 (1920).

Vorlesung XIII.

Phosphatide und ihre Bausteine.

Mit dem Namen Phosphatide hat Tlindidium^) eine große Klasse
von Verbindungen bezeichnet, die zu den Fetten in mancher Hinsicht in
nahen Beziehungen stehen. Sie sind gegenüber diesen durcli den Gehalt an
Phosphorsäure und mindestens einer stickstoffhaltigen Base ausge-
zeichnet. Thudichum wies bereits darauf hin, daß diese Körperklasse
mannigfaltig gebaute Vertreter umfaßt. In der Folgezeit war man jedoch
geneigt, sie als einheitliche Verbindungen vom Typus des Lezithins aufzu-
fassen. Die genauere Betrachtung der sogenannten Lezithinfraktionen ergab
jedoch große Unstimmigkeiten im Verhältnis des Phosphorgehaltes zu dem
des vorhandenen Stickstoffs. Schließlich kam man auf die lange verkannte
Arbeit von Thudichum zurück und unterscheidet jetzt schon eine ganze
Anzahl verschiedenartiger Phosphatide.

Die Phosphatide sind im Pflanzen- und Tierreich stark verbreitet. 2)
Sie fehlen keiner Zelle. In besonders großen Mengen finden sie sich in
der Nervensubstanz (Gehirn ca. 20Vo), ini Eidotter, im Herzmuskel, in der
Niere und der Leber (ca. S"/,, in diesen OrganenJ. Die meisten Phospha-
tide kristallisieren nicht. Sie stellen, getrocknet, wachsartige Massen dar.
Sie sind farblos, riechen und schmecken nicht. In Wasser sind die Lipoide
mit wenig Ausnahmen ganz unlöslich, dagegen bilden sie mit ihm eine Art
von Emulsion. Die scheinbare Lösung sieht opaleszierend aus. Wie die
Fette lösen sich auch die Phosphatide in Äther, Alkohol, Chloroform,
Benzol usw. Die für die Beurteilung der Forschung auf dem Gebiete der
Phosphatide wichtigste I^ügenschaft ist ihre leichte Zersetzlichkeit. Schon
beim Liegen an der Luft und namentlich bei gleichzeitiger Belichtung
tritt bei vielen Vertretern dieser Körperklasse Zersetzung ein. Manche
Phosphatide sind gegen Alkali oder Säuren sehr empfindlich. Schon bei
den Fetten konnten wir feststellen, daß mancb.e von ihnen im Laufe der
Zeit Veränderungen erleiden. Bei den Phosphatiden treten diese sehr rasch
ein, so daß man bei der Isolierung eines unbekannten Phosphatids zu-

') ./. Ludwig W. J liudichum: Die chemische Ivonstitutioii des (l(>liirns des Meu-
schen und der Tiere. Franz rictzcker. Tiibintren. 11)01.

*) Vfrl. weitere Einzelheiten über Phosphatide hei hör /h/iu/: (,'lieniie und Bio-
chemie der Lipoide. J. F. Bergmann. 1911. — S. Fraotkcl: (iehirnclieniie. Ergebn. d.
l'hysiol. 8. 212 (1909). — F. A. Leiiene und Ida 1'. Rolf: l'liysi.d. IJiviews. 1. Nr. M.
1921. Hier findet sicli eine Übersicht über die Literatur.

Phosphatide niul ihre Bausteine. 2;)9

nächst eigentlich nie weiß, ob der erhaltene Kiirper die nrspriingliche
Verbindung darstellt oder aber schon weitgehend verändert und vielleicht
schon zum Teil in seine Bausteine gespalten ist. Da man es in den ein-
zelnen Fällen fast immer mit amorphen, schwer zu reinigenden Körpern
zu tun hat, ist es oft ganz unmöglich, etwas über die Einheitlichkeit der
isolierten Körper auszusagen. Es ist aus den angeführten Gründen ver-
ständlich, daß viele sogenannte Phosphatide heiß umstritten sind. Dazu
kommt noch, daß die Eigenschaften der Phosphatide durch Beimengungen
stark beeinflußt werden. Auch dadurch können sich große Fehlerquellen
ergeben. In vielen Fällen ist die Bestimmung des Phosphatidgehaltes von
Organen ausschließlich auf den Gehalt eines Lösungsmittels an Phosphor
basiert worden. In anderen Fällen hat man auch in bestimmten Extrak-
tionsmitteln einfach das Verhältnis von Phosphor und Stickstoff' bestimmt.
Alle derartigen Untersuchungen haben keine Beweiskraft.

Die von Thudichum vorgeschlagene Einteilung der Phosphatide darf
nur als Notbehelf betrachtet werden. Sie stützt sich auf das \'erhältnis
von Phosphor und Stickgtoif in den einzelnen Phosphatiden. Sicher besagen
die einzelnen Namen oft mehr, als wir wirklich wissen. Man wird erst
dann klar sehen, wenn die Bausteine der Phosphatide genau bekannt sind,
und man sich in jedem Falle auch ein Bild von der Struktur der ein-
zelnen Verbindungen machen kann. Die Erforschung der Phosphatide steht
in den allerersten Stadien. Sie wird ohne Zweifel neue Impulse erhalten,
wenn die Synthese irgend eines Phosphatides geglückt ist. Hat man erst
ein „Modell" für die einzelnen Gruppen von Phosphatiden, dann wird es
nicht schwer sein, auf Grund von dessen Eigenschaften Methoden ausfindig
zu machen, die jeder Zersetzung vorbeugen und Gewähr für einheitliche
Verbindungen geben. Wir werden der gleichen Schwierigkeit in der Ab-
grenzung der einzelnen chemischen Individuen bei den Eiweißstoften be-
gegnen. Auch bei diesen sind wir bei der Abtrennung einzelner Arten auf
physikalische Methoden angewiesen. Möglicherweise sind die kristalli-
sierenden Produkte einheitlich. Auch bei den hochmolekularen Polysaccha-
riden konnten wir, soweit sie nicht in Kristallform zu bringen waren,
nirgends den Nachweis erbringen, daß chemisch einheitliche Individuen
vorlagen. Dieser Lücken in unseren Kenntnissen der einzelnen Gruppen
von Verbindungen muß man sich immer klar bewußt bleiben, sonst wird
man leicht ganz unrichtige Vorstellungen über die Bedeutung ganzer For-
schungsgebiete erhalten. Unsere Anforderungen können, was die Beweis-
führung für das Vorkommen bestimmter chemischer Individuen anbetrifft,
nicht scharf genug sein.

Von den Phosphatiden ist bis jetzt am eingehendsten das von ]^au-
quelin (1811), von Coiierhe (1834) und vor allem von Gohlc//^) (1845) auf-
gefundene Lezithin untersucht. Wir wollen dieses zuerst besprechen und
dann eine Übersicht über die Einteilung der Phosphatide und der bis jetzt
dargestellten Vertreter dieser Körperklasse geben. Wenn wir von Lezithin
sprechen, müssen wir gleich hervorheben, daß es mehr als fraglich ist,
ob nur eine bestimmte Verbindung mit den Bausteinen des Lezithins im
Pflanzen- und Tierreich vorkommt, oder ob nicht vielmehr eine ganze

1) M. Gobley: Conipt. reud. de l'Acad. des Scienc. 21. TBO. '.>88 (1845); 22. iWi
(1846); 23. 654 (1847); Jnuni. de pharm, et de ohim. 17. 401; 18. 107 (1850) und 1<»
406 (1851).

240 ^III- Vorlesung.

Anzahl verschiedener Lezithine existieren. Es ist uämHch bis heute noch
nicht gelungen, die Art der einzelnen Bausteine des Lezithins bis in alle
Einzelheiten festzustellen. Sicher nachgewiesen sind: Glyzerin, Phosphor-
säure und Cholin, ferner enthält das Lezithin Fettsäuren. Ihre Natur
ist immer noch nicht ganz klargestellt. Höchstwahrscheinlich enthalten
nicht alle Lezithine die gleichen Fettsäuren. Sehr wahrscheinlich kommen
ungesättigte Fettsäuren vor. Ihre Anwesenheit würde erklären, weshalb
die Lezithine so leicht zersetzlich sind. Es finden sich auch Unterschiede
in der Konstitution der aus den Lezithinen zu erhaltenden Glyzeryl-
phosphorsäure.

Im Lezithin haben wir zunächst eine uns bereits von den Fetten
her bekannte Verbindung von Fettsäuren mit dem dreiwertigen Alkohol
Glyzerin. Zwei Alkoholgruppen sind esterartig mit ersteren verknüpft.
Früher nahm man an, daß hauptsächlich Stearinsäure am Aufljau des
Lezithins beteiligt sei. Jetzt herrscht die Ansicht vor, daß mindestens eine
der beiden Fettsäuren ungesättigt ist.i) Mit der dritten Alkoholgruppe ist
Phosphorsäure verbunden. An dieser sitzt endlich die stickstoffhaltige Base
Cholin. Die folgende Formel gil)t die Struktur des Lezithins wieder, vor-
ausgesetzt, daß die vorliegenden Beobachtungen vollständig sind. Es sei
bemerkt, daß manche Forscher das Vorkommen einer solchen Verbindung
bestreiten, wieder andere halten die Formel für zu einfach. Es soll außer
Cholin oder an Stelle des Cholins eine andere stickstoffhaltige Base vor-
handen sein. Leider hat der Versuch einer Synthese von Lezithin der
genannten Zusammensetzung bis jetzt keinen ?>folg g:ehabt."-j

Glvzerinrest

f GH., . OOC . R ^)

Fettsäurerest
CH . OOC . R, ■■^) I

I -f a H, 0 =

l CHo— 0\ I

HO^P — 0 I Phosphorsäurerest
:'H..CH3— 0/ I

Cholinrest | N^fCHj),
I OH
GH., . OH

GH .OH

i

CH. . 0\ /GH., . GH., . OH

HO^P = 0-^2 Moleküle Fettsäuren + N^CCHs),
HO/ \0H

Glyzeryl-phos- Cholin.

phorsäure.

*) A. Erlandsen ist der Ausicht, daß am Aufl)au des Lezithins Säureu der Linol-
niid Linolenreihc beteiligt sind. Vgl. Zeitschr. f. physiol. Chem. 51. 71 (1907).

2) Fe.ter Berf/ell: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 33. 2584 (1900). — Ad.
fh-iin und F. Kade: Klieiida. 45. 33(57 (1912). — Vgl. auch K. Langheld, F. Oppmann
und E. Mei/er: Ebenda. 45. 3753 (1912).

') R und R, bezeichnen die C- und H-Atome zweier verschiedener Fettsäuren.

Phosphatide uiul ihre Baustoino. 241

+ IL 0

CH., . OH

CH . OH + HO^P = 0.

HOv
HO-
HO

CH, . OH

Glyzerin. Phosphorsäure.

Spaltet mau Lezithin mit Alkalien oder Barytwasser, dann erhält
man. wie in vorstehenden Formeln dargestellt ist, unter Aufnahme von
drei Molekülen Wasser zwei Moleküle Fettsäuren, Cholin und ferner
Gl yzeryl- phosphorsäure. Die letztere läßt sich weiter unter Wasser-
aufnahme in ein Molekül Glyzerin und ein solches von Phosphorsäure
spalten. Glyzerin, die Fettsäuren, das Cholin und die Phosphor-
säure sind somit Bausteine der Lezithine. Durch Zusammenfügung
dieser Bruchstücke müßte man unter Austritt von vier Molekülen Wasser
zum Lezithin gelangen. Interessant ist die Beobachtung von Trier'^). daß
einzelne Lezithine bei der Hydrolyse mit verdünnter Säure und auch mit
Baryt Aminoäthylalkohol =: Oxäthylamin, von Tfitr auch Colamin
genannt, liefern:

CH-3 . OH

CH., . NH.,

In der aufgestellten Formel ist angenommen worden, daß die beiden
Fettsäuren in x- und ß-Stellung mit dem Glyzerin verbunden sind. Diese
Annahme ist deshalb begründet, weil das Lezithin optisch-aktiv ist-).
d. h. mindestens ein asymmetrisches Kohlenstoffatom enthält. Das Cholin
enthält kein solches Kohlenstoffatom, folglich muß die optische Aktivität des
Lezithins in der Art der Bindung der Fettsäuremoleküle mit dem Glyzerin
begründet sein, vorausgesetzt, daß keine optisch-aktiven Fettsäuren an
seinem Aufbau beteiligt sind. Es sind folgende beiden Möglichkeiten gegeben:

CH, . O — phosphorsaures Cholin CIL . O — Fettsäure A

r r

*CH . < > — F ettsäure A und *CI1 .(> — phosphorsaures Cholin

1 !

CH., . i ) — Fettsäure A (IL . < ) — Fettsäure B

I II

Formel II enthält nur dann ein asymmetrisches Kohlenstoffatom,
wenn die beiden Fettsäurereste verschieden sind. Nun ist es UV Istäff er

1) freorg Trier: Zeitschr. f. physiol. Chem. 76. 496(1912): vgl. aucli Julius Eppler :
Ebenda. 87. 233 (1913).

^) Diakonow: Zentralbl. f. d. med. Wissensch. 438 (18G8l. — Franz Jliindeshatjen:
Journ. f. prakt. Med. 28. 219 (1883). — E. Gilson: Zeitschr. f. physiol. Chem. 12. 555
(1888). — Adolf Strecker: Liebig?, Annalen. 148. 77 (1868).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 0. Anfl. 16

242 XIU. Vorlesung.

und Liidecke'^) gelungen, durch Hydrolyse von Lezithin eine optisch-aktive
Glvzeryi-phosphorsäure zu erhalten.'-) Esistdies nur bei der Gruppierung

CH2 . OH — CH . OH — CHo 0 . 0 . P(0H2) möglich. Somit entspricht

*

Formel I der Struktur dieser Glyzeryl-phosphorsäure. Neben dieser a-Gly-
zeryl-phosphorsäure kommen olifenbar auch Derivate der [i-Glyzeryl-
phosphor säure, CH2 . (OH) . CH . 0 . OP (OH). . CH, . (OH) in Phospha-
tiden vor.^')

Stellt man sich auf den Standpunkt, daß die mitgeteilte J'ormel ge-
wissermaßen das Modell für die Gruppe der Lezithine darstellt, dann kann
man sich ohne weiteres vorstellen, auf welche Art ungezählte Verbindungen
vom gleichen Typus zustande kommen können. Zunächst können die Fett-
säuren verschieden sein. Es könnten Lezithine vorhanden sein , die zwei gleiche
Fettsäuremoleküle enthalten, während vielleicht am Bau anderer zwei
verschiedene Fettsäuren beteiligt sind. Im letzteren Fall sind je nach
ihrer Anordnung isomere Verbindungen möglich. Schließhch ist zu berück-
sichtigen, daß, wie oben erwähnt, außer der optisch-aktiven Glyzerylphos-
phorsäure auch die symmetrische Form vorkommt. Li diesem Falle ist
die optische Aktivität der Phosphatide dadurch bedingt, daß zwei ver-
schiedene Fettsäuremoleküle vorhanden sind, oder aber es liegt die Asym-
metrie in diesen selbst begründet. Auch hier sind isomere Formen mög-
lich. Stets wiederkehrend sind das Glyzerin und die Phosphorsäure. Es
scheint, daß auch das Cholin und vielleicht das Oxyäthylamin als stän-
dige Bausteine der Lezithine aufzufassen sind. Manche Forscher sind
allerdings der Ansicht, daß es lezithinartige Körper gibt, die noch andere
stickstoffhaltige Basen besitzen. In diesem Falle müßte man entweder den
Gruppennamen Lezithin für alle jene Verbindungen festhalten, die Cholin
bzw. Oxyäthylamin als Baustein enthalten, oder aber man kann die
Definition der Gruppe Aveiter fassen und jede Verbindung ihr zurechnen, die
außer einem Molekül Glyzerin , zwei Molekülen Fettsäuren und einem
Molekül Phosphorsäure noch eine stickstoffhaltige Base enthält. In diesem
Falle existieren außerordentlich viele Möglichkeiten neuer Verbindungen,
indem dann nur noch das Glyzerin und die Phosphorsäure in jeder Lezithin-
art wiederkehren würden, während die Art der Fettsäuren und der stickstoff-
haltigen Base in der verschiedensten Weise Avechseln könnte.

Manche Beobachtungen deuten darauf hin, daß die einzelnen Phos-
phatide eine verschiedene Molekulargröße haben. Es ist möglich, daß es
Verbindungen dieser Klasse gibt, in denen sich das Lezithin oder ein
ähnlicher Rest wiederholt. Man muß dann die Zahl der wiederkehrenden
Komplexe etwa in der Form bezeichnen, daß man von Monolezithiden
und ferner von Polylezithiden spricht. Kennt man die Anzalil der
zusammen vereinigten Moleküle Monolezithide, dann würde man von Di-,
Tri- usw. Lezithiden sprechen. Als Verankerungsstcllen konnnen die freien
< )H-Gruppen der Phosphorsäure und die Glykolgruppe des (Jholins in Frage.

*) Richard Willstätter und Karl Ludeckc: Bor. d. Deutsclieii Clicm. Gesellscli. 37.
3753 (1904).

■^) Ihre Svutbcse vgl. Kinil Abderhalden uud Eqoii Eichtcald: Ber. d. Deutt^clion
(Jheiii. Gcsellsch. 51. 1308 (lUlS).

") Vgl. hierzu (). Baillij: C. r. de Tac. des sc. 160. 395(li)15j; Ann. d. Cliiniie.
[9]. 6. 96 (1917;; Rev. genörale des sciences pures et appl. 29. 208 (1918). -- King
a,Dd I'ijmau: .Journ. Chem. Soc. 105. 1238 (1914).

Phosphatide und ihre Bausteine. 04^^

Diese Hinweise inögen geniigen, um zu zeigen, daß schon innerhalb
der Gruppe der Lezithine die mannigfaltigsten Verbindungen möglich
sind. Dazu kommt dann noch, daß die einzelnen Lezithine in vielfacher
Weise gemischt in den Zellen vorkommen. Es sind, ganz entsprechend,
wie bei den Fetten, auch in dieser Richtung ungezählte Möglichkeiten
gegeben. Auf diese Weise können die Lezithine mit den übrigen
Bestandteilen der Zellen den Charakter einer Zellart mitbestimmen und
ihr ein zelleigenes Gepräge geben.

Von den Bausteinen der Lezithine sind uns das Glyzerin, die Fettsäuren
und die Phosphorsäure schon vertraut. Noch nicht angetroffen haben wir die
Kombination von Glyzerin und Phosphorsäure, die Glyzeryl-phosphor-
säure, die stickstoffhaltige Base Cholin und das Oxyäthj'lamin. Die
erstere Verbindung läßt sich aus ihren Bausteinen leicht synthetisch ge-
winnend) Sie ist in geringen Mengen in tierischen Geweben aufgefunden
worden und ist wohl als Übergangsverbindung beim Ab- und auch Aufbau
von Lezithinen aufzufassen.

Cholin ist außer als Baustein des Lezithins auch frei in tieri-
schen Geweben angetroffen worden. Es ist auch im Pflanzenreich außer-
ordentlich verbreitet. Seine Konstitution ergibt sieh am besten aus seiner
Synthese. Wurtz^) gewann Cholin, indem er Trimethylamin auf eine
konzentrierte wässerige Lösung von Äthylenoxyd einwirken ließ:

,CH,.CH,.OH
CHov /CH, //CH,

I >o + N^cHs + \\.A)-yw^m.,

m./ \CH3 ^CHg

\0H
Äthylen- Trimethylamin Cholin

oxyd

Cholin ist somit ein Trimethyl-oxyäthyl-ammoniumhydroxyd.
Wir können es uns auch entstanden denken, indem wir in Ammonium-
hydroxyd :

n4-h

^H

drei Atome Wasserstoff durch die Methylgruppe, CH3, ersetzen und das
entstandene Trimethyl-amnioniumhydroxyd mit Glykol unter Wasseraustritt
vereinigt denken:

*) Vgl. Z.B. ('. yeiiberg und J:'. Krctuchmer: Biochem. Zoitschr. 36. ö (1911). —
Harald Kinq und F. Lee J'yinan: .1. ehem. Suc. London. 105. 1238 (1914). —
o. Bailly: C'. r. de l'Acad. des sciences. 161. 077 (1915).

-) A. Wurtz: Liebig% Annalen. Suppl. 6. IIG (18B8); 6. 197 (18G8). — Vgl. auch
ir. Giileicitsch: Zeitschr. f. physiol. Chem. 24. 513(1898). — Martin Krüger nnd Peter
Her gell: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 36. 29Ü1 (1903).

16*

244 XIII. Vorlesung.

,11 HO.ILC /CIL. (11.,. OH

/CII3 I //CH3

N f - CH3 + H( ) . H., C ->- N '{- CH3 + IL ( )

VCH3 " ^CH3

\()J1 \()Il

Trimethylammonium- Glykol Cholin
hvdroxvd

Dem (xlykol sind wir schon begegnet. 1) Es steht als zweiwertiger
Alkohol in Beziehung zur Glykolose.

Eine sehr wichtige Bildungsweise des Cholins ist die aus dem er-
wähnten Oxyäthylamin. Laut man auf dieses .lodmethyl und methylalk«-
holische Kalilauge einwirken, dann entsteht Cholin. 2) Die nahen Beziehungen
dieser \'erbindungen zueinander ergeben die folgenden beiden Formeln :

GH., . OII GH., . OH

GH, . NIL GH. . N<X[^}|^

^011'
Oxyäthylamin=: Aminoäthylalkohol Gholin.

Es sei an dieser (Stelle darauf hingewiesen, daß dem Gholin ver-
wandte Verbindungen sehr verbreitet sind. Allerdings haben sich manche,
namentlich aus Pflanzen isolierte, scheinbar neue Produkte, nach sorgfäl-
tiger Reinigung als gewöhnliches Gholin erwiesen. ') Interessant ist das
Vorkommen von Azctylchol in, (GH3)3 .N.(OH).GH., . GH., . O. OC .GH.,,
im Mutterkorn. Außer dem Gholin sind eine ganze Anzahl verwandter Xer-
bindungen im Tier- und Pflanzenreich angetroffen worden, die sich von ihm
in ihrer Struktur unterscheiden. Sie lassen sich alle von Ammoniumliydroxyd
ableiten. Sicher sind noch lange nicht alle derartigen Basen bekannt.
Sie dürften vor allem auch als Bausteine der Phosphatide in Betracht
kommen.

Im Pflanzenreich sehr verbreitet ist das Betain.*) Es ist auch im
tierischen Organismus aufgefunden worden.^') Es ist durch Oxydation von
Gholin und auch synthetisch gewonnen worden. Es tritt nicht als Bau-
stein der Phosphatid!^ auf. Es hat folgende Struktur:

') Vgl. S. 14.

2) Geor;/ Trier: Zeitsclir. f. pliysiol. Cheni. 80. 401) (191^2).

^) So sind das aus doni Fliegenpilz gewonnene Araanitiii und das aus Uirken-
samen isolierte Fagin nichts weiter als gewöhnliches Cholin.

*) Es ist von IIiiscDiaiDi und Manne im Bocksdorn entdeckt worden. Liebi(/f.
.\iiiialen. Sup. 2. 2S:} (lHf)3); 3. 24.i (1864). - Vgl. auch Scheibler: Ber. d. Deutschen
Cliem. (.esellsch. 2. 21)2 (lSf59): 3. lö.') (1870). — K. Srhiihc und G. Trier: /eitschr. f.
physiol. Chem. 80. Ö3 n'.)i2).

'") Briecjer: Die l'toniiiine. Berlin 1885/8(). - Ackernicnin und /•'. Kitfscher:
Zeitsclir. f. Kahnnigs- u. GenuLhnittel. 14. ()87 (H)07). — Suira: Fffüffers Archiv. 78.
421 (1909). — M. Ilenze: /eitsclu". f. physiol. Ciieniie. 70. 2ö3 (19il).' — Dr. Wrir/hf
Wilson: .lourn. nf hi,d. Chein. 18. 17 (1914).

l'liospliatido und ihre Bausteine.

245

('(M)ll ^(11.,

oder als Anhydrid ( l\J)) N(— CH.j

\\ch;

CO

Das Betain steht in naher Beziehung za einer Aminosäure, nämlich
zum Glykokoll = Aminoessigsäure:

CHo . C( )()H.

NU,

Führen wir in die NiL-Gruppe, Aminogruppe genannt, Methylgruppen
ein, dann erhalten wir Betain:

CIL . COOH.
I /CH3

^^CH..
M3H

Wir werden, nachdem wir die Aminosäuren kennen gelernt haben,
eine ganze Anzahl von betainartigen Verbindungen zu besprechen haben,
die wir uns durch erschöpfende Methylierung der Aminogruppe der ge-
nannten Säuren entstanden denken können. Wir stoßen mit dieser
Feststellung auf eine Wechselbeziehung zwischen Verbindungen
vom Charakter des Betains und mancher Aminosäuren.

Aus Gehirn und Blut isolierte Lichreirh^) eine Verbindung der Zu-
sammensetzung eines Trimethyl-vinylammoniumhydroxydes. Sie
wurde Neurin genannt:

CH = GH.,
//CH3

Man kann es sich aus Cholin durch Dehydratation entstanden denken.
Guleiritsch-) bestreitet das Vorkommen dieser Verbindung im Gehirn. Da-
gegen soll sie in Nebennieren enthalten sein.") Neurin entsteht bei der
Einwirkung von Bakterien auf Cholin.*)

Aus Hefezellen ist eine Verbindung der Struktur eines Dimethyl-
propenylamins:

,CH =r CH . CH3
^CH3
N^CH3

( )H

') O. Liehreich: Liebi;/^ Aiiiialeti. 1,'U. 2!) (18(^0).
'-) IV. Gulewitsch: Zeitschr. f. phvsiol. Clioiii. 27. fiO (1W)9).
•■') A. Lohmann: Zeitschr. f. IJiol.'Sß. 1 (1<)11).

') A'. Schmidt: Arch. d. I'liannazic 229. 48t (1891). — A. Huckcrt: Kbenda.
264. (J7() (1909).

246 ^III- Vorlesuug.

isoliert worden. Sie hat den Namen Aschamini) erhalten. Ob sie ein
Baustein von Phosphatiden ist oder aber für sich vorkommt, ist noch
unaufgeklärt.

Viel umstritten ist ein aus dem Fliegenpilz, Amanita muscaria, iso-
lierter Körper, Muskarin genannt. 2) Es ist durch neuere Versuche immer
zweifelhafter geworden 3), ob eine Verbindung der beschriebenen Art und
mit der ihr zugeschriebenen Wirkung auf das Herz — sie bewirkt Stillstand
in Diastole — im Fliegenpilz vorgebildet vorkommt.*)

Nach der Ansicht vieler Forscher kommt das Lezithin in den Zellen,
wenigstens zum Teil, nicht frei vor, sondern es ist mit Vertretern anderer
Körperklassen verknüpft. So sind Kombinationen mit Eiweiß und
Kohlehydraten beschrieben worden. Eine solche Verbindung soll z. B.
das Jekorin darstellen. Es ist dies ein Produkt, das von Drechsele) zu-
nächst aus der Leber gewonnen und bald aus den verschiedensten Organen
isoliert wurde. Da nun das Lezithin selbst noch nicht in kristallisiertem
Zustande isoliert werden konnte, und ferner seine Konstitution noch nicht
über jedem Zweifel erhaben feststeht, erübrigt es sich, die Frage zu be-
sprechen, ob sogenannte Lezithide, d. h. Kombinationen von Lezithin mit
anderen Verbindungen vorkommen. Sie läßt sich erst dann beantworten,
\venn unsere Kenntnisse über die Lezithine vollständigere sind. Vorläutig
kann man immer noch den Einwand erheben, daß die beobachteten Kom-
binationen auf Adsorptionserscheinungen beruhen^ d. h. keine chemischen
Verbindungen darstellen.

Außer dem eben besprochenen Lezithin ist eine weitere Verbindung
in immer nähere Beziehungen zur Gruppe der Lezithine gebracht worden,
nämlich das Kephalin. Es ist von T/iudichum'^) im Gehirn entdeckt
w^orden. Später wurde es auch aus Eigelb dargestellt. '^) Es scheint nach
manchen Beobachtungen ziemlich verbreitet zu sein.^) Kephalin enthält,
wie das eigentliche Lezithin, ein Molekül Glyzeryl-phosphorsäure und zwei
Moleküle Fettsäuren, und zwar Stearinsäure und Kephalinsäure. Als
stickstofi'h altige Base wurde Oxäthylamin=:Aminoäthylalkohol auf-
gefunden. 9) Wir hätten somit eine Verbindung vor uns, die nach der
gegebenen Definition als Lezithin zu bezeichnen wäre. Levene und TFes^io)
geben dem Kephalin folgende Formel:

^) Emil Abderhalden uud JI. Schaumann: Pßm/efS Archiv. 172. 1 (1918).

^) Schmiedeherg uad Koppe: Das Muskarin, das gütige Alkaloid des Fliegen-
pilzes. Leipzig 1869. — E. Harnnck: Arch. f. cxperim. Path. u.Pharmak. 4. 168 (1875). —
Schmiedeherg uud Harnack: Ebenda. 6. 101 (1876).

^) Vgl. Arthur James Eirins: Biocheni. Jouru. 8. 209 (1914). — //. H. Dale:^.
Pharm, and cxperim. Ther. 6. 147 (1914).

*) Albert B. Weinhagen: Z. f. physiol. Chemie. 105. 249 (1919): 112. 13 (1921).

"•) Drechsel: Jouru. f. prakt. Chem. 33. 425 (1886). — Vgl. ferner S. 73.

'') Thudichum: 1. c.

•) M. Stern und N. Thierf eider : Zeitschr. f. physiol. Chem. 53. 371 (1907).

") Koch und Woods: .Tourn. of Biol. Chem. 1. 203 (1905/06). — S. Fracnkel:
Biochem. Zeitsclir. 16. 370 (1909).

*) A. Jianmann: Biochem. Zeitschr. 54. 30 (1913). — Montagne H. Benall:
Ebenda. 55. 296 (1913).

") B. A. Lerene und S. Komatsii: .1. of biol. Chem. 39. 91 (1919). — B. A.
Levene und Jda B. Rolf: El)enda. 40. 1 (1919). — Vgl. auch B. A. Lerene und d.J.
West: Journ. of Biol. Chem. .35. 285 (1918). — Vgl. hierzu auch Consin: .lourn. de
Pliarm. et do Chim. 24. 101 (190(3); 25. 177 (1907). — Jakob Bornas: Biochem. Zeit-

Phosphatide imd ihre Bausteine. 247

CH. . 0 . OC . C\, . H31
CH .U.()C.C„.H33
CH, .0.0— P = 0

OH 0 — CH, .CH. .NH,.

Noch unsicherer sind unsere Kenntnisse über eine weitere Gruppe
von Substanzen, die von manchen Forschern hier untergebracht worden
ist. Es sind dies die MyeHne. Sie kommen im Nervengewebe und viel-
leicht auch in anderen Geweben (Herzmuskel) vor. 1)

Die bis jetzt besprochenen Phosphatide hatten das gemeinsam, daß
in ihnen auf ein Phosphor ein Stickstoff kommt. Man hat, wie oben
schon erwähnt, das Verhältnis von Phosphor zu Stickstoff" vorläufig als
Grundlage einer Einteilung der Phosphatide gewählt und unterscheidet:

1. Monoamino-monophosphatide: 1N:1P. Hierher gehören die
Lezithine-) und das Kephalin.

2. Monoamino-diphosphatide: 1N:2P. Als ein Vertreter dieser
Klasse von Verbindungen ist das aus Herzmuskel isolierte Cuorin betrachtet
worden.*) Neuerdings wird seine Existenz bezweifelt.^)

Weitere Monoamino-diphosphatide sind aus der Leber^) und aus Ei-
gelb^) (Hydrolezithin und Hydrokephalin^) gewonnen worden.

Dann folgen o. Diamino-monophosphatide: 2N: IP. Dahin ge-
hört das von Thndichnm aus Gehirnsubstanz abgeschiedene Sphingo-
myelin. Dieses Phosphatid kristallisiert aus Alkohol in Nadeln. Bei seiner
Spaltung wurden Phosphorsänre, Cholin, Sphingosin, Lignozerin-
säure, CH3 .(CH2).22 • COOH, und eine noch nicht erkannte Säure erhalten.'*)

Ein ganz ähnliches Phosphatid hat Erlandsen^'^) aus Muskeln abge-
trennt. Es enthält Glyzeryl-phosphorsäure, ferner soll eine Oxyfettsäure in
ihm enthalten sein. Es fehlt noch die Aufklärung der stickstoffhaltigen Base.

Endlich ist aus Eigelb'^) und ferner aus der Pankreasdrüse 1-) des
Pferdes ein kristallisiertes Diaminophosphatid gewonnen worden.

Schrift 22. 411 (1910). — Vgl. hierzu P. A. Levene und C. J. West: J. of biol. Chem.
21. 41 (1916). — F. Fenger: J. Pharm, aud experim. Ther. 18. 51 (1921).

') Vgl. hierzu auch L. Äschoff: Beitr. z. pathol. Anat. u. z. allgem. Pathol. 47. 1 (1909).

•') Vgl. auch F. Ä. Levene und Ida P. Rolf: The J. of biol. ehem. 46. 353 (1921 1.

*) A. Erlandsen: Undersögelser voer Hjertets fosfatider. Kjöbeuhavii 1906. —
Zeitschrift, f. physiol. Chem. 51. 71 (1907). Hugh Mac Leaii [(Biocbem. .Jouni. 8. 453
(1914)] hält das Cuorin für unreines Lezithin.

5) F. A. Levene und S. Koniatsu: The J. of biol. chem. 39. 83, 91 (1919). —
Mac Lean, Buc/h and W. J. Grifßths: Biochemical J. 14. (515 (1920).

«) A. Baskoff: Zeitschr. f. physiol. Chem. 57. 395 (1908); 60. 426 (1909). — Vgl. auch
F. A. Levene und Inqvaldsen: The J. of biol. chem. 43. 359 (1920).

") Mac Lean: Ebenda. 57. 304 (1908). — F. A. Levene und Ida F. Rolf: The J. of
biol. chem. 46. 193 (1921).

8) F. A. Levene und C. J. West: The J. of biol. chem. 35. 285 (1918). — F. A.
Levene und S. Komatsu: The J. of biol. ehem. 39. 83 (1919).

9) F. A. Levene: The Journ. of biol. chem. 15. 153 (1913): 18. 4.53 (1914); 24
69, 111 (1916).

'0)yt. Erlandsen: Zeitschr. f. physiol. Chem. 51. 71 (1907).
") M. Stern und IL Thierfelder : Ebenda. 53. 370 (1907).
12) S. Fraenkel und Offer: Biochem. Zeitschr. 26. 53 (1910).

2 48 XIII. Vorlesimg.

Wichtig: ist. daß auch in der Milch ein Monoamino- und ein Diamino-
phosphatid gewonnen worden sind. 0

Schließlich scheint auch ein aus Nieren dargestelltes Phosphatid-) hier-
her zu o-ehören.3) Es soll an Stelle von Glyzerin Galaktose besitzen.
Bei der Hydrolyse wurden gefunden: Phosphorsäure, Cholin, Sphingosin.
Fettsäuren und Galaktose.*) Schließlich ist ein Produkt der Klasse der
Phosphatide beschrieben worden, an dessen Aufbau Lignocerinsäure und
Glukosarnin neben Phosphorsäure beteiligt sein soll.'')

Eine weitere, vierte Gruppe bilden die T r i a m i n o-m o n o p h o s p h a t i d e.
In ihnen finden sich Stickstoff und Phosphor im Verhältnis von 3:1. Dahin
wird das sogenannte Neottin^) gerechnet, das aus Eigelb erhalten wurde.

Endlich wäre noch 5. der Triamino-diphosphatide zu gedenken.
Sie weisen das Verhältnis o N : 2 P auf. Ein derartiges Phosphatid ist als
Bestandteil der Niere^) beschrieben. Ferner soll das Sahidin*^), ein Phos-
phatid der Gehirnsubstanz, hierher gehören.

Es ist sehr schwer zu sagen, ob dieser Art der Einteilung der Phos-
phatide zurzeit mehr Bedeutung als der einer vorläufigen Orientierung zu-
kommt. Solange man nicht einmal die einzelnen Bausteine der verschiedenen
Vertreter dieser Erlasse von Verbindungen kennt, wird man bei der ganzen
Art der Isolierung mancher der als chemische Individuen beschriebenen
Körper Zweifel darüber nicht ganz unterdrücken können, ob wirklich ein-
heitliche Substanzen zur Beobachtung gelangt sind. Aus diesen Gründen
kann es nicht aufiallen, wenn manche der angeführten Verbindungen —
ihre Zahl ließe sich aus der Literatur noch leicht vermehren-') — ange-
fochten ist. Wichtig ist jedenfalls als Wegweiser, daß man nach bestimm-
ten Methoden aus bestimmten Organen Substanzen abscheiden kann, die
das erwähnte Verhältnis von N zu P aufweisen, vorausgesetzt, daß nicht
Gemenge vorliegen, ^^on dieser Grundlage aus werden sich sicher neue
Wege finden, die uns einen klareren Einblick in die Gruppe der Phos-
phatide eröffnen, als es zurzeit der Fall ist. Nicht unerwähnt wollen wir
lassen, daß eine Trennung von Phosphatiden nach den Löslichkeitsver-
hältnissen möglich ist. Man hat in Azeton lösliche, in diesem Lösungsmittel
unlösliche, dagegen in Alkohol lösliche und endlich in Azeton und Alkohol
unlösliche Produkte unterschieden. ^o)

Von großem Interesse ist die Feststellung, daß auch in der Pfianzen-
welt sich zahlreiche, verschiedenartige Phosphatide finden. ^\) Manche
scheinen sehr ähnlich gebaut zu sein, wie die entsprechenden Verbindungen

M Ih. B. Osborne und A. J. Wakcman : Jouni. of Biol. Chem. 21. 539 (191;")).

^) Es ist zu Unrecht Carnaubon genanut worden. Es enthält die angenommene
Carnaubasäure nicht.

*) Dtmham und .Jacobson : Zeitschr. f. physiol. Chem. 64. 302 ( 1 91U). — H. Mac Lraii :
•Journ. of Physiol. 45. (l'roceed. physiol. Soc. 27. .Juni) (1912).

*) Otto Rosenlieim und Uu()h Mac Lean: Biocheni. .lourn. 9. 103 (1916).

') S. Fraenkel und /'. Kafka: Biochem. Zoitschr. 101. 159 (1920).

") S. Fraenkel und Bti/allio: Biochem. Zeitschr. 9. 44 (1908).

') S. Fraenkel und Noqurira: Biochem. Zeitschr. 10. 3()() (1909).

") 6'. Fraenkel: Biochem. Zeitschr. 24. 268 (1910).

") Vgl. z. B. S. Fraenkel und /.. Dimitz: Biochem. Zeitsciir. 28. 295 (1910). —
S. Fraenkel u. //. Elias: Ebenda. 28. 320 (]91(J) und weitere Arbeiten in dieser Zeitschritt.

") Vgl. P. A. Levene und 7'. Inr/raldscn: Tiic Journ. of biol. chem. 43. 359 (1920).

") Vgl. E. Schulze und F. Steiger: Zeitschr. f. physiol. Chem. 13. 365 (1889). —
F. Schtilze und E. Winterstein: El)enda. 40. 101 (1903). — O. llicstand: Inaug.-Diss.
Zürich 1906. — E. W'intersfein und O. Hiesland: Zeitschr. f. pliysiol. f'hemie. 47. 496.

Phospliatiile mi<l ihre Bausteine. 249

des Tierreiches, ja in vielen Fällen ist die Übereinstinnnunji,- so groß, dati
vielleicht identische Produkte vorliegen. Man muß jedoch bei derartigen
Schlußfolgerungen sehr vorsichtig sein , denn selbst wenn entsprechende Eigen-
schaften vorliegen und die Art und Mengen der einzelnen Bausteine die gleichen
sind, ist doch noch die Möglichkeit von isomeren ^'erbindungen gegeben.

Im Anschluß an die Phosphatide sei noch eines sehr wichtigen
Produktes gedacht, das von Liebreich^) aus Gehirnsubstanz abgetrennt
worden ist, nämlich des Protagons. Es findet sich in markhaltigen
Nervenfasern. Es sollen jedoch auch ganz ähnliche Körper in 'den Blut-
körperchen, den Leukozyten, Nieren, Nebennieren usw. vorkommen.-)
Es ist noch unklar, welche Stellung diese Klasse von Substanzen zu den
Phosphatiden hat, ja es ist noch umstritten, ob die als Protagone be-
zeichneten Substanzen einheitliche Verbindungen darstellen. Es fehlt nicht
an Forschern, die der Meinung sind, daß das Protagon ein Gemisch von
ganz verschiedenen Komplexen darstellt. ^'j Das Protagon aus Gehirnsubstanz
ist in Kristallform erhalten worden. Es enthält die Elemente C, II, (>, N,
P und S. Beim Kochen mit Barytwasser erhielt man charakteristische Bau-
steine der Lezithine, nämlich Fettsäuren, Gl yzeryl-phophor säure
und Cholin. Daneben treten als neuer Bestandteil die sogenannten Zere-
broside in einer Menge von ca. SÖ^/o des Ausgangsmateriales auf. In
welcher Form der Schwefel gebunden ist, ist noch unklar.

Die Zerebroside enthalten keinen Phosphor und Schwefel. Sie sind
stickstoffhaltig. Es sind zwei Vertreter dieser Klasse von Verbindungen
bekannt, nämlich das Phrenosin bzw. Zerebron*) unddasKerasin.") Beide
sind sich sehr ähnlich. Sie unterscheiden sich hauptsächlich durch ihr opti-
sches Verhalten. Sie linden sich nicht nur im Nervengewebe, man hat sie viel-
mehr auch in der Nebenniere, der Leber, im Eigelb usw. angetroffen.''') Bei der
Spaltung des Phrenosins bzw. Zerebrons, CVsH.uNOy, erhielt Thierf eider
Galaktose, Zerebrons äure und ferner die stickstoffhaltige Base Sphin-
gosin. ') Die Zerebronsäure ist eine a-Oxysäure. Sie ist von Levene und Jacobs ^)
durch Oxydation in Lignozerinsäure'-'), C24H48O2 =CH3. (€112)22 -COOH,

(1906); 54. 288 (1908). — E. Winterstein: Zeitschr. f. psychol. Chem. 58. 500 (1909). —
E. Winterstein uud K. i^moleiiski: Ebenda. 58. 506 (1909). — K. Smolcnski: Ebenda. 58.
522 (1909). — E. tichulzc uud G. Trier: Ebenda. 67. 4(5 (1910). — E. Schulze und
Pfennin(/er: Ebenda. 71. 174 (1911). — G. 7V-i>r; Ebenda. 73. 383(1911). — 17. Njcqovan:
Ebenda.' 76. 1 (1911). — Georg Trier: Ebenda. 86. 407 (1913).

*) Liebreich: Liebig?, Aunalen. 134. 29 (1865). — Vgl' weitere Literatur Thitdl-
chu>n, Kossei, Baumstark, W. Cramer, JV. J. Gies, 0. Roseiiheim und Chr. Tebb, Ganigct
und Blankenhorn und vor allem Thierfeldcr und Wörner, vgl. Biochem. Handlexikon.
3. 250 (1911) (bearbeitet von W. Cramer). J. Springer. Berlin (1911).

-) Vgl. Literatur: Biocliem. Handlexikon. 3. 250 (1911) 1. c.

■') Vgl. hierzu Ale.r. L. l'curson: Biochem. Journ. 8. 616 (1914).

•*) Früher wurden Zerebron und Phrenosin als zwei verschiedene Verbindungen
L'etührt. Jetzt wissen wir, daß sie identisch sind.

"•) P. A. Leinene und C. J. West: The J. of Biol. Chem. 15. 193 (1913); 31. 635 (1917).

») Vgl. u. a. r. A. Levene uud C. J. West: J. of biol. Chem. 31. 649 (1917).

') Bei der Oxydation des Sphingosius wurde n-Trid'ecylsäure erhalten [/*. .1.
Levene und ('. J. West: The Journ. of Biol. Chem. 18. 481 (1914)1.

») F. A. Levene und W. A. Jacobs: Journ. of Biol. Chem. 12. 839 (1912; 18. 477
(1914). — Vgl. auch Otto Roseiiheim: Biochem. Journ. 10. 142 (1917). — Hermann
Loeninq und //. 'Ihierfelcler: Zeitschr. f. physiol. Clieni. 74.282(1911). — P. A. Levene
uud C'.'./. West: Journ. of Biol. Chem. 26. 115 (1916). — P. Brigl: Zeitschr. f. physiol,
Chemie. 95. 161 (1915). — P. A. Levene und /''. A. Tai/lor: .). of l)iol. Chom. 52. 227(1922)

") Vgl. hierzu Meyer, Brod und Soyka : Monatsh. f. Chemie 34. 1113 (1913).

250 Xlll. Vorlesung.

tibergeführt worden. Dieser Säure sind wir schon bei der Besprechung; des
Sphingomyelins begegnet. Kerasin, C47 Hm NOg + H.^ 0 1). besteht aus 1 Mole-
kül Sphingosin, Ololekül Galaktose und i Molekül Lignozerinsäure.-)

Das andere Spaltstück des Zerebrons, das Sphingosin, ist als ein
ungesättigter, zweiwertiger Aminoalkohol charakterisiert worden. 3)
Es kommt ihm die Formel: ri7H3i(OH)2.NH.2 zu.

Die Zerebroside können, je nach der Anordnung der einzelnen Bau-
steine, genau so, wie die Fette und Phosphatide, in mehreren stereoiso-
meren Formen vorkommen. Es können auch die einzelnen Bausteine ganz
verschiedene sein. Die Galaktose ist vielleicht der einzige konstante Be-
standteil der Zerebroside. Infolge ihres Gehaltes an einem Kohlehydrat
können wir sie auch als Glukoside auffassen. Fettsäure und vielleicht
auch die stickstoffhaltige Base können wechseln. Interessant ist, daß auch im
Pflanzenreiche Substanzen angetroffen worden sind, die Beziehungen zu
den Zerebrosiden zu haben scheinen.*)

H. Thierf eider ^) stellt sich die Konstitution des Kerasins und des
Phrenosins bzw. Zerebrons, wie folgt, vor:

C23H47 — CO j Lignozerylgruppe

NH

I
C12H..5 — CH = CH— GH— CH— CH2

Sphingosinrest.

HO.CH— CHOH— CHOH — CH— CHOH— CHo.OH } Galaktoserest

Kerasin.

C23H^7 — CH — CO

OH I
NH

C,2H.,5— CH = CH — CH— CH— CHJ^

0^ 0

Zerebronsäurere st
Sphingosinrest

OH . CH — CHOH — CHOH — CH— CHOH— CHo . OH } Galaktoserest
Phrenosin bzw. Zerebron.

1) Rosenheim: Biochem. J. 10. 142 (leiC)).

^) Vgl. hierzu P. Briyl uud E. Fuchs: J. f. phvsiol. Chemie 119. 280(1922). —
n. Ihierfelder: Zeitschr. f. physiol. Chem. 85. 35 (1913); 89. 248 (1914); Ul. 1Ü7 (1914).

— P. A. Levene: J. of biol. Cheui. 15. 359 (1913). — Posenheim: Biochem. J. 10. 142 (191(j).

— P. A. Levene und F. A. Taylor: J. of biol. Chinii. 52. 227 (1922).

•') P. A. Lei'ene uud Jacobs: Jourii. Biul. Chem. 11. 547 (1912). — Otto Piesser
und //. Ihierfelder: Zeitschr. f. physiol. Chem. 77. 508 (1911). — Karl Thomas und
IL Thierfelder: Kbenda. 77. 511 (1912). — /'. A. Levene und ('. J. West: Journ. ot
Biol. Chem. 24. 63 (1916).

*) Zellner: Monatshefte für Chemie. 32. 133. 1057 (1911).

*) y/. Thierfelder: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 89. 248 (1914). — Vgl. auch Po-
senheim: Biochem. Journ. 10. 142 (1916).

Phosphatide und ihre Bausteine. 251

Schließlich sei noch erwähnt, daß Koch^) und Levene-) schwefel-
haltige Verbindungen aus Gehirnsubstanz gewonnen haben, die in mancher
Hinsicht den Phosphatiden nahe zu stehen scheinen. Sie sind Sulfatide
genannt worden. Die von Levene erhaltene Verbindung ist frei von Phos-
phorsäure.

Wenn wir auf die besprochenen Gruppen von Verbindungen zurück-
blicken, dann erkennen wir aus der ganzen Darstellung, daß unsere Kennt-
nisse noch sehr lückenhafte sind. Es unterliegt keinem Zweifei, daß vorläufig
mancherlei \'erbindungen zu Gruppen vereinigt worden sind, die gar nichts mit-
einander zu tun haben. Ferner wird sich gewiß manche bereits mit besonderem
Namen belegte Verbindung als eine verunreinigte, bereits bekannte Substanz
herausstellen. Es liegt in der Natur der einzelnen Verbindungen, daß die
Forschung so langsam fortschreitet. Vor allem führt die leichte Zersetz-
lichkeit einzelner Produkte zu großen Schwierigkeiten. Sehr unangenehm
machen sich endlich die sehr ähnlichen Löslichkeits Verhältnisse geltend.
Werden erst einmal die im Pflanzen- und Tierreich so außerordentlich
verbreiteten Körper der besprochenen Gruppen genau bekannt sein, dann
werden ohne Zweifel viele ungelöste Probleme über den Zellstoffwechsel
wesentlich gefördert werden.

») W. Koch: Zeitschr. f. phvsiol. Chem. 70. 94 (1910).
^) P. A. Levene: Jouru. of Biol. Chem. 13. 463 (1913).

Vorlesung XIV.

Fette. Pliosplmtide. Sterine.

Bildung der Fette, Phosphatide und ihrer Bausteine, sowie der Sterine

im Pflanzenreich. Verhalten der Fette und Phosphatide im tierischen

Organismus. Ihr Abbau im Darmkanal.

Wir haben schon bei der Besprechung der Synthese der Kohle-
hydrate im Pflanzenorganisraus aus Kohlensäure und Wasser i) die Frage
besprochen, ob die Bausteine der Fette als primäre Assimilationsprodukte
zu betrachten sind oder aber sekundär aus bestimmten Kohlehydraten
entstehen. Die Bildung des Glyzerins, sowie der mehrwertigen Alkohole
überhaupt, ist leicht verständlich. Sie stehen in so nahen Beziehungen zu
den Kohlehydraten, daß eine Umwandlung der einen Klasse von Stoffen
in die andere und umgekehrt wohl auch der Zelle keine Schwierigkeiten
bietet. Es sei in dieser Beziehung an die Glyzerose, eine Triose.
erinnert. 2) Mit ihr steht das Glyzerin in nächster Beziehung:

OTT, . OH

CH .OH

CH .OH

CH, . OH

CH., . OH

Glyzerose

Glyzerin.

Größere Schwierigkeiten macht die Erklärung der Synthese der
Fettsäuren aus Kohlehydraten. Daß sie statthat, sehen wir z. B. in
kohlehydratreichen Pflanzensamen. In diesen schwinden die Kohlehydrate
mehr und mehr. An ihrer Stelle treten Fette auf. Umgekehrt kennen wir
ölreiche Samen, die aus Fett Kohlehydrate bilden. Es spricht an und für
sich nichts gegen die Annahme, daß die Bildung der Bausteine der Fette
bei der Assimilation von Wasser und Kohlensäure durch die Chlorophj'^ll
besitzenden Fflanzenorgane über Kohlehydrate geht. Nehmen wir die Glu-
kose als Ausgangspunkt dieser Synthese, dann ist die Möglichkeit ge-
geben, daß z. B. drei 'J'raubenzuckermoleküle sich mittels der Aldehyd-
gruppen vereinigen und darauf durch Reduktion z. B. Stearinsäure sich

^) Vgl. Vorlesung IV.
=) Vd. S. 14. 1«.

Fette, riiospliatide. Steiiue. 25?)

bildet.^) Wahrscheinlicher ist die Annahme, daß zunächst ein Abbau zu
einfacheren Produkten erfolgt bzw. die Bildung der Bausteine der Fette von
einfacheren Assimilationsprodukten ausgeht. Man wird auch hier an Ver-
bindungen der Dreikohlenstoftreihe und mit ihnen in Beziehung stehenden
Substanzen denken. Es sei auf die S. 1H7 dargestellten Zusammenhänge
zwischen Methylglyoxal, Brenztraubensäure, Azetaldehyd, Essig-
säure und Azetessigsäure hingewiesen.

Man kann sich auch vorstellen, daß zwei Moleküle Azetaldehyd zu-
sammentreten-) und dann die Umwandlung in Butt er säure eintritt ='):

CH, . r(^\\ + VE, . c<J^ = CH3 . CH (OH) . cn, . C<H

Azet- Azet- Aldol

aldehyd aldehyd

CH3 . CH, . (JH., . COOH
Buttersäure.

Auch andere Aldehyde könnten in ganz entsprechender Weise verbunden
werden und so zu mannigfaltigen Fettsäuren führen. \) Aldehyde und ferner
Ketone spielen als Zwischenstufen zwischen verschiedenen Klassen von
Verbindungen sicher eine große Rolle. Sie sind sehr reaktionsfähig. Viel-
leicht führen die Versuche von Neiiberg u. a.^) über die Oxydation ver-
schiedener Verbindungen bei Einwirkung von Licht und ferner eines Ferri-
üder Uranylsalzes zu neuen Ergebnissen bei der Erforschung der Fett-
bildung aus Kohlehydraten in der Pflanze.") Es entstehen z. B. aus Alko-
holen Aldehyde, aus Säuren Aldehyde oder Ketone, und zwar tindet oft
gleichzeitig ein Abbau statt. Er kann jedoch auch ausbleiben. Auch Amino-
säuren gehen in Aldehyde über. Sie verlieren bei dieser Umwandlung die
Aminogruppe.

Bei dieser Gelegenheit sei der schon S. 181 erwähnten Art der Um-
wandlung von Aldehyden gedacht. Wir haben dort festgestellt, daß zwei
Moleküle eines bestimmten Aldehyds unter Wasseraufnahme in ein Molekül
Säure und ein Molekül Alkohol übergehen können {Can7iizzaro^Q\i(^ Reak-
tion). Parnas'') war der erste, der auf diese Art der Umwandlung von
Aldehyden in Geweben hinwies. So erhält man z. B. aus zwei Molekülen
Azetaldehyd Essigsäure und Äthylalkohol:

CH3 . (<[] + CH, . C<2 + H., 0 = CH3 . COOH + CH;, . CH., . OH
Azetaldehyd Azetaldehyd Essigsäure Äthylalkohol.

') Emil Fischer: Die Chemie der Kohlehydrate und ihre Bedeutuiii,' fiir die i'hy-
siolocie. Berliu. Augast Hirschwald. S. 28. 1894.

•-) Vgl. hierzu S. 131.

^) Vgl. hierzu A. Mcu/iiiis-Lery und L. F. Mei/er: Haudl». d. Biocheni. 4. 445
(1909). — A. Magnvs-Lery: Arch. f.' (Anat. u.) Physiol. 300 (1902).

"*) Vgl. hierzu auch Ida Sinedlei/ und Kra Lubrziinsla : The Hiochem. Jouin, 7.
3(')4 (1913). — Zentralhl. f. Physiol. 26. 91ö (1913).

'') CarlNeMberg: Biochem. Zeitschr. 13. 3(J5 (1908); 29. 279(1910). — Vgl. auch
8. 87. — Vgl. auch Alfred Bnirath: Jouru. f. prakt. Chem. (2.) 8«. 336 (1912).

'■) Vgl. auch 8. 87.

•) ./. Parnafi: Biocliem. Zeitschr. 28. 275 (1910). — Vyl. auch lidtfclli und
/.. Stern: (Jonip. reud. Soc. de hi(d. 08. 742 (1910); 60. in2 (1910). — Biocliem. Zeit-
s.iirift. 29. 130 (1910).

254 XIV. Vorlesung.

Ein Ferment, Aid eh yd mutase genannt, beschleunigt den Reaktions-
verlauf so stark, daß die oben erwähnte Aldolbildung nicht eintritt. Ganz
besonders bedeutungsvoll ist bei dieser Reaktion, die exotherm verläuft,
der Umstand, daß durch eine Hydrolyse eine Oxydation herbeigeführt wird
und zugleich eine Reduktion — die Bildung der Säure entspricht der
Oxydation, diejenige des Alkohols der Reduktion.

Parnas weist auf den Umstand hin, daß im Tierreich Fette und
Wachse vorkommen, in denen die Fettsäure und der Alkohol den gleichen
Bau und die gleiche ^Anzahl Kohlenstotfatome aufweisen. Es liegt nahe,
anzunehmen, daß beide Komponenten aus einer gemeinsamen Verbindung,
nämlich dem entsprechenden Aldehyd, hervorgegangen sind. Es sei an das
Fett des ßürzeldrüsensekretes erinnert. Es enthält Oktadezylalkohol
CigHj^gO, und Stearinsäure, CjgHogOa. Im Walrat finden sich Zetylalkohol,
CiüHg^O, und Palmitinsäure, CieHssO.., esterartig verknüpft.

Es ist immer von Interesse, derartigen Beziehungen nachzugehen
und zu prüfen, inwieweit sich aus solchen Beobachtungen Aufschlüsse über
die Entstehung bestimmter Verbindungen ergeben. Vorläufig sind wir immer
noch auf Schlüsse angewiesen, die der Wahrscheinlichkeit entsprechen,
jedoch nicht durch lückenlose Ergebnisse gesichert sind. Bei den Pflanzen
dürften die Bausteine der Fette und damit diese selbst im Prinzip auf
zwei Arten entstehen, nämlich einerseits durch sekundären Umbau von
andersartigen Verbindungen und andrerseits als primäre Produkte der
Kohlensäure- und Wasserassimilation. Im ersteren Falle kommt insbesondere
die Umwandlung von Kohlehydraten, ferner von Alkoholen und auch von
Säuren verschiedener Art in Fettsäuren in Betracht. Alkohole können zu
dem entsprechenden Aldehyd oxydiert Averden und dieser würde dann ent-
weder unter Aldolbildung in eine Säure verwandelt, oder aber es entstehen
unter Wasseraufnahme aus zwei Molekülen des Aldehyds ein Molekül
Alkohol und ein solches der entsprechenden Säure. Säuren können gleich-
falls in Aldehyde übergehen oder anderweitig umgewandelt werden. Es
sind jedenfalls in den meisten Fällen eingreifende Vorgänge notwendig, bis
die Umwandlung in die entsprechenden Fettsäuren vollzogen ist. Manches
spricht dafür, daß aus den verschiedenartigsten Verbindungen durch Ab-
und Umbau zunächst eine Verbindung einfacher Konstitution gebildet wird,
über die die Synthese zu Glyzerin und den Fettsäuren verläuft. Vielleicht
treffen sich in diesen Verbindungen die Abbaustufen verschiedenartiger
Produkte. Sie würden ein gemeinsames Durchgangsstadium für die Bildung
der Bausteine der verschiedensten Körperklassen darstellen. Die gleichen
Verbindungen könnten auch beim Assimilationsvorgang primär aus Kohlen-
säure und Wasser sich bilden.

Carl Neiihcrq^) hat, wie schon S. 129 erwähnt Avorden ist, noch
eine andere Möglichkeit der Bildung kohlenstoffreicherer Verbindungen
aus kohlenstoftarmeren entdeckt. Hefezellen vermögen z. B. Azetal-
dehyd in statu nascendi mit Benzaldehyd zu Phenylazetylkarbinol
bzw. Phenylbrenztraubensäure zu vereinigen:

CH3 . C (^ -f Ce U, . C <g —^ CH, . CO . CII (OH ). Ce J h

') Vgl. die Literatur S. 129, Zitat -).

Fette. Phosphatide. Sterine. 25f)

Es ist wohl möglich, daß bei der Synthese von Fettsäuren diese
l)isher unbekannte Art von fermentativer Verknüpfung von Kohlenstoß' an
Kohlenstott" eine Rolle spielt. Das in Betracht kommende Ferment ist
Karboligase genannt worden.

Die Umwandlung von komplizierter gebauten Verbindungen und vor
allem von Kohlehydraten in Fett wird man am besten an Samen verfolgen
können. Wir kennen solche, die in großen Mengen Öl aus Zucker be-
reiten. Bis jetzt war es nicht möglich, Zwischenstufen in diesem Umwand-
lungsvorgang aufzufinden. Es scheint, daß der Traubenzucker zunächst ge-
sättigte Fettsäuren liefert und diese dann zum Teil wenigstens in ungesättigte
Verbindungen übergehen. i)

Die Bildung der Phosphatide erfordert noch weitere Bausteine.
Einmal muß Phosphorsäure zugegen sein. Diese nimmt die Pflanze in Form
von Phosphaten durch die Wurzeln auf. Ferner muß die stickstoffhaltige
Base gebildet werden. Wir werden bei der Besprechung der Bildung der
Eiweilikörper bzw. der Aminosäuren in der Pflanze auf die Frage der
Stickstortquelle des Pflanzenorganismus eingehen. Hier sei nur erwähnt
daß der Befund von Aminoäthylalkohol bei der HydrolysemancherLezithinarten
vielleicht den Weg anzeigt, auf dem Cholin und im Anschlüsse daran Betain
entstanden sind. Man könnte sich z. B. vorstellen, daß zunächst Glykol-
aldebyd entsteht und dieser entspechend der Cannizza roschen Reak-
tion in Glykol säure und Glykol übergeht-j:

?\r ?\h COOK CH.,.OH

I +1 + H,0 = 1 + I "

CH,.OH CH,.OH CH...OH CH„.OH

Glykol- Glykolaldehyd Glykol- Glykol.
aldehyd säure

Diese beiden Verbindungen könnten dann mit Ammoniak unter Aus-
tritt von einem Molekül Wasser auf direktem oder indirektem Wege die
beiden folgenden Verbindungen ergeben:

COOH CIL. OH

j und I

CH2.NH2 CH2.NH2

Glykokoll = Aminoessigsäure Aminoäthylalkohol.

Die erstere Verbindung ist eine Aminosäure und Baustein vieler Ei-
weißstoffe. Der Aminoäthylalkohol geht bei erschöpfender Methylierung in
Cholin über 3):

/CH3
HO . GH., . CH, — N<[| —^ HO . CH, . CH^ — N<^^^^ -

\0H

») V^l. z. B. Scrgius Iranoir: Beiheft zum bot. Zentralbl. 28. 13!» (1911).
') Vgl. hierzu d.' Trier: Über einfache Ptianzenbasen und ihre Beziehungen zui
-Vufbau der Eiweißstoil'e und Lezithine. Gebrüder Borutrüger. Berlin 1912.
') Vgl. auch S. 244.

95(3 -^^^^ ■ ^ orlesung.

Die geschilderte Art der Bildung des Aminoiithylalkohols aus Glykol
bereitet insofern gewisse Schwierigkeiten, als nicht ohne weiteres verständlich ,
ist, weshalb nur eine OH-Gruppe des zweiwertigen Alkohols durch die NH,-
Gruppe ersetzt wird. Trier nimmt an, daß nur eine solche zur Verfügung
stehe. Die andere soll nämlich durch Phosphorsäure besetzt sein. Wir hätten
dann etwa den folgenden Weg der Lezithinsynthese: Kohlensäure und
Wasser — >► Formaldehyd — >► Glykolaldehyd — >-Glykol — >-Phos-
phorsäureglykolester ^ — >- Aminoäthyl-phosphorsäureester — >^
Phosphor säürecholinester — >- Diglyzerid-phosphorsäure-cholin-

ester.

Diese Darstellung des möglichen, jedoch durchaus nicht bewiesenen
N'erlaufes der Lezithmsynthese gibt nur einen Weg wieder. Selbstverständ-
lich kann z. B. zunächst der Diglyzerid-phosphorsäure-glj^kolester entstehen
und dann erst die Einfügung der Aminogruppe einsetzen, ja Trier hält
es für wahrscheinlich, daß zunächst das ganze Molekül des Lezithins
bis auf das Cholin aufgebaut und ganz zuletzt die Aminoäthylgruppe
methyliert wird, falls diese nicht, wie z. B. im Kephalin erhalten bleibt.

Schließlich sei erwähnt, daß man sich die Bildung des Aminoäthyl-
alkohols auch, wie folgt, denken kann. Glykolaldehyd könnte direkt mit
Ammoniak in Reaktion treten und Aminoazetaldehyd liefern. Dieser
würde dann entsprechend der Cannizzaroschen Reaktion ein Molekül
Aminoäthylalkohol und ein solches von Aminoessigsäure — Glyko-
koll liefern.

CH-, .

Oll

CIL . NIL

+ NH3 =

+ IL

0

..//O
^\II

Glykolaldehyd

Aminoazetald

eh yd

('II, . NIL,

CIL . NH.,

CIL, . NH.,

CIL . Nil

+

+

H,

:0 = 1

+

1

C\H

CIL, . im

COOII

Amino-

Amino-

Amino-

A m i n 0-

azet-

azet-

äthyL

essig-

aldehyd

aldehyd

a 1 k 0 h 0 1

säure.

Endlich sei noch daraufhingewiesen, daß aus Glykokoll = Amino-
essigsäure durch Reduktion Aminoazetaldehyd erhalten worden
ist.i) Es ist nicht unmöglich, daß auf diesem Wege sich Beziehungen von
einzelnen Aminosäuren zu den Betainen und insbesondere zum Cholin
ergeben.'-) Schließlich kann auch das Serin =r7.-Amino-;i-oxyi)roiuon
säure als Ausgangsmaterial zur Bildung von Cholin in Frage kommen
(vgl. Vorlesung XXII).

Wir haben alle diese zunächst rein hypothetischen Ansichten über
die Bildung des Cholins und des Lezithins deshalb hier etwas ausführ-
licher mitgeteilt, weil sie am besten dartun, in welcher Weise den einzelnen
N'orgängen im Stoffwechsel der Pflanzen- und Tierzelle nachgeforscht wird.

*) Carl Neiihcrg: Her. il. Doutsclien Chem. Gesellsch. 41. '.).')(; (VM)). — Kinil
Fischer: Ebenda. 4L ' 1011) (1908).

^) Vgl. aucli Vorlesung X.\II.

Fctto. Phosphatide. Steriue. 257

Selbstverständlich haben derartige Erörterungen über die mögliehen Wege
einer bestimmten Synthese nur so lange einen Wert, als sie nicht in Wider-
spruch mit tatsächlichen Befunden treten. Sie gleichen dem Entwürfe eines
Planes, dessen Einzelheiten durch das direkte Experiment festgelegt wer-
den müssen. Neue Versuche bringen neue Beobachtungen. Der Plan wird
ergänzt und verbessert. Oft muß er schließlich so umgeändert werden,
daß ein ganz neues Bild entsteht.

Mit der Besprechung der erwähnten Möglichkeiten der Synthese von
Cholin in der Pflanze und wahrscheinlich in mancher Hinsicht auch im tierischen
Organismus haben wir noch einen anderen Zweck verfolgt. Um in den Geist
der physiologischen, mit chemischen Methoden angebahnten Forschung
einzudringen, genügt es nicht, bestimmte Formeln zu kennen, man muß
sich vielmehr in die ganze Denkungsweise des Chemikers vertiefen. Je
mehr Wege man kennt, die zu einer bestimmten Verbindung hinführen,
um so klarer wird der Einblick in den feineren Bau des einzelnen Moleküls.

Über die Entstehung der übrigen Phosphatide lassen sich zurzeit
schon deshalb keine Angaben machen, weil wir ihre Zusammensetzung
nicht kennen. Auch über die Synthese der Sterine in der Pflanzenzelle
vermögen wir nichts auszusagen. Angedeutet sei, daß vielleicht die so-
genannten Zyklosen das Bindeglied zwischen den aliphatischen und
zyklischen Verbindungen darstellen.') Doch sind noch viele andere Mög-
lichkeiten gegeben.

In der Pflanzenzelle kommt den Fetten, den Sterinen und Phos-
phatiden ohne Zweifel im Prinzip die gleiche Bedeutung zu. wie in der
tierischen Zelle. Lager von Fett finden wir bei den mitten im Stoft-
wechsel stehenden Organen der Pflanzen selten, wohl aber in Samen. Knollen
und Früchten. Die Zellen der Pflanzen verfügen genau, wie die Tierzellen,
über alle Einrichtungen, um Fette und sicher auch Phosphatide aller
Art in ihre Bausteine zu zerlegen. Die Pflanze kann so ein Fett in ein
anderes überführen oder die Bausteine auch anderweitig versvertcn.
Namentlich in fettreichen Pflanzensamen ist das Abbauvermögen von
Fett genau studiert worden. Man beobachtete das Auftreten von Fettsäuren
und Glyzerin. Der ümvvandlung von Fett in Kohlehydrate geht diese
Spaltung ebenfalls voraus. Sie erfolgt, wie Müntz-) zuerst erkannte, durch
ein Ferment, Lipase genannt. Es ist überall da auzutreften. wo Fettdepots
sich finden, aber auch in jeder einzelnen Zelle. Ein sehr gut wirkendes
lijjolytisches Ferment ist aus Rizinussamen isoliert worden.^) Es wirkt am
intensivsten bei schwach saurer Reaktion. Es ist noch unentschieden, ob
die Pflanzenzellen Fett vollständig bis zu den Bausteinen abbauen, wenn
solches an andere Orte übergeführt werden soll. Es ist möglich, daß
nur ein Teil des Fettes gespalten wird. Sobald freie Fettsäuren gebildet
sind, tritt bei Anwesenheit von Alkali Emulsion des noch ungespaltenen

0 Vgl. S. 48 ff.

*) Müniz: Auu. d. Chim. (4). 22. 472 (1871). — Vtil. ferner SrhiUzenberqer:
Internat, wissensch. Bild. 263 (1876). — Green: Proc. of the Rovnl Soc. 48. 870 (1890).
— W. Sigmund: Sitzungsbcr. d. W. Akad. 99. 406 (18Ü0): 100. 328 (1891); 101.
540 (1892).

^) W. Connsfein, E. Hoi/er und i/. Warfenhcrg : Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch.
35. 3988 (1902). — Connsfein: Arch. f. (Anat. u.l'Physiol. 1905. Verliandl. d. physiol.
Gesellsch. Berlin.

Abderhalden, l'hysiologische Chemie. I. Teil, 5. Aufl. J7

258 XIY. Vorlesung.

Fettes ein. Es ist denkbar, jedoch nicht scharf bewiesen, daß Fett in
dieser feinsten Verteilung durch die Zellwand hindurchtritt.

Wir wollen nun zu der Frage übergehen, was mit den Fetten
geschieht, ehe sie im tierischen Organismus den Körperzellen
zugeführt werden. Das Verhalten der Phosphatide und Sterine im
tierischen Organismus werden wir für sich besprechen. Die mit der Nah-
rung aufgenommenen Fette werden in der Mundhöhle chemisch nicht ver-
ändert. Der Speichel verfügt über keinen Stoff, der Fette zer-
legen kann. Beim Kauakt wird manche Zelle zerstört und damit auch
das in ihr enthaltene Fett wenigstens zum Teil freigelegt. Im übrigen
kommen die Fette unverändert in den Magen. Während man
in früherer Zeit annahm, daß im Magensaft ein Ferment enthalten
sei, das Fette spalten kann, war man in neuerer Zeit geneigt, diesem
jede Fähigkeit. Angehörige der Fettreihe zu zerlegen, abzusprechen.
Diese Anschauung erhielt durch die folgende, interessante Beobachtung
von Boldyreff'^) eine Stütze. Er fand, daß bei fettreicher Xahrung
Inhalt des Duodenums — also Chymus vermischt mit den Sekreten des
Duodenums — Darm- und Pankreassaft und Galle — - in den Magen
zurücksteigt.-) Wir werden nun gleich erfahren, daß die beiden ersten
der erwähnten Sekrete Lipase enthalten. Damit schienen nun die Befunde
jener Forscher, die im Magensaft ein fettspaltendes Ferment gefunden
hatten, erklärt. Sie hatten offenbar übersehen, daß sie Darmlipase in
Händen hatten und nicht ein dem Magen selbst zukommendes Ferment.
Andere Forscher, die jedes Fettspaltungsvermögen des Magensaftes ver-
mißten, hatten dagegen das reine, nicht mit Duodenalinhalt vermischte
Sekret des Magens untersucht. Mit dieser Schlußfolgerung schien das
Problem des Vorkommens von Lipase im Magensaft endgültig gelöst zu
sein. Bald tauchten jedoch große Bedenken auf. Laqueur^) und I)avi(hohn*)
haben nämlich nachgewiesen, daß die Lipase des Magens andere Eigen-
schaften zeigt, als das entsprechende Ferment des Darm- und Pankreas-
saftes. Die Lipase wird von den sie bildenden Zellen, wie otfenbar alle
Fermente, nicht in aktiver Form abgegeben. Es muß erst noch ein weiterer
Stoff auf die Ferment Vorstufe einwirken, bevor das Ferment seine Wirk-
samkeit erlangt. Wir werden gleich erfahren, daß das sogenannte Lipase-
zymogen, die Vorstufe der Lipase, der Pankreasdrüse und der Drüschen
der Dünndarmschleimhaut durch Galle aktiviert wird. Die Lipase des Magens
läßt sich jedoch durch sie nicht in die wirksame Stufe überführen. ^j Ferner
ist besonders in neuerer Zeit einwandfrei gezeigt worden, daß Magen-
saft, bei dem jede Beimischung von Duodenalinhalt ausgeschlossen war.

1) W. Boldi/reff: Pßüqers Archiv. 121. 13 (1917). — Vgl. auch ./. Boa«: Zeii-
tr.ilblatt f. klin. Med. 10. 97 (1889); 17. 155 (1890). — Ch. Con'pjmn.: Arch. de physiol
UDrm. et pathol. 26. 125 (1898). — Emil Abderhalden uml Florentin Mdigr^caanu:
Zeitschr. f. physiol. Chem. 57. 317 (1908). — Emil Abderhalden iiud Alfred S^^hitten-
heim: Ebenda. 59. 230 (1909).

'') Durch eine fettreiche Nahrung (Ölfrühstück) kann iniiu a\ich beim .Mc.uschon
Duodenalinhalt in den Magen „locken'^ und ihn dann zu diagnostischen Zwecken aus-
hebern. Ob nur fettreiche Nahrung die Antiperistaltik briwirkt. ist noch strittisr.

') E. Laqueur: Hofmeisters Beiträge. 8. 215 (1908).

*) Heinrich Daoidsohn: Biochern. Zeitschr. 49. 249 (1913).

=) Vgl. a'ich M. Takafa: The Tohoku J. of e.xperiin. Med. 2. 209 (1921).

Fette. Phosphatide. Sterine. 259

auch Fette spaltet, i) Allerdings erhält man nur dann eine umfassendere Ver-
seifuno; von solchen, wenn sie emulgiert sind. Je feiner die Emulsion ist und
eine je größere < Oberfläche durch sie erzeugt wird, um so rascher erfolgt der Ab-
bau des Fettes. Die Angabe, daß die Magenlipase Fett überhaupt nur dann
spalten kann, wenn eine Emulsion zugegen ist, dürfte wohl kaum den Tat-
sachen entsprechen. Es ist nicht einzusehen, weshalb die aktive Lipase
nicht auch nicht emulgiertes Fett angreifen kann. Sie vermag nur nicht in
die groben Fettmassen einzudringen, und so bleibt ihre Wirkung eine sehr
beschränkte. Ist jedoch eine Emulsion zugegen, dann bieten sich der Lipase
ungezählte Angriffsstellen. Es scheint, daß während der Säuglings-
periode die Magenlipase eine bedeutsamere Rolle spielt, als später. In der
Milch ist das Fett in feiner Emulsion vorhanden und damit ausgiebig an-
greifbar. In dieser Hinsicht ist ganz besonders bedeutungsvoll, daß die
Emulsion des Milchfettes bei saurer Reaktion beständig ist, während die-
jenige jedes anderen Fettes bei dieser aufgehoben wird. Später, wenn die
Milch als Nahrung ganz v\^egfällt, wie bei den Tieren, oder doch stark
zurücktritt, wie beim Menschen, verliert offenbar die Fettverdauung im
Magen viel an Bedeutung.

Jedenfalls dürfen wir es nach den erwähnten Ergebnissen
als sicher festgestellt betrachten, daß die Magenschleimhaut
eine Lipase abgibt. Sie ist ohne Zweifel anderer Art als das im Darm-
kanal auftretende, fettspaltende Ferment. Dieser Punkt ist bei den Unter-
suchungen über die Magenlipase viel zu wenig berücksichtigt worden. Es
wäre auch denkbar, daß die Magenlipase nur auf bestimmte Fettarten,
z. B. die Milchfette, eingestellt ist, und durch diesen Umstand manche sieh
widersprechende Angaben über das Vorhandensein einer Magenlipase be-
dingt sind, doch ist diese Annahme nicht sehr wahrscheinlich, weil bei
den Fette spaltenden Fermente eine Einstellung auf feinere Straktnrver-
hältnisse zu fehlen scheint. -i

Das Fett wird im Magen stets nur teilweise gespalten. Auch wenn
der Duodenalinhalt in ihn zurüeksteigt und unter günstigen Bedingungen
in ihm eine eigentlich dem Darme zugehörende Verdauung einsetzt,
wird es wohl nie zu einer umfangreicheren Spaltung der Fette im Magen
kommen. Unter normalen Verhältnissen spielt die Fettverdauung im Magen
sicher eine nur unbedeutende Rolle. Sie setzt erst im Duodenum und
dann im übrigen Darme in großem Umfange ein. Zunächst unterliegen
die Fette einer physikalischen Umwandlung. Es tritt Zerstäubung in
feinste Tröpfchen, Bildung einer Emulsion, ein. Die Bedingungen
zu ihrer Entstehung sind im Darmkanal sehr günstige. Die Anwesenheit
von Alkali im Darm- und Pankreassaft und das Vorhandensein von freien
Fettsäuren bewirken die Entstehung von Seifen. Das Alkali ist zum großen
Teil als Karbonat zugegen. Bei der Bindung des Alkalis an Fettsäuren

*) Vgl. zu dieser ganzen Frage: Marcet: The medical Times. 210(1858). — Cash:
Arch. f. (Anat. u.) Phvsiol. 3-23 (1880). — Of/ata: Ebenda. 515 (1881). — F. Volhard:
Zeitschr. f. klin. Med. 42. 414 (1900). — Adolf Zinsser: Hofmeistern Beiträge. 7. 31
nn05). — Alberf Fromme: Ebenda. 7. 51 (1905). — S. Lcvites: Zeitschr. f. physiol.
Chem. 49. 273 (1906). — E. S. London: Ebenda. 50. 125 (1906). — J. P. Sedgnük:
-lahrb. f. Kinderheilk. N. F. 44. 194 (1906). — ./. Ibrahim und /'. Kopci : Zeitschr. f.
Biol. 53. 201 (1910). — 6". v. Pesthy: Biochem. Zeitschr. 34. 147 (1911). — Jlanrir/i
Davidnohn : Biochem. Zeitschr. 49. 249 (1913).

= ) Vgl. z. B. Emil Abderhulden und A. Weil: Formentfoi-chung. 4. 76 (1921).

17*

9(50 Xl\. Vorlesung.

wird die Kohlensäure frei. Sie unterstützt beim Entweichen das Zer-
stäuben der Fetttröpfchen, indem sie solche zerschlägt. Was die freien
Fettsäuren anbetrifft, so finden sich solche wohl stets in den Fett-
gemischen der Nahrung. Ferner können sie auch bei der Spaltung von
Fett im Magen entstanden sein. Die Fettverdauung im Darmkanal würde
auf diese Weise durch die im Magen eingeleitete Fettspaltung wirksam
unterstützt. Vielleicht liegt in diesem Punkte eine ganz wesentliche Be-
deutung der Magenlipase.

Durch die Emulgierung der Fette wird eine starke Ober-
flächen Vergrößerung bewirkt. Jeder größere Fetttropfen zerfallt
in Tausende von kleinsten Tröpfchen. Auf diese Weise ist die Möglichkeit
gegeben, daß die Lipase rasch die einzelnen Fetteilchen zerlegen kann.
Es bietet sich ihr in jedem einzelnen Tröpfchen eine Angrift'smüglichkeit,
Die Lipase entstammt, wie schon wiederholt erwähnt wurde,
der Pankreasdrüse und fernerden Drüschen der Darmwand. Die
Pankreaslipase ist von Claude Bernard ^) entdeckt worden, nachdem schon
vor ihm Eherle ^) beobachtet hatte, daß sich Fette bei Zusatz von Pankreas-
gevvebe in eine Emulsion überführen lassen. Bernard bewies, daß die Bil-
dung der Emulsion nichts der Pankreasdrüse Eigentümliches ist. Er be-
obachtete, daß die Anwesenheit einer Spur von Seifen genügt, um beim
Schütteln von Fetten mit Wasser eine Flmulsion zu erzeugen. Das Wesent-
liche der Wirkung des Sekretes der Pankreasdrüse ist die Bildung von
freien Fettsäuren und von Glyzerin aus Neutralfetten. Die Bildung dieser
Spaltprodukte kommt der Lipase zu. Boldyreff'^) bewies das V^orkommen
eines Fette spaltenden Fermentes im Darmsaft.

Die Vorstufe der Lipase wird, wie schon erwähnt, durch
Galle aktiviert. Fürth und Schütz*) bewiesen, daß die Gallensäuren
das hierbei wirksame Prinzip darstellen. Diese Beobachtungen machen es
verständlich, weshalb die Fettverdauung so stark beeinträchtigt ist, wenn
aus irgend einem Grunde der Zufluß der Galle zum Darme behindert
wird. Die Lipase ist dann nur als Vorstufe zugegen und kann nicht in
die aktive Form übergeführt werden.

Wenn wir außerhalb des tierischen Organismus Pankreas- oder Darra-
saft auf fein emulgiertes Fett einwirken lassen, dann können wir nach
einiger Zeit den Nachweis führen, daß es zum großen Teil in seine Bau-
steine zerlegt ist. Eine vollständige Spaltung tritt nicht ein. Als Grund
dieser Erscheinung kimnte einmal eine hemmende Wirkung der sich
bildenden Abbaustufen auf die Fermenthydrolyse in Betracht kommen.
Sicher bewiesen ist, daß sich schließlich zwischen Ferment und den Spalt-
produkten, wenn diese eine gewisse Konzentration erreicht haben, ein
Gleichgewicht herstellt. Wird dieses durch Zusatz von Fettsäuren
und Glyzerin so verschoben, daß die Konzentration an Spalt-

') Claude Bernard: Memoiro siir le pancröas et sur le röle du suc paucreatique.
l'aris 1856.

') Eherle: Physiologie der Verdauung. Würzburg 1834.

3) W. Boldyretf: Zentralbl. f. rhysiol. 18. 460 (1905); Zeitsciir. f. pliysiol.
Chemie. 50. 394 (1907).

*) O. V. Fürth und ./. Schütz; Hofmeister?, Beiträge. 9. 28 (1906). — Vgl. auch
ß. Magnus: /eitschr. f. physinl. (Ihemie. 48. 373 (1906). — Kmil F. 'rerroine: Biochem.
Zeitsciir. 23. 404 (1910).

Fette, l'hfvsphatitle. Steriue. 261

Produkten erhöht wird, dann bewirkt die Lipase eine Syn-
these von Fett, d. h. die Lipase vollzieht nunmehr den um-
gekehrten Vorgang.!) Man hat aus den Beobachtungen über die Fett-
spaltung im Reagenzglas den Schluß ziehen wollen, daß auch im Darm-
kanal der Abbau der Fette kein vollständiger sein könne. Er ist jedoch
keineswegs berechtigt, denn es kommt im Darmkanal nie zu einem solchen
Gleichgewicht, weil einerseits die sich bildenden Spaltprodukte fortwährend
durch Resorption entfernt Averden, und ferner immer wieder neue Lipase
zugeführt werden kann. Theoretisch ist die Zerlegung der Fette in Glyzerin
und Fettsäuren im Darmkanal sehr wohl möglich. Es kämen dann nur die
Bausteine der Fette, die Fettsäuren bzw. Seifen und der Alkohol, meistens
Glyzerin, zur Resorption. Wir hätten in diesem Falle ganz entsprechende
Verhältnisse vor uns, wie bei den zusammengesetzten Kohlehydraten. Leider
läßt sich die Frage nach dem Umfang des Abbaus der Fette im Darm-
kanal nicht exakt beantworten. Es liegen genau die gleichen Schwierig-
keiten vor, wie wir sie bei der Besprechung der Verdauung der Polysaccharide
im Darmkanal schon hervorgehoben haben. Die Untersuchung des Darra-
inhaltes ergibt stets neben den Bausteinen der Fette auch diese selbst.

Es stehen sich zurzeit zwei Ansichten gegenüber. Nach der einen
Annahme wird das gesamte Fett vor der Aufnahme in seine
Bausteine zerlegt. 2) Andere Forscher dagegen glauben, daß nur ein
relativ kleiner Teil des Fettes gespalten wird. Der Rest soll in
Form feinster Tröpfchen direkt zur Resorption gelangen.-^) Für
beide Ansichten sind mit Hilfe verschiedener Methoden Unterlagen beige-
bracht worden. Es ist nicht geglückt, die eine oder die andere Meinung
in exakter Weise ganz zu widerlegen, wohl aber sind so viele Ergebnisse
bekannt geworden, die für eine jedenfalls sehr weitgehende bis vollständige
Spaltung der Fette sprechen, daß wir eine solche als höchst wahrscheinlich
vorhanden annehmen dürfen.

Die Vorstellung der Aufnahme von Fetttröpfchen erweckt zunächst
aus folgendem Grunde Bedenken: Beim Abbau der Polysaccharide und der
Eiweißstotte entstehen schon sehr frühzeitig wasserlösliche Produkte, die
leicht durch tierische Membranen dilfundieren. Es wäre an und für sich
wohl möglich, daß die Resorption w^enigstens zum Teil schon bei noch
zusammengesetzten Abbaustufen einsetzen und der weitere Abbau je nach
Bedarf in der Darmwand oder in den Geweben sich vollziehen würde. Die
Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß dies im allgemeinen nicht der Fall ist.
Der Abbau geht im wesentlichen bis zu den Bausteinen. Es sei in dieser
Hinsicht noch ganz besonders an das Verhalten des im Wasser relativ leicht
löslichen Rohrzuckers erinnert. Er ist weder in der Darm wand noch jen-
seits derselben anzutreffen. Bei den Fetten liegen die Verhältnisse ganz
anders. Sie sind in Wasser unlöslich. Wir kennen auch keine Zwischen-
stufen eines teilweisen Abbaus, die im Wasser löslich und daher diffun-

>) Vgl. ./. //. Kaxtle und A. S. Loeroiharf: Amer. Chem. Joiiru. 24. 391 (1900);
26. 533 (1901). — Hanriot: C. r. de la soc. biol. 53. 70 (1901). — Henri Pofterin: C.
r. de l'Acad. d. Sc. 136. 1152 (1903) und 138. 378 (104).

^) Vtrl. z. B. /. Mtink: Virchowa Arcliiv. 95. 407 (1884). — 0. Frank: Zeitschr.
f. Biol. 36. 568 (1898). — E. Pflüyer: J'flih/ers Archiv. 80. 111 (1900); 81. 375 (1900);
82. 303 (1900); 85. 1 (1901); 86. 211( 1902).

') Vgl. hierzu z. B. S. Exner: Pßiiffers Archiv. 84. (■)28 (1901).

262 XIV. Vorlesung.

dierbar sind. Die Frage spitzt sich somit hier, wie folgt, zu. Können die
Zellen der Darmwand in Wasser unlösliche Stoffe aufnehmen,
oder ist ihnen diese Möglichkeit versagt? Nun wandern Bakterien
durch die Darmwand durch, jedoch nur dann, wenn eine anatomische
Veränderung infolge einer »Schädigung der Epithelschicht der Darm-
wand vorhanden ist. Ferner ist behauptet worden, daß Stärkekörner die
Darmwand direkt passieren können, doch ist diesen Ergel)nissen immer
wieder widersprochen worden. i) Immerhin bleibt zunächst die Möglichkeit
bestehen, daß feinste Fetttröpfchen die Epithelzellen der Darmschleimhaut
durchwandern können. Wäre dies der Fall, dann Aväre allerdings nicht
ohne weiteres einzusehen, weshalb, wie die direkte Beobachtung ergibt,
stets ein sehr beträchtlicher Teil des Fettes sich im Darminhalt in
gespaltener Form nachweisen läßt. Unter der Voraussetzung, daß Fett-
tröpfchen die Darmzellen direkt durchdringen können, erscheint die
Bedeutung der Lipase darauf beschränkt, etwas freie Fettsäuren zu erzeugen,
um die Emulgierung des Fettes in Gang zu bringen. Je rascher ein Fett
-aufgenommen würde, ein um so kleinerer Teil würde der Verseifung
unterliegen Schließlich sei noch bemerkt, daß man auch daran gedacht
hat, daß Leukozyten bei dem Fetttransport eine Rolle spielen. Sie sollen
aus der Darmwand auswandern, sich mit Fett beladen und dann wieder
in sie zurückkehren.-) Diese Vorstellung hat wenig Anklang gefunden.
Sie bedarf dringend der Nachprüfung.

Nun haben wir bei der Besprechung der Verdauung der Kohle-
hydrate und insbesondere derDisaccharide hervorgehoben, daß sie offenbar
nicht nur den Zweck hat, Substanzen, die nicht durch tierische
Membranen diffundieren können, in solche zu verwandeln, die
diese Eigenschaft besitzen, sondern es wird durch den Abbau
die spezifische Struktur der aus mehreren Bausteinen aufge-
bauten Verbindungen vernichtet und so den Körperzellen ein
Baumaterial gel)oten, das keine besonderen, von Fall zu Fall
wechselnden Eigentümlichkeiten mehr besitzt. Sollten vielleicht
bei den Fetten entsprechende Verhältnisse vorliegen? In der Tat ist die
Möglichkeit durchaus gegeben, wenn auch noch nicht streng genug
bewiesen, daß die Fette der einzelnen Zellarten nicht allein durch das
Mischungsverhältnis, in dem die einzelnen Fettarten sich vorfinden, sondern
in weitgehender Weise auch durch die Art ihrer Zusammensetzung charak-
terisiert sind. In diesem Falle wäre es vei-ständlich, wenn die Fette voll-
ständig in die indifferenten Bausteine zerlegt würden. Es bleibt jedoch
die Möglichkeit, daß der Umbau sich erst in der Zelle vollzieht. Die
einzelnen Fette und insbesondere die Glyzeride, die ja die Hauptrolle spielen,
sind unter sich in ihren Eigenschaften recht ähnlich. Sie haben auch alle
einen gleichen Bau. Sie stellen Ester dar. Die Art der Bindung zwischen
den Fettsäuren und den Alkoholgruppen ist stets die gleiche. Es handelt
sich somit bei den Fetten nicht um jene Mannigfaltigkeit der Bindungs-
arten und damit der Struktur, wie wir sie bei den Polysacchariden an-
getroffen haben. Es kommen diese einfacheren Verhältnisse ganz oftenbar
auch in den Beziehungen zwischen den Fetten und dem auf sie eingc-

*) Fritz Verzür : Biochem. Zcitsclir. 34. 8(5 ( 1 91 1 ). — ./. Voi(/t : Kbciida. 36. H97 ( 1 91 1 ).

^) Vgl. liiorzn A. Wiedersheim: Fcstschr. d. 56. Vers. deiitscluT Natiuf. uud Är/to

zu Freiberg 1883. — I'reusse: Archiv!, wisseusch. iitid prakt. Tierlioilkuiide. 11. 1 (188.')).

Fette. Phosphatide. Sterine. 26H

Stellten Ferment zum Ausdruck. Es handelt sich stets um den gleichen
Vorgang: Lösung der esterartigen Bindung zwischen je einer Alkohol-
gruppe und einer Fettsäure. Es genügt ölten bar eine Art von Fermenten,
die Lipase, um die in Betracht kommenden Glyzeride zu spalten. i) Sie
ist nicht spezifisch auf bestimmte Strnkturverhältnisse eingestellt. 2) Es
würde somit das Erscheinen von ganz verschiedenartigen Fetten in den
Körperzellen an sie keine unlösbaren Aufgaben stellen. Sie können mit
der Lipase, die sie besitzen, in allen Fällen auskommen. Bei den Kohle-
hydraten liegen in dieser Hinsicht die Verhältnisse ganz anders. Den
Körperzellen fehlt die Möglichkeit, z. B. Rohrzucker oder Milchzucker zu
spalten, weil ihnen die auf diese Produkte eingestellten Fermente fehlen.
Die Zerlegung dieser Verbindungen in ihre Bausteine ist ein für alleraal
in den Darmkanal verlegt. Aus all den angeführten Gründen ist es ver-
ständlich, weshalb die Frage der Resorption und des Transportes von
ungespaltenem Fett trotz zahlreicher Untersuchungen immer noch eine
unentschiedene ist.

Eine weitere große Schwierigkeit in der Beurteilung des Umfanges
des Fettabbaues im Darmkanal bereitet die Beobachtung, daß bald nach
Beginn der Fettverdauung in den Darmepithelien Neutralfett
nachweisbar ist. 3) Diejenigen Forscher, die geneigt sind, eine direkte
Aufnahme von Fetttröpfchen anzunehmen, halten das in den Darmepithelien
feststellbare Fett für unverändertes Nahrungsfett. Jene Autoren jedoch, die
eine Spaltung der Fette in Glyzerin und Fettsäuren als unerläßliche Vor-
bedingung der Resorption betrachten, nehmen an, daß diese Bausteine be-
reits in der Darmwand wieder zu Fett zusammengefügt werden. Nach
einer fettreichen Mahlzeit können wir das Fett direkt im Blute
beobachten. Das Blutplasma erscheint milchig getrübt. Beim Stehen
setzt solches Blut 'oft eine Fettschicht ab. Ferner läßt sich das Auf-
treten von Fetten in der Blutbahn in schönster Weise mittels des Ultra-
mikroskops verfolgen. Dieses beruht auf dem gleichen Prinzip, mit Hilfe
dessen wir feinste Stäubchen in der Luft durch Einfallen von Lichtstrahlen
in einen dunklen Raum sichtbar machen können. Man hat die kleinen
Fetteilchen Hämokonien genannt.*)

Es fragt sich nun, wie das synthetisch aufgebaute, bzw.
nach der anderen Annahme direkt resorbierte Nahrungsfett aus
den Zellen der Darmw^and herauskommt, und wie es schließlich
in die Blutbahn gelangt. Findet auch wieder eine Spaltung in Fett-
säuren und Glyzerin statt, oder wandern die feinen Fetttröpfchen durch die
Zellwand? Es ist dies eine sehr schwierig zu beantwortende Frage. Aner-
kennt man, daß feinste Fetttröpfchen die Zellwand durchwandern können,
dann ist nicht recht verständlich, weshalb a priori verneint wird, daß die
Darmepithelzellen Nahrungsfett in feinster Emulsion aufnehmen können.

*) Vgl. hierzu u. a. L. Morel uud E. Terroine: C. r. de TAcad. d. Sciences.
19. Juli 1909. — K. George Falk: Journ. of the Amer. Chem. Soc. 35. 601 (1903). —
Emil Abderhalden und Egon Eichivald: Ber. d. Deutschen Chera. Ges. 47. 1856, 2880
(1914); 48. 113, 1847 (1915).

2) Yg\. Emil Abderhalden und Arthur Weil: Fermentforschung. 4. 76 (1921).

3) Noll: Pflüger?, Arch. 136. 208 (1910).

*)Alfred Neumann: Zentralbl. f. Physiol. 21. (1907); 27. 214 (1913). — A. Kreidl
und A. Neumann: Sitzungsber. d. Wiener Akad. Math.-naturw. Klasse. 120. (19111

2(i4 XIY. Vorlesung.

Es ist zurzeit ganz unmöglich, hier eine Entscheidung zu treffen. Lange
Zeit glaubte man, daß die mikroskopische Verfolgung der Fettresorption
und des Fetttransportes volle Klarheit über die bestehenden Verhältnisse
ergeben würde. Bald wurde Jedoch festgestellt, daß die Fette und Fettsäuren
sich in mancher Hinsicht gegenüber vielen sogenannten Fettreagentien so
ähnlich verhalten, daß es unmöglich ist, zu entscheiden, ob im einzelnen Falle
Fette oder Fettsäuren zur Beobachtung kommen. Eine weitere Schwierigkeit
bietet der Umstand, daß das Fett in der Zelle sich dem Nachweis ganz
entziehen kann. Niemals darf aus dem negativen Ausfall von mikroskopi-
schen Fettreaktionen der Schluß gezogen werden, daß kein Fett vorhanden
ist! Ganze Lehren sind auf solchen Trugschlüssen errichtet worden!

Steht man auf dem Standpunkte, daß die Fette vor ihrer Resorption
vollständig in ihre Bausteine zerlegt werden, so liegt kein Grund vor,
daran zu zweifeln, daß auch in den Darmepithelien das durch Synthese
entstandene Fett wieder vor dem Weitertransport gespalten wird. Aller-
dings müßte sich dann sofort wieder eine Synthese anreihen, weil wir im
Blute Fettsäuren beziehungsweise Seifen und Glyzerin höchstens in geringen
Spuren auffinden, dagegen Fett in größerer Menge. Der Fettgehalt des Blutes
zeigt direkte Beziehungen zur Fettaufnahme. Nun können wir jederzeit
im Reagenzglas der Spaltung von Fett durch Herbeiführung der oben ')
erwähnten Bedingungen die Synthese folgen lassen und umgekehrt nach Belie-
Iten dieser Halt gebieten und den Vorgang wieder in die Richtung der
Spaltung lenken. Weshalb sollte die Zelle diese Vorgänge nicht auch in
jeder Richtung beherrschen! Die Darmepithelzelle nimmt Seifen, Glyzerin und
wohl auch Fettsäuren auf Sie besitzt Lipase. Zunächst werden die Spalt-
produkte angereichert. Ist eine gewisse Konzentration an ihnen erreicht, dann
setzt die Synthese ein. Das gebildete Fett kann dann nach Bedarf wieder ge-
spalten werden. Mit dieser Erklärung allein können wir uns nicht zufrieden
geben. Wohl ist es denkbar, daß durch die immer wieder zufließenden
Spaltstücke des Fettes und durch eventuelle Mehrproduktion von Lipase
das Gleichgewicht zwischen Ferment und Substrat immer in der gleichen
Richtung verschoben wird, wir kommen jedoch nicht über die Schwierig-
keit der Erklärung des ganzen Vorganges hinaus, wenn wir erwähnen,
daß kurze Zeit nach der Fettaufnahme auch schon solches im Blute er-
scheint. Wozu dient dann die vorübergehende Synthese in der
Darm wand? Diese Fragestellung bietet nur dann fast unüberwindbare
Schwierigkeiten, wenn man das ganze Problem der Fettverdauung und
-resorption nur qualitativ und nicht auch quantitativ verfolgt. Niemand
hat bis jetzt bewiesen, daß die gesamten resorbierten Bausteine der
Fette in den Darmepithelien als Neutralfett auftreten. Nichts spricht dagegen,
daß der bei weitem größte Teil der resorbierten Seifen, Fettsäuren
und des Glyzerins direkt durch die Zellen der Darmwand in den Köri)er
gelangt, und zwar wird, wie wir gleich erfahren werden, in der Haupt-
sache die Lymphbahn eingeschlagen. In der Lymphe vollzieht sich vielleicht
erst die Synthese zu Fett. Es ist leicht möglich, daß hierbei die Leukozyten
eine wesentliche Rolle spielen, und insbesondere den Lymphknoten — den
Mesenterialdrüsen - - in dieser Hinsicht eine ganz besondere Bedeutung
zukommt. Vielleicht wird nur der allergeringste Teil der resorbierten

') Vgl. S. 260.

Fette. Phosphatide. Sterine. 26Ö

Bausteine der Fette in den Darmepithelien zurückgehalten und in Neutral-
fett verwandelt. Vielleicht liegt eine Regulation des Zustromes der Fettbestand-
teile in diesem Verhalten vor. Wir kommen somit zu dem Schlüsse,
daß der Befund von Xeutralfett in den Darmepithelien während
der Fettaufnahme der Anschauung, daß im Darmkanal die Fette
vollständig gespalten werden, nicht widers])richt. Die Annahme
daß schließlich alles aufgenommene Fett als solches in den Zellen der
Darmwand wieder erscheint, ist unbewiesen. Es sprechen mehr Gründe da-
für, daß Glyzerin, Fettsäuren und Seifen direkt den Lymphspalten zuge-
führt und hier Fett aus den Bausteinen gebildet wird. Ein wiederholter
Ab- und Aufbau bereitet der Erklärung keine Schwierigkeiten, besonders,
wenn man mit Bat/liss^) der Ansicht ist. daß ein und dassellte Ferment
je nach den Konzentrations^'erhältnissen bald ab-, bald aufbauen kann.
Verschiebungen in den Mengenverhältnissen zwischen Ferment und Sub-
strat kann die Zelle in mannigfacher Weise vornehmen. Einmal kann sie
für bestimmte Substanzen nur in der einen Richtung, z. B. von außen nach
innen durchlässig sein. Es kommt so zur Anreicherung von solchen. Auch
kann die Zelle gebildete Bausteine aus zusammengesetzten Verbindungen
entlassen und so ihre Konzentration fortgesetzt vermehren. Dann kann
sie Produkte durch Kuppelung mit anderen Zellbestandteilen festlegen und
auf diesem Wege das Konzentrationsverhältnis verändern. Endlich vermag
sie bald mehr, bald weniger aktives Ferment hervorzubringen. Schließlich
besteht die Möglichkeit, daß die Zelle durch Änderung der Reaktion, der
Innenkonzentration usw. Fermentvorgänge bald beschleunigt, bald hemmt.
Alle diese verschiedenen Maßnahmen, welche die Zellen in jedem Augen-
blicke in der mannigfaltigsten Weise herbeiführen können, vermögen wir
im einzelnen Reagenzglasversuch nicht nachzuahmen. Unsere Versuche
sind viel zu grob und in ihren Bedingungen immer ganz einseitig eingestellt.
Wir können nicht genug davor warnen, die Zellvorgänge zu schematisieren
und ausschließlich vom Gesichtspunkte unserer Laboratoriumserfahrungen
zu beurteilen.

Aus der großen Zahl der vorliegenden Beobachtungen über den Ab-
bau der Fette im Darmkanal, ihre Aufnahme und ihr Verhalten in der
Darmwand seien einige besonders überzeugende mitgeteilt. Wir müssen
dabei vorausschicken, daß das resorbierte Fett in den Lymphbahnen des
Mesenteriums dem Ductus thoracicus zugeführt wird. Sein Inhalt, auch
Chylus genannt, ergießt sich dann in die Vena anonyma. Dieser Umstand
erleichtert in mancher Beziehung das Studium des Überganges der Fette
in den tierischen Organismus. Man kann nämlich den Ductus thoracicus
nach außen ableiten, indem man ihn vor seiner Einmündung in die Vena
anonyma durchschneidet und dann in die Haut einnäht, oder man bringt
in seiner Wand eine seitliche ötfnung, eine Fistel, an. Zu (|uantitativen
Beobachtungen ist es unbedingt notwendig, den gesamten Inhalt des Ductus
thoracicus nach außen abzuleiten.

Verfüttert man nicht Neutralfette sondern ausschließlich
Fettsäuren oder Seifen, dann erscheint im Chylus Neutralfett.-)
Dieses Ergebnis beweist, daß der tierische Organismus imstande ist, Fett

') W. M. Bayliss: Journ. of Physiol. 46. 236 (1913).

") Radijeicski: Virchous, Archiv." 43. 26S (1868). — /. Mnnk: Ebenda. 95. 431
(1884). — 1. Munk und Rosenstein: Ebenda. 123. 230. 484 (1891).

2(5(3 XIV. Vorlesung.

aufzubauen, und zwar mußte er in diesem B'alle außerdem noch das Glyzerin
stellen, da dieser Alkohol nicht verfüttert wurde. Ferner wurden nüchterne
Hunde teils mit Fett, teils mit einem Gemisch von Fettsäuren und Gly-
zerin gefüttert. Das Darmepithel zeigte das gleiche mikroskopische Bild.i)
Ich selbst hatte oft Gelegenheit, bei Versuchen über den Ersatz der Nahrungs-
stofte durch ihre Bausteine nach Eingabe von Fettsäuren und Glyzerin in
den Lymphbahnen des Mesenteriums beträchtliche Mengen von Fett zu sehen. 2)

Argyrts und Frank") verfütterten Hunden Monoglyzeride. d. h
Fette, in denen das Glyzerin nur eine Fettsäuregruppe trug. Im Chylus
erschienen keine Monoglyzeride, sondern Triglyzeride, Die einfachste
Erklärung dieses Befundes ist die Annahme einer vollständigen Hydrolyse
des Monoglyzerids zu Glyzerin und Fettsäure. Daran schloß sich dann eine
Svnthese von Triglyzeriden aus den gebildeten Fettsäure- und Glyzerin-
molekülen. Dabei müssen von den letzteren welche unbenutzt übrig ge-
blieben sein, weil die Fettsäuren von drei Molekülen der Monoglyzeride
notwendig sind, um ein Molekül Triglyzerid zu bilden. Über den Ort
der Verseifung des Monoglyzerids sagt allerdings dieser Versuch nichts
aus. Sie kann sich im Darmkanal vollziehen, es ist jedoch nicht aus-
geschlossen, daß die Hydrolyse erst in der Darmwand stattfindet.

Interessant ist, daß Fettsäureäthylester*) und -glykolester»),
d. h. Fette, in denen an Stelle von Glyzerin Äthylalkohol bzw. der zwei-
wertige Alkohol Glykol zugegen ist, ganz gut ausgenutzt werden. Es wäre
wichtig zu erfahren, ob nach erfolgter Aufnahme in der Darmwand auch
hier Triglyzeride gebildet werden.

Bei vielen Fetten muß ohne Zweifel unter allen Umständen der Re-
sorption eine weitgehende Spaltung vorausgehen. Es sind dies jene Ver-
bindungen, deren Schmelzpunkt höher als die Körpertemperatur liegt. Die
Bildung einer Emulsion ist nicht möglich, so lange das Fett nicht in die
flüssige Form übergeführt ist. Nun wird derartiges Fett ganz gut verwertet.
I. Munk fand z. B., daß Hammeltalg, der bei ca. 50** schmilzt, vom Hunde
bis zu 90"/o ausgenutzt wird, ^i

Besonders interessant ist die Beobachtung, daß auch der bei öS"
schmelzende Walrat zur Resorption gelangt. Daß ihr eine Zerlegung
in die Bausteine vorausgehen muß, beweist die an einem Menschen mit
einer Lymphfistel gemachte Beobachtung. Es trat nämlich im Chylus
hauptsächlich Fett auf, an dessen Bau Palmitinsäure und Glyzerin beteiligt
waren. Nun besteht der Walrat, wie wir schon früher mitgeteilt haben,
aus Palmitinsäure und Zetylalkohol. Der letztere war somit durch Glyzerin
ersetzt worden.

Zur Entscheidung der Frage, ob wirklich die Bildung einer feinsten
Emulsion genügt, um eine Aufnahme von Fett durch die Darmwand zu

») Perewoznikoff: Zbl. f. d. med. Wissensch. 851 (1874).

'') Vgl. hierzu die Literatur Emil Abderhalden: Synthese der Zellbausteiue in
Pflanze und Tier. J. Springer. Berlin 1912.

^) A. Argyris und O. Frank: Zeitschr. f. Biol. 59. 143 (1912).

*) 0. Frank: Zeitschr. f. Biol. 36. 5(i8 (1898). — J. Mliller und Jlans Murscfi-
hamer: Biochena. Zeitschr. 78. 63 (1916).

^) H. Heinrich Franck: Münchener med. Wochenschr. 65. 1216 (1918).

8) Immanuel Munk: Virchoir^ Archiv. 80. 10 (1880); ebenda. 95. 407 (1884).—
Vgl. auch Arnschink: Zeitschr. f. Biol. 26. 434 (1890). — 0. Frank: Archiv f. (Anat. u.)
Phvsiol. 308 (1894). — Friedrich Müller: Zeitschr. f. kliii. Med. 12. 45 (1887).

Fette. Phosphatide. Sterine. 267

ermöglichen, sind die folgenden \'eisuclie ausgeführt worden.') Lanolin
ist ein Fett, das sehr schwer verseif bar ist. Es bildet jedoch mit Wasser
verrieben eine sehr feine Emulsion. Wurde eine solche einem Hunde ver-
füttert, dann fand man im Kot 97'5''/o des verabreichten Lanolins wieder,
d. h. es war offenbar keine Spur von Lanolin zur Resorption gelangt.
Die fehlenden ^2'b'>/o des verfütterten Fettes sind sicher auf die bei
solchen Fütterungsversuchen nicht zu umgehenden Fehlerquellen zurück-
zuführen. Endlich hat man auch im Darmkanal hydrolysierbares Fett
innig mit nicht verseif barem vermengt, eine Emulsion bereitet und dann
das Gemisch verfüttert.'-) Es zeigte sich, daß das von Lipase spaltbare Fett
resorbiert worden war, während das andere Fett — z. B. weiches Paraffin —
vollständig unresorbiert blieb. Es wäre gesucht, wenn man annehmen
wollte, daß die nicht durch Lipase verseifbaren Fette deshalb nicht zur
Autnahme gelangt sind, weil sie in ihrer Zusammensetzung von der der
gewöhnlichen Fette abweichen. Immerhin muß auch daran gedacht werden.-^)

Im Anschluß an diese Versuche sei bemerkt, daß die Resorption
der Fette um so leichter erfolgt, je niedriger sie schmelzen.
Man darf jedoch diese Tatsache im Hinblick auf die mitgeteilten Beob-
achtungen nicht ohne weiteres im .Sinne einer direkten Aufnahme von
ungespaltenem Fett verwerten. Daß hoch schmelzende Fette nur sehr langsam
zur Resorption gelangen, kann sehr wohl seinen Grund darin haben, daß ihr
Abbau stark verlangsamt ist. Das Ferment hat keine große Angriffsfläche,
während die niedrig schmelzenden Fette leicht Emulsionen bilden und auf
diese Weise der Lipase eine viel größere Angriffsmöglichkeit bieten. So wird
Olivenöl zu 97*7''/o ausgenutzt. Von den zwischen 25 und 34" schmelzenden
Fettarten (Gänse-, Schweinefett) werden bis zu 97"5''/o aufgenommen. Vom
Hammeltalg dagegen, der bei 44 — 51" schmilzt, werden beim Menschen nur
90 bis 9r5"/o resorbiert, von dem bei 53" schmelzenden Walrat gar nur
15"/o. Über den Umfang der Fettresorption haben PcUenkofer und Voit^)
und Bubrif^r'') Versuche angestellt. Erstere fanden, daß ein 35 kg schwerer
Hund im Tage von 350 g Fett 98"/o resorbieren kann. Ebensoviel kann
nach liiihner unter Umständen auch der menschliche Darm aufnehmen. Im
allgemeinen werden jedoch nicht mehr als 100 — 120 g Fett vertragen.

Für die Annahme einer Resorption von ungespaltenem Fett schienen
die folgenden Beobachtungen zu sprechen. Wie wir schon l)etont haben,
liefert die Pankreasdrüse die Vorstufe der Lipase. Diese vermag, nach-
dem sie durch Gallensäuren aktiviert worden ist, Fette zu zerlegen. Dem
Pankreassaft kommt noch eine weitere Bedeutung bei der Fettverdauung
zu. Er führt Alkalikarbonat mit sich. Das Alkali dient zur Bildung von
fettsauren Salzen (Seifen). Ihre Entstehung vermittelt das Eintreten
der Emulsion. Unterbindet man nunmehr die Ausführungsgänge
der Pankreasdrüse, oder entfernt man die Drüse, so findet doch

') Connstein: Archiv f. (Auat. u.) Pliysiol. 30 (18'.)9). — Alexander r. Fekete:
Pjnif/cri> Archiv. 139. 211 (1911). — W. R. Bloor: Jouru. of Biol. Chem. 15. lOö (1913).

-) F. Henriqncs iiud C. Hansen: Zcntralbl. f. Physinl. 14. 313 (1900).

^) Es sei iu dieser Hinsicht z. B. darauf hingewiesen, daL'i wir Farbstoffe kennen,
die von bestimmten Zellen aut'L,'enoninicn werden und von anderen nicht.

••) Fettenkofer und ('. Voit: Zeitschr. t. Biol. 9. 1 (1873).

5) M. Rnhner: Zeitschr. f. Biol. 15. ll.ö (1879).

268 ^1^- Vorlesung.

noch eine Aufnahme von Fett statt. i) Sie ist zwar stark herabgesetzt,
jedoch sicher nachweisbar. Von Milchfett wurden z. B. noch 28 — 5H" o
der v^erabreichten Menge aufgenommen.-) Dieser Befund ist nicht mehr
auffallend und darf nicht mehr als Beweis für eine direkte Resorption
von ungespaltenem Fett angeführt werden, seitdem wir wissen, daß die
kleinen Drüsen des Darmes auch Lipase absondern. Auch sie wird durch
Gallensäuren aktiviert. Fällt die Pankreaslipase auch fort, so kann somit
der Darmsaft immer noch Fette spalten. Erschwerend für die Fettverdauung
dürfte bei Abwesenheit des Pankreassaftes — besonders bei Karnivoren —
die infolge der sauren Reaktion des Chymus unzureichende Bildung einer
Emulsion sein. Aus dem Magen wird nämlich beständig saurer Chymus
in den Darm befördert. Unter normalen Verhältnissen wird ein erheblicher
Teil der zugeführten Säure im Darm durch das Alkali des Pankreassaftes
neutralisiert. Wird kein solcher sezerniert. so wird die Reaktion des
Chymus im Darme länger sauer bleiben, als unter normalen Verhältnissen.
Daß die saure Reaktion der Bildung einer Emulsion hinderlich ist, beweist
der folgende Versuch. Übersättigt man eine Fettemulsion mit Säure, so
sieht man sie allmählich verschwinden. Es treten größere Öltropfen
auf. die sich an der Oberfläche der Flüssigkeit ansammeln. Daß,
wie Teiclimann^) nachgewiesen hat, bei Kaninchen nach Unterbindung des
Ductus pancreaticus die Fettresorption nicht wesentlich gestört ist, spricht
nicht gegen die erwähnte Auffassung der Störung der Fettverdauung und
-resorption nach Wegfall der Pankreassekretion. Die Sekrete des Dünn-
darmes der Herbivoren verfügen über größere Alkalivorräte als die der
Karnivoren. Daß das Milchfett trotz des Fehlens des Pankreassaftes so
ausgiebig zur Resorption gelangt, erklärt sich vielleicht aus folgendem
Umstände. Wird Milch durch Lab zur Gerinnung gebracht, und dann das
Gerinnsel durch Pepsin in Gegenwart von Salzsäure in Lösung gebracht,
so erhält man eine sehr beständige saure Fettemulsion.

Eine bedeutungsvolle Rolle spielt bei der Fettresorption vor allem
auch die Galle. Ursprünglich hat man ihr einen direkten Einfluß auf
die Darmepithelien zugeschrieben. Sie sollte diese zur Resorption an-
reizen. Die Bedeutung der Galle beruht jedoch, wie besonders Pflnger^)
betont hat, im wesentlichen auf ihrem Lösungsvermögen für Fett-
säuren und Seifen. Eine Mischung von Galle und Natriumkarbonat
vermag große Mengen von Stearin- und Palmitinsäure zu lösen. Die
gallensauren Alkalisalze bringen viele wasserunlösliche Stofle in Lösung. ^)
Besonders wichtig ist das Lösungsvermögen der Galle für die in Wasser
so schwer löslichen Magnesia- und Kalkseifen. Bei dieser Gelegenheit
wollen wir erwähnen, daß durchaus nicht alle bei der Spaltung von Fetten
sich bildenden Fettsäuren als Salze im Darminhalt vorhanden zu sein

') Vgl. hierzu ./. /•. Mcring und (). Minkowski: Arch. f. expor. l'atli. u. riiariuak.
26. 371 (1890).

") Abelmami: luauir.-Diss. Dorpat. 1890. — Vgl. auch W. Sandmexjer: Zeitschr.
f. Bio]. 31. 12 (1894).

•'J M. Tcichmanu: Inaug.-Diss. Breslau 1891.

*) E. Fflüger: Pflilffers ArchW. 88. 299(1902); 88. 431 (1902); 90. 1 (1902). —
Vgl. auch G. RÖssi: Arch. di Fisiol. 4. 429 (1907).

^) Vgl. H. Wieland und //. Sorge: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 97. 1 (191G). —
Vgl. auch (Jarl Nenbfrg: Biochem. Zeitschr. 76. 107 (1916).

Fette. I'hnspl'atiile. Stcriue. 269

brauchen. Einmal ist es fraglich, ob in jedem Falle genügend Basen zur
Bindung der Fettsäuren zugegen sind. Ferner sind die Seifen disso-
ziierbare Verbindungen. Man muß unter diesen Umständen stets so-
wohl die Löslichkeit der Seifen, als auch diejenige der Fettsäuren be-
rücksichtigen.

Daß die Galle einen großen Einfluß auf die Resorption der Fette hat,
geht aus den Versuchen von Düstre'^) hervor. Er unterband beim Hund
den Ductus choledochus und stellte eine Fistel zwischen Gallenblase und
Dünndarmmitte her. Bei fettreicher Nahrung erwiesen sich erst die unter-
halb dieser Fistel befindlichen Chylusgefäße milchig getrübt. Die Galle
allein scheint bei der Fettresorption nicht ausschlaggebend zu sein, viel-
mehr wirkt sie mit dem Pankreassaft zusammen. Es läßt sich dieser Um-
stand, wie Claude Bernard gezeigt hat, in sehr hübscher Weise beim
Kaninchen zeigen. Bei diesem mündet der Ductus choledochus etwa 10 cm
über dem Pankreasgang in den Dünndarm ein. Zwischen den beiden Ein-
mündungssteilen bleiben die Chylusgefäße auch bei fettreicher Nahrung
klar und durchsichtig. Erst unterhalb des Eintrittes des Pankreassaftes
erblickt man milchig getrübte, fetthaltige Chylusbahnen. Diese Beobach-
tungen ergeben ein weiteres Moment für das \'erständnis der mangel-
haften Fettausnützung nach Ausschaltung des Sekretes der Pankreas-
drüse. Fehlen Galle und Pankreassaft, dann ist die Fettaufnahme fast
völlig aufgehoben.

Aus allen diesen Beobachtungen geht hervor, daß viele Momente zu-
sammenwirken müssen, um die Verdauung und Resorption der Fette in
richtigen Bahnen zu halten. Es sind uns noch lange nicht alle diese Be-
dingungen genau bekannt. Es ist deshalb leicht verständlich, daß der Ver-
such, die Fettverdauung und -resorption in isolierten Darmschlingen zu
studieren, widersprechende Resultate liefern mußte. -) Wir haben beim Fett-
abbau etwas ganz Entsprechendes vor uns, wie bei dem der Polysaccharide.
Die Spaltung erfolgt sicherlich nicht plötzlich in großem Umfange, sondern
es dürften auch hier die fortwährend in kleinen Mengen entstehenden Ab-
baustufen immer bald zur Resorption kommen, so daß keine einseitige
Anhäufung irgend eines Spaltproduktes stattfindet. Man könnte auch
daran denken, daß der Abbau ein stufenweiser ist und zunächst aus dem
Triglyzerid ein Diglyzerid wird. Dieses könnte dann unter Verlust eines
weiteren Fettsäuremoleküls in ein Monoglyzerid übergehen. Aus diesem
erhielte man schließlich Glyzerin und das letzte Molekül Fettsäure. Für
die Annahme eines solchen allmählichen Abbaues der Fette liegen jedoch
keine Beweise vor. Sie läßt sich mittels Fetten prüfen, die optische Ak-
tivität besitzen.

Ehe wir das Schicksal der Fette bzw. ihrer Spaltprodukte nach statt-
gehabter Resorption weiter verfolgen, müssen wir noch kurz die Frage
erörtern, ob die Darmflora den Fetten bzw. ihren Bausteinen etwas an-
haben kann. Es unterliegt keinem Zweifel, daß die im Darme vorhandenen
Mikroorganismen Fett spalten können. Auch sie verfügen über Lipase.
Ferner können sie die Bausteine der Fette weiter zerlegen und verändern.
Was aus dem Glyzerin und den einzelnen Fettsäuren wird, ist noch nicht

1) A. Das/re: Arch. de phvsiol. norm, et path. 22. 315 (1890).

2) Vgl. hierzu z. B. H'. ('röner: Biochem. Zeitschr. 23. 97 (1909). - Otto v. Fürth
und Julius Schütz: Hofmeister?: Beiträge. 10. 4()2 (1907).

270 XIV. Vorlesung. Fette. Phosphatide. Sterine.

genauer festgestellt, .ledenfalls dürfen wir bei quantitativen Versuchen
über die Fettresorption die Möglichkeit einer unter besonderen Verhält-
nissen vielleicht ganz beträchtlichen Wegnahme von Fett und seinen Bau-
steinen durch die Darmflora nicht vernachlässigen.

Im Anschluß an die Fette sei kurz erwähnt, daß sehr vieles dafür
spricht, daß die Phosphatide im Magendarmkanal in entsprechender Weise,
wie die Fette, abgebaut werden, doch fehlt uns leider noch ein genauer
Einblick in das Verhalten der verschiedenen Verbindungen dieser Körper-
klasse im Darmkanal. Es ist dies nicht auffallend, wenn wir daran
erinnern, daß wir diese Gruppe von Stoffen erst in ihren Umrissen kennen.
Überall, wo wir hinblicken, klaffen hier weite Lücken. Sobald wir über
die Zusammensetzung und die Struktur von Verbindungen nicht ganz genau
unterrichtet sind, verlieren wir jeden sicheren Grund bei biologischen
Problemen. Etwas genauer untersucht ist das Verhalten des Lezithins
gegenüber den einzelnen Verdauungssäften. Pankreassaft und Darmsaft zer-
legen Lezithin!) in Fettsäuren und Glyzerylphosphorsäure. Auch Cholin wird
frei, ob in seiner Gesamtheit, ist nicht festgestellt. Der Abbau des Lezithins
braucht nicht einheitlich zu sein. Er könnte auch so verlaufen, daß Cholin
z. B. an Phosphorsäure gebunden bleibt. Es läßt sich vorläufig über den
Umfang der Lezithinspaltung im Darmkanal nichts aussagen. In Analogie
zu den an anderen organischen Nahrungsstoffen gemachten Erfahrungen darf
wohl angenommen werden, daß auch die Phosphatide bei der Verdauung
in ihre Bausteine zerlegt werden. Ob dabei die Lipase bei diesem Abbau,
wenigstens bei der Loslösung der Fettsäuremoleküle, mitwirkt, oder ob
besondere Fermente in Frage kommen, wissen wir zurzeit nicht.

Über das Verhalten der Sterine im Magendarmkanal wissen wir
wenig. Die Sterinester dürften wohl gespalten werden. Im übrigen ge-
langen die Sterine wohl zum größten Teil unverändert zur Resorption.
In den Fäzes findet man veränderte Sterine. Das Koprosterin stammt
vom Cholesterin ab und geht durch Reduktion und Umlagerung aus ihm
hervor. Wahrscheinlich liegt Bakterienwirkung vor. Das in den Pferde-
fäzes aufgefundene Hippokoprosterin wird auf Phytosterine der Nahrung
zurückgeführt. '-)

•) Bokai/: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 1. 157 (1887). — Paul Mayer: Biochera.
Zeitschr. 1. 39 (19üß). — Ä. Clementi: Atti R. Accad. dei Lincei. Roma. (3.) 28. II.
465 (1919).

-) Charle.'i Doree und J. A. Gardner: Proc. of tlie roval Soc. B. 80. 212 (1908).

Vorlesung XV.

Fette. Phosphatide. Sterine.

Das Verhalten der Fette, Phosphatide und Sterine im tierischen
Organismus. Ihre Beteiligung am Zellstoffwechsei. Die Stoffwechsel-
zwischen- und -endprodukte der Fette und Phosphatide und ihre

Bausteine.

Wir haben aus den vorliegenden Ergebnissen verschiedenartiger \'er-
suche den Schluß gezogen, daß die Fette und Phosphatide im Darnikanal
höchstwahrscheinlich vollständig in ihre Bausteine zerlegt werden. Diese
gelangen zur Resorption. Ein Teil der aufgenommenen Bausteine der Fette
wird in den Darmepithelien wieder zu Neutralfett aufgebaut. Es ist mehr
als fraglich, ob die Abbauprodukte des gesamten Fettes zuerst in den Epithel-
zellen der Darmwand halt machen, um erst dann, vielleicht nach wieder
erfolgter Spaltung, weiter befördert zu werden. Es ist näher liegend.
anzunehmen, daß Seifen, Fettsäuren und Glyzerin direkt durch die Zellen
hindurch in die Lymphspalten übergeführt werden und hier in Neutral-
fett übergehen. Über das Verhalten der Phosphatide nach erfolgter Re-
sorption der einzelnen Bausteine wissen wir nichts Sicheres. Es ist ml>g-
lich, daß der Aufnahme in die Darmwand unmittelbar die Synthese folgt.
Es ist jedoch sehr wohl denkbar, daß die einzelnen Bausteine den Körper-
zellen als solche zugeführt werden.

Wir haben bereits erwähnt, daß die Fette zum grüßten Teil auf dem
Lymphwege zum Transport gelangen. Schon die einfache Beobachtung
zeigt uns an, daß die Lymphbahnen des Mesenteriums den Fetttransport in
großem Umfange übernehmen. Wenn man z. B. bei einem hungernden oder
nüchternen Tiere den Dünndarm hochhebt und damit das Mesenterium
anspannt, dann kann man die Lymphbahnen, auch Chylusgefäße genannt.
nur schwer erkennen. Führt man jedoch den gleichen Versuch bei einem
Tiere aus, das etwa 2 — 6 Stunden vor der Tötung eine fettreiche Nahrung
erhalten hat, dann erkennt man die Chylusbahnen ohne weiteres. Sie sind
ganz prall mit Fett gefüllt und sehen infolgedessen mattweiß aus.

Diese Beobachtung beweist nur, daß Fett auf dem Wege der Lymph-
bahnen zum Weitertransport gelangt. Sie schließt jedoch nicht aus. daß
auch solches von den Pfortaderwurzeln aufgenommen wird. Es sind zwei
Wege gegeben, um die Frage nach der direkten Aufnahme von Fett durch

'1 i -1

XV. Vorlesunff.

die Blutbahn zu entscheiden. Einmal kann man das Pfortaderblut während
der Fettresorption auf Feit untersuchen, und ferner läßt sich der Chylus
des Ductus thoracicus aus einer Fistel sammeln und analysieren. Bei
gemischtem Futter steigt die Menge des in der Zeiteinheit ausfließenden
Cbylus fast gar nicht an. Er zeigt nur eine auffallende Änderung
seines Aussehens, wenn in der Nahrung Fett enthalten ist. Während
der Chylus sonst durchscheinend ist, wird er undurchsichtig. An
dieser Änderung der Beschaffenheit des Chylus sind die Fette schuld. Der
Chylus enthält das Fett in feinster Emulsion. Führt man einen derartigen
Versuch so aus. daß man zunächst den beim nüchternen Tiere ausfließenden
Chylus auf Fett untersucht und dann nach Verabreichung einer bestimmten
Fettmenge die Ductuslymphe während einer längeren Zeit sammelt und
nunmehr den Mehrgehalt an Fett feststellt, dann findet man, daß die
größte Menge des resorbierten Fettes den Lymphweg einschlägt. i) Es ist
schwer, eindeutig festzustellen, ob stets auch Fett durch die Pfortader-
wurzeln aufgenommen wird.'-) Eine exakte Entscheidung dieser Frage-
stellung ist deshall) so schwierig, weil vom resorbierten Fett sicher etwas
in der Darmwand liegen bleibt und ohne Zweifel immer auch ein aller-
dings kleiner Teil davon von Bakterien verändert wird. Ferner dürften
auch Bestandteile der aufgenommenen Fette, ohne wieder zu Neutralfett
umgewandelt zu werden, Verwendung finden. Schließlich kann auch Fett
unresorbiert bleiben. Zu allen diesen Faktoren kommt noch der Umstand
hinzu, daß es schwer hält, aus dem Chylus das Fett ohne Beimengungen
abzuscheiden.

Es ist von großem Interesse, daß das Fett im Gegensatz
zu den Kohlehydraten hauptsächlich den Lymphweg wählt. Es
nimmt damit eine Sonderstellung ein. Das Fett umgeht zum großen Teil die
Leber. Der Organismus hat nicht, wie bei den übrigen resorbierten Stoffen, die
Möglichkeit, die aufgenommenen Fette vor dem Übergang in den großen Kreis-
lauf einer Kontrolle durch die Leberzellen zu unterwerfen. Dieses eigen-
tümliche Verhalten der Fette steht vielleicht mit einer Regulation der
Fettzufuhr in das Blut im Zusammenhang. Bei den Kohlehydraten ist
dem allgemeinen Kreislauf ein Speicher für sie vorgeschaltet, nämlich die
Leber. Sie kann resorbierten Traubenzucker abfangen und so unter nor-
malen Verhältnissen jeder größeren Überschwemmung des Blutes des
großen Kreislaufes mit Zucker vorbeugen. Die Fettspeicher für die Fette
liegen jedoch jenseits der Leber. Sie kann allerdings auch Fett aufnehmen,
jedoch hat die Fettablagerung nach den Beobachtungen von liosenfeld')
einen großen Einfluß auf die Glykogenspeicherung. Die Leberzellen können,
wenn sie mit Fett gefüllt sind, weniger Glykogen ablagern, als sonst; ja
man findet sogar oft, daß beide Produkte sich geradezu ausschließen.
Fettreiche Lebern enthalten häufig gar kein Glykogen. Die Umgehung

») Vgl. 1. Munk und Höllenstein: Virchows Archiv. 123. 2,S0, 484 (1891) uud
Arch. f. (Anat. u.) Physiol. 376 (1890). — L Munk und Friedcntlial: Zentralbl. f.
Pliysiol. 15. 297 (1901).

■•') Vgl. B. fr d'Errico: Arch. di Fisiol. 4 (1908). — //../. Hamburger: Arch. f.
(Anat. u.) Physiol. 554 (1900). — Georg Jeannovies uud Ernst P. Pick: Wiener kliu.
Wochenschr. 23. Nr. IG (1910).

=•) G. Posenfeld: Bericht über den XIX. Kongreß für innere Medizin. (1901);
Berliner kliii. Wochenschr. 47. 1268 (1910). — Vgl. auch E. Pßüffer: Pßüger?, Archiv.
119. 117 (1907j.

Fette, l'liospliatide. Sterine. 278

der Leber durch die Fette gibt dieser bei der Glykogenablagerung in
crewissem Sinne freie Hand.

Würde das Fett die Leber, ohne aufgehalten zu werden, passieren,
dann könnte das Blut leicht in kürzester Zeit mit Fett überfüllt werden.
Es scheint nämlich nicht rasch aus ihm abgegeben Averden zu können. Der
Chylusstrom dagegen ist ein langsamer. Das aufgenommene Fett fließt
infolgedessen mit dem Chylns dem Blute allmählich zu. ^'ielleicht werden mit
dem Chylus dem Blute auch in geeignetem Verhältnis Substanzen zugeführt,
welche die feine Zerstäubung des Fettes aucli in ihm aufrecht erhalten.
Zudem kann in der Lymphe die Synthese des Fettes aus aufgenommenen
Fettsäuren bzw. Seifen und Glyzerin zu Ende geführt werden. Die Fett-
säuren und Seifen sind für das Blut nicht gleichgültig. Ihr Erscheinen
in diesem würde zu St()rungen aller Art führen. Vielleicht hängt der
Transport der Fette durch die Lymphe auch mit einer weiteren Sondei-
stellung der Fette zusammen. Wir werden nämlich gleich erfahren, daß
es leicht gelingt, Nahrungsfette als solche im tierischen Organismus zur
Ablagerung zu bringen. Bei den Kohlehydraten und Eiweißstotfen ist
es nicht möglich, dem Körper nicht zukommende Verbindungen unter
Benützung der natürlichen Zufuhrwege in den Geweben einzulagern. So
können wir, wie früher schon erwähnt wurde, weder Rohrzucker, nocli
Stärke im tierischen ( Organismus auffinden, auch wenn wir diese Sub-
stanzen lange Zeit hindurch in großen Mengen verfüttert haben. Führen
wir derartige Verbindungen unter Umgehung des Darmkanals in den
Körper ein, indem wir sie z. B. direkt in die Blutbahn einspritzen, dann
werden sie entweder direkt durch die Niere ausgeschieden oder nach-
träglich in der Blutbahn noch gespalten.

Den Übertritt des Fettes in das Blut können wir bald nach der statt-
gehabten Resorption direkt beobachten. Wir haben schon daraufhingewiesen,
daß das Blutplasma bei reichlicher Fettaufnahme milchig getrül)t erscheint.
Oft kann man in solchen Fällen durch Zentrifugieren das Fett direkt als
Rahm zur Abscheidung bringen. Ist die Fettaufnahme keine sehr große,
dann können wir die feinsten Fetttröpfchen — Hämokonien — noch
mittels des Ultramikroskops sehen ') Neben den Neutralfetten finden wir
im Blute immer auch Glyzerin.'-) Es ist noch nicht sicher erwiesen, ol»
sein Vorkommen mit der Aufnahme der Fette in direktem Zusammenhang
steht. Es kann ebensogut dem Zellstoffwechsel entstammen oder sich beim
Übergang der Fette des Blutes in die Gewebe bilden. Interessant ist der
Befund, daß der Glyzeringehalt des Blutes in engen Grenzen konstant ist.')
Ein Befund von Fettsäuren könnte die gleiche I^sache, wie das Vorkommen
des Glyzerin haben.

Das im Blute enthaltene Fett verschwindet nach einiger Zeit au.s
diesem und wird dann in den Geweben angetroffen. Jede einzelne Körper-
zelle bedarf der Fette. Diese bilden unentbehrliche Bestandteile ihres Baues.
Bald wird diese, bald jene Zelle Fett aufbauen. Andere Zellen verwerten
das zugeführte Fett als Energiequelle, indem sie es, beziehungsweise seine
Bausteine, abbauen und schließlich Kohlensäure und Wasser aus den letzten

>) Vgl. z. B. Oskar Weltmann: Biochem. Zeitschr. 65. 440 (1914).
*) P. Tangl und St. Weiser: Pfiliffers Archiv. 115. l.')2 (1906).
») Ernsf Schmitz: Biocliem. /eitschr. 45. 18 (19l2).

Abdti rh al d e n . Physiologische Chemie. I.Teil, 5. Aufl. Jg

274 XY. Vorlesung.

Bruchstücken bilden. Sicher werden die Fette und ihre Bausteine genau
so, wie die Kohlehydrate, als Ausgangsmaterialien zu mannigfachen
Synthesen Verwendung finden. Wir kommen auf diesen Punkt noch zurück.
Dasjenige Fett, das nicht sofort verwendet wird, wird abgelagert. Der
tierische Organismus verfügt über Zellen, die große Mengen von Fett auf-
nehmen können. Sie sind zu sogenannten Fettgeweben vereinigt. Mächtige
Fettdepots finden sich unter normalen Ernährungsverhältnissen im Unter-
hautbindegewebe und zwischen den Blättern des Mesenteriums. Es können
jedoch auch sonst an allen möglichen Stellen des Organismus sich Fett-
zellen bilden. So kann z. B. bei fetten Individuen die Niere von einer dicken
Fettkapsel umschlossen sein. Auch am Herzen finden sich oft große Fett-
ablagerungen. Es ist von Interesse, daß die Murmeltiere und, wie es scheint,
die Winterschläfer überhaupt, noch besondere Fettdepots haben.

Ehe wir die Frage nach den Beziehungen der Fettdepots zum
Fettstofifwechsel und dem gesamten Stoffwechsel erörtern, müssen wir der
Frage nachgehen, auf welche Art und Weise das Fett die Blut-
bahn verläßt. Es ist trotz aller Bemühungen nicht geglückt, den Vor-
gang des Überganges des Fettes in die Gewebe klarzustellen. Das Fett kann
als solches in Form feinster Tröpfchen die Endothelien der Blutgefäß-
kapillaren durchdringen- oder es werden die viel umstrittenen Storaata als
Weg benützt. Es ist auch denkbar, daß die Fette wieder in ihre wasser-
li'tslichen Bausteine zerlegt werden, ehe die Gefäßwand passiert wird. Für
diese Ansicht könnte ins Feld geführt werden, daß im Blutplasma lipo-
Ivtische Fermente 0 vorkommen. Ihre Menge läßt sich durch vermehrte
Zufuhr von Fett steigern. ^j Auch im Hunger, wenn sich eine Lipoplasmie
infolge vermehrten Fetttransportes findet, erfährt der Lipasegehalt des
Blutplasmas eine Zunahme. 3) Auch Fermente, die Cholesterinfettsäureester*)
spalten, sind mit Sicherheit im Blute aufgefunden worden. Es ist trotz
aller Bemühungen noch nicht gelungen, die Bedeutung der Blutlipase klar-
zustellen. Manche Autoren sprechen ihr die Fähigkeit, das im Blut vor-
handene Fett zu spalten, ab. Jedenfalls ist es nicht geglückt, eine Bildung
von Glyzerin und Fettsäuren im Blute zu beobachten. Allerdings dürfte es
auch sehr schwer sein, die sich bildenden Spuren dieser Verbindungen festzu-
stellen. Gegen die Annahme, daß eine Lipase das im Blut vorhandene Fett si)altet
und auf diese Weise seinen Durchtritt durch die Blutgefäßwand ermöglicht,
sprechen mancherlei Punkte. Es ist fraglich, ob das Blutplasma für Fett-
säuren und Seifen ein ebenso gutes Lösungsmittel darstellt, wie die Galle.
Vor allem erwecken jedoch die folgenden Beobachtungen Bedenken. Wir
wissen, daß umgekehrt aus den Geweben bzw. der Lymphe Fett in
die Blutbahn eintritt. Wir beobachten unter manchen Bedingungen eine
starke Überschwemmung des Blutes mit Fett. Man spricht in solchen Fällen

*) Hanriot: Compt. rend. de la Soc. de Biol. 48. 925 (189()); Compt. reiid. de
l'acad. des sciences. 123. 7.ö3 (189R). — Hanriot und Camus: Compt. rend. de l'acad.
des sciences. 124. 235 (1897). — Arthus: Journ. de pliysiol. et path. 4. 455 (1902). —
Tj. Michaelis und Peter Bona: Biochem. Zeitschr. 31. 345 (1911). — Pe/er Rona: Ebenda.
33. 412 (1911). — Peter Rona und J. Ibsen: Ebenda. 3!>. 21. (1912). — G. Izar: Ebenda.
40. 390. (1912).

-) Emil Abderhalden und Peter Rona: Zeitschr. f. physiol. ("bem. 75.30(1911).

^) Emil Abderhalden und Arno Ed. Lampe : Zeitschr. f. pliysiol. ('hem 78.396 (1912).

") .7. //. Schultz: Biochem. Zeitschr. 42. 255 (1912).

Fette. Phosphatide. Sterine. 27Ö

von einer Lipoplasmie. Sie ist bei Diabetes ineiitus^j oft beob-
achtet worden und auch gegen Ende der Hungerperiode."-i Offenbar
liegt ein vermehrter Fetttransport von den Fettgeweben zu den verschie-
densten Kürperzellen vor. Aber nicht nur in diesen Fällen, sondern auch
unter normalen Verhältnissen erfolgt der Fetttransport von den Reservestätten
nach den Orten des Gebrauchs auf dem ßlutwege. Wie kommt nun dieses
Fett in die Blutbahn V Wird es vorher gespalten? Ist dieses der Fall, dann
ist es auffallend, dali das Blut Neutralfett führt. Wie und wo kommt die
Bildung von Fett zustande? Nehmen die Blntzellen. die auch über Lipase
verfügen, an der Fettsynthese teil, oder vollzieht sie sich im Blute selbst?
Jedenfalls sind die Bedingungen zur Fettsynthese durch die Lipase des
Blutplasmas keine besonders günstigen. Fettsäuren und Glyzerin können
sich kaum im Blute anreichern, ohne Störungen zu verursachen, es sei
denn, daß im Blutplasma die Fettsäuren bzw. Seifen in einer Form vor-
handen sind, in der sie unschädlich sind. Jarisch ^) ist auf Grund der
Beobachtung, daß dem Plasma bzw. Serum zugesetzte Seifen in Alkali
und Fettsäuren zerfallen und die letzteren, wie vermutet wird, an Eiweil.1
gebunden werden, der Meinung, daß auf diese Weise an und für sich schwer
lösliche Fettsäuren zur Lösung gelangen und sich dem direkten Nachweis ent-
ziehen. Wir sehen, daß sich uns überall große Schwierigkeiten entgegen.stellen.
wenn wir den Fetttransport verfolgen. Sie verringern sich, wenn wir
einen direkten Transport von Fett durch die Blutgefäßkapillaren nach
beiden Richtungen annehmen. Es scheint uns nicht unwahrscheinlich, daß
die Leukozyten am Fetttransport teilnehmen. So gut aber diese nach
Belieben die ßlutbahu verlassen und wieder in sie eintreten, kimnten
auch die feinen Fetttröpfchen als solche auf dem gleichen Wege in die
Lymphe und von da in die Zellen der Gewebe übertreten. Erwähnt sei
noch, daß man auch daran gedacht hat, daß das Neutralfett im Blute
in anderer Weise als durch Hydrolyse in wasserlösliche, dialysierbare
Produkte verwandelt wird, doch fehlen überzeugende Versuche.*)

Es folgt gleich noch eine weitere Schwierigkeit. Wie kommt
das Fett aus der Lymphe in die einzelnen Zellen der Gewebe
hinein? Müssen wir wieder eine Spaltung in wasserlösliche Produkte
annehmen? Muß ferner umgekehrt das Fett wieder zerlegt werden, wenn
es die Zelle verläßt, um an einem anderen Orte verwendet zu werden?
Wir stehen hier vor ungelösten Problemen. Die Tatsache, daß wir überall
in den Geweben Lipase antreifen, die, das sei hier gleich angefügt, auch
durch Gallensäuren aktivierbar ist, macht es wahrscheinlich, daß ein
direkter Übertritt der Fetttröpfchen durch die Zellwand kaum stattfindet.^)
Wir müssen jedoch die Möglichkeit eines direkten Überganges zugeben.

») Vgl. S. 195.

*) Vgl. hierzu Ivar Bang: Biochem. Zeitschr. 90. 383; 91. 104. 111. 224 fl918).

') A. Jarisch: Fflugen Archiv. 194. 873 (1922).

*) W. Connstein und L. Michaelis: Fßiic/ers Archiv. 65. 473. (1897); 69. 76. (1897).
— Vgl. ferner Wilhelm Connstein : Ergebn. d. Physiol. 3. I. 194 (1904). — G. Maiis-
Jeld: Zentralbl. f. Physiol. 21. 666 (1907). — Joh. Müller: Zeitschr. f. physiol. Chem.
8(). 469 (1913).

'") Vgl. hior/u die Beobachtung von E. Nierenstein: Zeitschr. f. allg. Physiol. 10.
137 (1909), der bei Paramüzien Fettspaltuug in den Vakuolen der Zellen beobachtet zu
haben glaubt. Im Endoplasma erfolgt dann wieder Synthese zu Neutralfett. \<A.

dazu auch ^^ . Staniewicz: ßull. de l'Acad. de Cracov."l99 (1910).

18*

276

XV. Yorlesuug.

Der Lipase könnte ja in der Zelle ausschließlich die Bedeutung zukommen,
Fett dann zu spalten, wenn sie selbst die Hausteine braucht. i)

Wir wollen uns nun der Frage zuwenden, ob wirklich bewiesen
ist. daß die Fettdepots durch das vom Darm aus resorbierte
Fett gespeist werden. Zunächst erscheint diese Fragestellung sehr ge-
sucht, denn weshalb sollten zwischen den aufgenommenen Fetten und den
Fettdepots keine direkten Beziehungen bestehen? Um das aufgeworfene
Problem zu verstehen, muß an die Tatsache erinnert werden, daß der
tierische Organismus Kohlehydrate in Fett überführen kann. Daraus folgt,
daß das Fett der Fettzelleii durchaus nicht von dem Fett der Nahrung
abzustammen braucht. In der Tat ist lange Zeit die Lehre vertreten worden,
daß nur aus Kohlehydraten gebildetes Fett im Kin-per abgelagert werde.
Das mit der Nahrung aufgenommene Fett dagegen sollte direkt verbraucht
Averden. Es waren umfassende Versuche notwendig, um die erwähnte An-
schauung zu widerlegen. Heute wissen wir mit Bestimmtheit, daß das
Fett im tierischen Organismus mindestens zwei Quellen ent-
stammt. Einmal wird mit der Nahrung aufgenommenes Fett
als solches abgelagert und den Zellen zur Verfügung gestellt,
und ferner wird Fett aus Kohlehydraten gebildet.

Die Beweise für die Fettbildung aus Kohlehydraten haben wir S. llTlf
mitgeteilt. Sie hat a priori vieles für sich. Der tierische Organismus hat
in seinen Geweben nur für eine bestinmite Menge von Kohlehydraten
Raum. Die Glykogenmenge, die in der Leber, den Muskeln und den
übrigen Organen abgelagert werden kann, ist eine begrenzte. Der tierische
Organismus kommt jedoch oft in die Lage, größere Mengen von Kolile-
hydraten, als er augenblicklich als solche verwerten kann, aufzustapeln. Hier
kommen nun die ausgedehnten Depots für Fett zu Hilfe. In ihnen können
große Mengen von Kohlehydraten in Form von Fett untergebracht und
bis zum Augenblick ihres Gebrauches aufbewahrt werden. Gänzlich un-
l)ekannt ist, an welcher Stelle des tierischen Organismus, in welchem
Organ, diese Umwandlung sich vollzieht. Es ist möglich, daß die Leber
diesen komplizierten Umbau durchführt, es ist aber auch denkbar, daß
er bereits in der Darm wand erfolgt.

Der Beweis, daß das resorbierte Fett als Quelle für das-
jenige der Fettzellen in Betracht kommt, ist in folgender Weise
geführt worden. Franz Ho/mami-) ließ einen Hund so lange hungern, bis
er fettarm war. Der Eintritt dieses Zustandes kann erfahrungsgemäß durch
die Kontrolle der Stickstoffausscheidung festgestellt werden. Das hungernde
Tier braucht zunächst seine Glykogen- und schließlich auch seine Fett-
vorräte auf und spart auf diese Weise möglichst sein Eiweiß. Sind die
Fettmassen aufgebraucht, dann tritt plötzlich ein großer Eiweißzerfall ein.

') A. S. Loereharnf: .loiirii. of Biol. Cheiii. 2. 81)1, 415 (1907).

2) Franz Hofmann: Zoitschr. f. Biol. 8. 153 (1872) — Vgl. auch Peftenkofer
und Voit: Zcitschr. f. Biol. 9. 1 (1873). — B. Schulze: Laiulwirtscli. .ialirh. 1. 57 (1SS2).
— F. Soxhlet: Zcitschr. d. laiulwirtschaftl. Vereines in Bayern. Aii,i,aistlieft 1881. —
St. Chanieirski: Zcitschr. f. Biol, 20. 179 (1884). — //. IVefskr nnd F. llild: Ebenda.
10. 1 (1874). — /. Munk: Virchoirs Archiv. 101. 91 (1885). — /';. Mfissl und F. Sfrohmai/rr :
Sitznugsbcr. d. kais. Akad. d. Wissensch. 88. III. .hillheft. 1883 und Monatshefte f. Ciicni.
4. 801 (1883). — E. Meissl. F. Strohmer und N. r. I.orenz: Zcitschr. f. Biol. 22. (\^ (188i;).
- ('. Voit: Sitzungsber. d. Münchener Akad. 288 (1885). M. 1,'iilmer: Zcitschr. für
Biol. 22. 272 (188(5).

Fette, rhosnluitide. Steriue. 277

Die Stickstoffausscheidung steigt unvermittelt an. Das ist nach 4—6 Wochen
langem Hungern der Fall. Nun fütterte Hofmann ein Versuchstier mit
viel Speck und wenig Fleisch. Das zugeführte Fett und Eiweiß waren genau
bestimmt worden. Es ergab sich, daß der Hund in 5 Tagen 1854 g Fett
und 254 // Eiweiß resorbiert und lüöo g Fett angesetzt hatte. Somit war
der Beweis erbracht, daß Nahrungslett zum Aufbau des Körperfettes
Verwendung gefunden hatte, da eine andere Quelle für diesen großen
Fettansatz als das verabreichte Fett nicht vorhanden war. Auch andere
Forscher konnten durch Fettfütterung und auch durch Verabreichung
von Fettsäuren Fettansatz bei hungernden Hunden erzielen.

Ein weiterer Beweis dafür, daß das Nahrungsfett und das abgelagerte
Fett in direkten Beziehungen zueinander stehen, ist schließlich noch auf
eine andere Weise erbracht worden, i) /. Munk fütterte einen 16 kcf schweren
Hund nach 19tägigem Hungern 14 Tage lang mit aus Hammeltalg ge-
wonnenen Fettsäuren. Das Körpergewicht des Versuchstieres, das während
der vorhergehenden Hungerperiode um 32% gesunken war, stieg wieder
um XI^Iq. Bei der Sektion des Hundes fand sich ein sehr reichlicher Fett-
ansatz. Durch Auslassen dieses Fettes konnten etwa 1100// eines bei Zimmer-
temperatur festen und erst bei 40" schmelzenden Fettes isoliert werden.
Nun schmilzt bekanntlich Hammeltalg bei dieser Temperatur, während das
normale Hundefett einen niedrigeren Schmelzpunkt hat. 1. Mimk ver-
wendete zu einem zweiten Versuche Kiiböl. Es konnte aus dem Fettpolster
des Versuchstieres ein bei 23" schmelzendes Fett erhalten werden. Bei
14" schied sich eine körnig kristallinische Masse ab. Das gewonnene Fett
enthielt 82"/o Ölsäure und 12"/n feste P^ettsäuren. Normales Hundefett ent-
hält nur 66"/,, Ölsäure und 29"/o feste Säuren. Rüböl enthält ferner Eruca-
säure (Coo H40 O.J. Auch diese ließ sich aus dem Reservefett des Hundes
isolieren. Wir können auf Grund umfassender Versuche die Angaben von
/. MiDik bestätigen. Es gelingt in der Tat, große Mengen von Nah-
rungsfett in den Fettdepots anzuhäufen. Es ist nach mehreren Wochen,
nachdem die Fütterung mit dem betreffenden Fett eingestellt worden ist,
noch nachweisbar. Man kann einen „Rüböl"- und „Hammeltalg-Hund" ohne
weiteres an der Beschaffenheit seines Fettes erkennen. Schließlich sei noch
erwähnt, daß man den Übergang von unverändertem Nahrungsfett in die
Milch-) und das Sekret der Talgdrüsen^') beobachtet hat.

In der Folgezeit sind noch sehr viele Beobachtungen gemacht worden,
aus denen sich die interessante Tatsache ergibt, daß die Zusammen-
setzung des Depotfettes durch die Art des Nahrungsfettes be-
einflußt werden kann. So haben Pferde, die mit Hafer gefüttert werden,
ein anderes Fett als Tiere, denen Heu verabreicht wird.*) Liegt hier
für die Fette ein allgemeines Gesetz vor? Unterliegt das Nah-
rungsfett nicht wie alle sonstigen Nahrungsstoffe einem TJm-

•) Radzijewski: Virchowi^ Archiv. 43. 268 (1871): 56. 211 (1884). — Lebedew:
M(m1. Zentralbl. 1882; PiUlger% Archiv. 31. 15 (1883). — l.Munk: Archiv f. (Anat. u.)
I'liysidl. 273 (1S83): Virchows Archiv. <>5. 41)7 (1884). — V.?l. auch Gcorc/ Bosenfeld:
Verhaudl. d. 17. Kongresses f. iuu. Med. .o03 (1899).

^) Vgl. /.. B. Engel: Verbandl. d. 22. Vers. d. Ges. f. Kinderheilkunde. Meran 19Ü5.

•■') Plafo: Verhäiidl. der Deutschen dermat. Ges. Breslau. 182 (1901).

*) Vgl. hierzu (i. Rosenfeld: Ergebnisse der Pbysiol. 1. I. 651 (1902); 2. I. 80
(1903) mit viel Literatur.

278 -"^^^ • Vorlesung.

bau, ehe es dem Körperbestand einverleibt wird? Wird das Fett
in gewissem Sinne nicht körpereigen? Diese Fragen lassen sich
nicht durch Prüfung des Depotfettes beantworten. Das Fett der Fettzellcn
hat mit dem Bau der Zelle, der Struktur des Protoplasmas nichts zu tun.
Wenn wir feststellen wollen, ob das Fett der Körperzellen selbst, d. h. dasjenige
Fett, das einen nicht ersetzbaren Bestandteil der Zelle darstellt, durch die
Art des aufgenommenen Fettes beeinflußbar ist, dann müssen w^ir das
abgelagerte Fett ausschalten und nur das eigentliche Zellfett
prüfen. Es ist nun nicht leicht, zu entscheiden, was eigentliches Zellfett
ist! Gehört das sichtbare Fett auch dazu, oder kommt nur jenes in Be-
tracht, das erst in Freiheit gesetzt wird, wenn man die Zellstruktur zer-
stört? Diese Frage läßt sich zurzeit nicht entscheiden, dagegen dürfen
w'ir mit Sicherheit annehmen, daß das in der Zelle gebundene Fett ihr
auch als Bestandteil zugehört. Die Untersuchung dieses Fettes ergab'),
daß es bei Hunden, die mit Rüböl gefüttert wurden und gewal-
tige Depots von dieser Fettart besaßen, die gleiche Zusammen-
setzung hatte, wie das entsprechende P^'ett von normalen Hun-
den und von Tieren, die ausschließlich Hammeltalg als Fett er-
halten hatten. Da sich dieses Zellfett nicht im reinem Zustande abscheiden
läßt, blieb nichts anderes übrig, als es zu verseifen und eine Bestimmung
der Fettsäuren durchzuführen.-)

Durch die erwähnten Versuche ist festgestellt worden, daß das am
Aufbau der Körperzellen beteiligte Fett nicht durch die Art
des aufgenommenen Fettes beeinflußt wird. Jede Tierart bereitet
ohne Zweifel eigenartige Fetlgemische, und wahrscheinlich sind die eigent-
lichen Zellfette bei der gleichen Tierart je nach den Organen wiederum
verschiedene. Das Fett nimmt somit in dieser Beziehung keine Sonder-
stellung ein. Jede Tierart baut sieh eigenes Fett auf.

Der Umstand, daß einseitige Ernährung mit einem bestimmten Fett-
gemisch dieses zu massenhafter Ablagerung in den Fettgeweben bringt,
findet vielleicht im folgenden seine Erklärung. Das Fett wird, wie schon
erwähnt, nach der Auffassung der meisten Forscher im Darmkanal in
seine Bausteine zerlegt. ■■) Dabei entstehen Glyzerin und jene Fettsäuren,
die am Aufbau des verfütterten Fettes beteiligt sind. Handelt es sich um
Fette, die jene Fettsäuren enthalten, die der Organismus zum Aufbau
seiner Fette braucht und sind sie in genügender Menge vorhanden, dann
kann wohl bei dem Wiederaufbau der Fette in der Darmwand ein Fett-
gemiseh gebildet werden, das in gewissem Sinne „depoteigen" ist. Hat
jedoch das l^'ctt andere Fettsäurekomponenten oder sind einzelne davon
sehr stark vertreten und andere sehr wenig, dann vermag der Organismus
in der Darmwand bzw. in der Lymphe offenbar das ihm sonst gewohnte Fett
nicht zu bilden. Die Darmwandzellen bzw. die Leukozyten müßten schon die
Eigenschaft haben, Fettsäuren umbauen zu können. Da sie diese Fähigkeit
vielleichtnieht besitzen — jedenfalls nicht in ausreichenden» Maße — , so kommt

') Emil Abderhalden und C. liruluii: /oitsclir. f. pliysiol. C-lioniie. 65. .•}30(1909).

'') Kigeue. nocli nicht veröfieiitliclitc Boohachtiiiigeii.

*) Nimmt man an, daß feinste PVtttrupfcheu als solche die Davmwand passieren,
dann ist das Eindringen von unverändertem is'ahrungsfett in die (jewebe besonders
leicht verständlich

Fette, l'liospliatide. Sterine. 27 9

es in gewissem ISinne automatisch wieder zur Synthese des Fettes, das zugeführt
worden ist. Sind die Körperzellen genötigt, Zellfett zu bilden, dann können sie
das körperfremde Depotfett spalten und die Fettsäuren umbauen. Es ist
aber auch möglieh, daß das Zellfett hauptsächlich aus Kohlehydraten
hervorgeht. Bei dieser KSynthese. die ol^enbar von einfachen Abbaustufen
der Kohlehydrate ausgeht, können sicher alle Fettsäuren, die notwendig
sind, um spezifisch gebaute Fettarten und Fettgemische herzustellen, ge-
bildet werden. Das Depotfett ist sicherlich vornehmlich Energiequelle und
in diesem Falle kann es in gewissen Grenzen gleichgültig sein, welchen
Aufbau es hat, wenn es nur durch die Zelllipasen spaltbar ist und seine
Bausteine weiter abgebaut werden können.

Das Fett der Depots ist dem Glykogen vergleichbar. Dieses
Reservekohlehydrat zeigt innerhalb der ganzen Tierreihediegleiche Zusammen-
setzung. Es hat keinen artspezifischen, sondern höchstens einen tier-
spezifischen Charakter. Das Reservefett liegt ebenso, wie das Glykogen
außerhalb des Zellverbandes. Es bestimmt den Zellcharakter nicht mit.
Das Reservefett braucht seiner ganzen Stellung und seiner Funktion nach
keinen spezifischen Charakter zu haben. Es wäre nicht auffallend^ wenn
es immer enge Beziehungen zur Art des Nahrungsfettes haben würde. Es
brauchte nicht einmal tierspezifisch zusein. In Wirklichkeit sind jedoch je
nach der Tierart erhebliche Unterschiede in der Zusammensetzung der Depot-
fette vorhanden. Es ist richtig, daß die Pflanzenfresser, die sich von Blättern
und Stengeln von Gramineen ernähren, unter sich ein recht ähnlich aussehen-
des Fett von ähnlichem Schmelzpunkt aufweisen. Identisch sind die Fette je-
doch nicht. Offenbar finden sich neben unveränderten Nahrungsfetten doch
auch umgebaute Fette beigemischt. Auch die Fleischfresser haben bei Auf-
nahme der gleichen Fleischart durchaus nicht das gleiche Depotfett. Daß der
tierische Organismus aufgenommenes Fett in weitgehender Weise umbauen
kann, beweist die Beobachtung, daß Walrat in gewiihnliches Fett und Mono-
glyzerid in Triglyzerid umgewandelt werden. i) Wenn man übrigens besondere,
leicht nachweisbare Fette in kleinen Mengen der Nahrung zusetzt, so
kommt es nicht immer zur Ablagerung des betreffenden Fettes. So konnte
Hunden wochenlang bis 20 (/ Rüböl pro Tag gegeben werden, ohne daß
dieses in allen Fällen in den Fettdepots nachzuweisen war.-)

Die Beobachtungen von Munk sind vor allem deshalb so wertvoll,
weil sie uns in eindeutiger Weise beweisen, daß der tierische
Organismus seine Depots direkt mit aufgenommenen Fetten
füllt und nicht etwa nur mit Fett, das aus Kohlehydraten her-
vorgegangen ist. Es würde uns das Studium des Fett- und Kohlehydrat-
Stoffwechsels sehr erleichtern, wenn wir das aus Kohlehydraten gebildete
Fett von dem aus Nahrungsfett entstandenen unterscheiden könnten.
Leider ist das nicht der Fall. Die einzige Beobachtung, die vorliegt, ist
die. daß das aus Kohlehydraten gel)ildete Fett arm an (")lsäure sein soll.^)
Dieser Befund genügt natürlich nicht zur Charakterisierung der Herkunft
der Bestandteile der Fettlager.

») Vgl. S. 26H

-) Eigene, nicht venitt'eutliclite Beobachtung.

') G. Rosenfeld: Ergebnisse der Thysiol. 1. I. Gf)]. (1902)

280 ^^ • Vorlesung.

Noch nicht j^enügend beachtet ist ohne Zweifel die Anpassung der
Fettgeraische der Depots an bestimmte Funktionen. i) Das Fettgewebe ist
nicht nur Vorratskammer, in der Überschüsse an Fett und Kohlehydraten
abgelagert werden. Es hat auch rein mechanische Funktionen zu er-
füllen. Die ganze Beschaffenheit der Haut ist wesentlich von der Zusammen-
setzung und der Menge des Fettgewebes im Unterhautbindegewebe alj-
hängig. An manchen .Stellen bildet das Fett einen direkten Schutz gegen
mechanische Einwirkungen. Es wirkt als Polster. Eine besondere Rolle
spielt das Fett der Augenhöhle. Es liefert für den Bulbus die Gelenk-
pfanne. Es ist von großem Interesse, daß das Fett, das mechanischen
Funktionen dient, in Zeiten der Not — Hunger — am spätesten ange-
griifen wird. Sehr wichtig ist die Funktion des Fettes als schlechter
Wärmeleiter. Das Fettgewebe ist ein guter Wärmeschutz.

Beim Glykogen haben wir die Frage erörtert^), in welchen Beziehungen
es zum Kohlehydratstotfwechsel der verschiedenen Organe steht. Wir kamen
zum Schlüsse, daß die Miiskelzellen Glygogen brauchen, um Arbeit zu
leisten. Sie zerlegen es stufenweise bis zu Traubenzucker. Dieser wird dann
weiter abgebaut, bis schließlich nur noch Kohlensäure und Wasser als letzte
Produkte übrig bleiben, oder es geht der Abbau je nach Bedarf nicht so
tief. Die entstandenen Produkte können den Ausgangspunkt zu Synthesen
aller Art bilden. Die Leberzellen bedürfen auch der Kohlehydrate. Sie ver-
wenden jedoch sicherlich nur den allerkleinsten Teil des gespeicherten
Glygogens selbst. Die Hauptmasse dieses Polysaccharids hat in der Leber
nur seinen Stapelplatz. Wird irgendwo im Organismus Glukose gebraucht,
dann springt die Leber mit ihren Vorräten ein, wenn nicht an ( >rt und
Stelle sich Ablagerungen von Glykogen linden. Wir stellten fest, daß die
Leber mithilft, den Zuckergehalt des Blutes möglichst konstant zu erhalten.
Ferner lernten wir ein Zentrum kennen, das den Zuckerstotfwechsel be-
herrscht. Schließlich fanden wirmancherlei Anzeichen dafür, daß verschiedene
Organe einen bestimmenden Einfluß auf den Glykogenauf- und -abbau haben
und vielleicht auch auf die Zuckerbildung aus anderen Materialien als
aus Kohlehydraten.

Alle Fragestellungen, die sich beim Kohlehydratstoflweehsel ergaben,
tauchen auch hier wieder auf. Wir wollen wissen, in welchen Be-
ziehungen die in den Vorratskammern abgelagerten Fette zum
Fettstoffwechsel und damit auch zum Gesamt Stoffwechsel stehen.
Es interessiert uns ferner zu erfahren, auf welche Art und Weise
die Fettzellen veranlaßt werden, ihr Fett herzugeben, wenn Be-
darf an solchen eintritt. Wir können leider kein so mannigfaltiges
und in vielen Teilen genau bekanntes Bild des Fettstotitwechsels entwerfen,
wie das bei den Kohlehydraten der Fall war. Die Fette und ihre Bau-
steine stellen, soweit unsere Kenntnisse bis jetzt reichen, kein für be-
stimmte Funktionen bevorzugtes Nährmaterial dar. Aus diesem Grunde
verm()gen wir den Fetten im Organismus nicht so genau zu folgen. Ferner
haben wir es nicht mit einem zentralen Depot, sondern mit sehr vielen
.Ablagerungsstätten zu tun. Endlich beobachten wir, daß die Fettgewebe

') Vgl. hierzu 11'. h'tiäp/'cliiiaclicr und //. Lelr/KJor/l': Zeitsclir. f. e.xper. Patli
2. 133 (190ß). — //. lAndorir: .lalirl). f. Kiiitlerheilkuiidc. «6. 28(5 (1907).
^) Vgl. Vorlesung VI und folgende.

F'ette. Phosphatide. Sterine. 281

das gespeicherte Fett nicht in kurzer Zeit völlig hergeben und sich dann
wieder füllen, wie das unter bestimmten Verhältnissen bei der Leber mit
dem Glykogen der Fall ist. Die Fettdepots halten im Gegenteil ihren Be-
stand beim erwachsenen Individuum in engen Grenzen aufrecht. Erst wenn
Nahrungsmangel eintritt, wird den Depots in grülierem Umfange Material
entnommen. Alle diese Umstände erschweren die Verfolgung des Fett-
stotlwechsels vom chemischen Standpunkte aus. Dazu kommt noch, daß
in den Fettstottwechsel immer noch der Kohlehydratstoffwechsel hinein-
spielt. Fortwährend kann wieder aus Kohlehydraten Fett gebildet werden.
Wir kennen auch nicht mit Sicherheit ein nervöses Zentrum, das den
Fettstotfwechsel beherrscht. Damit soll nicht gesagt sein, daß er nicht
von solchen aus geleitet sein kann.i)

Unter Berücksichtigung des Verhaltens der Kohlehydrate im Zellstoff-
wechsel können wir uns etwa folgendes Bild vom Verlauf des Fettstoff-
wechsels in den einzelnen Zellen machen. Braucht eine Zelle Fett zu
irgend einem Zwecke, dann kann sie solches durch Umwandlung von
Kohlehydraten in dieses bilden, oder es werden, falls sie nicht selbst
„Unisatzfett" besitzt, Fettzellen veranlaßt, ihr Fett zu liefern. Dieses
wird zum Transport dem Blut übergeben, nachdem es vorher, wahrscheinlich
in seine Bausteine zerlegt, die Fettzellen passiert hat. Zum Transport
kommt es wahrscheinlich als Neutralfett. Soll Zellfett aus ihm werden,
dann ist ein Umbau nötig. Er vollzieht sich entweder in der Zelle, die
das neue Fett nötig hat, oder es wird nach der Ansicht mancher Forscher
das Fett zunächst der Leber zugeführt. 2) Diese soll es spalten und aus
den entstandenen Fettsäuren andere, z. B. ungesättigte, bilden. Wahrschein-
licher ist schon die Annahme, daß jede einzelne Körperzelle selbst ihr
Fett bilden und aufbauen kann.

Es kann jedoch auch sein, daß es der Zelle nur auf den Energie-
inhalt des Fettes ankommt. In diesem Fall zerlegt sie ohne Zweifel das
ihr zugeführte Fett und verarbeitet die Bausteine weiter. Wir kommen
ohne weiteres zu der Fragestellung, ob die Zellen Glyzerin und Fettsäuren
direkt zu den Stoffwechselendprodukten, Kohlensäure und Wasser,
abbauen, oder ob nicht vielmehr auch hier, ganz entsprechend, wie bei
den Kohlehydraten, der Abbau ein stufenweiser ist. An diese Fragestellung
schließt sich das Problem der W^echselbeziehungen der Fette und ihrer
Bausteine zu anderen Verbindungen an. Wir können gleich voraus-
schicken, daß die Beziehungen, die zu ganz andersartigen Verbindungen
hinführen, auch hier nicht von den Fettsäuren und dem Glyzerin,
sondern ohne Zweifel von einfacheren Abbaustufen der Bausteine der
Fette ausgehen.

Was das Glyzerin anbetritft, so sei daran erinnert, daß es Glukose
liefern kann.^^ Es ist möglich, daß das Glyzerin über Glyzerose in Trauben-
zucker übergeht. Es ist jedoch auch denkbar, daß es zuvor tiefer abgebaut
wird. Auch der Weg über Methylglyoxal, Brenztraubensäure, Milch-

') Nach L. R. Mülhir: VerhandJ. d. Deutschen Gesellsch. f. innere Medizin 428
(191 Ij soll sich am Boden des 3. Ventrikels ein .,Fettzeutrum" bctiuden.

^) Georg Joannovics und Eriist F. Pick: ^Viencr klin. Wochenschr. 23. Nr. 17
(1<»10). — H. S. Raper: Journ. of Bio). Chem. 14. 117 (1Ü13).

■') Vgl. K. Schmitz: Biocliem. Zeitschr. 45. IK (1912).

282 -^^ • Vorlesung.

säure ^) usw. ist g-eg;eben. Es koiumen alle ErörteruDgen, die bereits mehrfach
angeführt worden sind, in Betracht. 2)

Unsere Kenntnisse über den Abbau der Fettsäuren sind durch die
Beobachtungen von F. Knoop °) außerordentlich erweitert worden. Wir wissen
jetzt, daß gesättigte, aliphatische und aromatische Fettsäuren
durch Oxydation am fi-Kohlenstoffatom unter Abspaltung der
a-Kohlenstoffgruppe nebst dem Karboxyl gekürzt werden.

So schied ein Hund, dem Phenylpropionsäure, CßHß . CH2 . CHo .

f.
COOH, eingegeben wurde. Benzoesäure, CgHö . COOH, in Form von
Hip pursäure aus.*) Zimt säure, Cg H5 . CH : CH . COOH, führte gleich-
falls zu Benzoesäure. Benzoylessigsäure, CßHg .CO . CHo . COOH, ergab
den gleichen Befund. Phenylbuttersäure, Cg Hß.CH., . CHg .CH., . COOH,
liefert Phenylessigsäure, Cß H5 . CH., . COOH, die dann als Phenazetur-
säure zur Ausscheidung gelangt. &) Besonders interessant ist die Beobachtung,
daß Phenylvaleriansäure, Benzoesäure, bzw. Hippursäure ergibt.^)

Aliphatische, gesättigte Fettsäuren zeigen, wie schon betont, das gleiche
Verhalten.") Die folgenden allgemeinen Formeln sollen zeigen, wie dieser
Abbau unter „[i- Oxydation" und paarweiser Abspaltung von Kohlenstoff-
atomen sich vollzieht.

CH3 . CH.. . CH, . CH2 . CH, . CHo . CH2 . COOH

CH3 . CH, . CH, . CHo CH, . COOH

ß :«

I '

CH, . CH., . CH.3 . OOOH.

Wir haben früher'*) schon auf diese Art des Abbaus der Fettsäuren
bei der Besprechung der Herkunft der Azetonkörper hingewiesen. Die Er-
gebnisse der Fütterungsversuche 9) und die an durchbluteter Leber aus-
geführten Untersuchungen ergaben in Übereinstimmung mit der geschil-
derten stufenweisen Zerlegung von Fettsäuren, daß nur solche Fett-
säuren Azeton bzw. Azetessigsäure liefern, die eine gerade
Anzahl von Kohlenstoffatomen besitzen. Es entsteht beim Abbau solcher
Säuren, wie das obige Beispiel zeigt, Buttersäure. Diese wird durch
[i-Oxydation in fi-Oxybutter säure übergeführt, aus der dann die er-
wähnten Verbindungen hervorgehen können.

*) Vgl. hierzu S. Oppenheimer: Biocheni. Zeitschr. 45. .SO (1912).

^) Vgl. Vorlesung X uud XIII.

^) Franz Knoop: Nofnicistcrs ßeitr. G. 150(1904). — Vgl. ferner Max Koppel:
Berichte d. Deutscheu Chem. Ges. 44. 3576 (1911). — Karl Thomas uud Herbert Schölte:
Zeitschr. f. physiol. Chemie 104. 141 (1919).

••) Vgl. hierzu S. 79.

^) Vgl. auch H. Thierfelder und Erich Schempp: J'Jliif/t'rs Archiv. 167. 280 (1917).

^) Franz Knoop: Hofmeisters Bcitr. 6. 150(1904). - /A D. Dahin: The Journ,
of. l.iol. Chem. 6. 221 (1909).

') Vgl. hierzu 6'. Kvibden, H. Salomon uud Fr. Schmidt: Hofmeisters Bcitr. 8.
129 (1906). — G. Kmbden und A. Marx: Ehenda 9. 318 (1908).

«) S. 192.

*) Vgl. Jnlins Jiaer uud Lt'on Blum: Arch. f. expcrim. I'ath. u. Pharmak. J>5.
89 (1906); 56. 92 (19061; 59. 321 (1908); 62. 129 (1910. — L. Borchardt : Zentralbl.
f. d. gesamte Physiol. u. Path. d. Stoffwechsels. N. F. Nr. 5 (1906). — Geelmutjden : Zeit-
schrift f. physiol. Chem. 23. 431 (1897).

Fette. Pliospliatide. Steriue. 283

Die Tatsache, daß j^esättigte Fettsäuren eine Oxydation am ß-Kohlen-
stotifatoni crlahren, war überraschend. Wir sind es so gewohnt, Ergebnisse
der reinen Chemie auf Vorgänge in Lebewesen zu übertragen, daß wir
unwillkürlich stutzig werden, wenn uns ein Vorgang entgegentritt, der
einen anderen, als den erwarteten Verlauf nimmt. Umgekehrt geben wir
uns leicht zufrieden, wenn ein Geschehnis in Zellen entdeckt ist, das in
gutem Einklang mit den Erfahrungen des chemischen Experimentes zu
stehen scheint. Ein Tieferschürfen zur Aufklärung aller Einzelheiten des
gesamten Vorganges unterbleibt dann oft. Ist eine Reaktion im Orga-
nismus entdeckt, die den auf Grund unserer Kenntnisse erwarteten Ver-
lauf nicht nimmt, dann muß alles aufgeboten werden, um ihn auch außer-
halb des Körpers im Reagenzglas nachzuahmen. Nur so gelingt es, mög-
liche Zwischenreaktionen aufzuklären. Es kann nicht genug betont werden,
daß Vorgänge, die uns als sehr einfach erscheinen, und die wir ohne weiteres
in eine einfache Formelgleichung bannen zu können glauben, in Wirklichkeit
eine Kette von einander bedingenden Reaktionen erfordern. Vom erwähnten
Gesichtspunkte aus hat Dahin ^) die Einwirkung von Wasserstoffsuper-
oxyd auf Fettsäuren studiert. Er fand, daß ihre Ammonsalze am |i-Kohlen-
stofiatom oxydiert und zu Ketonen der nächst niederen Kohlenstoff-
reihe abgebaut werden. Ob diese Art des Abbaues auch im tierischen
Organismus unter normalen Verhältnissen eintritt, ist nach den Versuchen
von Herrmanns-) zweifelhaft. Immerhin ist der Beweis, daß man auch im
Reagenzglas ß-Oxj^dationen vornehmen kann, bedeutungsvoll.

Man hat versucht, den feineren Mechanismus der [i-Oxydation und
der Abspaltung der zwei Kohlenstoffatome aufzuklären. Es unterliegt wohl
keinem Zweifel, daß der ganze Vorgang stufenweise über Zwischenprodukte
führt. Es sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Einmal kann zuerst
die Oxydation am [i-KohlenstolTatom einsetzen und darauf die Kürzung
der Kohlenstoffkette folgen. Die Bildung der ß-Oxybuttersäure aus
Buttersäure und ferner die Entstehung von Phenyl-Ji-oxypropion-
säure nach Verfütterung von Phenylpropionsäure an Katzen 3) geben
vielleicht den Weg an, auf dem der Abbau der Fettsäuren einsetzt. Ferner
wissen wir, daß ß-Oxybuttersäure Azetessigsäure und Azeton liefert,
und aus Phenyl-[i-oxypropionsäure Benzoylessigsäure, bzw. Azetyl-
benzol = Azetophenon, hervorgeht. Diese beiden letzteren Verbindungen
gehen dann in Benzoesäure über.

CH3

1

v\\

CH3

CH3

ßCH.,

—y

ßCH.OH

1

— >►

CO

— >

CO

31 CH,

aCH.,

CH.,

CH,

COOH COOK COOK

Buttersäure [i-Oxybutter- Azetessigsäure Azeton
säure

') H. D. Dahin: Jouni. of Biol. Cheni. 4. 77, 227, 41i» (1905). — Amer. Cliein.
.lonrn. 44. 41 (1910).

'-) Leo Jlerrmunns: Zeitsclir. f. physiol. ('liciii. 85. 233 (1913).

») Vgl. zu diesen l'rolilomen: 11. I). Ikikin: .lourn. of Biol. Cliem. 4. 419(1908);
ö. 173. 303 (1908); 6. 203, 221 (1909); 9. 123 (1911). - Vgl. feruer; H. D. Dakin:
Oxydatious and reductious in tlio animal body. Longuians, Green and Cie. Lon-
don 1912.— Vgl. auch E. Friedwann und W. Tiirck: Biocheni.Zeitschr. 55. 425(1913).

284

XV. Vorlcsimg.

CeH,

(V.H,

CoH,

C«H,

1

ßCH.,

! —y
y. CH„

S CH . ( »H

1 — >^

y.('H,

1

1
CO

CH.

>

CO

OH3

COOH
Phenylpropion-

1

COOH
Phenyl-!i-oxy-

COOH
Benzoyl-

A z e 1 0-

säure

propionsäure

essigsäurc

\

Ce

p h c 11 0 n
H,

COOH

Benzoesäure.

Weitere Beobachtungen machen es im höchsten Grade wahrscheinlicli.
daß die Bildung von Azeton bzw. Azetophenon aus Buttersäure
bzw. Phenylpropionsäure nur eine Nebenreaktion darsteHt.i)
Der Hauptweg beim Abbau der Fettsäuren und der aus ihnen entstandenen
[i-Oxyverl)indungen bzw. der Ketonsäuren führt vielleicht unter Hydrolyse
zu zwei einfacher zusammengesetzten Säuren, von denen die eine Essig-
säure ist. Azetessigsäure müßte in diesem Falle zwei Moleküle Essig-
säure liefern :

CH, . CO . CH., COOH + H./0 = CH3 . COOH + CH, . COOH.
Azetessigsäure Essigsäure Essigsäure.

Der Abbau höher molekularer Fettsäuren würde in diesem Falle dem
folgenden »Schema folgen:

R . CH, . CH, . COOH + 0 —^ R . CH (OH) . CH., . COOH + 0 — H, 0

-^ R . CO . CH, . COOH + H, 0 -^ R . COOH + CH., . COOH.

Ein Beispiel möge zeigen, wie zahlreich die Stufen sind, die bei der
Zerlegung einer bestimmten Fettsäure durchlaufen werden, bis aus ihr
ein bestimmtes Abbauprodukt entstanden ist. Es sei der Abbau der schon
erwähnten Phenjdvaleriansäure geschildert-):
C«H, . CH., . CH, . CH,. . CH, . COOH — y CgH. . CH, . CH, . (;H (OH) . CH, . COOH — >►

1 ' h e n y 1 V a 1 e r i a u s ä 11 f (> P h e n y l-ß-o x y v a 1 e r i a n s ä u r e

CgH, . CH, . CH., . (JOOH >► CgH, . CH(OH) . CH, . COOH >^

ß a j5 a

P h 0 n y 1 p r 0 p i 0 11 s ä n r e P h e n y l-[3-o x y p r 0 p i 0 11 s ä u r 0

CgH, . CO . (;H, . COOH ^>^ CgH, . COOH

■ • ß a '
B e ri /, 0 y 1 e s s i g s ä u r e B 0 11 z 0 i' s a ii r e.

') Vgl. hierzu //. I>. l>nki,i |Jonni. of l)i()l. Clicm. 18. Hl (1914)]: Braueroihefe
führt Phenylglyoxal, CgH, . CO . CH (OH), in Benzuylkarbiiiol. CgH, . CO . (JH., (OH).
üher.

2) Vgl. //. I). Daicin: The .lonrn. of hiol. Chein. 6. 22\ (1909).

Fette. Phosphatide. Steiiue. 285

Gewiß sind nicht alle Zwischenstufen, die in Wirklichkeit auftreten,
wiedergegeben. Es sind nur diejenigen genannt, die durch Versuche sicher-
gestellt sind. Ganz sicher sind zwischen jeder der genannten Stufen noch wei-
tere Einzelreaktionen anzunehmen, t^s ist sehr unwahrscheinlich, daß der
Abbau so sprungweise verläuft. Es sind auch ohne Zweifel noch andere Mög-
lichkeiten des Abbaus vorhanden. Vor allem muß auch mit dem Falle ge-
rechnet werden, daß nicht nur je zwei Kohlenstoflfatome zur Abspaltung
kommen, es ist vielmehr durchaus möglich, daß z. B. eine Kohlenstotit-
kette unter Loslösung von vier Kohlenstoffatomen zum Abbau kommt.
Jedenfalls zeigt das Studium jeder einzelnen organischen Verbindung immer
wieder, wie wenig der so vielfach verwendete Ausdruck „eine Substanz
verbrennt im tierischen Organismus zu Kohlensäure und Wasser" über
den Vorgang der Entstehung der Stoftwechselendprodukte aussagt.

Die Ergebnisse von Untersuchungen über den Abbau von [i-Keton-
säuren sprechen für die geschilderte Art der Zerlegung der Fettsäuren
im Zellstoll'wechsel. Vielleicht entsteht die [i-Ketonsäure in manchen Fällen
auch direkt aus der Fettsäure und nicht nur auf dem Umwege über die
'i-Hydroxy Verbindung.

Die Bildung von Essigsäure beim Abbau von normalen, gesättigten
Fettsäuren ist noch nicht eindeutig festgestellt. 0 Vielleicht steht die im
Harn-), wie es scheint, immer vorhandene Ameisensäure mit der 1511-
dung von Essigsäure im Zusammenhang. Sie könnte ein Abbauprodukt

dieser letzteren sein und z. B. über Glyoxylsäure C^.v.COOH, in

Ameisensäure übergehen, doch fehlt ein eindeutiger Beweis für diese An-
nahme.

Es ist auch mitghch, daß normale, gesättigte Fettsäuren zu-
nächst in 7-, fi-ungesättigte Verbindungen übergehen:

R .^CH., . GH., . GOGH— >^R . GH : GH . GOGH.

Diese könnten dann, wie die ungesättigten Säuren, weiter abgebaut
werden. Das Studium der Abbaustufen ungesättigter Fettsäuren hat er-
geben, daß diese offenbar in verschiedener Weise verändert werden. Ein-
mal kann eine direkte Spaltung zwischen dem x- und |i-Kohlen-
stoffatom erfolgen:

R . GH : GH . GOGH— >-R . Gooll
[i 7.
Oder es wird Wasser aufgenommen und die x-. [i-ungesät-
tigte Verbindung in eine gesättigte ß-Oxysäure übergeführt:

R . GH : CH . GOOH + H, O— >^R . GH(OH) . CH., . GOOH.

M ^'gl. hierzu (i. Embdni und Michand: Hofmeistern Beitr. 11. 332 (1908). —
A. J. Wakeinaii und //. J). JJakin: The .louru. of hiol. Chem. 6. 373 (1U09). — /•-'. Fricd-
ii/atvi : Biochem. Zeitschr. 55. 436 (1913).

-) SchdM 'l'hiidichu)n (F/Iiicfers Archiv. 15. 129 |1S77]) war bel<aunt, daß der Ilani
Ameisensäure enthält. — Vgl. ferner //. f). Dakin und A. ./. Wakeinan: Journ. nf liiol.
rheni. 9. 329 (1911). — II. 1>. Dakin, Janiiey und Wakeniaini : .lourn. of l)i<d. Chem. 14.
341 (1913). — Rudolf Strisoirer: Biochem. Zeitschr. 54. 189 (I913l. — Vgl. auch K. Sal-
kowski: Zeitschr. f. physiol. (Jhem. 104. IGl (1919). — ^icht berücksichtigt ist viel-
fach bei den Untersuchungen über die Ameisensäureltihluug im Organis-
mus der Gehalt der Nahruugs- und Genuß mittel an dieser Säure!

286 -^^'- Vorlesung.

So erhielt E. Friedniann'^) Azetessi^säure. als er Kroton säure
durch die überlebende Leber leitete. Ihre Bildung erfolgt ohne Zweifel
auf dem folgenden Wege:

CH3.CH:CH.C00H + H,0 ->CH3.CH(0H).CHo.C00H + 0— HoO— >►
Krotonsäure [i-Oxybutt er säure

CH3 . CO . CHo . COOH.
Azetessigsäure.

Es ist in jedem einzelnen Falle fraglich, ob man die an niedrigen
Gliedern der Fettsäurereihe gemachten Beobachtungen unmittelbar auf das
Verhalten der hochmolekularen Verbindungen übertragen darf. Ferner sind,
um bestimmte Verbindungen vor dem vollständigen Abbau zu bevvabren,
Fettsäuren mit aromatischen Resten verbunden und dann verfüttert wor-
den. Daß hierbei der Abbau in bestimmter Weise beeinflußt werden kann,
zeigen z. B. die Erfahrungen von Hermianns^) Er fand, daß Phenylazet-
essigester fast ausschließlich Benzylmethylketon ergab, während Benzyl-
und Phenylpropylazetessigester nur ganz geringe Mengen des diesen Ver-
bindungen entsprechenden Ketons lieferten. Offenbar hat der Phenylrest
in der ersten Verbindung mit der kurzen aliphatischen Kohlenstolfkette
seinen Einfluß mehr geltend gemacht als in der längeren aliphatischen
Kette von Kohlenstoftatomen der letzteren Verbindungen.

Es ist nun nicht gesagt, daß jede gesättigte, normale Fett-
säure in der genannten Art unter [i-Oxydation und paariger Ab-
sprengung von Kohlenstoffatomen oder auf sonst einem der
erwähnten Wege abgebaut werden muß. Man darf vorläufig nur von
einer sicher festgestellten Art des Abbaues — ob nun die ^-Oxydation
direkt oder indirekt einsetzt, ist nicht wesentlich — sprechen. Zahlreiche
Versuche sind im Gange, um festzustellen, wann ein anderer Modus des
Abbaues auftritt, und bei welcher Struktur des Moleküls der Abbau über-
haupt ausbleibt. :') Prüft man den Abbau aller nur denkbaren Zwischenstufen
im Abbau einer bestimmten Verbindung, dann darf man hofifen, alle jene
Stufen ausschalten zu können, die normalerweise nicht gebildet werden.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Versuch
unternommen worden ist, den Abbau der Glieder der normalen gesättigten
Fettsäurereihe — eine Sonderstellung nehmen die ersten ihrer Glieder, und
zwar Ameisensäure und Essigsäure ein, und ferner auch die Propionsäure
insofern, als bei ihr y- und ß-Oxydation beobachtet ist — im Organismus in
Zusammenhang mit dem physikalisch-chemischen Verhalten der einzelnen
gesättigten Fettsäuren zu bringen.*) Es ergaben sich in der Tat in mancher
Hinsicht Anhaltspunkte. Es haben z. B. die Fettsäuren mit gerader Kohlenstoff-
atomzahl und diejenigen mit ungerader Schmelzpunkte, die deutlich das
Bestehen von zwei zusammengehörenden Reihen zeigen, d. h. die einzelnen
Glieder der Fettsäurereihe mit gerader Kohlenstoflfatomzahl und diejenigen

') E. Friedmann: Hofmeistern Beiträge 11. 371 (1908). — Junichi Mochizvki:
Biochem. Zeitsclir. .55. 443 (1913). — E. Friedmann und C. Maasc: El)end:i. bh. 450 (191:5).

^) Leo Herrmanns: \. c. Zitat. 2, S. 283.

») Vgl. E. Friedmann und C. Maase: Biochem. Zeitschr. 27. 97, 113 (1900). —
E. Friedmann: Ebenda. 27. 119 (1910). — E. Friedmann und C. Maase: Ebenda. 27.
474 (1910). — H. D. Dahin: The Journ. of Biol. Chcm. .3. r)7 (1907); 5. 173 (19()S).

*) Vgl. hierzu K. Spiro: Ilelvet. chim. acta 4. 459 (1921): Biochem. Zeitschr.
127. 299 (1922).

Fette. Phosphatide. Sterine. 287

der Reihe mit einer ungeraden Anzahl von Kohlenstoifatomeu bilden unter
sich eine eng zusammengehörende Gruppe. Es gehören z. B. zur .Säure
Cß nicht die Verbindungen C5 und C7, vielmehr C4 und C^ usw. Es kommt
ohne Zweifel in dieser Zusammengehörigkeit die Eigenart des inneren
Baues der Glieder einerseits der geraden und andrerseits der ungeraden
Kohlenstoflatomzahl-Reihe zum Ausdruck. Entsprechend dem feineren Bau
der Fettsäuren vollzieht sich ihr Abbau unter Abspaltung von Kohlen-
stotfatomen in gerader Anzahl. Es bleiben so die Abbaustufen wenigstens
zunächst in der Reihe, zu der das Ansgangsprodukt gehört.

Schließlich sei noch erwähnt, daß auch die Zerlegung von Fett-
säuren mit verzweigter Kohlenstoffkette und von mehrbasischen
Gliedern der Fettsäurereihe studiert worden ist.^) Es spricht alles dafür,
daß der Abbau auch hier nicht nur auf eine bestimmte Art erfolgt.-) Es
scheint, daß der erste Angritt" auf Fettsäuren mit verzweigter Kohle nstott-
kette in der Weise erfolgt, daß eine Methylgruppe abgespalten bzw. durch
die Oxygruppe ersetzt wird. So beobachteten z. B. Baer und Bluin '^) den
Übergang von Isobuttersäure in Milchsäure:

^g^>CH . COOH -> oh'/^^ • ^^^^
Isobuttersäure Milchsäure.

Von den mehrbasischen Säuren sind insbesondere die zweibasischen
untersucht worden. Es ist jedoch bis jetzt noch nicht geglückt, eine be-
stimmte Art des Abbaues festzustellen. Interessanter weise wird Oxalsäure,
COOH

I , im tierischen Organismus schwer und nach einigen Autoren über-
COOH

haupt nicht angegriffen*), während Malonsäure, Bernsteinsäure, Glu-
tars äure usw. vollständig abgebaut werden.

Die gemachten Beobachtungen ergeben das wichtige Resultat, daß
auch die Fettsäuren nicht direkt in die Endprodukte Kohlen-
säure und Wasser zerfallen. Der Abbau ist vielmehr auch hier,
wie bei den Kohlehydraten, ein stufenweiser. Die Spaltung kann
stets Halt machen und bei der gebildeten Abbaustufe die Synthese ein-
setzen. Aus der vorliegenden Darstellung ergeben sich ohne weiteres die
schon früher erörterten Beziehungen zu den Azetonkörpern. Von solchen
Abbaustufen aus müssen wir auch nach Verbindungen suchen, die zu
Angehörigen anderer Körperklassen führen.

Bei jeder einzelnen im tierischen Organismus auftreten-
den Abbaustufe von organischen Verbindungen ergibt sich die
Frage, ob sie von den Zellen des tierischen Organismus noch zu

*) V'^gl. die Literatur (Embden und Mitarbeiter, Baer uud Blum, Friedman h und
Mitarbeiter) bei H. D. Dahin: Oxydations etc. 1. c. Zitat 3, S. 306.

*) Vgl. eine weitere Möglichkeit: Henry Stenley Kaper: The Biochemical. .1. <S.
320 (1916).

ä) J. Baer und L. Blum: Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 55. 89 (1906); 56. 92
(1906); 59. 321 (1908); 62. 129 (1910).

*) Vgl. hierzu u. a. J. Pohl: Archiv, f. experim. Path. u. Pharm. 37. 413 (189.3);
Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther. 8. 308 (1910). — //. Hildehrandt.: Zeitschr. für
physiol. Chem. 35. 141 (1902). — A. Brion: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 25. 283 (189S).
— Carl Neuherg und Ä Saneyoshi : Biochem. Zeitschr. 36. 32 (1911).

288 ^^ • Vorlesung.

Synthesen Verwendung finden kann. Wann ist eine bestimmte Ab-
baustufe endgültig- als Baumaterial nicht mehr verwendbar? Ohne Zweifel
vermag der tierische Organismus Wasser und Kohlensäure, die letzten
Abbaustufen aller organischen Nahrungsstoffe, nicht mehr 7a\ organischer Sub-
stanz aufzubauen. Dennoch können auch diese letzten Glieder einer langen
Keihe von Abbaustufen unter Umständen noch einmal Beziehungen zu organi-
schen Verbindungen anknüpfen. Einmal können Teile von W^asser bei der
Hydrolyse zusammengesetzter Verbindungen in die entstandenen Bruchstücke
eintreten. Dann kann, wie wir eben bei der Besprechung des Abbaues der Kro-
tonsäure zu [i-Oxybuttersäure gesehen haben, Wasser angelagert werden. Wir
kennen sehr viele chemische Reaktionen, an denen Wasser direkt teilnimmt,
ganz abgesehen von seinen übrigen wichtigen Funktionen im Zellhaushalt.
Auch die Kohlensäure kann unter Umständen noch einmal in den Kreislauf
der Stoffe im tierischen Organismus eintreten. Es sei auf die Beobachtung
von Siegfried hingewiesen, daß Aminosäuren Kohlensäure unter Bildung
von Karbaminosäuren binden können.^) Besonders interessant und wichtig
ist die Feststellung derjenigen Abbaustufen aus jeder einzelnen organi-
schen Verbindung, von der aus sich noch Produkte anderer Zusammen-
setzung und mit höherem Molekulargewicht bilden können. Die exakte
Erforschung dieses Problems ist deshalb so wichtig, weil seine Lösung
uns jene Substanzen bekannt gibt, die das einfachste Baumaterial des
tierischen Organismus darstellen. Nun haben wir bereits früher erwähnt,
daß für zahlreiche Vorgänge erwiesen ist, daß sie umkehrbar sind. Es sei
z. B. daran erinnert, daß Azetessigsäure durch Reduktion in .S-Oxybutter-
säure übergehen kann. 2) Gewiß sind viele der geschilderten ^'erbindungen,
die wir beim Abbau der Fettsäuren kennen gelernt haben, auch in um-
gekehrter Reihenfolge untereinander verknüpft. Von besonderem Interesse
ist die Beobachtung, daß Essigsäure in Azetessigsäure und damit auch
in [i-Oxybuttersäure umgewandelt werden kann. Loeb'^) fand, daß Blut,
dem Essigsäure zugesetzt war, beim Durchleiten durch die Leber Azet-
essigsäure aufwies. E. Friedmann*) hält den folgenden Weg der Um-
wandlung von Essigsäure in Azetessigsäure für den wahrscheinlichsten:

CH3 . COOH + CE, . C<[[ -H., 0 — > CH, . CH : CH . COOH + H., 0 — >►

Essigsäure Azedaldehyd Krotonsäure

CH3 . CH(OH) . CH., . COOH -f- 0 — H., 0 — >- CH3 . CO . CH., . COOH
ß-Oxy buttersäure Azetessigsäure.

Es würde somit die Essigsäure, falls die an überlebenden
Organen gemachten Beobachtungen ohne weiteres auf Stoftvvechselvorgänge
im tierischen Organismus übertragen werden dürfen, noch zu Synthesen
verwendbar sein. Daß der angegebene Weg der Bildung der Azetessig-
säure über die Krotonsäure und die ß-Oxybuttersäure möglich ist, be-
weist die Beobachtung, daß verfüttertes Furfurol in Furfurakrylsäure
übergeht =^):

') Vgl. Vorlesung XVIII.

-) Vgl. S. 190 und fernpr noch L. r. La(^rrniarh: Biochem. Zeitschr. 55. 458 (191.'5).

•') Afhitn Loeb: Biochem. Zeitschr. 46. 118 (1912).

*} /•;. Friedmann: Ehenda. 55. 43(5 (1913).

^) M. Jaff'- lind Rudolf Cohn: Bor. d. Deutsch. Chem. Gesellsch. 20. 2311 (1887).

Fette. Phosphatide. Steriue. 289

+ C, H3 . 0 . C/^CH, . COOH=:C, H. . () . CH : CH . COOH + H., 0.
Essigsäure Furfurol Furfurakrylsäure.

Ein Blick auf die obige Darstellung der Entstehung der Kroton-
säure zeigt die Übereinstimmung mit der eben geschilderten Synthese.

Zum Schlüsse sei noch erwähnt, daß man daran gedacht hat, daß
der Abbau der Fettsäuren sich in der Hauptsache, ja vielleicht ausschließ-
lich in der Leber vollziehen könnte. Hat diese Annahme a priori wenig
Wahrscheinlichkeit für sich, so haben auch direkte Versuche gezeigt,
daß sie nicht zutrifft. 1) Damit soll nicht gesagt sein, daß den Leberzellen
in der Umbildung von Fettsäuren nicht eine große Bedeutung zukommen
kann. Im allgemeinen dürften jedoch auch andere Körperzellen befähigt
sein, Fettsäuren zu zerlegen.

1) Vgl. z. B. Julius Bär: Biochem. Zeitschr. 127. 275 (1922).

Abde rh al de u, Physiologische Chemie. I.Teil. 5. Aufl. 19

Vorlesung XVI.

Fette. Phosphatide. Sterine.

3.

Die Wechselbeziehungen der Bausteine der Fette zu denen der Eiweiß-

stofFe und zum Traubenzucker. Das Verhalten der Phosphatide und der

Sterine im ZellstofFwechsel.

Die Verfolgung der Wechselbeziehungen der Kohlehydrate zu Ver-
bindungen, die nicht der Kohlehydratreihe angehören, hat nicht nur
unsere Kenntnisse des Kohlehydratstofiwechsels außerordentlich gefördert,
sondern uns gleichzeitig einen tiefen Einblick in den Zellstotfwechsel
verschafft. Es ergab sich, daß die Zelle den Traubenzucker über mehrere
Zwischenstufen zu Kohlensäure und Wasser abbaut. Von derartigen
Zwischenprodukten zweigen jene Wege ab, die zu anderen Verbindungen
hinführen, und umgekehrt ließ sich mit großer Wahrscheinlichkeit zeigen,
daß von diesen aus sich wieder Beziehungen zum Zucker ergeben, wobei
offenbar der gleiche Weg eingeschlagen wird. Diese reichen Ergebnisse
lassen es verständlich erscheinen, daß man auch bei den Fetten Wechsel-
beziehungen zu anderen Verbindungen aufzufinden bestrebt war. Vor allem
interessiert uns die Frage, ob die Fette und ihre Abbaustufen
Beziehungen zu den Kohlehydraten und den Eiweißstoffen
beziehungsweise zu ihren Bausteinen, den Aminosäuren, besitzen.
Wir wollen zunächst ohne Berücksichtigung der vorliegenden Tatsachen
das heiß umstrittene Gebiet der Wechselbeziehungen zwischen den Fetten
und den genannten Verbindungen von den bisher erörterten Vorgängen im
Zellstoffwechsel aus einer Betrachtung unterziehen.

Wir beginnen mit der Frage der Umwandlung von Fett in
Zucker. Es unterliegt nach den bisher gemachten Beobachtungen keinem
Zweifel, daß Glyzerin in Glukose übergehen kann. Dürfen wir auch
die Fettsäuren beziehungsweise ihre Abbaustufen als Quelle
für Zucker im tierischen Organismus betrachten? Die Pflanzen-
zelle wandelt, wie sicher festgestellt ist, Fettsäuren in Zucker um.
Wie die Überführung im einzelnen erfolgt, wissen wir nicht. Er ist
möglich, daß sich durch [i-Oxydation höherer, gesättigter Fettsäuren schließ-
lich z. B. Kapronsäurc bildet und diese dann in Griukose übergeht. Wahr-
scheinlicher ist jedoch die Annahme, daß die Kohlenstoffkette der Fettsäuren
noch weiter verkürzt wird, und die Synthese von Zucker von einfacheren
Abbauprodukten ausgeht. Wir können zurzeit die Zuckerbildung aus

Fette. Phosphatide. Steriue. 291

Fettsäuren im tierischen Organismus nur als möglich hinstellen. Bewiesen
ist sie keinesfalls. Wir wollen gleich hier erwähnen, dal,! die meisten
Forscher der Ansicht sind, daß eine Zuckerbildung aus Fettsäuren im
tierischen Stoft'wechsel nicht erfolgt. Es fehlt jedoch auch nicht an Stimmen,
die eine solche Umwandlung für wahrscheinlich halten.

Die zweite P>age, nämlich die Beziehungen der Bausteine der
Fette zu Aminosäuren, wollen wir erst erörtern^), wenn wir diese
kennen gelernt haben und dafür hier auf die Frage eingehen, ob Amino-
säuren Material zur Fettbildung liefern können. Vom theoretischen
Standpunkte aus muß diese Frage unbedingt bejaht werden. Wir haben
nämlich festgestellt, daß Aminosäuren Traubenzucker liefern können. Ferner
ist sicher bewiesen, daß Zucker im tierischen Organismus in Fett über-
gehen kann. Es können somit in der Tat im gebildeten Fett Kohlenstoft-
ketten vorhanden sein, die einst Aminosäuren angehörten. Es wäre ein
aussichtsloses Beginnen, wenn wir die Frage nach der Bildung von Fett
aus Aminosäuren von diesen Gesichtspunkten aus beantworten wollten. Wir
können den Aminosäuren nur bis zu den Kohlehydraten folgen. Die Um-
wandlung von solchen in Fette ist ein Problem für sich und hat nichts
mehr mit den Beziehungen der Aminosäuren zu diesen zu tun. Wenn wir
die Frage nach der Umwandlung von Aminosäuren in Fett stellen, so wollen
wir erfahren, ob aus Bruchstücken von diesen irgend welcher Art direkt
Fett oder ihre Bausteine hervorgehen können. Zunächst wäre zu prüfen,
ob bestimmte Aminosäuren Glyzerin liefern können. Es sei daran erinnert,
daß beim Abbau von Alanin Milchsäure und ferner auch Brenztraubensäure
entstehen kann. Wir haben bis jetzt keine Beweise dafür, daß aus diesen
Abbaustufen direkt Glyzerin gebildet werden kann. Dagegen ist es wohl
möglich, daß die Glyzerose, die ja enge Beziehungen zur Milchsäure hat, den
Übergang zu Glyzerin vermittelt. Schwieriger gestaltet sich die Beweis-
führung einer Überführung von Aminosäuren in Fettsäuren. Es fehlen uns
noch die Kenntnisse über die Bildung höherer Fettsäuren aus einfacheren
Verbindungen in der Zelle. Wir wissen nicht, ob eine Synthese aus nie-
deren Fettsäuren eintritt. Möglich ist, wie wir S. 253fr. erörtert haben, eine
derartige Synthese durchaus. Niedere Fettsäuren könnten sich aus Amino-
säuren ganz gut bilden. Fassen wir alles zusammen, was wir vom rein
theoretischen Standpunkte aus über die Bildung der Bausteine der Fette
aus Aminosäuren wissen, so kommen wir zum Schlüsse, daß diese wohl
möglich ist. doch fehlen uns noch zu viele Unterlagen, um eine solche
Annahme in ihren Einzelphasen prüfen zu können.

Nachdem wir festgestellt haben, daß vom theoretischen Standpunkte
aus keine Tatsachen vorliegen, die eine Beteiligung der in den Amino-
säuren enthaltenen Kohlenstoffketten am Aufbau der Bausteine der Fette
ausschließen, wollen wir zu den Erfahrungen übergehen, die durch das
direkte Experiment und mancherlei Beobachtungen an pathologisch ver-
änderten Organen gemacht worden sind. Wir wollen gleich vorweg nehmen,
daß zurzeit die Meinung den Vorrang hat, daß eine Fettbildung aus
Eiweiß bzw. aus Aminosäuren nicht erwiesen ist.

Es seien einige Ergebnisse der von verschiedenen Gesichtspunkten
aus unternommenen Untersuchungen über die Fettbildung aus Aminosäuren

') Vgl. Vorlosung XXII.

19^

292 XVI. Vorlesuug.

hier angeführt. Im Anschluß daran wollen wir dann die Frage besprechen,
ob schon jetzt aus dem Umstände, daß eine Fettbildung aus Aminosäuren
nicht eindeutig bewiesen werden konnte, der Schluß gezogen werden darf,
daß der tierische Organismus diese Umwandlung überhaupt nicht vollzieht.

Im Mittelpunkt der ganzen Besprechung über die Umwandlungen von
Eiweiß in Fett standen früher die Versuche von Pettenkofer und Voii.^)
Diese beiden Forscher hatten Hunde mit großen Mengen von mögliclist
fettarmem Fleisch gefüttert. Sie prüften, ob im Harn der in Form von
Eiweiß zugeführte Stickstoff wieder auftrat, und ob gleichzeitig auch die
entsprechende Kohlenstoffmenge zur Ausscheidung kam. Für den Kohlen-
stoff' kommen einmal die organischen Verbindungen des Harns und dann
vor allem die Kohlensäure der Exspirationsluft in Betracht.

Pettenkofer und Vo'd berechneten, daß zwar der gesamte eingeführte
Stickstoff zur Ausscheidung gelangte, dagegen nicht aller Kohlenstoff. Aus
diesem Ergebnis zogen sie den Schluß, daß dem Eiweiß zugehörender
Kohlenstoff zur Bildung von Fett verwendet worden war. Pß.üger^) griff
die Beweiskraft der Ergebnisse dieser Versuche an. Er konnte zeigen, daß
die den Berechnungen zugrunde gelegten Werte für Stickstoff und Kohlen-
stoff' im fettarmen Muskel unrichtig waren. Pettenkofer und Voit hatten
jedoch ohne Zweifel dennoch eine sehr wichtige Beobachtung gemacht. Sie
hatten nämlich durch ihre Versuche festgestellt, daß die alleinige Verfol-
gung der Stickstoff'zu- und -ausfuhr uns nicht über den Umfang des Ei-
weißstoffwechsels unterrichtet. Es kommt ohne Zweifel oft zur Zurück-
haltung von Kohlenstoff im Körper in irgend einer Form. Nach dem
damaligen Stand der Kenntnisse des Zellstoff wechseis war es sehr nahe-
liegend, an eine Verwertung der im Körper zurückgebliebenen Kohlenstoft-
ketten zum Aufbau von Fett zu denken. Jetzt wissen wir, daß bestimmte
Aminosäuren Zucker liefern können. Diese Umwandlung könnte sehr gut
das erwähnte Ergebnis der Versuche von Pettenkofer und Voit bedingt
haben.

Direkt beweisend für die Fettbildung aus Eiweiß schienen die Beob-
achtungen über die sogenannte Verfettung von Organen zu sein. Ge-
webe, die makroskopisch und auch mikroskopisch nur wenig Fett zeigen,
können unter der Einwirkung bestimmter Stoffe nach kurzer Zeit sehr
fettreich aussehen. So erhält man z. B. nach Vergiftung mit Phosphor
fettige Degeneration der Leber. Gleichzeitig beobachtet man häufig Amino-
säuren im Harn und auch im Lebergewebe. Es lag sehr nahe, diese Be-
obachtungen im Sinne einer Fettbildung aus Eiweiß zu deuten. Das Auf-
treten von Aminosäuren weist offenbar auf einen v^ermehrten Eiweißabbau
hin. An seiner Stelle tritt Fett auf. Es schien somit das Problem der Fett-
bildung aus Eiweiß eindeutig gelöst!

Wie kaum ein anderes Beispiel, zeigt die Beantwortung der Frage
nach der Umwandlung von Eiweiß in Fett, daß ausschließlich quanti-

') M. Pettenkofer uud ('. Voit: Liebigs Annalen. Suppl. 57. 361 (1862). —
C. Voit: Zeitschr. f. Biol. 5. 106 (1869); 6. 371 (1870). — M. Pettenkofer uud C. Voit:
Ebeuda. 7. 433 (1871). -- C. Voit: Handbuch der Physiologie des Gesamtstoffwechsels
und der Fortpflanzung. Leipzig 1881. München. M. Kieger. 1883.

^) E. Pjfüger: P/ii((,ers Archiv. 50. 48 (330 und 396) (1891): 51. 229(1891): 52.
1 (1892): 68. 176 (1897); 77. 521 (1899). — Vgl. auch M. KumagaMa : Miiteü. d. mediz.
Fakultät der Universität Tokio. 3. 1 (1890).

Fette. Phosphatide. Steriue. 293

tative Versuche zu eindeutigen Schlußfolgerungen führen können. Das in
der Leber zur Beobachtung kommende Fett braucht nicht an Ort und
Stelle entstanden zu sein. Es kijnnte ja aus anderen Teilen des Organismus
eingewandert sein. Ferner muß mit der Möglichkeit gerechnet werden,
daß Zellfett, das sich unter normalen Verhältnissen der direkten Beobach-
tung entzieht, im Gefolge der Phosphorvergiftung freigeworden ist, und
deshalb in Erscheinung tritt. i) Die ersten quantitativen Versuche rechneten
nicht mit dem Vorkommen von in der Zelle gebundenem Fett. Sie mußten
deshalb zu Irrtümern führen. Äthanasiii') berücksichtigte das gebundene,
nicht direkt ausziehbare Zellfett. Er bestimmte den gesamten Fettgehalt
von 124 Fröschen. Dann vergiftete er ebenso viele Tiere mit Phosphor
und stellte wiederum den Fettgehalt des gesamten Körpers fest. Es hatte
keine Zunahme des Gesamtfettgehaltes stattgefunden. Taylor^)
fand sogar im Gegenteil eine Abnahme des Körperfettes nach Phosphor-
vergiftung. Versuche an Mäusen führten zum gleichen Resultate.*) Während
gleich gefütterte Kontrolltiere im Körper l;3'8 — "iQ^oO/o Fett enthielten,
wiesen die mit Phosphor vergifteten Tiere einen Fettbestand von nur
4' 13 — TO^/o auf. Somit war also der gesamte Organismus an Fett ver-
armt. Die Leber der mit Phosphor vergifteten Mäuse dagegen besaß einen
Gehalt an Fett von 7'4 — 37*4"/o, während normale Mäuse in diesem Organ
nur 51 — ll'BVo Fett enthalten. Es hatten somit alle anderen Gewebe auf
Kosten der Leber an Fett eingebüßt. Der Gedanke ist naheliegend, daß
die Vermehrung der Fettbestände der Leber in direkter Beziehung zu der
Verminderung des Fettgehaltes der übrigen Gewebe steht. Bosenfeld°)
hat diese Annahmt; direkt bewiesen, indem er aus dem Fettdepot eines mit
Hammeltalg gefütterten Hundes ein Fett in die Leber einwandern sah, das
seiner Zusammensetzung nach dem Fette des Depots entsprach. Ferner
zeigte er, daß hungernde Hunde und Hühner nach Phosphorvergiftung
keine Zunahme des Gesamtkörperfettes aufwiesen. Somit muß die alte
Annahme, wonach bei der Phosphorvergiftung Eiweiß sich in Fett um-
wandelt, aufgegeben werden.

Aus den vorliegenden Versuchen ergibt sich somit, daß nach der
Phosphorvergiftung die Verteilung des Fettes in den einzelnen
Geweben eine Veränderung erfährt. Gleichzeitig kommen
jedoch auch infolge der schweren Schädigung der Zellen Fett-
substanzen zum Vorschein, die unter normalen Verhältnissen
nicht in freiem Zustande im Gewebe enthalten sind.") Wenn diese
Ansicht richtig ist, dann darf bei einem fettarmen Tiere die Verfettung
einzelner Organe und insbesondere der Leber je nach dem Fettgehalt des
Versuchstieres entweder gar nicht oder doch nur in ganz geringfügiger Weise

1) Vgl. Georg Rosenfeld: Zeutralbl. f. inn. Med. Nr. 33 (190U).

-) D. Athanasiii: Fflügers Archiv. 74. 511 (181)9).

ä) Taylor: Journ. öf experim. Med. 4. 399 (1899).

*) Fr. Kraus und A. Sommer: Hofmeister?, Beitr. 2. 86 (1902).

°) Georij Rosenfeld: Verhaudl. d. Ivongr. f. inu. Med. 1894. — Allg. med. Zeutral-
zeitung. Nr. 60 (1897); Nr. 89 (1900). — Vgl. namentlich : Fettbildinig. II. Teil. Ergeb-
nisse der Physiologie. (Asher & Spiro.) Bergmann. Wiesbaden. 2. I. .ö9 (1903). — Vgl.
auch //. Gideon Wells: Zeitschr. f. physiol. Chem. 45. 412 (1905).

^) Vgl. hierzu auch L. Mohr: Verhaudl. d. Gesellscl). deutsch. Naturf. u. Ärzte
(1910). — Jounnovic und I'ick: Zeitschr. f. experim. Path. u. Therapie. 6. 184 (1909). ~
Arno Kirsche: Biochem. Zeitschr, 55. 1(59 (1913).

994 XVL Vorlesung.

auftreten. Die Versuche Bosenfelds'^) bestätigen diese Annahme. Es gibt
außer Phosphor noch viele andere Gifte, die eine Verschiebung in der
Fett Verteilung bewirken. So beobachtet man Verfettungen nach Eingabe
von Arsen. Antimon. Alkohol. Chloroform. Ferner dürften manche
von Bakterien abstammende Produkte die gleichen Folgen haben.

Nach diesen Befunden können wir uns folgendes Bild von der Phos-
phor\^ergiftung machen. Der Phosphor schädigt die Leberzellen primär.-)
Ihr Bau wird" so verändert, daß ihre Bestandteile zum Teil zum Abbau
kommen — Auftreten von Aminosäuren, Verschwinden des Glykogens —
gleichzeitig werden gebundene Anteile frei, es ist wohl möglich, daß das
Freiwerden des gebundenen Fettes und der Eiweißabbau in direktem
Zusammenhang stehen. Wir dürfen jedoch nicht übersehen, daß uns
unbekannt ist, wieviel Eiweiß zum Abbau kommt. Außerdem könnten die
in Erscheinung tretenden Aminosäuren auch mit dem gestörten Zellstoft-
wechsel zusammenhängen. Ihr Abbau ist vielleicht an Ort und Stelle
gehemmt. Als zweite Erscheinung ergibt sich dann die Fettwanderung.
Ihre Ursache ist zurzeit noch in Dunkel gehüllt.

Bei der Beurteilung der Ergebnisse der geschilderten Versuche dürfen
wir einen sehr wichtigen Punkt nicht außer acht lassen. Es ist dies die
Methodik des Fettnachweises. Sie hat in der letzten Zeit viele
Verbesserungen erfahren. Immerhin wird noch manches Produkt als Fett
mitbestimmt, das gar nicht zu diesem hinzugehört. So lange wir es mit
Fettgemischen zu tun haben, und wir nicht wohl definierte Fette ver-
folgen können, dürfen wir die vorliegenden Versuche nicht als streng
beweisend betrachten. Wir dürfen aus ihren Ergebnissen nur den Schluß
ziehen, daß eine Fettbildung aus Eiweiß durch sie nicht bewiesen werden
konnte. Die ganze Forschung über Verfettung. Fettwanderung und Fett-
infiltration ist zurzeit im Fluß". Man hat erkannt, daß neben dem gewöhn-
lichen Fett die Cholesterinfettsäureverbindungen im Stoffwechsel eine
bedeutsame Rolle spielen. Ein sogenanntes verfettetes Organ kann eine
Abnahme an gewöhnlichem Fett und eine Zunahme an Cholesterinester
zeigen und umgekehrt. ») Von großem Interesse ist ferner die Beobachtung,
daß in fettfreie" Gewebsstücke Fett einwandert, wenn man sie Tieren in
die Bauchhöhle bringt.*) Gleichzeitig bemerkt man auch das Einwandern
zahlreicher Leukozyten. Die Gründe, weshalb toten Geweben Fett zuge-
tragen wird, sind noch unklar. Sollte es etwa als Lösungsmittel jener
Abbaustufen dienen, die bei der durch die Leukozyten mit ihren Fermenten
herbeigeführten Zertrümmerung des zerstörten Gewebes entstehen?

Für die Annahme einer Fettbildung aus Eiweiß schienen ferner Ver-
suche von Hof mann an Fliegenlarven zu sprechen. Hof mann "") sammelte
Fliegeneier und bestimmte in einem Teil davon den Fettgehalt. Den Rest
der Eier züchtete er auf defibriniertem Blut. Dieses enthielt 0 032Vo Fett.

1) G. Rosenfeld: Ergebu. d. Pbysiol. 2. I. 59. (1903).

2) Auch die aus dem Körper eutferute Leber zeigt Verfettung. ^Yeuu Phosphor
durch sie durcbgeleitet wird. Vgl. ('. Mnrrakis : Arch. f. (Anat. u.) Pbysiol. 94. (1904). —
P. SaxI: Hofmeisters Beitr. 10. 447 (1907). — L. Hess und /'. Saxl: Virchoiia Archiv.
202. 148. (1910!. — Vgl. auch F. Fischler und K. Bardach: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 78. 435 (1912).

') Aschof: Beitr. z. pathol. Anat. u. z. allg. Pathol. 47. 1 (1909).

*) Wilhelm Griesser: Ebenda. 51. 115 (1911). Hier tindet sich weitere Literatur.

'") Franz Hofmann: Zeitschr. f. Biol. 8. 153 (1872).

Fette. Phosphatide. Sterine. 295

Die Fliegeneier besaßen 4'9Vo Fettsubstanzen. Die auf dem Blut gewachsenen
Maden zeigten schließlich einen Fettgehalt, der den der Eier und des
Blutes um das Zehnfache übertraf. Nun waren jedoch einesteils die Fett-
bestimmungen nicht einwandfrei und andernteils muß der Einwand erhoben
werden, daß die auf dem Blut sich bald entwickelnden Pilzmassen die Um-
wandlung von Eiweißbausteinen in Fett vollzogen haben könnten. 0. Frank^)^
der den Versuch mit möglichst entfettetem Fleisch wiederholte, kam zu
keinem eindeutigen Resultate. Somit sind auch diese Versuche nicht
geeignet, die Bildung von Fett aus Eiweiß zu beweisen.

Schließlich sei noch der sogenannten Leichen wachs- oder Adipo-
zirebildung^j gedacht. Unter diesem Vorgang versteht man die Umwand-
lung von Leichen und Leichenteilen in eine wachsähnliche Masse. Mehr
und mehr sieht man aus den Muskeln das Eiweiß verschwinden und an
seiner Stelle ein Gemisch hoher Fettsäuren und von Seifen auftreten. 3)
Diese eigenartige Umwandlung beobachtet man besonders auf feuchten
Begräbnisplätzen, wo eine langsame Zersetzung unter geringer Sauer-
stoffzufuhr vor sich geht. Durch genaue Verfolgung dieses Vorganges
und vor allem durch direkte Versuche ist festgestellt worden, daß keine
Umwandlung von Eiw^eiß in Fett vorliegt, sondern, daß das schon vorhan-
dene Fett die Ursache der Leichenwachsbildung ist. Zum Teil kommt das
an Ort und Stelle vorhandene Fett in Betracht, zum Teil handelt es sich um
aus den übrigen Körperteilen durch Wasser eingespülte Abbauprodukte von
Fettstoffen. Übrigens hätte auch der Beweis einer Abstammung des Fettes
aus Eiweiß bei diesem Vorgang keine Rückschlüsse auf die Bildung von
Fett aus solchem im lebenden tierischen Organismus gestattet, denn auch
hier l)leibt der Einwand, daß Mikroorganismen aller Art den Umbau voll-
zogen haben könnten, offen. Daß bestimmte Bakterien aus Eiweiß bzw. aus
Aminosäuren Fett bilden können, scheint sichergestellt zu sein.*) Auf die
Mitwirkung von Mikroorganismen wird auch die Fettbildung aus Eiweiß
beim Reifen des Käses zurückgeführt. 5)

Schließlich sei noch erwähnt, daß auch der Fettgehalt der
Sekrete der Milch- und Talgdrüsen wiederholt auf Eiweiß zurück-
geführt worden ist. Direkte Versuche brachten keine Bestätigung dieser
Annahme. Eine eindeutige Entscheidung der Frage nach der Herkunft des
Fettes der Sekrete ist übrigens schwer zu erbringen, weil der tierische
Organismus über Fettvorräte verfügt und nicht auf das Fett der Nahrung
angewiesen ist. Außerdem kommt stets die Umwandlung von Kohlehydraten
in Fett in Betracht.

'^ Otto Frank: Zeitschr. f. Biol. 35. 549(1897). — Vgl. ferner Emst Weinland:
Ebenda. 51. 197 (1908); Biol. Zeutralbl. 29. 0(58 (1909).

^) Vgl. Julius Kratter: Zeitschr. f. Biol. 16. 455 (1880). — Erman : Vierteljahros-
schrift f. gerichtl. Med. N. F. 37. 51 (1882). — E. Safkowski: Festschr. für Virchoirs.
Jubiläum. 23. (1891). — K. B. Lehmann: Sitzungsber. d. physikal.-med. Gesellsch. zu
Würzburg. 1888. — Erwin Yoit: Sitzungsber. d. Gesellsch. f. Morphol. und rhvsiol. in
München. 4. 50 (1888). — Fr. Kraus: Arch. f. experim. Path. u. Pharmak. 22. 174(1887).

^) A'gl. über die Zusammensetzung des Adipozire Giovanni Issoglio: Giorn. Farm.
Chim. 65. 361 (1916). — B. F. L'iiffan' und M. J. Marshall: Journ.of. biol. Chem. 29.
319 (1917). — Ä. Goy und E. Wende: Biochem. Zeitschr. 131. 8 (1922).

•») -S; P. Beebe und B. Buxton: Americ. Journ. of Physiol. 12. 466 (1905).

^) Karl Windisch: Arbeiten a. d. Kaiserl. Gesundheitsamte. 17. (1600). — //. Jacohs-
thal: PßU(/ers Archiv. 54. 484 (1893).

296 XVI. Vorlesung.

Nachdem wir die wichtig-sten Versuche, die von verschiedenen Gesichts-
punkten aus unternommen worden sind, um das Problem der Bildung
von Fett aus Aminosäuren im tierischen Organismus zu lösen, erwähnt
haben, wollen wir uns die Frage vorlegen, ob wir aus den erhaltenen Er-
gebnissen den Schluß ableiten dürfen, daß die tierische Zelle die erwähnte
Umwandlung nicht zu vollziehen vermag. Dieser Schluß erscheint uns nicht
berechtigt. Die vorliegenden Versuche haben nur bewiesen, daß
unter den gewählten Bedingungen eine Überführung von Amino-
säuren in Fett nicht feststellbar ist. Es ist gewiß nicht auffallend,
wenn ein durch Phosphor schwer geschädigtes Organ keine komplizierten
Umwandlungen vollzieht, und wenn ferner in der Leiche ein so eingreifender
Vorgang nicht mehr stattfindet. Um die Frage nach der Fettbildung aus
Eiweiß beziehungsweise aus Aminosäuren entscheiden zu können, muß der
Versuch auf den normalen Organismus und ferner auf das überlebende
Organ übertragen werden. Man wird Beziehungen bestimmter Eiweiß-
bausteine zu den Komponenten der Fette suchen müssen.

Bei der Verfolgung des Fettstoffwechsels stoßen wir überall auf
große Schwierigkeiten, sobald wir die Probleme schärfer fassen und ein-
deutige Antworten verlangen. Es ist keine dem Diabetes entsprechende Stö-
rung im \erlauf des Fettumsatzes und seiner Bausteine bekannt. Wir kennen
keinen mangelhaften oder eigenartigen Abbau des Glyzerins und der Fett-
säuren — abgesehen von der Azetonkörperbildung. Würden wir Hemmungen
des Abbaus der Bausteine der Fette kennen, dann würden sich unsere
Kenntnisse über die W^echselbeziehungen der Fette zu anderen Verbin-
dungen rasch erweitern. Wir könnten dann genau so, wie bei den Kohle-
hydraten, nachforschen, ob die Menge der gebildeten Fettsäuren, bzw.
des Glyzerins der zur Verfügung gestellten Fettmenge und dem aus
Kohlehydraten sich bildenden Fett entspricht oder, ob es notwendig ist. auch
auf die Aminosäuren zurückzugreifen. Vielleicht gelingt es der Forschung,
experimentell eine Störung im Abbau der Bausteine der Fette zu erzeugen!

Eine Besonderheit des Fettstoffwechsels und im besonderen des Fett-
ansatzes ist uns wohl bekannt, nämlich die sogenannte Fettsucht, Adipo-
sitas oder auch Obesitas genannt. Während beim normalen erwachsenen
Individuum das Fettgewebe sich mit der übrigen Körpermasse in ein
gewisses Gleichgewicht stellt — das Körpergewicht ^vird in engen Grenzen
auf gleicher Höhe erhalten — , sehen wir, daß manche Menschen immer
mehr an Gewicht zunehmen. Dieses Anwachsen des Körpergewichtes ist, wie
leicht festgestellt werden kann, auf eine oft ganz gewaltige Zunahme des
Fettgewebes zurückzuführen. Derartige Individuen leiden schwer. Sie müssen
beständig eine große Last in Gestalt von Fett mit sich umhertragen. Diese
stetige „Belastung" bleibt nicht ohne tiefgehenden Einfluß auf das Herz.
Seine Arbeitsleistung ist erhöht. Es kommt infolge davon oft zu Störungen.

Wir können durch geeignete Maßnahmen — starke Zufuhr von Fett-
bildnern: von Fett und vor allem von Kohlehydraten, ferner Einschränkung
des Verbrauches: Mangel an Muskelarlieit — schließlich jedes Individuum
mehr oder weniger leicht zu einem Fettsüchtigen machen. Es sei an die
Mästung der Straßburger Gänse und des Schlachtviehs erinnert. Gewiß
kommen viele Fettsüchtige aus ganz denselben Gründen zu ihren gewaltigen
Fettablagerungen. Es [»raucht die tägliche Zufuhr an Stoffen die Ausfuhr
an Stoffwechselendprodukten gar nicht so sehi' zu übertreffen, um schließ-

Fette. Phosphatide. Sterine. 297

lieh im Laufe der Monate und Jaliie zu großen Ablaj>erungen zu führen. Es
gibt nun ohne Zweifel Personen, die außerordentlich zu Fettablagerungen
neigen, während andere, wie man sich ausdrückt, weniger dazu disponiert sind.
Man hat daran gedacht, daß bei zu Fettsucht neigenden Individuen der Stoff-
wechsel aus irgend welchen Ursachen herabgesetzt sei. Doch ist dieser Ansicht
widersprochen worden. i) Es ist auch kaum zu erwarten, daß die Fettsucht
etwas Einheitliches darstellt, vielmehr haben neuere Forschungen mehr und
mehr ergeben, daß ihr keine einheitliche Ursache zugrunde liegt. Besonders
bedeutungsvoll sind in dieser Hinsicht Beobachtungen an Tieren und
Menschen mit ausgeschalteten oder gestörten Funktionen bestimmter
Organe geworden. So fand man bei Hunden, denen die Thymusdrüse 2)
fortgenommen war, ab und zu einen ganz außerordentlichen Fettansatz.
Bekannt ist ferner die Fettsucht nach Kastration. Ihre Erklärung bereitet
Schwierigkeiten, weil mit der Entfernung der Keimdrüsen ein tiefer
Eingriff in eine ganze Reihe von Funktionen erfolgt. Das kastrierte Tier
ist weniger lebhaft als das nicht kastrierte. Schon dieser Umstand kann
von Einfluß auf den Stoffverbrauch im besonderen und auf den Fett-
umsatz sein. Besonders eingehend studiert ist die sogenannte hypo-
physäre Fettsucht. Sie wird in Zusammenhang mit einer Störung in der
Inkretbildung des Mittellappens der Hypophyse gebracht. Auch die
Schilddrüse ist in Beziehung zum Fettstoffwechsel gebracht worden.
Einstweilen ist es unmöglich, abzugrenzen, an w^ elcher Stelle das einzelne
Organ in diesen eingreift. Es besteht die M()glichkeit, daß Fett gespart
wird, weil andere Nahrungsstoffe in gesteigertem Maße verbraucht werden.
Der vermehrte Fettansatz wäre in diesem Falle nur eine indirekte
Folge einer Störung irgend eines Organes. Es kann jedoch auch der
Fettumsatz direkt betroffen sein. Es bleibt auch die Möglichkeit eines
vermehrten Fettansatzes infolge einer Störung im Abbau der Bausteine
der Fette. Alle diese Möglichkeiten, die noch leicht vermehrt werden
könnten, lassen es verständlich erscheinen, weshalb die bisherigen Stoff-
wecbseluntersuchungen noch wenig übereinstimmende Ergebnisse gezeitigt
haben.-) Man wird versuchen müssen, diejenigen Fälle von Störungen im
Fettstoffwechsel, die in ihren Erscheinungen gleichartig sind, auf ihre
Ursache zu prüfen und umgekehrt, bei gleichen Organstörungen festzu-
stellen, ob die Folgeerscheinungen sich entsprechen.

Berücksichtigt man die Tatsache, daß die meisten Phos-
phatide Glyzerin uiid Fettsäuren unter ihren Bausteinen be-
sitzen, so drängt sich unmittelbar die Frage auf, ob die Fette
keine Beziehungen zu Vertretern dieser Körperklasse haben.
Wählen wir als Beispiel das Lezithin. Es enthält Glyzerin, Fettsäuren,
Phosphorsäure und Cholin. Die Fettsäuren sind mit dem Glyzerin esterartig
verbunden. Wir haben somit die gleiche Struktur, wie bei den Fetten, nur ist
das dritte Hydroxyl des Glyzerins esterartig mit Phosphorsäure verknüpft.
An diese reiht sich noch das Cholin an. Phosphorsäurc steht dem Orga-
nismus zur Verfügung. Die Synthese von Glyzeryl-phosphorsäure dürfte der
tierischen Zelle keine Schwierigkeiten bereiten. Es fragt sich nur, ob der

^) \g\. die Literatur bei A.Jaquef: Ergebnisse der Physiologie. 2. I. 553 (1903).
G. c. Bergmann: Handb. d. Biochemie. 4. II. 208 (15)10).

-) Vgl. //. Hausleiter: Zeitschr. f. experim. Path. 11. Ther. 17. 1 (1915).

298 XVI. Vorlesung.

tierische Organismus Fettsäuren umwandeln kann. Wir haben bereits er-
wähnt, daß beobachtet worden ist, daß in der Leber gesättigte Fettsäuren
in ungesättigte übergeführt werden. ^j Es ist somit wohl möglich, daß
die zur Synthese eines bestimmten Lezithins notwendigen Fettsäuren
gebildet werden können. Es müßte der tierische Organismus nun nur noch
die Fähigkeit besitzen, Cholin aufzubauen. Wir dürfen vielleicht die Frage
schärfer fassen und fragen, ob die tierische Zelle Methylgruppen, z. B.
in Glykokoll = Aminoessigsäure einzuführen vermag:

CHo . COOH CH. . COOH GH.. . CH., OH

I I y'CHä j /CH3

^\H ^ CH3 ^ X CH3

^OH ^OH

Aminoessig- Betain Cholin.

säure=Gly kokoll

Noch naheliegender ist die Annahme, daß das aus Phosphatiden ge-
wonnene Oxyäthylamin zur Methylierung kommt. Dieses Amin könnte
aus einer Aminosäure, und zwar aus Serin = y.-Amino-i-oxypropion-
säure entstanden sein, und zwar durch Kohlensäureabspaltung-):
GH., . OH GH. . OH GH.. . OH

I I I /CH,

GH . NH., — >► GH., . NH., — >■ GH, . N < ^g'

I \0H

GOOH — GOo

Serin Oxy-äthylamin Gholin.

Wir werden bald erfahren, daß der tierische Organismus Methylgruppen -j,
Azetyl-, Phenjiazetyl- und Benzoylgruppen an Aminogruppen anlagern kann.
Es ist somit nicht ausgeschlossen, daß im tierischen Organismus Glyko-
koll in der eben dargestellten Weise durch Methylierung in Betain über-
geführt wird. Dieses müßte dann allerdings noch zu Gholin reduziert
werden*):

Seitdem wir wissen, daß der tierische Organismus aus ß-Oxybuttersäure
durch Oxydation Azetessigsäure bildet, und diese durch Reduktion wieder in die
erstere Verbindung verwandeln kann, erscheint ein solcher Reduktionsvorgang
als nichts Ungewöhnliches. Da jedoch zurzeit gar keine Beweise für die Bil-
dung von Gholin aus Glykokoll vorliegen, muß es selbstverständlich dahinge-
stellt bleiben, ob der tierische Organismus sich Ghohn selbst darstellen kann.

Wir heben das Problem der Bildung von Gholin im tierischen Organismus
deshalb so sehr hervor, weil Stoflfwechselversuche vorliegen, die beweisen, daß
manche Tiere Phosphatide auch dann in größerer Menge bilden können, wenn
ihnen eine an solchen arme Nahrung zugeführt wird. So fütterte Fingerling »j

1) Vgl. auch //. S. liapcr: Journ. of Biol. Chem. 14. 117 (1913).

^) Vgl. hierzu auch F. F. Nord: Biochem. Zeitschr. 95. 271 (1919).

^) Vgl. hierzu F. Hofmeister : Archiv f. experimeutello Path. u. Tharm. 33. 198
(1894). — W. Ilis: Ebenda. 22. 253 (1897).

*) Vgl. andere Möglichkeiten der Bildung von Cholin aus Aminosäuren. S. 255
und Vorlesung XXII und XXX.

*) Guatar Fingerlinfi : Biochem. Zeitschr. 38. 448 (1912).

Fette. Phosphatide. Sterine, - 299

Enten mit einer an organischen Phosphorverbindungen sehr armen Nahrung.
Sie legten ebenso viele Eier, wie Tiere, die normales Futter erhielten.
Die Eier enthielten den normalen Gehalt an Phosphatiden bzw. organi-
schen Phosphorverbindungen. Ale Callum^) ernährte ferner drei Hühner lange
Zeit mit fast fettfreier Nahrung. In etwa SV-, Monaten legten die Tiere
öl Eier. Diese enthielten etwas über O«';,, Phosphatide. Es mußte in diesen
Versuchen nicht nur eine vollständige Synthese der Phosphatide aus Be-
standteilen der Fette — Fettsäuren und Glyzerin — erfolgt sein, sondern
es bildeten den eigentlichen Ausgangspunkt des Aufbaus unzweifelhaft die
Kohlehydrate. Aus ihnen mußten, da der Fettgehalt der Nahrung bei weitem
nicht ausreichte, zuerst Fette, bzw. ihre Bausteine gebildet werden.
Schließlich konnte auch in zahlreichen Versuchen gezeigt werden, daß
Hunde an Gewicht stark zunehmen, wenn ihnen in der Nahrung nur die
Bausteine der Fette, der Kohlehydrate und Eiweißstoife verabreicht werden. -)
Es wäre gesucht, wenn man annehmen wollte, daß in diesen Fällen neben
den übrigen Stoffen nicht auch die Phosphatide vermehrt worden sind.
Röhmann") fütterte Mäuse mit Kasein. Vitellin, Hühnereiweiß, Stärke, Fett.
Salzen und Malz ohne Lezithin. Sie gediehen ganz gut. Auch junge
Tiere ließen sich mit diesem Futter aufziehen. Wir kommen somit zum
Schlüsse, daß Beobachtungen vorliegen, die beweisen, daß der tierische
Organismus Phosphatide synthetisch bereiten kann. Er kann die
einzelnen organischen Bausteine bilden und dann aus diesen und Phos-
phorsäure Phosphatide aufbauen. Es soll damit nicht gesagt sein, daß
jeder tierische Organismus derartiger Synthesen fähig ist. ^j Mit der Mög-
lichkeit, daß der eine oder andere Vorgang bei verschiedenen Tieren ver-
schieden verläuft, müssen wir immer rechnen. Es unterliegt jedoch wohl
kaum einem Zweifel, daß jeder tierische Organismus sich die verschieden-
artigen Phosphatide seiner Zellen nach erfolgtem Abbau der in der Nah-
rung zugeführten Phosphatidarten aufbauen kann. ^>)

Bereitet es schon sehr große Schwierigkeiten, den Fetten und ihren
Bausteinen im Zellstoffwechsel zu folgen, so ist es zurzeit ganz unmög-
lich, etwas über das ^'erhalten der verschiedenen Phosphatide in den Ge-
Aveben auszusagen. Wir können nur in Analogie mit den Fetten annehmen,
daß die vom Darm aufgenommenen Abbaustufen der Phosphatide ent-
weder als solche zimi Transport kommen, oder aber es erfolgt schon in
Darmwandzellen oder auch im Lymphgewebe eine Synthese. Auf alle Fälle
wird die einzelne Körperzelle zum Aufbau ihrer eigenen Phosphatide von
deren Bausteinen ausgehen müssen. Werden ihr diese nicht in freiem
Zustand zugeführt, dann wird sie sich diese durch Abbau von Phospha-
tiden bereiten. Sicher festgestellt ist. daß jede einzelne Körperzelle llios-
phatide als unentbehrliche Bestandteile enthält. Es gilt dies sowohl für
die Pflanzen- als auch die Tierwelt. In besonders hervorragendem Maße

M E. y. Mc CaUiiiH, I. G. Halpin und A. H. Drescher: Journ. of. Bi(d. Chem. 13,
219 (1912).

-) Emil Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 77. 22 (1912). — Synthese
der Zellbausteine in Ptiauze und Tier. J. SpriuErer. Berlin 1912.

ä) F. Röhmann: Biochem. Zeitschr. 64. 3u (1914).

*) Vgl. dazu auch .S'. Dezani: Biocliimica a Terapia spuria. 11. 1 (1914). — Tf.
Stepp: Zeitschr. f. Biol. 66. libO (1916).

^) Vgl. hierzu z. B. T'. Jlenriqiies und ('. Hansen: Skandin. Archiv f. l'hvsiol. 14.
890 (1903).

300 XVI. Yorlesuug.

sind die Phosphatide am Aufbau des gesamten Nervensystems beteiligt.
So lange wir jedoch die einzelnen Vertreter dieser Körperklasse nicht
genauer kennen, ist es unmöglich, ihre Beteiligung an bestimmten Zell-
vorgängen und vor allem die Art ihres Eingreifens in den Zell stotf Wechsel
durch genaue Versuche aul'zuklären.

Hervorheben möchten wir noch die folgende wichtige Beobachtung.
Das Gewebe des Zentralnervensystems besteht bekanntlich aus grauer und
weißer Substanz. Beide enthalten Mineralstofie, Eiweißstoffe, Kohlehydrate,
Phosphatide, Cholesterin und Cholesterinester. Es ist außerordentlich inter-
essant, daß die Eiweißstoffe beider Substanzarten die gleichen Aminosäuren
und diese in gleichen Mengenverhältnissen besitzen. ^) Trotzdem können
in ihrer Struktur große L'nterschiede vorhanden sein. Immerhin weist die
erwähnte Eeststellung auf eine große Ähnlichkeit der Proteine der grauen
und weißen Substanz hin, und man gewinnt den Eindruck, als ob die
mannigfaltigen Vertreter der Klasse der Phosphatide den mor-
phologisch und funktionell verschiedenen Bestandteilen des
Nervensystems ihre spezifischen Eigenschaften verliehen. Deir
Umstand, daß der Infunktionsnahme mancher Nervenbahnen
die Bildung der an Phosphatiden reichen Markscheide voraus-
geht, weist auch auf ihre hohe Bedeutung hin.

Die Phosphatide werden in den Zellen durch Fermente in ihre
Bausteine zerlegt. Hierbei dürfte es zur Bildung von Glyzeryl-phosphor-
säure, von Fettsäuren und Cholin kommen. Die erstere Verbindung wird
dann weiter in Glyzerin und Phosphorsäure gespalten.-) Die stickstoffhaltige
Base Cholin wird in allen Geweben ^\ in geringen und wechsehiden Mengen
auch im Blutplasma*) angetroffen. Sein Vorkommen ist zunächst mit dem
Phosphatidstoffwechsel in mehr oder weniger direkten Zusammenhang zu
bringen. Es ist beim Auf- und Abbau von Phosphatiden als Zwischen-
station zu erwarten. Darüber hinaus kommt dem Cholin im Organismus noch
eine besondere Bedeutung zu.^) Von besonders großem Interesse ist die
Beobachtung von le Heux^)^ wonach Cholin die Darmbewegung an-
regt. Es wirkt auf den Äuerhac]i?>Q\\Qn Plexus ein. Das Cholin gehört
offenbar in die Reihe jener Stoffe, die Inkretstoffe bzw. Endokretstoffe') ge-
nannt worden sind. Von besonderem Interesse ist die Beobachtung, daß
wahrscheinlich nicht nur Cholin als solches, sondern esterartige Verbin-
dungen mit Säuren als Erreger der Darmbewegung in Frage kommen.

') Emil Abderhalden iiud Arthur Weil: Zeitschr. f. pbysiol. Cheni. 81. 2U7
(1912): 83. 207 (1912).

-) Paul Grosser und Jo.se/ Jlusler: Biochem. Zcitschr. 39. 1 (1912).

^) Carl Schwarz und R. Lederer: Fflügers Archiv. 124. 353(1908). — W. Webster:
The Biochem. .Toiirn. 4. 117 (1909j. — J. 'Gantrelet: C. r. de l'Ac. des Sciences. 148.
995 (1909). — G. Totani: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 65. 86 (1910). — Tosaku Kinoshita:
Pflü(fer% Archiv. 132. 606 (1910). — A. Lohniann: Zeitschr. f. Biologie. 56. 1 (1911). —
M. Guggenheim und W. Löß'ler: Biochem. Zeitschr. 74. 208 (1917).
' *) E. Letsche: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 53. 31 (1907).

=) Vgl. z. B. (Jtto V. Eiirth und Carl Schivarz: l'/liif/er^ Archiv. 124. 427 (190(J).
— Carl Schnurz: Zcntralhl. f. Physiol. 23. Nr. 11 (1910)!

«) J. W\ le Heux: Pfiiiger'i Archiv. 173. 8 (191H); 179. 177 (1920); 190. 280,
301 (1921). — K. Arai: Ebenda. 193. 359 (1922): 195. 398 (1922). — Vgl. auch
Einil Abderhalden und E. Wertheimer: Ebenda. 194. 168 (1922j.

') Vgl. hiezu Emil Abderhalden: Pßügerü Archiv. 195. 482 (1922).

B'ette. Phosphatide. Sterine. 3Q1^

Am wirksamsten ist der Essigsäurecliolinester.'l Als weniger wirksam erwies
sich die Propionsäureverbindung-, und noch viel geringer ist die Wirkung des
n-Buttersäureesters. Es spricht vieles dafür, daß solche esterartige Verbin-
dungen zwischen Cholin und Säuren durch Fermentvvirkung in der Darm-
wand gebildet werden.-) Erwähnt sei noch, daß Cholin bei intravenöser Zu-
fuhr vorübergehende Blutdrucksenkung bewirkt.-^) Ob dieser Beobachtung
eine Bedeutung für die Blutdruckregelung im Organisnms zukommt, steht
dahin. Es ist auch beobachtet worden, daß bei Reizung von Muskeln ihr
Cholingehalt ansteigt.*)

Die Bausteine Glyzerin und Fettsäuren der Phosphatide werden
in der gleichen Weise weiter verarbeitet, wie die entsprechenden Bestand-
teile der Fette. Die Phosphorsäure kann weiter Verwendung tinden, oder
sie kommt durch die Nieren oder die Darm wand zur Ausscheidung. Über
den weiteren Abbau des Cholins wissen wir noch nichts Genaues. Das im
Harn in Spuren aufgefundene Trimethylamin») steht vielleicht mit dem
Cholin in direktem Zusammenhang:

/ CE, . CH.> . OH

ACH3 /CH3

N^CH3 NfCH3

VCH, \CH3

\ OH

Cholin Trimethylamin.

Es scheint übrigens im Harne nur zum geringsten Teil in freiem
Zustande, sondern vielmehr in einer noch unbekannten Bindung vorzu-
kommen.'') Ktitsriier') hat Basen aus dem Harn gewonnen, die Trimethyl-
amin abspalten.

Noch lückenhafter als unsere Kenntnisse über das Verhalten der
Phosphatide im Zellstoffwechsel sind diejenigen über die Beteiligung
der Sterine, und insbesondere des Cholesterins an bestimmten Zell-
vorgängen. Wir wissen nur so viel ganz sicher, daß bei Aufnahme von
Pflanzennahrung Cholesterin in den tierischen Geweben erscheint, wenig-
stens konnte bis jetzt in keinem Falle ein Phytosterin jenseits des Darm-
kanals aufgefunden werden. Daraus geht herv^or, daß beim Pflanzen-
fresser das zugeführte Phytosterin in Cholesterin tibergeht.

1) Reid Hunt: Jouru. Pharm. Therap. 7. 301 (1915).

-) Vgl. hiezu J. W. Le Beu.r: Pflik/ers Archiv. 190. 260 (1921).

ä) E. Geif/er und 0. Loeiri: Biochem. Zeitschr. 127. 174 (1922).

*) Vgl. u. a. Sicah Vincent und W. Cramer: Journ. of Physiol. 30. 143 (1903).
— A. Lohmann: Pßiif/er^ Archiv. 118. 215 (1907): 128. 142 (1909). — Sirale Vincent
und Sheen: Journ. of Physiol. 29. 242 (1903). — Emil Abderhalden und Franz Müller:
Zeitschr. f. physiol. Chem'ie. 65. 420 (1910): 74. 253 (1910). — Franz Müller: Pflügen
Archiv. 134. 2H9 (1910). — J. Pal: Zentralbl. f. Physiol. 24. (1910). — L. B. Mendel
und F. B. Underhill: Zentralbl. f. Physiol. 24. Nr. 7 (1910). — Vgl. auch G. Modra-
kowski: Pflügers Archiv. 124. 601 (190«): 133. 291 (1910). — L. Popielski: Ebenda.
128. 191, 222 (1909). — Reid Hunt und R. de M. Tareau: Hygien. Laborat. Bulletin
Nr. 73. 1 (1911).

5) Filippo de Filippi : Zeitschr. f. physiol. (heuiie. 49. 433. (1907). — Vgl. auch
Aldo Patta: Arch. d. Farmacol. sperim. 18' 284 (1914).

«) Vgl. Takeda: Pfiügers Archiv. 129. 82 (1909). — T. Kinoshita: Zentralbl.
f. Physiol. 24. Nr. 17 (19iO). — C. Doree und F. Golla: Biochem. Journ. 5. 306 (1911).

') Fr. Kutscher: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 51. 457 (1907). — Vgl. auch
Kutscher und Lohmann: Ebenda. 48. 422 (1906): 49. 81 (1906).

3Q2 X\'I. Vorlesung.

Das gleiche ist natürlich beim Omnivoren der Fall, wenn er Phytosterine
aufnimmt. Das Cholesterin der Fleischnahrung braucht nicht umgewandelt
zu werden, denn bis jetzt ist bei den höheren Tieren nur ein Zoosterin.
nämlich das Cholesterin, beobachtet worden. Über das Verhalten des
Cholesterins im Darmkanal, seine Resorption und seinen Transport nach
den Gew^eben ist uns nichts Sicheres bekannt. Da nach dem jetzigen Stand
unserer Kenntnisse kein Anhaltspunkt dafür vorliegt, daß der tierische
Organismus Cholesterin aus einer anderen Gruppe von Verbindungen syn-
thetisch bereiten kann, müssen wir annehmen; daß das mit der Nahrung
aufgenommene Sterin zur Resorption kommt und die einzige Quelle für
das Cholesterin des Organismus darstellt, i) Die Galle dürfte bei der Auf-
nahme der Sterine als Lösungsmittel eine bedeutsame Rolle spielen. Chole-
sterinfettsäureverbindungen werden wahrscheinlich im Darme in ihre Bau-
steine zerlegt. Bemerkt sei noch, daß manche Beobachtungen dafür sprechen,
daß die Nebennieren direkte Beziehungen zum Cholesterinstoffwechsel
haben, doch reichen die Befunde noch nicht aus, um bestimmte Schlüsse zu
ziehen.-) Sie sollen vor allem bei der Bildung von Cholesterinfett-
säureester eine Rolle spielen, doch darf als erwiesen angesehen werden,
daß andere Gew-ebe diese Synthese auch vollziehen können, ja es fehlt
nicht an B^orschern, die der Meinung sind, daß die Nebennieren die
Cholesterinester nicht selbst bilden, sondern diese auf dem Blutwege zu-
geführt erhalten und speichern. 3) Auch die Corpora lutea sollen im Chole-
sterinstoifwechsel eine besondere Stellung einnehmen.*)

Jede einzelne Zelle besitzt Sterine. Es ist auffallend,^ daß in
der Wirbeltierreihe nur ein Sterin anzutreffen ist, nämlich das Cholesterin.
Es besitzt somit keinen arteigenen Charakter. Es steht damit mit dem
Glykogen und auch mit manchem Reservefett in einer Linie. Durch die

') Manche Angaben der Literatur über das Auftreten von großen Cholesterin-
mensren unter pathologischen Bedingungen eröttueu die Möglichkeit, daß der tierische
Organismus Cholesterin aus irgend welchen Verbindungen bereiten kann. Dieser beson-
ders von Ädrien Grigauf (Le cycle de la cholesterinemie, vgl. Zitat) gezogene Schluß
ist jedoch so lange als verfrüht zu betrachten, als quantitative Bestimmungen über
die mit der Nahrung zugeführten Sterine, den Gehalt des Organismus an Cholesterin
und endlich die Ausscheidung dieser Verbindung nicht vorliegen. Zu bedenken ist vor
allem, daß bis jetzt kein Beweis dafür vorliegt, daß der tierische Organismus der Ring-
bildung fähig ist. Es müßte also für die Cholesterinbildung schon ein Material in Frage
kommen, daß zyklisch gebaut ist. Einstweilen ist ein solches unbekannt. Vgl. auch
Hugo Pribram: Biochem. Zeitschr. 1. 413 (19üG). — H. A. Klein: Ebenda. 29. 46ö
(1910) und vor allem die zahlreichen Arbeiten von Gardner und seinen Mitarbeitern
über die Bedeutung des Cholesterins für die tierische Zelle. Vgl. z. B. Charles Doree
und ./. A. Gardner: Procoed. of the Royal Soc. 80. 227 (1908). — G. W. Ellis und
./. A. Gardner: Ebenda. 84. 461 (1912); 85. 38ö (1912). — J. A. Gardner und P. E.
Lander: Proeeed. Roy. Soc. Lander. Soc. B. 87. 229 (1914). — I'. E. Lander: Biochem.
I. 9. 78 (1915). — S. Lesani: Archiv, d. Farmacol. sperim. 17. 4 (1914). — & Dezani
und F. Catoretti: Ebenda. 19. 1 (1914). — A. Chanffard, Gug Laroche und A. Grigauf:
Ann. de med. 8. 149 (1920). — J. Gardner und /'. W. Fox: Proeeed. of royal Soc. B. 92.
358 (1921). — D. KUnkerf: Berliner klin. Wochenschr. 50. 820 (1913), hier tindet sich
viel Literatur.

') Alhrecht und Weltmann: Wiener klin. Wochenschr. 483 (1911). — K. Katva-
inura: Die Cholesterinverfcttung. Gustav Fischer. Jena 1911. — L. Aschof: Wiener
klin. Wochenschr. Nr. 1(5 (1911). — L. Wacker und W. Uueck: Archiv f. experiment.
Path. u. Pharm. 71. 373 (1913).

■') Vgl. zu diesem Probleme M. Landau und J. W. Mc Nee: Beiträge zur pathol.
Anat. und zur allg. Pathol. 58. 667 (1914).

*) Adrien Grigaut: Lo cycle de la cholesteriuömie. G. Steinheil. Paris 1913.

Fette. Phosphatide. Sterine. 305

Kuppelung- mit Fettsäuren können jedoch eigenartige \'erbin düngen hervor-
gehen, doch sind die Möglichkeiten verschiedener Verbindungen dadurch stark
beschränkt, daß nur eine Hydroxylgruppe zur Bindung mit Fettsäuren zur
Verfügung steht. Allerdings könnten wieder Verschiedenheiten dadurch
bedingt sein, daii die Cholesterinester unter sich in ganz verschiedenem
Mischungsverhältnis vorkommen und vielleicht auch mit den übrigen Fetten
in verschiedenartigstem Gemenge sich finden. Einstv^eilen kennen wir
allerdings nur wenige Cholesterinester als Bestandteile tierischer Zellen
und des Blutplasmas. Bemerkenswert ist der schwankende Gehalt selbst
paariger Organe an Cholesterin und besonders an Cholesterinester. Im
Blutplasma soll das Verhältnis des freien Cholesterins zu Cholesterinester
unter normalen Verhältnissen konstant sein.i) Auch die roten Blutkörperchen
haben einen für jede Tierart charakteristischen, konstanten Gehalt an
freiem Cholesterin.-)

Manche Forscher sind der Ansicht, daß das Cholesterin als ein Stofi-
wechselendprodukt der Zellen aufzufassen ist. Es soll als solches haupt-
sächlich durch die Galle zur Ausscheidung gelangen. Diese Ansicht ist
ohne Zweifel ganz unhaltbar und kann nur za einer Zeit entstanden sein,
in der der Bau des Cholesterins unbekannt war. Jetzt wissen wir, daß es
sehr wenig Wahrscheinlichkeit für sich hat, daß Cholesterin mit irgend
einer Abbaustufe der Fette, Kohlehydrate und Eiweißstoffe in direktem
Zusammenhang steht. Das Cholesterin hat vielmehr höchst wahr-
scheinlich einen für sich abgeschlossenen Stoffwechsel. Sein
Auftreten in jeder einzelnen Zelle, seine Beteiligung am Auf-
bau besonderer Fette, die Umwandlung der Phytosterine in das
Zoosterin Cholesterin, das sind alles Momente, die es als ganz
ausgeschlossen erscheinen lassen, daß dem Cholesterin im Zell-
stoffwechsel nicht eine hohe Bedeutung zukommt.

Von größter Bedeutung ist der S. 230 erwähnte enge Zusammen-
hang des Cholesterins und gewiß der Sterine überhaupt mit
den Paarungen der Gallensäuren: Cholsäure, Desoxycholsäure
und Lithochol säure. Damit ist mit großer Wahrscheinlichkeit ein Weg
des Abbaues von Cholesterin aufgewiesen. 3)

Das Cholesterin ist in seiner Verbindung mit Fettsäuren
ohne Zweifel als Zellbaustein zu betrachten. Das freie Cholesterin
hingegen dürfte als ein wichtiges Agens in jeder einzelnen Zelle in irgend
welche noch unbekannte Vorgänge eingreifen. An Vermutungen über die
Rolle des Cholesterins im Zellstoffwechsel fehlt es nicht, doch sind diese
meistens wenig begründet. Meist wird das Cholesterin in seinen Funktionen
mit den Phosphatiden in Zusammenhang gebracht. Vielleicht gibt die
folgende Beobachtung Hinweise auf die Rolle, die das Cholesterin im
tierischen Organismus spielt.

Um die folgenden Versuche zu verstehen, müssen wir kurz voraus-
schicken, daß das Blut Plasma — eine eiweiß- und salzreiche Flüssigkeit

1) Vgl. W. B. Bloor und A. Knudson: .T. of biol. ehem. 29. 7 (1917)-

-) Th. E. Iless-Thaijsen: Biochem. Zeitschr. 62. 115 (1914).

') Der Versach durch Verfütterung von Cholesterin den Gehalt der Galle an
Gallensäuren zu steigern hatte keinen Erfolg. [\'gl. 3/. G. Foster , C. W. llooper und
G. H. Whipple: The J. of biol. Chem. 38. 421 (1919).] Das scldießt natürlich nicht aus,
daß trotzdem die erwähnten Gallensäurepaarlinge von Cholesterin abstammen.

304 ^^ I- Vorlesimg. \

— und außerdem Formelemente — Zellen — besitzt. Zu den letzteren
gehören die roten Blutkörperchen. Sie enthalten einen roten Farbstoff.
Blutfarbstoff genannt. Wir können ihn in mannigfacher Weise von den
Blutkörperchen abtrennen. Einmal können wir die Blutkörperchen durch
verschiedene Maßnahmen zerstören. Wir kennen jedoch auch Mittel, die,
ohne das Stroma der Zelle sichtbar zu verändern, schon in Spuren be-
wirken, daß die roten Blutkörperchen ihren Farbstoff abgeben. Man nennt
diesen Vorgang Hämolyse und die Stoffe, die ihn bewirken, Hämol}"-
sine. Hämolysierende Wirkungen hat z.B. das Gift der Brillenschlange.
Kobragift genannt. Hämolysine sind ferner aus Kreuz.^pinnen (Arachno-
lysin), aus Bakterienkulturen usw. gewonnen worden. Besonders wichtig
ist, daß auch im Pflanzenreich hämolytisch wirkende Stoffe vorkommen.
Dahin gehören die in einer Reihe von Pflanzen aufgefundenen Saponine.
Sie gehören zu den Glukosiden.^)

Geben wir z. B. zu Rinderblut eine ganz geringe Menge von Kobra-
gift, dann erkennen wir bald das Eintreten der Hämolyse daran, daß das
vorher undurchsichtige Blut sich allmählich in eine durchsichtige, rote
Lösung verwandelt. Entfernen Avir aus Blut das Plasma durch Zentri-
fugieren — die spezifisch schwereren Formelemente setzen sich am Boden
des Zentrifugiergefäßes ab, das Plasma kann dann leicht abgehoben wer-
den — , und waschen wir die roten Blutkörperchen mit isosmotischer Koch-
salzlösung vollständig frei von anhaftendem Plasma, dann erhalten wir
beim Zusatz von Kol)ragift zu den in isotonischer Kochsalzlösung suspen-
dierten roten Blutzellen keine Hämolyse. Geben wir nunmehr Plasma zu
der Suspension der roten Blutkörperchen hinzu, dann erhalten wir sofort
Hämolyse.-) An Stelle von Plasma können wir nun auch, wie Ki/es"^) zeigte.
Lezithin verwenden. Dieses wird unter der Wirkung des Kobragiftes in
ein hämolytisch wirksames Produkt umgewandelt. Die hämolysierende
Verbindung ist Lysozithin genannt^) und als Anhydrid des Monopal-
mityllezithins erkannt worden. s) Das Kobragift spaltet aus dem Lezithin
Ölsäure ab. Es wirkt wie ein Ferment und enthält offenbar eine Phos-
phatidase, bzw. Lezithase. Der Abbau vollzieht sich in zwei Phasen. Zuerst
entsteht das erwähnte stark hämolysierende Produkt und darauf eine
hämolytisch unwirksame Substanz. Kalksalze begünstigen die fermentative
Spaltung. 6) Interessanterweise kann man die Wirkung des Lezithins durch
Zusatz einer Cholesterinemulsion aufheben. Das Cholesterin wirkt in ge-
wissem Sinne als Antagonist des Lezithins. Wichtig ist, daß das
Cholesterin seine Wirksamkeit einbüßt, wenn seine Hydroxyl-
gruppe besetzt ist.') Ein Cholesterinester ist z. ß. unwirksam.

•) Vgl. S. 72.

^) Die Sapouinhäiiiolyse wird durch Serum umgekehrt goliemmt.

^) S. FJexner und H. Noquchi: Jouru. of experim. Med. 6. Nr. 3 (1912). — Freslon
Kyes: Berliner kliu. Wochenschr. Nr. 38 39 (1902); Zeitschr. f. physinl. Chem. 41. 273
(1904). — P. Kyes und Hans Sachs: Berliner klin. Wochenschr. Nr. 2—4 (1903). —
Vgl. auch Ransom: Deutsche med. Wochenschr. 1901.

*) C. Delezenne und Ledebt: Compt. rend. 155. 1101 (1903).

*) C. Delezenne und E. Fourneau: Bull.Soc.Chim.de France. [4. | 15.421 (1914).

8) B. Kndicke und H. Sachs: Biochem. Zeitschr. 76. 359 (1917).

'') Vgl. iiierzu W. Hausmann: Ho/meisfers Beitr. 6. 517 (1905). — Emil Abder-
halden und Le Counf: Z. f. exnerini. Path. u. Ther. 2. 199 (19fJ5).

Fette. Phosphatide. Sterine. 3Q5

Die hemmende Wirkung des Cholesterins im erwähnten Versuche
kann verschiedene Ursachen haben. Forschungen von Windaaa^) führten
zu der Vermutung, daß bei der Beeinflussung der Kobragiftwirkung durch
Sterine ähnliche Verhältnisse vorliegen, wie bei der Hemmung der Hämolyse
mittelst Saponin durch die gleichen Verbindungen. Windaus konnte nämlich
zeigen, daß beim Zusammenbringen von Cholesterin und Digi-
tonin — einem Saponin — eine Verbindung auftritt. Es entsteht
Digitonin-cholesterid. Auch andere Saponine, wie Solanin und
Zy kl am in, ergeben mit Cholesterin wohlcharakterisierte Verbindungen.
Cholesterinester dagegen binden sich mit Saponinen nicht.
Diese Beobachtungen erööhen die Möglichkeit, daß sich aus dem Kobragift,
das ohne Zweifel ein Gemisch verschiedener Giftkomponenten darstellt,
das bei der Erzeugung der Hämolyse wirksame Prinzip mittels Cholesterin
als Cholesterid abtrennen läßt. Wir hätten uns nach diesen Ergebnissen
die Wirkung des Cholesterins in der Weise vorzustellen, daß es das
die Hämolyse bewirkende Produkt durch Bindung festlegt und sein
Molekül dabei so verändert, daß es unwirksam wird. Bewiesen ist diese
Annahme nicht. Es ist ganz gut möglich, daß das Cholesterin rein physi-
kalisch wirkt. So ist z. B. seine hemmende Wirkung auf die Kobralezithid-
hämolyse auf eine stabile Emulgierung des Cholesterins zurückgeführt
worden.

Es ist von großem Interesse, daß nichtjede Blutkörperchenart und nicht
alle Blutkörperchen der gleichen Art immer im gleichen Maße widerstandsfähig
oder empfindlich gegen Lezithin + Kobragift sind. Man könnte sich folgen-
des Bild von dieser Erscheinung machen. Das rote Blutkörperchen enthält
freies Cholesterin und Cholesterinester. Ferner dürfte neben freiem Phos-
phatid — freiem Lezithin — auch gebundenes zugegen sein. Verfügt die Zelle
in einem gegebenen Moment über viel freies Cholesterin und wenig freies
Lezithin, dann wird mehr Lezithin zugefügt w^erden müssen, um die Wirkung
des Cholesterins zu überbieten. Umgekehrt wird beim Zusatz von ganz wenig
Lezithin Hämolyse eintreten, wenn die Zelle wenig freies Cholesterin
zur Verfügung hat. Es ist auch beobachtet worden, daß gewaschene rote
Blutkörperchen ohne jeden Zusatz von Lezithin Hämolyse zeigten, wenn
sie mit Kobragift in Berührung kamen. Man kann auf diesem Wege ge-
radezu die Widerstandsfähigkeit von roten Blutkörperchen ..austitrieren". 2)

Es ist möglich, daß innerhalb des Organismus Cholesterin und Phos-
phatide in ähnlicher Weise zusammenwirken, wie wir es bei dem bespro-
chenen Reagenzglasversuch gesehen haben. Bald könnte die Zelle Chole-
sterinester verseifen und das freie Cholesterin zur Wirkung bringen, bald
könnte solches gebunden und so seiner Wirkung beraubt werden. Auch di(^
Phosphatide werden vielleicht von der Zelle in gleicher Weise bald aktiviert,
bald in den unwirksamen Zustand überführt. Die Zelle wird vielleiclit auf
diese Art und Weise vor manchen Schädigungen, die ihr drohen. be\vahrt.

Immer mehr bricht sich die Anschauung Bahn, daß Cholesterin.
Cholesterinester, Phosphatide, Fette oder auch nur einzelne dieser Ver-
bindungen, wie Cholesterin und Phosphatide, einen tiefgehenden Einfluß

') A. Windaus: Ber. d. Deutscheu Chera. Gesellsch. 42. 238 (1909).

^) Vgl. hierzu u. a. Emil Abderhalden und We7-ney Bucital: Arch. f. wisseusch.
u. prakt. Tierheilk. 37. H. 3 (1911). — Emil Abderhalden und Ar f hur Weil: Khenila.
38. 1 (1912).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I.Teil, 5. Anfl. 20

306 X\I. Vorlesung.

auf den physikalisch-chemischen Zustand der Zellinhaltsstoft'e und vor allem
auch auf die Blutbestandteile und insbesondere auf die Proteine besitzen. i)
Eine Änderung in den normalen Wechselbeziehungen aller dieser Stoße
zueinander, die durch ein bestimmtes Mengenverhältnis derselben bedingt
sind macht sich in mannigfachen Störungen geltend. Wir werden später
(vo-1. Band 2, Vorlesung V— XII) auf diese wichtigen Funktionen bestimmter
Zell- und Blutinhaltsstofte noch zurückkommen.

Wir kennen auch eine Überflutung des Blutplasmas mit Cholesterin

eine Hypercholesterinoplasmie — und wissen, daß Cholesterinester

sich in größeren Mengen in veränderten Geweben — primär oder sekundär
ist noch fraglich — ablagern können. So hat man bei Diabetes melitus
wiederholt eine Hypercholesterinoplasmie beobachtet. Auch während der
Schwangerschaft und bei bestimmten Formen der Erkrankung der
Nieren-) ist ein Ansteigen des Gehaltes des Blutplasmas an Cholesterin
beobachtet worden.") L. Wacker und JV. Hueck^) berichten, daß durch
vermehrte Zufuhr von Cholesterin experimentell eine Atherosklerose
o-enannte Veränderung der Arterienwand herbeigeführt werden kann. Ferner
zeigte es sich, daß auch die sogenannten Xanthome (Xanthelasma) —
eigenartige, gelb gefärbte Geschwülste der Haut — in großer Menge
Cholesterinester enthalten. &)

Zahllos sind die Funktionen, die man den Phosphathiden im Zell-
und Gesamtstoffwechsel zugeschrieben hat.«) Der Befund von Eisen') in
Phosphatiden hat zu der Annahme geführt, daß sie bei den Oxydations-
vorgängen eine wichtige Rolle spielen. Man hat sie auch als Fermente
und Aktivatoren von solchen angesprochen. Ferner hat man vermutet,
daß sie imstande seien, Fermentwirkungen zu hemmen oder gar zu unter-
drücken. ^) Eine große Rolle spielen die Phosphatide und die Sterine in der
Immunität sforschung. Es ist hier nicht der Ort, auf diese Be-
funde einzugehen. '■•) Sie werden ohne Zweifel erst dann eine sichere

*) Es sei z. B. veiwieseu auf B. Brmkman und E. ran Dam: Biochem. Zeitscbr.
108. 35. 52, 61 (1920). — R. Brinkman und H. WastI : Ebenda. 124. 25 (1921). — Fritz
Eichholz: Ebenda. 128. 310 (1922). — Hier müßte auch die gesamte neuere Literatur
über das Wesen des Lues-Nachweises nach Wassermann, Sachs - Georgi, Meinicke,
Dold usw. angeschlossen werden, denn es stellt sicli immer mehr heraus, daß Zu-
staudsänderungeu von Plasmaproteinen lieim Zustandekommen der einzelnen Reak-
tionen Vorbedingung sindl

■■) Vgl. u. a. Ä. Hahn u. E. Wolff: Z. f. kliu. Med. 92. 393 (1921).

*) Adrian (rri(jaut: Le cycle de la cholesterincmie. G. Steinheil. Paris 1913. —
Vgl. auch W. li. nioor: .1. of biol. Chem. 49. 201 (1921). — P. Sisfo: Ann. di clin.
med. 11. 14 (1921).

*) L. Wacker und W. Hueck: Münchener med. Wochenschr. 60. 2Ü97 (1913). —
Vgl. auch Kaethe Detrey: Arch. of internal. Med. 17. 757 (1916).

') F. Pinkus und C. Pick: Deutsche med. Wochenschr. 1'426 (1908). — ./. Prings-
hciiii: Ebenda. 2445 (1908). — Vgl. ferner: M. Verse: Zie(/lera Beitr. 52. Dezember
(1911). — F. Eosenthai und P. Braunisch: Z. f. klin. Med. 92. 429 (1921). —
P. Sisto: Gioru. di diu. med. 2. 210 (1921).

*) Wir kommen auf die Frage noch bei^der Bespreciuing der sog. Nut ramine
zurück.

') Vgl. W. Glikin: Ber. d. Deutschen Chem. (ies. 41. 910 (1908). — ilf. Gonner-
mann: Biochem. Zeitschr. 95. 286 (1919).—- H. van den Brrf/h, /'. Müller und J. firoek-
ntei/er: Biochem. Zeit.schr. 108. 279 (1920).

*) Vgl. hierzu .1/. Siegfried: Biochem. Zeitschr. 86. 98 (1918).

*) Vgl. hierzu die umfassende Übersicht bei Irar Bang: Chemie und Biochemie
der Lipoide. .1. F. Bergmann. Wiosb;ulen 1911.

Fette. Phosphatide. Sterine. 3QY

Grundlage erhalten, wenn wir die Phosphatide besser kennen. Solange wir
noch mit dem Sammelnamen „Lipoide" operieren müssen, und wir nicht
genau wissen, was er eigentlich alles umfaßt, besteht die Gefahr, daß
durchaus verschiedene Wirkungen auf eine bestimmte Gruppe von Verbin-
dungen zurückgeführt werden. Beinahe alles, was man in der Zelle nicht
genau definieren kann, wird in dem Sammelnamen „Lipoide" untergebracht,
sofern das Produkt in den Löslichkeitsverhältnissen einigermaßen mit denen
der Fette übereinstimmt. Wenn wir in der Literatur der Angabe begegnen,
daß jemand mit Lezithinen gearbeitet und damit bestimmte Beobachtungen
gemacht hat, dann können wir nie wissen, ob der Betreffende wirklich
Lezithin in Händen hatte, weil diese \'erbindung so leicht veränderlich
ist. Dazu kommt, daß P^ette, Phosphatide und Sterinester alle mög-
lichen Verbindungen mitlösen. Man findet z. B. die Phosphatide nie
aschefrei. Es kann nicht genug betont werden, daß die Phosphatide
ein ganz heterogenes Gemisch von Verbindungen verschiedener Art dar-
stellen, und daß vor allem der Begriff „Lipoide" einen zurzeit chemisch
gar nicht definierbaren Sammelbegriff für alle Verbindungen mit Löslichkeits-
verhältnissen, die denen der Fette mehr oder weniger entsprechen, darstellt.
Den Phosphatiden ist im \'erein mit den Fetten, Sterinen und Sterin-
estern eine besondere Bedeutung als Lösungsmittel für bestimmte Ver-
bindungen zugeschrieben worden. i) Wir werden auf diesen Punkt später
zurückkommen, wenn wir die Rolle der anorganischen Stoffe und insbesondere
der Ionen und ferner der Kolloide im Zellstoft'vvechsel kennen gelernt
haben.

Werfen wir zum Schluß noch einmal einen Blick auf das
Verhalten der Fette, Phosphatide und Sterine im tierischen
Organismus I Wir sahen, daß er darauf eingerichtet ist. die zusammen-
gesetzten Verbindungen im Darmkanal in ihre Bausteine zu zerlegen.
Dieser Abbau ist notwendig, um zu Produkten zu gelangen, die in Wasser
löslich und diffundierbar sind. Gleichzeitig wird ferner der tierischen Zelle
die Möglichkeit gegeben, ans dem Gemisch der Bausteine Fette und Phos-
phatide zu bilden, die dem Bau der einzelnen Zellen angepaßt sind. Die
Fette gehen in Fettsäuren bzw. Seifen und Alkohol über, aus den Phos-
phatiden bilden sich ihre Bausteine, Fettsäuren bzw. Seifen, Glyzerin, Phos-
phorsäure und Cholin oder andere stickstoff'haltige Basen, sofern solche
am Aufbau besonderer Vertreter dieser Körperklasse beteiligt sind. Dabei
bleibt die Möglichkeit durchaus offen, daß die Hydrol3"se nicht in jedem
Falle eine vollständige ist, vielmehr auch zusammengesetzte Bruchstücke,
wie Glyzeryl-phosphorsäure und Cholin, in Verbindung mit Phosphorsäure
zur Resorption gelangen. Die Sterinester werden höchstwahrscheinlich
auch verseift. Die resorbierten Bausteine der Fette werden teilweise schon
in der Darmwand zusammengefügt. Wie umfassend diese Synthese ist,
und ob sie wirklich ausschließlich in den Darmepithelien erfolgt, ist noch
nicht festgestellt. Jedenfalls entsteht nicht immer die dem aufgenommenen
Fett entsprechende Verbindung. Es sind nämlich Beobachtungen bekannt.

*) Hans llorftt Meyer: Aicli. f. experim. t'ath. u. Thannak. 42. 10!) (lb'9'J). —
E. Orerfon: Vicrteljuhresschr. d. naturf. Gesellsch. in Züricli. 44. 88. (1894); Studium
über die Xarkose. Zugleich eiu Beitrag zur allgemeiiieu Pharmakologie. Gustav Fischi r.
Jena 1901. — J'ßüfferH Archiv. 92. 115 (1902).

20'

;^()g XVI. Vorlesung.

die beweisen, daß schon kurz nach der stattgehabten Resorption andere
Fettarten auftreten können, als die, die aufgenommen wurden. Ferner
müssen wir annehmen, daß resorbiertes Phytosterin sehr bald in Cholesterin
übergeführt wird, wenigstens konnte bis jetzt in tierischen Geweben kein
solches aufgefunden werden.

Es kann jenseits des Darmes auch dasjenige Fett sich bilden, das
mit der Nahrung zugeführt wurde, ja es kann auch als solches zur Ab-
lagerung kommen. Eine Beeinflussung des Charakters der tierischen Zellen
tindet jedoch dadurch nicht statt, denn das an ihrem Bau beteiligte Fett
ist in seinem Aufbau vom aufgenommenen Fett unabhängig. Jede Zellart
baut sich eigenes Fett und bereitet eigene, charakteristische Gemische,
wobei offenbar auch das Cholesterin, seine Ester und ferner Phosphatide
mit einbezogen werden.

Die Fette schlagen sicher zu einem großen Teil den Lymphweg ein.
Nach neueren Beobachtungen wird auch Fett von den Pfortaderwurzeln
aufgenommen. Schließlich gelangen die Fette, das Cholesterin und die
Phosphatide oder ihre Bausteine ins Blut und werden dann auf noch nicht
bekannte Weise schließlich den Körperzellen übermittelt. Diese verwenden
die Bausteine der Fette in der mannigfaltigsten Weise. Sie werden ent-
weder stufenweise abgebaut, oder sie dienen zur Synthese von Fett und
Phosphatiden. Besondere Zellarten speichern Fett und bilden mächtige
Depots, deren Inhalt zur Verfügung gestellt wird, wenn irgendwo Bedarf
ist. Das Fett dieser Speicher rührt nicht nur von mit der Nahrung zu-
geführten Fetten her. sondern auch von umgewandelten Kohlehydraten.

Wir haben immer wieder betont, daß unsere Kenntnisse des Fett-
stofiVechsels noch recht dürftige sind. Einzig die Feststellung von Knoop,
wonach die gesättigten Fettsäuren in charakteristischer Weise durch Oxy-
dation am ß-kohlenstoffatom und Verlust der beiden endständigen Kohlen-
stoftatome lozw. allgemeiner ausgedrückt, durch Abspaltung einer geraden
Anzahl von Kohlenstoffatomen verkürzt werden, ferner die sichergestellte
Beziehung der Fettsäuren zu den Azetonkörpern und der Nachweis, daß
Glyzerin in Glukose übergehen kann, haben das Dunkel, das noch über
den einzelnen Vorgängen beim Ab-, Um- und Aufbau der Fette und ihrer
Bausteine lagert, erhellt.

Welch umfassende chemische Vorgänge die Körperzellen bei der Bildung
von Fetten vollziehen ktinnen, zeigt am besten die Betrachtung der Zusammen-
setzung einiger fetthaltiger Sekrete. Wir haben bereits gesehen, daß die
Bürzeldrüse der Vögel ein Sekret bildet, das ein Fett enthält, an dessen
Aufbau Oktadezylalkohol als Alkoholkomponente beteiligt ist.i) Daneben
finden sich auch Glyzerinfette. Das Bürzeldrüsensekret dient zur Einfettung
des Gefieders, wodurch es vor der Benetzung mit Wasser geschützt wird.

In der Haut finden sich verschiedenartige Drüschen, die besondere
Sekrete ab.sondern. Sie enthalten alle Fett und scheinen die gemeinsame
Funktion zu haben, die Haut durch Einfetten geschmeidig zu erhalten.
Daneljen mögen auch noch andere Funktionen vorhanden sein. Ein solches
Fettgemisch haben wir bereits wiederholt erwähnt, nämlich das Wollfett,
auch Lanolin genannt.-; Man hielt es zunächst für eine ziemlich ein-

1) F. Röhmann: Hofmeistern Beitr. 5. 110 (1904). — \gl auch S. 220.
■•') Hartmann: Über den Fettuachweis in der Schafwolle. Göttingeu. 1868. — TAeh-
reich: Berliner klin. Wochenschr. 7(il (1885); Arch. f. (Auat. u.) Physiol. 363 (1890).

Fette. Phosphatide. Sterine. 309

heitliche Substanz. Jetzt wissen wir, daß der Name Lanolin nur ein Sanirael-
name für sehr viele Komponenten ist.

Dani/städfer und Li f schütz'^) geben als Bestandteile des Wollfettes an:
Zerylalkohol, C.-, Hgs . OH, Karnaubylalkohol, C..^ H^cj . UH, daneben
sollen noch Laktone verschiedener Art zu finden sein. Ferner sind aus
der Reihe der Sterine isoliert worden: Cholesterin, Isocholesterin"^)
und ferner sog'. Oxycholesterine. Endlich sind zahlreiche Fettsäuren
als Bestandteile des Lanolins bzw^ der in diesem vorkommenden Fette
beschrieben worden. Von gesättigten Fettsäuren werden angeführt:
Lanozerinsäure, C30 Hr.o O4, Lanopalminsäure, Cig H32 O-j, Myristin-
säure, C13 H.^- . COOH, Karnaubasäure, C.23 Hi^ .COOH, Zerotinsäure,
C.>6H53 . COOH, Kapronsäure, C5 Hu . COOH. Daneben sind noch unge-
sättigte Fettsäuren beobachtet worden. Schon diese Zusammenstellung
zeigt, welch kompliziertes Gemisch von Angehitrigen der Fettreihe die
Zellen der Hautdrüsen bereiten können.

Besondere fetthaltige Sekrete liefern ferner die Ohrschmalzdrüsen,
die Talgdrüsen und die Meihoni^ch^n Drüsen. Auch das Smegma
ist ein fetthaltiges Sekret. Je mehr man die Funktion aller dieser Drüsen
und Drüschen studiert hat, um so mehr hat man eingesehen, daß die
alte Vorstellung, wonach ihre Sekrete dadurch zustande kommen sollten,
daß Zellen verfallen, unrichtig ist. P^s handelt sich vielmehr, wie vor
allem Plafo für die Talgdrüsen feststellen konnte, um einen richtigen
Sekretionsvorgang. :^) Das einzelne Sekret bereitet der Untersuchung große
Schwierigkeiten, witW es schwer und zum Teil zurzeit überhaupt nicht in
reinem Znstand erhalten werden kann. Schließlich wollen wir noch an
jenes merkwürdige, fettreiche Sekret, Vernix caseosa genannt, erinnern,
mit dem die Haut des Fötus überzogen ist.

Ein sehr schönes Beispiel für die Tatsache, daß die Körperzellen
eigene Fettarten bilden, liefern endlich die Zellen der Milchdrüse. Das
Fett der Milch ist normalerweise ein ganz charakteristisches. Der Umstand,
daß durch Zufuhr größerer Mengen von bestimmten Nahrungsfetten eine
Ausscheidung solcher Fette durch die Milchdrüse erreicht werden kann, ist
von keiner Bedeutung für die Auffassung der Entstehung der Bestandteile
der Milch in den Milchdrüsenzellen. In der Butter aus Kuhmilch hat
man hauptsächlich Triglyzeride beobachtet, an deren Aufbau Stea rin-,
Palmitin- und Ölsäure, ferner Myristin-, Laurin- und Arachinsäure
beteiligt sind. Man hat ferner noch Buttersäure, Kapron-. Kapryl-.
Kaprinsäure, ferner Essigsäure und auch Ameisensäure beobachtet.

Die weitere Forschung wird ohne Zweifel noch an zahlreichen Bei-
spielen zeigen können, daß jede einzelne Zellart sich eigene Fette und
Phosphatide und vor allem auch charakteristische Gemische dieser Ver-
bindungen bereitet. Gleichzeitig wird sicher auch festgestellt werden, in
welcher Art die einzelnen Baumaterialien umgewandelt werden.

1) L. Darmstädter und ./. Lifschüfz: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 28. 3133
(1895); 29. 618. 1474 und 2890 (1896); 31. 97, 1112 (1898). — Vgl. auch P. G. Unna:
Ebenda. 45. 1 (1907). — P. G. Unna und ./. Lifschütz: Monatshefte d. prakt. Derniatol.
4.^. 334 (1907). — P. G. Unna: Biochem. Zeitschr. 20. 469 (1909). — Ä. Bitschke und
Arthur Fraenkel: Berliner klin. Wochensclir. Xr. 12 (1905).

-) Xach Röhmann [Biochem. Zeitschr. 77. 298 (1911)J fraglich.

') Pluto: Verband), d. Deutschen dermatol. (iesellscb. Breslau. 182 (1901).

Vorlesung XVII.
Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

Aminosäuren.

Die Eiweißstoffel), auch Proteine genannt, stellen hochmolekulare,
zusammengesetzte Verbindungen dar, an deren Aufbau stickstoffhaltige
Bausteine beteiligt sind. Bis jetzt haben wir nur bei den Phosphatiden
Stickstoff als regelmäßigen Bestandteil aller Angehörigen dieser Klasse
von A'erl)indungen angetroffen. Er fand sich jedoch nicht in allen Bau-
steinen, sondern nur im Cholin bzw. einer anderen Base. Ferner haben
wir stickstoffhaltige Kohlehydrate kennen gelernt. Von diesen interessierte
uns ganz besonders das Glukosamin, weil es Beziehungen zu den Bau-
steinen der Eiweißkörper aufweist. Bei den Proteinen enthalten Scämtlidie
bis jetzt bekannten Bausteine Stickstoft". Daneben gibt es auch solche,
die außerdem noch Schwefel aufweisen. Vereinzelte Proteine enthalttni
Phosphor. Es konnte bisher noch nicht mit Bestimmtheit festgestellt
werden, in welcher Form der Phosphor in den betreffenden Proteinen
gebunden ist. Es scheinen esterartige Verbindungen zwischen Phosphor-
säure und den Bausteinen der Proteine vorzukommen, daneben dürfte
sie auch salzartige Bindungen eingehen. Es ist ferner möglich, daß der
Phosphor zum Teil auch organisch gebunden ist.

Wir können die Eiweißstoffe als hochmolekulare, nur im kolloiden
Zustand bekannte Verbindungen bezeichnen, die dadurch ausgezeichnet
sind, daß an ihrem Aufbau die Elemente C, H, 0, N und S teilnehmen.
Das letztere Element fehlt offenbar nur ganz vereinzelt. Ferner kommt,
wie schon erwähnt, einzelnen Proteinen Phosphor zu. Die Elementaranalyse
der Proteine ergibt mit wenis,- Ausnahmen annähernd gleiche Mengenver-

*) Vgl. über diese Gruppe von Verbiuduiigeu : Victor Griessmayer: Die Proteide
der Getreidearten usw. Karl Winter. Heidelberg 1897. - Eduard Stranss: Studien über
die Albuniinoide. Ebenda. 11)04. 0. Cohnheim: Chemie der Eiweißkörper. 3. Autl. Friedr.
Vieweg A: Sohn. Braunschweig 1911. - Gustar Mann und 0. Cohnheim: Chemistry of
the Proteids. Macniillan and Cic. London 1906. — Emil Fif^cher: Untersuchungen über
Aminosäuren. Polypeptide und l'roteine. J. Springer. Berlin 1906. — Emil AJ>derhaldcn:
Neuere Ergebnisse der Eiweißclieniie. Gustav Fischer. Jena 1909. -- B. H. A. Plimmer:
The Chemical Constitution of tlie proteins. Monographs on Biochemistry. l.ongmann's
Green and Cie. London 1911. -~ Handbuch der Biochemie. 1. 226— .'lOO (bearbeitet v.ui
P. Bona, E. Abderhalden, Franz Samuely). G. Fischer. Jena 1909. - Biochem. Hand-
lexikon. 4. 1—917 (bearbeitet von Th. ß. Osborne, Franz Samuely, Adolf Jiolhtt, Karl
Rasl-e. Otto Neubauer, Helmufh Scheibler, Ge'za Zemple'n, Hans T'rinf/sheini, Ernst
W'iiiferstein, Peter Bona). J. Spiinger. Berlin 1911.

Eiweißstotte und ihre Bausteiue. o].l

hältnisse der einzelnen Elemente. Man findet etwa 50 — 55" o C, 6*5 — 75% H.
15 — 18% N und OS — 2"5% S. Der Sauerstottgehalt berechnet sich aus dem
Unterschiede der Summe der erwähnten Elemente und 100" o- Erwähnt sei.
daß die EiweißstoÖ'e sehr schwer ganz frei von Asche zu gewinnen sind.

Selbstverständlich genügen die angegebenen Daten nicht, um die
Gruppe der Proteine zu charakterisieren. Wir kennen eine ganze Reihe
von Reaktionen, die von den Angehörigen der Klasse der Eiweißstotte
gegeben werden. Sie beruhen zum Teil darauf, daß die Proteine aus-
schließlich im kolloiden Zustand vorkommen, zum Teil sind es Farb-
reaktionen, die auf das Vorhandensein bestimmter Bausteine und
bestimmter Bindungsarteu im Molekül zurückzuführen sind. Wir werden
auf diese Eigenschaften der Proteine noch zurückkommen.

Eine Charakterisierung der verschiedenartigen Eiweißstoffe auf Grund
ihrer Eigenschaften ist außerordentlich schwierig, weil sie in ganz ver-
schiedenen Zuständen im Pflanzen- und tierischen Organismus vorkommen.
VVir treffen Proteine in Flüssigkeiten an. z. B. in der Milch, im Blut-
plasma usw. Wir können nicht ohne weiteres erkennen, ob diese wahre
Li)sungen darstellen oder aber, ob sich in ihnen Verbindungen finden, die
nur scheinbar gelöst sind. Füllen wir eine solche Flüssigkeit - z. B. Blut-
plasma — in einen Dialysierschlauch — ein solcher besteht aus einer
tierischen oder pflanzlichen Membran — . so beobachten wir. wenn wir
ihn in destilliertes Wasser eintauchen, daß bald Salze und andere Ver-
bindungen, wie Zucker, Harnstoff usw.. durch ihn hindurchtreten. Eiweiß-
stoffe dagegen bleiben quantitativ im Schlauche zurück. Es
dring-t auch nicht eine Spur von diesen Verbindungen durch den Dialysier-
schlauch hindurch. Mit Hilfe dieser einfachen Methode können wir leicht
erkennen, ob eine Verbindung wirkliche Lösungen bildet oder nicht. Die
ersteren Stoffe nennen wir Nichtkolloide ^j, die letzteren Kolloide.
Auf die Eigenschaften und die Bedeutung der Abgrenzung dieser beiden
durch viele Zwischengliedei- verknüpften Klassen von Verbindungen werden
wir später eingehend zurückkommen. -i Erhitzen wir eint' eiweißhaltige
Flüssigkeit, dann tritt bei einer bestimmten Temperatur Koagulation ein
Die scheinbare Lösung trübt sich zunächst. Die Trübung nimmt mehr und
mehr zu und schließlich geht das ganze Eiweiß in den festen Zustand über.
Wir sprechen von Hitzekoagulation. Es zeigen jedoch nicht alle Eiweiß-
stoffe dieses Verhalten. So ist z. B. der Leim bei gewöhnlicher Ten)peratui
fest. Beim Erwärmen mit Wasser geht er in Lösung. Viele eiweiß-
haltige Flüssigkeiten geben auf Zusatz von Salzlösungen —
Ammonsulfat. Zinksulfat. Kochsalzlösungen usw. — bei einem
bestimmten Gehalte an dem betreffenden Salz Ausflockungen.
Es hat das scheinbar gelüste Eiweiß seinen Zustand geändert und ist in
Form grölterer Konglomerate ausgefallen, blanche Proteine lassen sich
schon durch enero-isehcs Schütteln ausflocken.

') Sie sind trüiier^Kristalloide genannt worden. Dieser Name ist jedoch nicht
sehr glücklich gewählt, weil er leicht mit der Fähigkeit, zu kristallisieren, in Zusammen-
hang gebracht werden kann. Nun iribt es „Kristalloide". die bis jetzt nicht in Kristall-
form zu bringen waren, und Kolloide, die Kristalle bilden. Die Einteilung in Kristalloide
und Kolloide stammt von Th. Graham (Philosoph. Transactionsi. 151. Teil 1. 1S3(18<)1|.

^) Vgl. Band 2 dieses Lehrbuches, Vorlesung V — XII.

312 XVII. Vorlegung.

Neben diesen Eiweilistoffen, die scheinbare Lösung- bilden, kommen
in der Natur auch halbfeste, zähflüssige Proteine vor. Es sei z. B. an
das Eiereiweiß erinnert. Schließlich gibt es ungezählte Formen von Eiweiß,
die vollständig fest sind. Als Beispiel seien die sogenannten Koratin-
arten angeführt. Aus Keratin bestehen die Haare, die Nägel, die Hufe,
die Hörner, die Geweihe, die Barten des Wales usw. (iroße Massen von
Eiweiß sind in dieser Form im Tierreich abgelagert.

Schon diese kurze Übersicht läßt es verständlich erscheineo, daß sich
die Proteine nicht ohne weiteres auf Grund ihrer Eigenschaften charakte-
risieren lassen. Dagegen umfaßt die folgende Definition alle Vertreter
dieser Körperklasse. Sie stützt sich darauf, daß sämtliche Proteine die
gleichen charakteristischen Bausteine besitzen, nämlich die Aminosäuren.
Die Eiweißstoffe sind hochmolekulare, zusammengesetzte, nur
im kolloiden Zustand — in allen seinen Abstufungen vom festen
Zustand bis an die Grenze der wahren Lösung — bekannte Verbin-
dungen, an deren Aufbau in charakteristischer Weise unter-
einander verknüpfte Aminosäuren beteiligt sind. Diese organi-
schen Säuren enthalten die für die Eiweißstoffe charakteristi-
schen Elemente und Gruppen. Mit ihnen haben sie die Eigenschaft
gemein, sowohl als Säuren als auch als Basen wirksam sein zu können.
Man bezeichnet solche Verbindungen als Ampholyte. Wir kommen auf
dieses wichtige Verhalten der Proteine und ihrer Abkömmlinge noch zurück
(vgl. Band 2, Vorlesung IX).

Die Bausteine der Proteine werden aus diesen erhalten, indem man sie
mit rauchender Salzsäure oder mit 25''/oiger Schwefelsäure mehrere Stunden
kocht. ^) Das Eiweißmolekül wird dabei unter Wasseraufnahme in einfachere
Bruchstücke zerlegt. Schließlich bleiben die Aminosäuren übrig. Genau so,
wie bei den zusammengesetzten Kohlehydraten und den Fetten, läßt sich
der Abbau unter Hydrolyse bei den meisten Proteinen mehr oder weniger
leicht auch mittels bestimmter Fermente herbeiführen. Man nennt diese
ganz allgemein Proteasen oder proteolytische Fermente.

Wir beginnen die Besprechung der Chemie der Eiweißstoffe am
besten mit der Erörterung der Struktur der einzelnen Annnosäuren. lui
Anschlüsse daran werden wir die Frage zu beantworten haben, in welcher
Art und Weise die einzelnen Eiweißbausteine unter sich im Eiweißraolekül
verknüpft sind, und damit werden wir von selbst auf die Frage nach dem
Aufbau des Eiweißes stoßen.

Die Aminosäuren sind mit Ausnahme zweier Verbindungen
— Prolin und Oxyprolin^) — dadurch charakterisiert, daß sie
in 7.-Stellung zum Karboxyl eine Amino- = NH.^-Gruppe tragen.
Eine ganze Reibe von Aminosäuren lassen sich direkt von Gliedern der
gesättigten Fettsäurereihe der allgemeinen Formel C„ H.j„ O.^ oder
CnH.,n+i .COOH ableiten. Wir sind diesen Fettsäuren bereits bei der
Besprechung der Bausteine der Fette begegnet.'') Ihr einfachstes Glied ist
die Aminosäure. H . GOOH. Die einfachste Aminosäure müßte die

') Mau kann auch durch Kochen mit Lauge Hydrolyse lici^licifiihrcu. docli tritt
ilabei teilweise Razeniisierung der P'iiweiliabbanprodukte ein.

-) Sollte Pyrrolidonkarboiisäure Kiweißbaustein sein, dann winden drei Ansnalinicn
zu vermerken sein.

•*) Vgl. dazu S. 212.

H

Eiweißstoffe uud ihre Bausteine. olo

.Struktur NH., . ClK)H haben, d. h. sie würde aus der Ameisensäure durch
Ersatz eines Wasserstoffatonis durch die NHo-Gruppe hervorgehen. Als
Baustein der Proteine ist diese Verbindung bisher nicht beobachtet worden.
Sie ist wegen ihrer leichten Zersetzlichkeit im freien Zustand überhaupt
nicht bekannt. Wohl aber ist ihr Ammonsalz, NH., . COO . NH4, dar-
gestellt worden. Wir werden dieser Verbindung noch begegnen, wenn wir
dem Abbau der Aminosäuren im tierischen Organismus bis zum stickstoff-
haltigen Stolt'wechselendprodukt, nämlich dem Harnstoff, folgen werden.
Diese einfachste Aminosäure wäre als Aminoameisensäure zu bezeichnen.
Man hat sie auch Karbaminsäure genannt.

Die einfachste Aminosäure, die als Bausteine verschiedener Proteine
aufgefunden worden ist. leitet sich von der Essigsäure ab, wie die
folgenden Formeln zeigen:

CH3.COOH CH, . GOCH GH, .CoOi) GH, — COO'O

oder X X

NH., NH3/ b'^:

NH.,
Essigsäure Aminoessigsäure = Glykokoll.

Die Aminoessigsäure, auch Glykokoll, Glyzin oder Leimsüß
genannt, ist bereits im Jahre 1820 von Braconnot^) neben Leuzin aus
Leim und aus Muskelfleisch erhalten worden. Interessanter weise kommt
diese Aminosäure in erheblichen Mengen im Schließmuskel von Pecten
irradians*) in freiem Zustande vor. Sie ist auch im Harn verschiedener
Tiere und ferner im Menschenharn gefunden worden.») Endlich ist Glyko-
koll auch aus Blutplasma in freiem Zustand gewonnen worden. ß)

Glykokoll bildet monokline Kristalle. Sie sind in Wasser ziemlich
leicht löslich (1:4). Glykokoll schmeckt süß. Wie die oben dargestellte
Formel zeigt, enthält das Glykokoll kein asymmetrisches Kohlenstoffatom.
Es ist daher optisch inaktiv.

Wird eine wässerige Lösung von Glykokoll mit Kupferoxyd gekocht,
dann nimmt diese eine blaue Farbe an. Es hat sich das Kupfersalz des
Glykokolls gebildet. Es hat die folgende Struktur:

NH., . CHo . COG\

\Cu.
NHo . GH., . QOO/
Alle bekannten Aminosäuren geben solche Salze. Sie sind wegen ihrer
verschiedenen Löslichkeit zur Trennung einzelner Aminosäuren von ganz
besonderem Werte.

') You diesen beiden Formeln werden wir der Übersichtlichkeit wegen nur die
erstere verwenden. Es sei jedoch ausdrücklich vermerkt, daß die Aminosäure und ins-
besondere Glykokoll und Alanin in beiden bekannt sind. N'gl. dazu K. G. Falk und
K. Sugiiira: Jouru. of biol. Chem. 34. 29. (1918).

-) Nach der Formulierung Werner?,. Vgl. R. Willstätter: Ber. d. Deuschen Chem.
Ges. 35. 585 (1902). — Spiro und Löffler: Helv. chim. acta. 2. 533 (1919). — Heinrich
Biltz und Hans Paetzokl: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 55. 1066 (1922).

^) Braconnot: Ann. de Chim. et de Fhysique (2). 13. 114 (1820).

*) Chiftenaen: Liebic/s Annalen. 178. 26() (1875).

■') (t. Ernbäen und H. Reese: Hofmeister?, Beiträge. 7. 411 (1906). — E. Abder-
halden und A. Schiftenhelm: Zcitschr. f. phvsinl. Chomie. 47. 339. (1906). — F. Samuel)/:
f^benda. 47. 376 (1906).

'■) A. Bini/el: Zeitscbr. f. physiol. Chemie. 57. 382 (1908).

314 XVII. Vorlesuug.

Von großem Interesse ist die Beobachtung i), daß Aminosäuren mit
Neutralsalzen gut kristallisierende Verbindungen von bestimmter Konsti-
tution ergeben. So bildet Glykokoll mit Lithiurachlorid, Li Cl, zwei chemisch
einheitliche Verbindungen. Die eine besteht ans einem Molekül Lithium -
Chlorid, einem Molekül Glykokoll und einem solchen von Wasser. An der
zweiten Verbindung nehmen zwei Moleküle Glykokoll teil. Mit Kalzium-
chlorid sind die folgenden Verbindungen erhalten worden:

1. Ca GL. NHo . CH, . COOK. 3H.,0.

2. CaClo . 2(m . CH2 . COOK), 4H.,0.

3. CaClo . 3 (NH2 . CH2 . COOH).

Die Aminogruppe kann mit den verschiedensten Säurechloriden in
Reaktion treten. Wird z. B. Glykokoll in alkalischer Lösung mit Benzoyl-
chlorid geschüttelt-), dann erhält man Benzoyl-glykokoll — Benzoyl-
glyzin = Hippursäure:

C,H, CO . Cl + H . NH . CH., . COOH = CßH^ . CO . NH . CH., . COOH + H Cl
Benzoyl- GykokoU Hippursäure.

chlorid

Zahlreiche derartige Derivate dienen zur Charakterisierung einzelner
Aminosäuren. Glykokoll, sowie alle bis jetzt bekannten y- Aminosäuren
geben, wenn sie in wässeriger Lösung mit Triketohydrindeuhydrat (Xin-
hydrin) ^j,

C6hXco>g(öh).„

gekocht werden, eine prachtvolle Blaufärbung.*)

Wird fein gepulvertes Glykokoll mit absolutem Alkohol, z. B. Äthyl-
alkohol Übergossen und dann in das Gemisch sorgfältig getrocknetes Salz-
säuregas eingeleitet, dann geht das Glykokoll in Li»sung. Kühlt sich
die während der Reaktion siedend heiß gewordene alkoholische Lösung
wieder ab, dann kristallisiert Glykokollcsterchlorhydrat aus:

CH, . COOH 4- HO . C, H^ + H Cl = CH., . CO . 0 . C. H5 + H, 0

NH., NIL. HCl

Glykokoll Äthylalkohol Glykokollcsterchlorhydrat

Diese Verbindung ist zur Isolierung des Glykokolls sehr geeignet,
da die Esterchlorhydrate der übrigen Aminosäuren fast alle in Alkohol
leichter löslich sind. Wir werden gleich erfahren, daß Emil Fischer °) die
Esterchlorhydrate und die aus ihnen leicht zu gewinnenden freien Amino-
säureester benutzt hat, um die verschiedenen Aminosäuren zu trennen.

') P. J'fei/fer uud J. r. Modelski: Zeitsclir. f. physiol. Chemie. 81. 329 (1912);
8ö. 1 (1918). Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 45. 1289. 1938 (1915).

2) J. Baum: Ber. d. Deutscheu Chom. Gesellsch. 19. 502 (1886): Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 9. 4G3 (1885).

») Siegfried litihemann : Trausactions of Chem. Soc. 97. 2025 (1910).

*) Ygl.Emil Abderhalden uud Hubert Schmidt: Zeitschr. f. physiol. Cheuiie. 72. 37.
(1911): 85. 143 (1913). — Emil Abderhalden uud Arno Ed. I.ampr': Ebenda. 85. 1.S6
(1913). — ir. Halle, E. Löwenstein und E. Pribram: Biochem. Zeitsclir. 55. 3.57 (1913).

^) Emil Eiftcher: Untersuchnuiron üIkm' Aiuinosäureu etc. 1. c. S. 307.

Eiweißstofte iiud ihre Bausteiue. ;-il5

GlykokoU ist auch synthetisch dargestellt worden. Läßt man z. B.
auf Monochloressigsäure Ammoniak einwirken, dann entsteht Amino-
essigsäure ') :

Cl . CIL . COOH + XH, = XH, . CHo . COOIi + H CI.

Die nächste homologe Verbindung der Essigsäure ist die Propion-
säure: CH3 . CH, . COOH. In dieser können wir am z- und ß-Kohlenstott-

ß
atom Wasserstoftatome ersetzen Wie schon erwähnt, sind alle bis jetzt
bekannten, aus Eiweißstollten gewonnenen Aminosäuren '/-Aminosäuren,
d. h. die Aminogruppe sitzt an dem der Karboxylgruppe l)enacbbarten
Kohlenstoftatom. Die der Propionsäure entsprechende Aminosäure ist das
Alanin = a -Am inopropionsäure:

CHj . CH, . COOH CH3 . CH . COOH

NH,

Propionsäure x-Aminopropion säure.

x\lanin enthält ein asymmetrisches Kohlenstoftatom. Es ist durch Fett-
druck in der vorstehenden und den folgenden Formeln kenntlich gemacht.
Alanin ist optisch aktiv, und zwar dreht das in den Proteinen enthaltene
nach rechts. Man bezeichnet rechtsdrehende (dextrogyre) Verbindungen
mit d, linksdrehende (lävogyrej mit 1 und mit dl razemische, optisch-inaktive
Verbindungen. In letzteren sind gleiche Mengen der links- und rechts-
drehendeu Verbindungen vereinigt. Es heben sich daher die beiden gleich
großen, jedoch entgegengesetzten Drehungen auf. Derartige Verbindungen
lassen sich auf verschiedene Arten in ihre Komponenten zerlegen. Viele
Zellarten verfügen über Fermente, die nur die in der X'atur vorkommende
optisch-aktive Form zu spalten vermögen. So baut z. B. Hefe nur d-Alanin
ab. ^j Läßt man sie auf d 1- Alanin einwirken, dann beobachtet man, daß nach
einiger Zeit 1- Alanin entstanden ist. Die quantitative Verfolgung des
ganzes Vorganges beweist, daß d- Alanin verschwunden ist. Die vorher optisch-
inaktive Lösung ist optisch aktiv, und zwar linksdrehend geworden. Bei
dieser Art von Spaltung von Razemkürpern. die man als biologische be-
zeichnet hat, verliert man stets die eine Hälfte des Razemkörpers. weil sie
von den verwendeten Zellen zerlegt wird. Wir erhalten die in der X'atur
nicht vorkommende optisch-aktive Form. Wir verfügen, namentlich dank
den Untersuchungen Emil Fiscliera^). auch über chemische Methoden, die
uns gestatten, die beiden in einem Razemkörper der erwähnten Art ver-
einigten optisch-aktiven Formen zu trennen. In diesem Falle erhalten wir
beide Hälften des Razemkörpers in quantitativer Ausbeute.

Emil Fischer*) hat ferner die wichtige Beobachtung gemacht, daß
bestimmte Aminosäuren, darunter auch das Alanin, durch bestimmte Re-

*) If. Perkin und /Jujjj/ct: Liehiga Auualeu. 108. 11:^ (1858).

^) F. Ehrlich: Biochem. Zeitschr. 1. 8 (1906).

■■') Emil Fischfr: Ber. d. Deutschen Cham. Gesellsch. 32. 245G (1899) und Unter-
suchungen über Aminosäuren usw. 1. c. (S. 307).

■*) Emil Fische}- und O. Warlturq : Liebir/S Annalen. 340. 1(50 (1905). — Emi?
Fischer und K. Rash- : Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 39. 3995 (1906). — Emil
Fischer: Ebenda. 40. 491 (1907). - Emil Fischer: Untersuchungen 1. c. (S. 310). Vgl.
besonders Liebi(/s Annalen. 381. 123 (1911).

;3L(3 XVII. Vorlesung.

agenzien so beeinflußt werden, daß sie ihre Konfiguration ändern. Läßt
man z. B. auf d-Alanin in der Kälte Stickoxyd und Brom (Nitrosylbromid)
einwirken, so erhält man unter Abspaltung der NH^-Gruppe und Ersatz
durch Brom l-a-Brompropion säure Wird diese mit Ammoniak zu-
sammengebracht, dann entsteht wieder a-Aminopropionsäure. Sie dreht
jedoch nicht nach rechts, wie das Ausgangsmaterial, sondern nach links.
Umgekehrt liefert 1-Alanin über d-7.-Brompropionsäure d-Alanin:

d-Alanin ^ — (NH3) + d--/-Brompropionsäure

I t

(NOBr) (NOBr)

1 ' ^

yr I

1-x-Brompropionsäure + (NH3) — ^ 1-Alanin.

Bei der Einwirkung von salpetriger Säure auf d-Alanin erhält man
d-Milchsäure (1). ^

GOCH

I
HO . G . H

CH3

Die Konfiguration des d-Alanins (1)-) ist die folgende: 3)

COOH
NH.3.G.H

CH3

Alanin ist zuerst von Schilt zenherg er und Bourgeois^) als Baustein
der Seide festgestellt worden. Es löst sich in Wasser ziemlich leicht. Es
bildet, wie das Glykokoll, Salze und schmeckt süß.»)

Vom Alanin lassen sich eine ganze Anzahl von Aminosäuren ableiten,
indem wir am ß-Kohlenstoffatom an Stelle eines Wasserstoftatoms bestimmte
Gruppen eintreten lassen. So kennen wir eine Aminosäure, die ihrer
Struktur nach als eine y.-Amino-ü-oxy-propionsäure zu bezeichnen ist.
Sie hat den Namen Serin erhalten:

') Emil Fischer und A'. Raske : Ber. d. Deutschen Chem. Gesellscb. 40. B718
(1907); 41. 893 (1908). — E. Fischer und W. Ä. Jacobs: Ebenda. 40. 1057 (1907). —
Carl Neuberff und .1/. Silbermann: Zeitscbr. f. physiol. Chem. 44. 134 (1905). — Carl
Neuberg: Biochem. /eitschr. 5. 451 (1907).

h Vgl. hiezu S. 35.

*) Vgl. A. Wohl und -ß. Schellenberg : Bei. d. Deutscheu Chem. (ies. 55. 1404
(1922). — Vgl. auch G. W.Clough: J. Chem. Soc. 131. .526 (1918).

*) P. Schützenherger und A. Bourgeois: Compt. reud. de TAcad. des Sciences. 81.
1191 (1875). — Jh. Weiß: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 21. 1.529 (1888). — Vgl.
die Synthese von Alanin A. Strecker: Liebif/s Anualen. 75. 29 (1850).

^) F. gegen 297". [a].Voo ~ + 2"7" in wässeriger Lösung, + lO^" in der berech-
neten Menge Salzsaure gelöst.

Eiweißstoft'e uuil ihre Bausteine. ';^\1

COOH COOH

NHo . C . H NH. . C . H

I " 1

CH3 CH, . OH

d-AIanin(l) l-Serin(l).

Serin ist von Cramer^) bei der Hydrolyse von Seidenleim entdeckt
worden. 2) Es kommt auch im Schweiß vor, ^j Es ist optisch-aktiv. Die
als Baustein der Proteine vorkommende Form dreht nach links.*) Serin
löst sich ziemlich leicht in Wasser und schmeckt süß. ")

Eine weitere Aminosäure, die in naher Beziehung zum Alanin steht,
ist das Zystein. Es ist eine a-Amino-fi-thiopropionsäure. Es unter-
scheidet sich vom Serin dadurch, daß es an Stelle der OH-Gruppe eine
SH-Gruppe besitzt:

GH., .(SH).CH(NH).COOH.

Diese Verbindung ist unbeständig. Sie geht sehr leicht unter Oxy-
dation in Zystin=üi- (x-amino-ß-thiopropionsäure) über. Diesem
kommt die folgende Struktur zu:

GOOH COOH

I !

NH.,.C.H NHo.C.H

I . I

CH^.S S.CH.,

I-Zystin(l).

Unter den Abbauprodukten der Eiweißstofife ist bis jetzt nur das
1-Zystin*^) aufgefunden worden. Damit ist nicht ausgeschlossen, daß nicht
auch das leicht in Zystin übergehende Zystein ganz allgemein als Bau-
stein von Proteinen auftritt "). Im Linseneiweiß ist es ohne Zweifel enthalten.«)
Von größerem Interesse ist der Nachweis, daß Zystein in Verbindung
mit Glutaminsäure in verschiedenen Zellarten vorkommt.'-*) Es handelt sich
oöenbar um ein Produkt der Struktur:

') E. ('ramer: Journ. f. prakt. Chem. 96. 76 (1865). — Bhnil Fischer: Ber. (1.
Deutschen Chem. Gesellsch. 40. 1.Ö01 (1907).

2) Emil Fischer und H. Leuchs: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 35. 3787
(1902) haben Serin synthetisch aus Ammoniak, Blausäure und Glvkolaldehyd bereitet.

3) G. Emden und H. Tachau: Biochem. Zeitschr. 28. 330 (1910).

*) Vgl. Emil Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 40. 1501 (1907). —
Emil Fischer und W. A. Jacobs: Kbenda. 39. 2942 (1906).

5) F. 228*". [a]^*^" = — 6-83'' in Wasser gelöst, -|- 14-45" in salzsaurer Lösung.

*) [*]d''' = — 225° in salzsaurer Lösung.

') T'. Arnold: [Zeitschr. f. physiol. Chemie. 70. 314 (1910)J beschreibt das Vor-
kommen des Zystei'ns in Geweben und Zellen.

8) Ygl.Reiss: Graefes Arch. f. Ophthal. 80. 588 (1911). — Mörner: Z. f. physiol.
Chemie. 18. 61. — A. Jess: Z. f. physiol. Chemie 110. 266 (1920).

») F. G. Hopkins: The Biochem. J. 15. 286 1921). — Vgl. auca Emil Abderhalden
und E. Wertheimer: Pßügers Archiv. 197 (1922).

31J-; XVII. Vorlesuug.

HS . CH2 . CH . CO— NH . CH . ('H, . CH, . COOH
\11, COOH

Zysteinrest. Glataminsäurerest.

Dieser Verbindung kommt nach den vorliegenden Beobachtungen die
Bedeutung eines Sauerstotit'iiberträgers in den Zellen zu.

Das Zystin wurde zuerst als Bestandteil von Blasensteinen aufge-
funden. 1' Derartige Konkremente finden sich im Harn bei einer be-
stimmten Stoftwechselanomalie der sogenannten Zystin urie. Später wurde
das Zystin als Baustein verschiedener Proteine erkannt. 2) Seine Konstitu-
tion ist von Friedmann ^ Neuherr/ und Erlenmeijer aufgeklärt worden.
Friedmann^) oxydierte Zystein zu ZysteYnsäure. Diese ergab nach Ab-
spaltung von Kohlensäure Taurin:

CHo . SH CHo . SOo . OH CH. . SO., . OH

NH, .C.H— >^ NH, CH — >► CH, . NH,

+ CO,

COOH COOH

Zystein ZysteYnsäure Taurin.

Dieser Verbindung sind wir schon bei der Besprechung der schwe-
felhaltigen Gallensäuren begegnet. In diesen findet sich Taurin mit
Cholsäure beziehungsweise Desoxycholsäure gepaart. Emil Fischei-*) ist es
ferner gelungen, 1-Serin in 1-Zystin überzuführen und damit die nahe
Verw^andtschaft beider Aminosäuren zu beweisen. Da ferner 1-Serin in
d-Alanin verwandelt werden kann''), ist eine weitere Beziehung zwischen
diesen drei Aminosäuren gegeben. Sie kommt in den angeführten Kon-
figurationsformeln ohne weiteres zum Ausdruck.

1-Zystin kristallisiert meistens in charakteristischen hexagonalen Tafeln,
deren Seiten gleich lang sind. Es ist in Wasser sehr schwer löslich. Es ist
leicht zu erkennen, indem man seine Lösung mit Alkali unter Zusatz eines
löslichen Bleisalzes, z. B. Bleiazetat, kocht. Bald tritt eine graue, immer
dunkler werdende Färbung und schließlich eine grauschwarze Fällung von
Bleisulfid auf. Durch das Kochen mit Alkali wird das Zystin zerstört und
Schwefel abgespalten. Diese Probe ist nur eine (lualifative, denn es wird nicht
aller Schwefel freigemacht. Man nennt diese Reaktion Schwefelbleiprobe.

Wir wenden uns nun zur Besprechung der x-Aminobuttersäure.
Wir können sie von dem vierten Gliede der normalen Fettsäurereihe der
Buttersäure, CH3 . CH, . CHg . COOH, ableiten. Sie kann jedoch auch als ein
[i-substituiertes Alanin aufgefaßt werden, wie die folgenden Formeln zeigen:

') Wollaston: Philosophical Transact. 220 (1810).

-)-K. Kiilz: Zeitschi'. f. Biol. 27. 415 (1890). — 0. Kmmeriinn : Verhandl. d.
Gesellsch. deutscher Naturf. u. Ärzte. 2.391 (1894). — Vgl. auch K. A. Moerner: Zeit-
schrift f. physiol. Chem. 42. 349 (1904).

*) K. Fried mann: Hofmeister?, Beiträge. 3. 1 (1902). — Carl Neuberc/: Ber. d.
Deutschen Chem. Gesellsch. 35. 31(51 (1902). — Erlenmei/er jun.: Ebeuda. 36. 2720
(1903).

*) Kmil Fischer u. Karl lütske: Ber. d. Deutscheu (jhem. (iesellsch. 40. 3717
(1907).

') Kmil Fischer uiifl Karl /,'askr : Khciida. 41. 893 (1908).

Eiweißstofte nud ihre Bausteine. 3jq

CH, . CHo . (JH . COOH CH3 äCH,

'^ ■ I I ' r

NH2 CH NH, xVE NH,

I " i '

COOH COOH

7.-AminobuttersRure a-Amino- z-Amino-ß-

propion- methyl-pro-

säure pioiisäure.

Diese Aminosäure ^ ist wiederholt als Baustein von Proteinen be-
schrieben worden. Die genauere Untersuchung hat jedoch stets ergeben,
daß ihre Identifizierung eine ungenügende war. Sie ist jedoch neuerdings
bei der fermentativen Spaltung von Lupinensameneiweili isoliert und ge-
nau identifiziert worden. -) Es ist möglich, daß die Aminobuttersäure in
diesem Falle sekundär aus einer anderen Aminosäure hervorgegangen ist,
doch ist diese Annahme nicht sehr wahrscheinlich. Ihr Vorkommen als
Baustein von Proteinen ist durch diese Beobachtung sehr wahrscheinlich
gemacht. Sie dreht nach rechts und kristallisiert in perlmutterglänzenden
Blättchen. Sie schmeckt süß.'^)

Wir kennen ferner eine Aminosäure, die fünf Kohlenstoftatome auf-
weist und der empirischen Zusammensetzung nach in Beziehung zur
Valeriansäure steht. Es ist dies das sogenannte Valin. Es hat nicht
die Struktur der normalen Valeriansäure, sondern die der Isovalerian-
säure. Sie hat eine verzweigte Kohlenstoffkette:

^^'ym . CR, . COOH nu >CH . CH . COOH

l^xlj (^113 I

NHo

Isoval er i ansäure z-Amino-isovalerian säure.

Valin ist somit eine a-Amino-isovaleriansäure. Betrachtet man
sie als ein Derivat des Alanins, dann kann man sie auch als eine x-Amino-
;i-dimethyl-propionsäure auffassen. Valin ist zuerst von E. Schuhe*) in
Keimlingen aufgefunden worden. Bald wurde dann erkannt, daß es am
Aufbau fast aller Eiw-eißkürper teilnimmt. Das Valin der Proteine dreht

') Frederick William Foreman (Biochem. Zeitschr. ö6. 1 (U)13)| gibt au. im

NH.,

CH \ '
Kasein a- Amiuoisobuttersäure,;.,TTä^C . COOH, gefunden zu haben. Ein Beweis

für diese Annahme findet sich jedoch in seiner Mitteihing nicht. Es wäre dies die erste
Aminosäure mit tertiär gebundenem Kohlenstoft'. Sie müßte optisch inaktiv sein, da sie
kein asymmetrisches Kohlenstoffatom enthält.

'-') Eigene Beobachtung.

') [xf^" = + 8-12" in Wasser gelöst. F. 304". Vgl. Fmil Fischer und A. Mouuei/rat:
Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 33. 2383 (1900). — Emil Abderhalden, Hisitig Lang
Chang und Erich Wurm: Zeitschr. f. physiol. Chem. 72. 24 (1911).

•») /;. Schulze: Zeitschr. f. physiol. Chem. 17. 193 (1893). Synthese aus a-Brom-
isovaleriansäure nud Ammoniak vgl. l)oi Fittig und Clark: Liebigs Annalen. 139. 200
aH66).

320 XML Vorlesung.

nach rechts. Das d-Valin bildet weiße, glänzende Blättchen. Es schmeckt
schwach süß und gleichzeitig etwas bitter.^)

Wir kennen auch eine Verbindung, die sich von der normalen
Valeriansäure ableitet. Es ist dies das Arginin. »Seiner Konstitution nach
ist es eine a-Amino-^-guanidino-n-valeriansäure. Wir haben in
dieser Aminosäure neben der Aminogruppe noch mit dem ^-Kohlenstoff-
atom verknüpft das G u a n i d i n :

CH3 . CHo . CH„ . OH.. . COOK

. c^ y ß

normale Valeriansäure.

/NH.,
C=NH
\NHo
Guanidin.-)

/NH, NH.

C^NH I

\NH . GH., . GH, . GH., . (_*H . CGOH
x-Amino-fVguanidino-n-valeri ansäure.

Wird Arginin mit Baryt hydrolysiert. dann erhält man unter Auf-
nahme von einem Molekül Wasser Harnstoff und a-. S-Diamino-
valeriansäure.3) Die letztere Verbindung ist auch Ornithin genannt
worden. Der Verlauf dieser Spaltung ergibt sich aus der folgenden Formel:

mh NH.

I j

NHr=G — NH . GH, . GH., . GH, (^H . GO()HJ+ H, 0 =
Arginin

NH, NH.,

/NH, I I

C4=o -f- GH., . GH, . GH., . CH . GOOH
\NH.,
Harnstoff Ornithin.

Interessanterweise erfolgt diese Art des Abbaus des Arginins auch
durch ein Ferment. Kossei und Dakin^), die es entdeckt haben, haben es
Arginase genannt. Die Struktur des Arginins ist schließlich noch durch die
folgende Synthese bewiesen worden^):

1) F. 315». [«]^oo = + 6-42'' ia Wasser, + 28-7'' iu 20%iger Salzsäure gelöst.

-) Nach Hans Krall [Jouru. Chem. Soc. 107. 1398 (1915)] kommeu dem Guanidin
KH3 NH.,

die Formeln: NH, . C^ 1 und NH : C((^ zu. jo nachdem die Lösung sauer oder

^N \\H

alkalisch ist.

») E. Schulze und E. Wintersfein: Zeitschr. f. physiol. Chem. 26. 1 (1898); 34.
128 (1901). — Ber. d. Deutschen Chem. üesellsch. 30. 2879 (1898).

*) Ä. Kossei u. ü. D. Z)aH«; Zeitschr. f. physiol. Chem. 41. 321 (1904); 42. 181 (1904).

^) E. Schulze und E. Winferstein: Ber. d. Deutscheu Chem. Geseilsch. 32. 3191
(1899); Zeitschr. f. physiol. Chom. 34. 128 (1901).

Eiweißstotle uud ihre Bausteine 321

NH, NH.

I ^ 1 '

C'H, . CH2 . CH, . CH . COOH + CN . NH, = -

Ornithin Zyanamid.

NH., NH.,

I 1

NH = C — NH . GH., . CH, . GH., . CH COOH

Arginin.

Die Konstitution des Ornithins ist einmal durch die »Synthese^j und
ferner durch den folgenden, von Ellinger^) entdeckten biologischen Abbau
sichergestellt worden. Ornithin geht unter der Wirkung von Bakterien in
Kohlensäure und Tetramethylendiainin = Putre szin über:

GH., . GH., . GH. . CH . GOO H - GH2 . GH., . GH, . GH., -1- CO,

NH., NH, NH, NH.,

Ornithin Putreszin.

Das in der Natur vorkommende Arginin ist die d-Form.*) Es ist
von E. Schulze und E. Steiger*') in den Kotyledonen etiolierter Lupinen-
keimlinge entdeckt worden. Arginin ist als Baustein der verschiedensten
Proteine sehr verbreitet. Sehr interessant ist das Vorkommen von freiem
d-Arginin bei Melolontha vulgaris^) und anderen Wirbellosen. Es ist
leicht löslich in Wasser. Seine Lösung ist alkalisch, während die bis
jetzt erwähnten Aminosäuren amphoter oder schwach sauer reagieren.
Sein Geschmack ist schwach bitter.'')

Den Bausteinen des Arginins, dem Harnstoff und dem Ornithin,
werden wir noch mehrfach begegnen. Der erstere ist ein typisches Stoff-
wechselendprodukt des Aminosäurestoffwechsels bei manchen Tieren. Das
Ornithin ist als solches bis jetzt nicht in der Natur aufgefunden worden.

Als nächstes Glied der Fettsäurereihe folgen die Verbindungen der
Kapronsäurereihe, GuHp^O.,. Wir kennen sieben isomere Verbindungen
der genannten Zusammensetzung. Von drei derselben leiten sich Amino-
säuren ab.

Dem Valin am nächsten stehen ihrer Struktur nach das Leuzin und
das Isoleuzin. Das letztere läßt sich in direkte Beziehun": zum Alanin

^) Emil Fischer: Berichte der Deutschen Chem. Gesellsch. 34. 454 (1901). —
S. /'. L. Störensen : Zeitschr. f. physiol. Chein. 44. 448 (1905). — h'. Fischer uud
G. Zemplm: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 42. 4878 (1909).

-) A. Ellinger: Zeitschr. f. physiol. Chem. 29. 334 (1910). — ßer. d. Deutscheu
Chem. Gesellsch. 'ai. 3184 (1899); 32. 3542 (1900). — Vs^l. auch lM<l<»bi(rq : Ebenda.
19. 780 (1886).

^) Vgl. über die Spaltung von dl-Arginiu Otto Ricsser: Zeitschr. f. physiol. Chem.
49. 210 (1905).

■•) E. Schulze und E. Steiger: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellscii, 19. 1177 (1886).

5) D. Ackermann: Zeitschr. f. Biologie. 73. 319 (1921).

«) F. 207«.

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 5. AuU. 21

322 XVII. Vorlesung.

und Valin bringen. Es hat die Struktur einer a-Araino-ß-ra ethyl-
ß-äthylpropionsäure :

CH3 . CH . COOH J1«^>CH . CH . COO i^JJ^^CH . (^H . COOH

NHo NH,

a-Aminopropinn- a-Amino-Ji-dimethYl- y.-Amino-ß-raethyl-
säure Propionsäuren Valin ß-äthyl-propion-

säure = Isoleuzin.

Isoleuzin ist von Felix Ehrlich^) in der Rübenmelasse aufgefunden
worden. In der Natur kommt die rechtsdrehende Form vor. Isoleuzin be-
sitzt zwei asymmetrische Kohlenstoffatome. Es existiert in zwei stereoiso-
nieren Formen, dem d-Isoleuzin und dem d'-AUo-isoleuzin. Bei der Syn-
these entstehen beide Formen. 2)

d-Isoleuzin kristallisiert aus Wasser in feinen, glänzenden Blättchen .
Es schmeckt adstringierend und schwach bitter. Es ist ziemlich schwer
li)8lich in kaltem Wasser. s)

Das Leuzin ist ein Derivat der Isobutylessigsäure:

pTT

:Ch'>CH . CH^CH^ . COOH ChJ/^^ • ^^^ • ^j^ • COOH

■^3

ilsobutyl essigsaure a-Amino-isobutylessigsäure

"^ ^ =:Leuzin.

Leuzin ist somit als eine z-Amino -isobutylessigsäure zu be-
zeichnen. Man könnte es auch, wenn man es von Alanin ableiten will,
eine a-Amino-3-isopropyI-propionsäure nennen.*) Es ist von Proust''}
entdeckt worden und gehört zu den am meisten verbreiteten und oft in
großen Mengen auftretenden Aminosäuren. Seine Konstitution ergibt sieh
aus seiner Synthese. Sie sei neben derjenigen des Isoleuzins angeführf') :

*) Felix Ehrlich: Ber. d. Deutschen Chem. üesellsch. 37. 1309 (1904); Zeitschr.
d. Ver. f. Zuckeriiidustrie. 975 (1904).

*) Vgl. die Synthese L. Bouveaiilt und Rane Locquin: Compt. read, de l'Acad.
des Sciences. 141. 115 (1907). — Rene Locquin: Bull, de la Soc. de chim (4). 1. 5'.»5.
601 (1907). — Felix Ehrlich: Ber. d. Deutscheu Chetn. Üesellsdi. 41. 1453 (1908). —
W. Brasch \md E. Friedmann: Hofm''i'iterA Beitrii','e. 11. 37() {V-)0^). — E. A'i'Urhalden,
P. Hirsch und ./. Schuler: Ber. d. Deutschen Ghem. Gesellsch. 42. B394 (1909).

*) F. 280«. M^go = -f- 11-29« in wässeriger, -|- 41-29« iu salzsaiirer Losung
(207oi?e Salzsäure).

*) Wir weisen auf diese Zusammenhänge nur hiu, um das Einprägen der Kon-
stitution der einzelnen Verbindungen zu erleichtern.

') Prousf: Ann. de Chera. et de Phys. (2). 10. 40(1819). — Vgl. auch Braounof :
Ebenda. (2). 13. 119 (1820). — Mulder: Journ f. prakt. Chem. 16. 290 (1839); 17. 57
(1839).

*) Limpricht: Liehiqs Annalen. 94. 243 (1S55). — E. Schulde und A. Likiern ik :
B^.r. d. Deutschen Chem. (Gesellsch. 24. Gß9 (1891). — Zeitschr. f. physiol. Chem. 17.
513 (1839). — Emil Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 33. 2372 (1900). —
L. Bouveaiilt und Rend Locquin: Bull, de la soc. chim. (3). 31. 1180 (1904).

Kiweißstoftc nnd ihre Hausteine.

32:')

Qy'>C}I . CH, . CH, . OH

1 s 0 a m y 1 a 1 k o h o 1

+ 0
— H, 0

^jj'>CH . CH2 . CHO

Isovaleraldehyd

+ HCN + NH3

~H,0

TH

gjj'>Cn . CH. . CH (NH.) . ex

Isovaleroaminonitril
I + 2 H., 0

CH

i -NH3

Q^'yCE . CH, . CH (NH,) COOH

a-Amino-isobutylessigsänre
= Leuzin

d-Amylalkohol.

^ - H, 0
P^{^!'>CH . CH(J

d-Valeraldehyd.

+ HCN + NH.
— H. 0

^^]|'>CH. CIKNH.) . CN

d - V a 1 e r 0 a 1 11 i n o n i t r i 1 .

+ 2 H2 0

— NH3
CH, '

(. J5'>CH . CH (NH2) COOH

y.-Amino-^i-methyl-ß-äthyl-
propionsäure = Isoleiizin.

Das bei der Spaltung von Proteinen gewonnene Leuzin dreht nach
links. Es ist durch seine Schwerlüslichkeit in Wasser aus5i;ezeichnet. Cha-
rakteristisch für das Leuzin ist sein blaßblaues Kupfersalz. Es ist in
Wasser außerordentlich schwer löslich. 1-Leuzin schmeckt fade und etwas
bitler. Es kristallisiert in farblosen, glänzenden Rlättchen.i)

In neuester Zeit ist in Eiweißstoffen des Nervengewebes eine der
normalen Kapronsäure entsprechende Aminosäure festgestellt worden. -j
Sie hat die Konstitution einer a-Amino-n-kapronsäure. Sie ist Nor-
h'uzin genannt worden:

CH, . CH, . CH, . CH, . (;H . COOH

NH,

a-Amino-n-kapronsäure=Norleuzin (a-Amino-fi-propyl-propion-

säure).

Manche Beobachtungen machen es wahrscheinlich, daß das Nor-
leuzin sehr verbreitet ist. Es dreht nach rechts, kristallisiert aus Wasser
in sechseckigen, zu Drusen vereinigten Blättchen. Es schmeckt schwach
süß. In Wasser ist es schwer l(>slich.^)

') F. 297». [a]i^Q„ = — 10-34" in Wasser, + löy in 20%'gei' Salzsiiure gelöst.

-) Emil Abderhalden uud Arfhur Weil: Zeitschr. f. physiol. Chem. 81. 207 (1912);
84. 39 (1913). — Vgl. über die Synthese dieser Verbindung Kinil Fi.fchn- : Unter-
suchungen usw. 1. c. S. 310 und Emil Ahderhalden, ('. Fröhlich und Dionj/a Fuchs: Ebenda.
8«>. 454 (1913). In der ersten Arbeit ündet sicli die Literatur der früheren, allerdings
unsicheren Beobachtungen über diese Verbindung.

■') F. 285«. |ot]J|,o = + 4-5" in Wasser, + 21« in 20*'/oig<?r Salzsäure gelöst.

21*

324 XVII. Vorlesimg.

\on der normalen Kapronsäure leitet sich noch eine weitere
Aminosäure ab, nämlich das Lysin.i) Es besitzt zwei Aminogruppen. Die
eine befindet sich am a- und die andere am e-Kohlenstoffatom. Das Lysin
ist demnach eine z-, s-Diamino-n-kapronsäure:

c ^ V ß a

CH2 . CHo . CH., . GH., . ClI . COOn

NH, NH,

Die Entdeckung des Lysins verdanken wir E. Schulze^) Er fand es
in Keimpflanzen von Lupinus hiteus und bald darauf auch in anderen
Keimlingen. Bald wurde es, nachdem Kossei und Kidsrlier'^) Methoden zur
Isolierung dieser Aminosäure ausgearbeitet hatten, mit dem Arginin und
dem noch zu besprechenden Histidin zusammen in fast allen Proteinen auf-
gefunden. Seine Konstitution wurde sowohl durch Abbau als auch durch
die Synthese*) erwiesen. Ellmgcr"") beobachtete, daß Lysin von Bakterien
angegriffen wird. Es wird aus ihm Kohlensäure abgespalten. Es ver-
bleibt ein Amin, nämlich das Pentamethylendiamin = Kadaverin.
Die Konstitution dieser Verbindung war bereits von Ladenhurg^') auf-
geklärt worden. .Seine Bildung aus dem Lysin erfolgt nach der folgen-
den Gleichung:

GH., . GH., . GH, . GH, . GH ; GOO H = GH., . GH, . GH., . GH., . GH. + GO.,

NH2 NHo NH, NH,

Lysin Kadaverin.

Lysin ist bis jetzt nicht in kristallisiertem Zustande erhalten wor-
den. Seine Lösung reagiert alkalisch. Diese sowohl als auch das Lysin
selbst ziehen lebhaft Kohlensäure an. Das salzsaure Salz dreht nach rechts.
Man nennt das in der Natur vorkommende Lysin deshalb d-Lysin, obwohl
noch nicht festgestellt ist, ob das freie Lysin auch rechtsdrehend ist.
Lysin bildet mit Pikrinsäure ein sehr schim kristallisierendes Pikrat.

In direkte Beziehung zum Alanin können wir drei Aminosäuren
bringen, die im Gegensatz zu den bis jetzt besprochenen der aromati-
schen Reihe angehören. Ersetzt man in der a-Aminopropionsäure in
[i-Stellung ein Wasserstotfatom durch den Phenylrest, dann gelangt man
zu der z-Amino-ß-phenylpropionsäure = Phenylalanin:

^) Wiederholt sind Beobachtuugeu mitgeteilt worden, die auf das Vorkommen
einer dem Lysin isomeren Verliinduug hinweisen. Es ist vermutet worden, daß ein
Methylo mithin vorliege, und zwar CH, . GH., . CH, . CH . COOH

I ' ' '1

NH . CH3 NH...

Vgl. hierzu Thomas: Berliner klin. Wochenschr. Nr. 18. 428 (1919).

=*) E. Schulze: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 24. 18 (1898); 28. ^iSh (1899); 30. 27G
(1900).

») A. Kossei und F. Kutscher: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 31. 165 (1900/01). —
E. Schulze und E. Winlcrslein: Krgebn. d. l'hysiol. 1. ;i2 (1902).

■*) Emil Fischer und Fritz Weigert: Ebenda. 35. :5772 (1902). — Sörensen: ('. r.
des travaux du Laborat. de Carlsberg. 6. 1 (1903).

*) A. Ellinger: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 29. 334 (1900). — Vgl. Zitat 2, S. 321.

«) Ladenhurri: Bor. d. Deutschen Ghem. (leselisch. 19. 780 (188«).

Kiweiüstiiflo und ihre Baiistoiiic. 825

CH

HC^\

C'H

(OOH

C-

CH

NHo.C.H
CIL.

- C, }I,

. 0H„

NH,

. CH .

COOH

Phenyl- ahm in.

Diese Aminosäure ist als Baustein fast aller Proteine aufgefunden
worden. Entdeckt wurde sie von E. Schulze und Barbieri^) in etiolierten
Keimlingen von Lupinus luteus. Sie findet sich in der linksdrehenden
Form. 1-Phenylalanin kristallisiert in glänzenden Blättchen-.- ^)

Wird Phenylalanin im trockenen Reagenzglas erhitzt, dann zeigt es
ein charakteristisches Verhalten. Ein Teil davon sublimiert unzersetzt, der
Rest wandelt sich unter Kohlensäure- und Wasserabspaltung zum Teil in
Phenyllaktimid um, zum Teil entsteht Phenyläthylamin. Dieses
destilliert und schlägt sich in Form von Tropfen an den kühlen »Stellen
des Reagenzglases nieder. Wir werden dieser wichtigen Verbindung noch
wiederholt begegnen. Sie bildet sich aus Phenylalanin unter Kohlensäure-
abspaltung :

Ce Hb . CH.2 . CH . COO H C, E, . CH, . CHo + CO2

I ' 1

NH-3 NH.,

Phenylalanin Phenyläthylamin.

Erhitzt man Phenylalanin mit Kaliumbichromat und Schwefelsäure,
dann tritt Oxydation zum Aldehyd ein. Es tritt der charakteristische
Geruch nach Phenylazetaldehyd:

C« H, . CH, . C<H

auf Erhitzt man Phenylalanin mit konzentrierter Salpetersäure, dann tritt
Gelbfärbunir ein. Diese letztere Reaktion hat man Xanthoproteinreak-
tion genannt.

In diesem Zusammenhange sei erwähnt, daß aus Vicia faba eine
Aminosäure gewonnen worden ist, die sich als :», 4-Dioxyphenyl alanin
erwiesen hat*):

>) E. Schulze uud ./. Barbieri: Ber. A. Dcutsclieu Cheni. (iosollscli. 12. i;t24 (1879);
14. 1785 (1881); Journ. f. prakt. Chem. (2). 27. 337 (1883).
2) F. 283". [3c]^o„ =: — Söl" iu wässeriger Lösung.

■') Synthesen des Vheuylalaniiis vgl. Erlenmeyer jtin.: Liehif/'^ Aiiualeu. 275. 1.
8. 13 (1893). — Emil Fischer: Ber. d. Deutscheu Cheni. Gesellsch. 37. 3062 (1904). —
6'. I'. L. Sörensen: /eitschr. f. physiol. Chem. 44. 448 (19Ü5). — T. Sasaki: Ber. d.
Deutschen Chem. Ges. 54. 163 (1921).

*) M. Guggenheim: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 88. 27(5 (1913). — Vgl. auch 7b/--
quati: Arch. d. Farmac. sperim. 15. 308 (1913). — K. Hirai : Biochem. Zeitschr. 114. 67
(1921). — E. Waser und M. Letvandowski : Höhet, chiiu. acta. 4. 657 (1921).

326

XVII. Vorlesung.

COH
HC^NCOH

HC

CH

COOH

NHoC.H

C-

CHo

Sie wird leicht zu Farbstoffen oxydiert. Dieser Vorgang vollzieht
sich auch leicht in Geweben. 'j

Dem Phenylalanin sehr nahe steht das Tyrosin. Es ist seiner Kon-
stitution nach eine a-Amino-ß-para-oxyphenyl-propionsäure ==
Para-oxyphenyl-alanin -j:

C

HC

H

CH

HC

Tyrosin.

COOH

I
NH., .('.H

CH. =

NH.

I

Cr H, (OH) . CH., . CH. COOH.

Tyrosin ist von .Goi-Hp-Btsdue:'') zum erstenmal in Vicia sativa
nachgewiesen worden. Jetzt wissen wir, daß es zu den verbreitetsten
Aminosäuren gehört. Sein Nachweis ist leicht. *j Einmal ist es in Wasser
außerordentlich schwer löslich. Dieser Umstand erleichtert seine Isolierung
außerordentlich. Ferner gibt Tyrosin Farbreaktionen. Sie sind, das sei
ausdrücklich hervorgehoben, nicht ihm eigen, sondern zum Teil von der
aromatischen Natur, zum Teil von seinem Phenulcharakter abhängig.
Tyrosin gibt mit konzentrierter Salpetersäure, wie das Phenylalanin, die
Xanthoproteinreaktion. Sie tritt schon in der Kälte auf und ist sehr
intensiv. Dabei entsteht 31ononitrotyrosin.^) Fügt man zu Tyrosin oder
zu einer Liisung davon eine Lösung eines Merkurisalzes in starker Salpeter-
säure, die etwas salpetrige Säure enthält (MiUona Reagens j, dann erhält
man nach einiger Zeit eine prachtvolle Rotfärbung. '^) Ihr Auftreten läßt
sich durch Erhitzten stark be^hleunigen. Die Lösung von Tyrosin gibt mit
Milloii^ Reagens zuerst eine weiße Fällung. Es sind noch viele andere
Farbreaktionen angegeben worden. Es darf bei ihrer Anwendung zum
Nachweis des Tyrosins nie übersehen werden, daß die meisten dieser
Reaktionen auch von anderen Phenolen gegeben werden. Man kann sich
auf sie nur dann verlassen, wenn man das Tyrosin noch auf andere

') Vtrl. Hr. Ji/ocli und /'. Ui/hi//er: Zeitschr. f. d. uosamte oxperiin. Med. 5. ITi)
(1917).

"■') Vgl. seiuc .Syutlicsc : KrleiDiK ijer und Lipp: Bor. d. Deutsclieu Chcni. (icscllscli
15. 1544 (1882); Lieb^'f/s Aimalen. 219. IGl (189;}).

") Gorup-Besauez: Bit. d. Doutscli. CIutti. Ges. 10. 781 (1877). — A. SchuJzr und
J. Bnrbieri: Kl)ciida. 11. 710, 1233 (1878).

*) Vgl. hierzu Otto Fürth uud W. Fleischwann: Biocheiii. .1. 127. 137 (1922).

'-) Vgl. A'. Inoni/e: Zeitschr. f. physiol. Chem. 81. 80 (1912).

*) Lasmigne: Aun. de Chini. ot de Phys. (2). 45. 44ö (1830). — Millon: C. r. de
l'Acad. d. Sc. 28. 40 (1849).

Eiweißstoffe iiiui "hre Bausteine. 327

Weise sichergestellt hat. Wir keiiucn auch einen biologit-chtn Nachweis
des Tyrosins. Versetzt man die wässerige Lösung von Tyrosin mit einem
wässerigen Auszug bestimmter Pilze — z. B. von Russula delica — ,
dann tritt nach kurzer Zeit eine schöne rote Färbung aul. Die Bildung
dieses FarbstoÖes ist auf die Wirkung einer Fermentgruppe, Tyrosinase
genannt, zurückzuführen, ij Allmählich kommt es zur Abscheidung eines
schwarzen Pigmentes. Tyrosinasen sind auch bei manchen Tieren aul-
gefunden worden.-)

Das in der Natur vorkommende Tyrosin dreht nach links. 3) Es kii-
stallisiert in feinen Nadeln. Es schmeckt — wohl infolge seiner Schwer-
löslichkeit — nicht. Erhitzt man Tyrosin auf 270", dann erhält man unter
Kohlensäureabspaltung das dem Phenyläthylamin entsprechende p-Oxy-
phenyläthylamin*):

CßH, (OH) . GH., . C'H . 000 H C,H, (OH; . GH., . GH., -f GU

"I = " r "

NH, NH.3

Tyrosin p-0 xy-phenyläthylamin.

In manchen Proteinen kommt ein Tyrosin vor, an dessen Aufbau
Jod beteiligt ist. Diese Verbindung ist von Drecfiseh) unter den Spalt-
produkten des Achsenskelettes der Koralle Gorgonia Gavolini aufge-
funden worden. Er nannte sie Jodgorgosäure. Erst Hmze und Wheeler^)
erkannten sie als r),ö-Dijodty rosin:

OH

J.G^^'^C.J COOH

HG , m I

Xc/ GH.,

3, 5-Dijodtyrosin.

Dijodtyrosin ist auch aus Spongin (Badeschwamm) gewonnen wor-
den.^) Es dürfte insbesondere im Skelett der An thozoen weit verbreitet sein. ^)
Es findet sich ferner als Baustein von spezifischen Proteinen der Schilddrüse
und stellt sehr wahrscheinlich eines jener Produkte dar, die von Zellen

1) Ch. Berfrand: C. r. de l'Acad. d. Sc. 122. 1215 (ISUC); 123. 463 (1890); 145. 1352
(1907). — B. Chodat: Arch. des sciences pbys. et uat. 112. (4). 24 (1907). — E. Abder-
halden und M. Gi(fff/enheim: Zeitschr. f. physiol. Ciioniie. 54. 331 (1907).

-) Vgl. die Vorlesungen über Fermente in Band II.

^) F. 318. [a]^QO = ca. 16" iu 47oiger Salzsäure gelöst.

*) R. Schmitt und 0. Nasse: Liebi</s Ann. 133. 211 (1865).

^) E. Drechsel: Zeitschr. f. Biol. 33. 90 (1896).

•*) M. Henze: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 51. (54 (1907). — Henry ('. Wheeler und
George S. Jamieson: Amer. Chem. .lourn. 33. 365 (1905). — //. ('. Wheeler und C. O. Johns:
Ebenda. 43. 11 (1910).

^) Harr;/ ('. Wheeler und L. ß. Mendel: Jourii. of biol. Chem. 7. 1 (1909). —
A. Oswald: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 75. 353 (1911)

8) Carl Th. Monier: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 51. 33 (1907); 55. 77. 223 (1908).

328

\ VII. Xorlesuiiir.

dieses Organes bereitet und als Inkretstoffe der Blut- oder Lymphbahn über-
geben werden, um in anderen Zellarten einen spezifischen Einfluß auf be-
stimmte Funktionen auszuüben. ^)

Die dritte, bis jetzt bekannte aromatische Aminosäure ist das Trypto-
phan. Während Phenylalanin und Tyrosin der homozyklischen Reihe
angehören, treffen wir bei dieser Aminosäure auf einen Vertreter der
heterozyklischen Gruppe 2). Wir können das Tryptophan als eine
z-Aminopropion säure auffassen, an deren ß-Kohlenstoft" ein Wasser-
stoffatom durch die Indolgruppe ersetzt ist. Das Tryptophan wäre dem-
nach als eine a-Amino-ß-indol-propionsäure zu bezeichnen. Indol hat
die folgende Konstitution:

CH

HC

HC

-CH

Je

= C« H, N.

CH

CH NH
Folglich kommt dem Tryptophan die folgende Forniel zu:
COOH

CH

HC

C-

NHo . C . H

— C . CHo

HC^^yC

CH

CH NH

Indol- Alan in.

('«H«N.CH, .CH.COOH.

NH,

Man war dieser interessanten Aminosäure schon lange auf der Spur.
Sie ist leicht daran zu erkennen, daß ihre L()sung mit Chlor- oder Brom-
wasser eine rosarote bis leicht violette Färbung gibt. 3) Spaltet man Ei-
weißstofTe mit dem proteolytischen Ferment Trypsin, dann beobachtet man
nach kurzer Zeit das Auftreten der erwähnten Farbreaktion. Beim Beginn
der Verdauung ist die Reaktion nicht nachweisbar. Im Laufe der Hydro-
lyse verstärkt sie sich immer mehr, bis schließlich alles Tryptophan ab-
gespalten ist. Nui' das freie Tryptophan gibt die genannte Reaktion. Dieser
Umstand gestattet, die Abspaltung des Tryptophans aus Eiweiß zu ver-
folgen. Das im Eiweiß gebundene Tryptophan gibt auch Farbreaktionen.
So erhält man beim Zusatz von Glyoxylsäure*):

') Vgl. hiezu .7. Ahelin: Biochem. Zeitschr. 102. 58 (1919): 116. 1;}S (1921). —
/■j'mil Abderhalden und Ol(/a Schiff'niann: Pflüger^ Archiv. 195. 167 (1922).

*) Vgl. über sein Vorkommen Otto Fürth und E. Nobel: Biochem. Zeitsclir. 109.
108 (1920); Otto Fürth und Fritz Lieben: Biocliem. Zeitschr. 109. 124 (1920); 122. .08
("1921). — Ma:v ron Grab: Ebenda. 121. 69 (1921). — Otto Folin und ./. N. Looriei/:
The J. of biol. Chem. 51. 421 (1922).

') TiedenKinn und Gmelin : Die Verdauung nach Versuchen. Heidelberg und Leipzig
1826. — ('laude Bernard: C. r. de l'Acad. d. Sc. Suppl. 1 (185.'')). — E. Stadelmann:
Zeitschr. f. Biol. 26. 491 (1890). — R. Neumeister: Ebenda. 26. 324 (1890). — M.Nencki:
Ber. d. Deutsch. (Jhera. (ies. 28. 560(1895). — Vgl. auch ('. Neubcn/ und A^. Popowski:
Biochem. Zeitschr. 2. .S57 (1907).

*) Vgl. Sidncii W. Cole: Journ. of Physiol. HO Hll (1906).

Eiweißstofte und ihre Bausteine. o29

c<o

CH . (OH),

1 H

oder

i

COOK

CO OH

zu einer Losung von Tryptophan oder von tryptoplianhultigen Verbindungen
nach Unterschichten des Gemisches mit konzentrierter Schwefelsäure an
der Berührungsstelle beider Schichten einen blauvioletten Ring. ^) Erwähnt
sei noch, daß Tryptophan die Xanthoproteinreaktion gibt. Ferner er-
hält man mit Millonf>. Reagens-) Rotbraunfärbung. Erhitzt man Trypto-
phan und Kohlehydrate zusammen mit rauchender Salzsäure, dann tritt
Violettfärbung ein. 3) Da zahlreiche Eiweißstofte bei der Hydrolyse mit
konzentrierter Salzsäure eine ganz gleiche Färbung zeigen*), hat man aus
den erwähnten Befunden den Schluß gezogen, daß in diesen Eiwcißstotfen
Kohlehydrate neben Tryptophan enthalten seien.

Das Tryptophan ist von F. G. Hopkins und Cole^) zuerst in reinem
Zustande dargestellt worden. Es gelang ihnen auch, seine Konstitution
festzustellen. Vollständig gesichert wurde sie durch die Synthese durch
Ellinger und Flammand.'^) Das in der Natur vorkommende Tryptophan
ist die 1-Form.^) Es ist in kaltem Wasser wenig löslich und kristallisiert in
sechsseitigen und rhombischen Blättchen. Es schmeckt schwach bitter. «)

Neben dem Tryptophan ist in kleiner Menge eine sauerstoÖVeichere
Verbindung, ein Oxytryptophan, aufgefunden worden. 9) Es ist noch
nicht genau festgestellt, an welcher Stelle die OH-Gruppe sitzt, doch machen
die ganzen Eigenschaften der Verbindung es sehr wahrscheinlich, daß dem
Oxytryptophan die folgende Formel zukommt:

COOH
HOC NH, CH

HC

C — C.CH.

II
CH

[HC^/C

^" NH

Es besteht auch noch die Möglichkeit, daß das Oxytryptophan erst bei der
Isolierung des Tryptophans gebildet wird, doch hat diese Annahme wen ig
Wahrscheinlichkeit für sich.

') Reaktion von Adamkiewicz-Lieberinatui.

■) Vgl. S. 326.

^) Emil Abderhalden und Martin Kempe: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 52. 207 (1907).

*) Sog. Liehermannsche Reaktion.

=) F. Gowland Hopkins und Sydneif W. Cole: Journ. of Phvsiol. 27. 418 (1901)
und 29. 451 (1913).

^) Alexander Ellinger: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 39. 2515 (1906). — A. Ellinger
und (Jlaude Flammand: Ebenda. 40. 3029 (1907); Zeitschr. f. physiol. Chemie. 55.
« (1908).

') H. Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chem. 55. 74 (1908). — Emil Abderhalden und
Louis Baumann: Ebenda. 55. 412 (1908).

«) F. gegen 289». [a]^°" = -30-33*' in wässeriger Lösung.

^) Emil Abderhalden und Martin Kempe: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 52. 207 (1907).

330

XVII. Vorlesung.

Das Oxytryptophan kristallisiert in Nadeln, i) Es ist in Wasser noch
schwerer löslich als das Tryptophan. Mit Bromwasser gibt es keine

Färbung.

Die Aminosäure Tryptophan scheint in naher Beziehung zu einer von
der Schilddrüse gebildeten, Thyroxin-) genannten Verbindung zu stehen.
Nach Kendüll und Osterherg^) kommt ihr die Formel einer 4, 5, 6-trihydro-
4. 5, 6-trijodo-2-oxy-[i-indolpropionsäure*) zu:

H

C'

H H

=C-C . C . Cf.^TT bzw.

H NH

H H

C=0

\0H

j>C<^*^C— c

H\

c

Y N

H

H H

H H

C . OH

Eine weitere heterozyklische Aminosäure ist das Histidin. Es ist
eine a-Amino-ß-imidazolyl-propionsäure. Der Imidazolgruppe sind
wir bereits begegnet s), als wir die Bildung von Methylimidazol aus
Tranbenzucker bei der Einwirkung von Zinkhydroxyd-Ammoniak besprachen.
Iraidazol hat die folgende Konstitution:

CH— NH

CH— N
Imidazo

CH.

-i200

») F. 293. [a]^" ^ — lr2»iiü u-Natronlauge gelöst.

*) E. C. Kendall: Transact. Ass. Am. Phys. 30. 420 (1915); The J. of biol. ehem.
39. 125 (1919).

'0 E. C. Kendall und A. E. Üsttrbery: The J. of biol. ehem. 40. 2(5f) (1919).

*) Die A'erbinduug ist auffallend reich an Jod! Es müssen weitere Forschungen
abgewartet werden, um ein endgültiges Urteil über die Konstitution dieser Verbindung
und ihre Bedeutung abgeben zu können.

*) S. 137.

Eiweißstfifte und ihiP Bausteine 331

Dem a-Amino-,--iruidazolyl-alaiiin kommt folj^lieh die folji;ende For-
mel zu 1):

COOK

I

NH., . (' . H

CHo

Alaninrest

■N

CH-NH

CH

Imidazolrest

Histidin ist von A. Kossei-) unter den »Spaltprodukten des Proteins
8turin entdeckt worden. Es ist sehr verbreitet. Das in der Natur vorkom-
mende Histidin ist die d-Verbindung. Es bildet lange schmale Tafeln.^)
Histidin löst sich leicht in Wasser. Sein Geschmack ist süß.*) Seine Lösung
reagiert alkalisch. Gibt man zu einer Lösung von Histidin Bromwasser hinzu,
dann entfärbt sich dieses zunächst. Schließlich bleibt bei vorsichtigem Zusatz
die Farbe des Bromwassers bestehen. Erhitzt man nunmehr, dann entfärbt
sich die Lösung, um dann ganz plötzlich eine dunkel weinrote Färbung
anzunehmen.^) Histidin gibt in großer Verdünnung in sodaalkalischer Lö-

N=N
sung mit Diazobenzolsulfosäure. CgH/ 1 • eine Rotfärbung. Die Synthese

des Histidins ist Pyman^) gelungen.

Alle bis jetzt besprochenen Aminosäuren ließen sich direkt oder indirekt
mit Gliedern der Reihe der gesättigten Fettsäuren in Verbindung bringen.
Den größten Teil der Bausteine der Proteine konnten wir als in ß-Stel-
lung substituierte y.-Aminopropionsäure betrachten. Es wird von
den entwickelten Gesichtspunkten aus der Überblick über die einzelnen
Aminosäuren wesentlich erleichtert. Wir kennen nun noch zwei Amino-
säuren, die keine ohne weiteres erkennbaren Beziehungen zu den bisher
besprochenen Eiweißbausteinen aufweisen, es sind dies die Iminosäuren
Prolin und Oxyprolin.

Die erstere ist die z-Pyrrolidin karbonsäure. Sie leitet sich vom
Pyrrolidin ab. dem die folgende Konstitution zukommt:

GH., GH.,

i 1

CHo CHo

^NH

^) Vgl. über die Konstitution fies Histidius: llerman» Puuhi : Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 42. 508 (1904.) — /•'. Knoop und A. W'indaKs: Jfol?iich-tcrs Beiträge. 7. 144
(1905): 8. 40? (1906).

-) A.Ko.ssel: ZaiHchr. f. pliysiol. Chemie. 22. 177 (1896/97). — S. G. Hrdin: Ehendsi.
22. 191 (1896).

^) Emil Abderhalden und Arthtir Wnl: Zeitschr. f. pliysi(d. Chemie. 77. 435 (1912).

*) F. 280". [x]^,, = 4- 40-15" in wässeriger Lösung.

'") Franz Knoop: llofniriKtcr^ Beiträge. 11. 356 (1908).

®) Frank Leo l'yman : .lonrn. nf the Chem. Soc. London. 99. 1H8() (1911).

3;■>^> XVII. Vorlesuug

Folfilich hat die a-Py r roli d i n k a rbonsä ure. das Prolin, die
lolj;ende Struktur •):

OH2 C'H,

CH2 eil. ('(Hjii.

Das Prolin ist von Emil Fischer -) unter den Öpaltprodukten des
Kaseins entdeckt worden. Es stellte sich bald heraus, daß es ganz allgemein
verbreitet ist. Seine Gewinnung ist dadurch erleichtert, daß es im Gegen-
satz zu den übrigen Aminosäuren in absolutem Äthylalkohol löslich ist.
Auch sein Kupfersalz löst sich in diesem. Es dreht nach links, schmeckt
süß. ist in Wasser leicht löslich und bildet flache Nadeln. 3)

Die Konstitution des Oxyprolins, das von Emil Fischer*) unter den
die Gelatine zusammensetzenden Aminosäuren aufgefunden worden ist,
ist von Leuclts und Breicster-') festgestellt worden. Es ist eine y-Oxy-
pyrrolidin-7 -karbonsäure:

HO.CH CU

I I

CHo CH . (H)OH.

\

NH

/

Das Oxyprolin der Proteine dreht nach links. Es schmeckt süß, ist
leicht löslich in Wasser und bildet farblose Tafeln."^)

Es ist wiederholt bezweifelt worden, ob Prolin und Oxyprolin am
Aufbau von Eiweißstoffen beteiligt sind. Namentlich Sörensen') wies darauf
hin, daß a-Amino-S-oxyvaleriansänre leicht in Prolin übergeht, und somit
diese Aminosäure die Vorstufe der y.-Pyrrolidinkarbonsäure sein könnte.
Es ist jedoch in einwandfreier Weise gelungen, zu beweisen, daß Prolin
ein primäres Spaltprodukt der Proteine ist.*^) Die M()glichkeit, daß außerdem
die genannte a-Amino-S-oxyvaleriansäure ein Baustein mancher Proteine ist,
bleibt oifen. Ihre leichte Überführbarkeit in Prolin zeigen die folgenden
Formeln :

1) Vgl. seine Synthese: /i*. Willsfütter: Ber. d. Deutsch. Cheni. Ges. 33. 1160(1900).
-- Emil Fischer: P^benda. 34. 454 (1901). — -S'. P. L. Siirensen: C. r. des travaux du
Lahorat. de Carlsberg. 6. 137 (1908). — S. P. L. Söreusen und A. C. Andersen: Ebenda. 7.
72(190).— Vgl. auch Emil Fischer und G. Zemplen: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 42.
2989 (1909). '

2) Emil Fischer: Zeitsclir. f. physiol. Chemie. 33. l.')l (1901).

•') F. 220". [a] 2^,, = — Sl" in wässeriger Lösung.

*) Emil Fischer: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 35. 26()0 (1902).

^) Hermann Lettchs: und ./. 7*^. Brewster: Ber. d. Deutsch. Cliem. Ges. 46. 986
(1913). — //. Leuchs und K. Bormann: p:i)enda. 52. 208(J (1919).

*) F. 270'. [a] 2o'o = —76" in wässeriger Lösung.

') iS'. P. L. Sörensen und A. ('. Andersen : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 56. 236 (1908)-

«) Vgl. Emil Fischer und li. Böhnrr: Eb(Mid;i. 65. fl.') (1910). — Emil Abder-
halden und Karl Kautzsch: Kbeiida. 78. 96 (1912).

iMweiüstortt; und ihre Bausteine. 333

CH., — CR, CH.,— CH-,

I i i i '

OH.CH., CH.C'OOH — H.,0 OH^ CH . COOH

H.NH/ \NH/
a. - A 111 i n 0 - S - ü X }' V a 1 e r i a 11 s ä u r e Prolin.

Alle bisher angeführten Aminosäuren sind einbasisch. Wir kennen
nun zwei Dikarbonsäuren, die Asparaginsäure und die Glutamin-
säure. Beide finden sich in fast allen Proteinen. Besonders die letztere
kommt in großen Mengen vor. Einzelne der Eiweißstolfe der Pflanzenwelt
bestehen zu einem Drittel aus Glutaminsäure.

Die Asparaginsäure ist eine Amino-bernsteinsäure^):

COOH COOH

I I

CH, CH . NH.,

I I " .

CHo CHj

i I

COOH COOH

Bern st ein säure Ami nobern st ein säure.

Sie dreht nach links und kristallisiert in rhombischen Blättchen oder
Säulen. Ihre Lösung reagiert und schmeckt sauer.-) Die l-Asparagiiisäure
ist zum erstenmal von PUsson^) beobachtet worden. Als Baustein von
luweißstoften wurde sie von Bitthausen und Kreussler und ferner von
Hlasiioetz und Hahermann*) erkannt. Sie kommt auch frei im Drüsen-
sekret von Tritonium nodosum vor. 5)

Die Glutaminsäure stellt die nächste Homologe der Asparagin-
säure dar. Sie ist eine Amino-glutarsäure''):

COOH COOH

CH.,

CH . NH.,

1

CH.,

1

(JH.,

1

CIL

COOH

COOH

Glutarsäure

A

minoglutar säure

RittJiaiiscn"') hat die Glutaminsäure zum erstenmal festgestellt. Sie
dreht nach links und schmeckt adstringierend. Ihre Lösung reagiert sauer.

*) \g\. die Svntbese bei J'luf/i: Bor. d. Deutschen Chem. Gesellsoh. 19. 1(')'.I4
(1886). — Waiden und Lutz: Ebenda. 30. 2795 (1897).

') F. 251". [a] 20» = — 26"5 in salzsaurer Lösung.

*) Plisson: Ann. de chim. et de phys. (2) 36. 175 (J827); 45. ;il5 (1830).

*) II. Hit/hausen und Kreussler: Jouru. f. prakt. Chemie. 108. 24U (1869). —
II. Illasiuetz und ,/. Ilubermann : Licbigs Annaleu. 159. 204 (1871).

^) 3/. llenze: Ber. d. Deutschen Chom. Gesellsch. 34. 348 (1901).

«) Ihre Synthese vgl. Wolff: Liebig^ Ann. 260. 119 (1890).

') //. liitthaitsen: Jouru. prakt. Chemie. 99. 454 (1866).

334 XVII. Vorlesuug.

Die Glutaminsäure kristallisiert in rhombisch-sphenoidiseh-hemiedrischen
Kristallen.^)

Wird die Glutaminsäure auf 185 — 190^ erhitzt, dann geht sie unter
Wasseraustritt in die Pyrrolidonkarbon säure über 2):

COOH COOH

CH . NH CH . NH + Hg 0

CHo^ — >- CHo

CHs

CO OH

CHo

CO

Glutaminsäure P y r r o 1 i d o n k a r b 0 n s ä u r e .

Es ist wohl möglich, daß diese als Baustein von Proteinen auftritt.-^)
Sie wird leicht zu Glutaminsäure aufgespalten, weshalb ihr Nachweis sehr
erschwert ist. Die leichte Überführbarkeit der Glutaminsäure in
Pyrrolidonkarbonsäure und umgekehrt eröffnet Beziehungen
zum Prolin und damit auch zum Oxyprolin. Durch Reduktion könnte
die Pyrrolidonkarbonsäure auch in der Zelle in Pyrrolidinkarbon säure über-
gehen und umgekehrt die letztere durch Oxydation in erstere verwandelt
werden. Die folgenden Formeln geben diese nahen Beziehungen wieder*):

durch Reduktion
CH2 . CH2 . CH . COOH CHo — CH., — >► CH, — CH,

I I I " I " \ ^ \ '

COOH NH, — H2 0 -y CO CH . COOH CH^ CH . COOH

\NH/ \NH/

Glutaminsäure a-Pyrrolidonkarbonsäure a-Pyrrolidin-

-i — karbonsäure,
durch Oxydation.

Aus Kaseinogen ist eine Oxy-glutaminsäure der Zusammensetzung

COOH . CH . CH . CH2 . COOH

I I
NH, OH

gewonnen worden.^) Sie enthält zwei asymmetrische Kohlenstoff atome. Es
sind daher zwei stereoisomere Formen möglich. Weitere Untersuchungen
sind nötig, um ihre Verbreitung festzustellen. Sie scheint mit Glutamin-
säure zusammen vielen Proteinen als Baustein anzugehören.

*) F. 225°. [alooo= + '^4'' in wässeriger Lösuug, in salzsaiirer -|- 31"2°.

») A. Menozzil und G.Appiani: Gazz. chim. ital. 22. (2). 105(1892); 24. (1). 370
(1894). — Emil Abderhalden und Karl Kaiitzsch: Zoitschr. f. phvsiol. Chemie. 64. 447
(1910): 68. 487 (1910); 78. 333 (1912).

*) Emil Abderhalden und Karl Kautzsch: 1. c. (Fußnote ').

*) Emil Fischer und Rctjinald Bochner: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 44.
1332 (1811). — Vgl. auch Emil Abderhalden und Karl Kautzsch: 1. c. (Fußnote 2).
— Emil Abderhalden und Rudolf Hanslian: Zeitschr. f. physiol. (Chemie. 81. 228 (1912).

*) H. D. Dakin: Biochena. Jl. 12. 290 (1918).

Eiweißstoff'e und ihre Bausteine. 335

Von der Asparaginsäure und der Glutaminsäure kommt im Pflanzen-
reich im freien Zustande das Säureami d vor. Das Amid der ersteren Ver-
bindung, das Asparagin, hat die folgende Konstitution:

COOK CO . NH2

I 1

€H . NH, CH . NH.,

I I

CH2 CH,

I i "

COOIi COÜH

Asparaginsäure Asparagin.

Asparagin ist zuerst in Spargelsprößlingen aufgefunden worden. 1) Es
ist im Pflanzenreich ganz allgemein verbreitet. Es ist in Knospen, Laub-
trieben, in Knollen, Zwiebeln usw. gefunden worden. In Keimen, die ohne
Belichtung gelassen werden, findet starke Anhäufung von Asparagin statt.
Es dreht nach links und kristallisiert in großen, rhombischen, linkshemie-
drischen Kristallen.

Das Glutamin wurde von Schuhe und Barbieri'-) in Kürbiskeim-
lingen entdeckt. Es hat folgende Konstitution''):

COOH COOH

I
NH., CH . NH.,

i:H

CH2 CH9

I I " ■

CHg CHo

I I "

COOH CO . NHo

Glutaminsäure Glutamin.

Das aus Keimlingen isolierte Glutamin dreht nach rechts. Es kristalli-
siert in farblosen, rhombischen Tafeln.

Es ist die MögHchkeit gegeben, daß Asparagin und Glutamin Bau-
steine der Proteine oder doch mancher Proteine sind. Für das Vorkommen
von Glutamin als Eiweißbaustein kann vielleicht die Feststellung verwertet
werden, daß der Mensch nach Zufuhr von Phenylessigsäure Phenyl-
azetylglutamin im Harn ausscheidet. Sie erscheint zum Teil als solches,
zum Teil mit Harnstoff gekuppelt.*) Ferner spricht für ein Vorkommen
von Amiden und insbesondere von Glutamin im Eiweiß die Beobachtung, daß
zwischen dem bei der Hydrolyse von Proteinen frei werdenden Ammoniak

*) Delaville: Ann. de chim. et de phys. 41. 298 (I8i)2). — Robiquct juii. Ebenda •
55. 152 (1905). — VaqueUn und Robiquet jun.: Ebenda 57. 88 (19Ü5).

') E. Schulze und J. Barbieri: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 10. 199 (1877): 11.
712 (1878).

») Vgl. H. Thier fehler: Zeitschr. f. physiol. Chem. 114. 192 (1921).

*) H. Thierf eider und C. P. Sherwin: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 47. 2630 (1914)
— Vgl. auch C. P. Sherwin und W. Wolf: The J. of biol. chem. 37. 113 (19191.

336 XVII. Vorlesung.

und dem Gehalt an Dikarbonsäuren und insbesondere an Glutaminsäure
enge Beziehungen bestehen, i)

Außer den hier angeführten Aminosäuren sind noch mehrere als
Bausteine von Proteinen besehrieben worden. Es ist jedoch bis jetzt keine
davon eindeutig festgestellt worden. Eine Verbindung von der Zusammen-
setzung Cio H.,6 No Oy ist aus Kasein erhalten worden."-) Es ist fraglich,
ob diese Aminosäure ein primäres Abbauprodukt darstellt. Wir werden auf
die Frage, ob wir schon alle am Aufbau der Proteine beteiligten Amino-
säuren kennen, noch zurückkommen. Hier sei nur erwähnt, daß Beobach-
tungen vorliegen, die darauf hindeuten, daß noch unbekannte Bausteine
vorhanden sind. Ihre Zahl dürfte jedoch nicht groß sein. Es ist wohl
möglich, daß manche Proteine durch besondere Bausteine ausgezeichnet
sind. \oY allem bedürfen noch die schwefelhaltigen Abbauprodukte erhöhter
Aufmerksamkeit.

Manche Proteine enthalten außer den Aminosäuren als Baustein noch
das bereits besprochene^) Olukosamin:

|\H

H-

-C— NH.,

(M

1

H-

-C-OH

1

H-

-C— OH

GH., OH

Das Glukosamin ist vor allem in den Müzinen, Mukoiden, ferner
im Eieralbumin und in Serumeiweiß nachgewiesen worden. Friednc/i
Müller^) erkannte es zuerst als Baustein der Müzine. Das Glukosamin
kristallisiert in feinen Nadeln. Es dreht nach rechts, ist leicht löslich in
Wasser und reduziert Metalloxyde in alkalischer Lösung.

Es ist auch heute noch nicht ganz aufgeklärt, in welcher Art und
Weise das Glukosamin in das Molekül der erwähnten Proteine eingefügt
ist. Es ist gelungen aus Müzinen und Mukoiden Verbindungen abzutrennen,
die aus Schw^efelsäure, Glukuronsäure und Glukosamin bestehen.
An Stelle der letzteren Verbindung ist auch eine andere ihm sehr ähnliche
Verbindung, nämlich d-Lyxohexosamin aufgefunden worden. Levene
und Mitaibeiter •') unterscheiden zwei Arten von Verbindungen, zusammen-

') Vgl. u. a. //. 'Jhicrl'cldrr und E. r. ('ramm: /eitschr. f. physiol. Chemie. 105.
r)8 (iyi9).

-) Emil Fischer und Kiiiil Abderhalden: Zeitsclir. f. physiol. Chemie. 42. 510 (1904).

=•) S. 42.

*) Friedrich Müller: /eitschr. f. Biol. 42. 4GS (1901). — Vgl. auch Eeo Langstein:
Kr-ehnisse der Physiol. 1. (53 (1902); 3. (1). 453 (1904).

^) Vgl. P. A. Lerene und ./. Lopez — Stiärez: The ,lourn. of biol. ehem. .36. 105 (1918).
— /'. A. Levene: Hexosamines, their derivates, and mucins and mucoids. Mouographs
(if the Rockefeiler Institute for medical Research. New-York 1922.

Eiweißstorte und ihre Bausteiue.

337

gesetzter Natur, nämlich Mukoitinschwefelsäure und Chondroitin-
schwefel säure. Für die erstere Verbindung ist die folgende, noch nicht
in allen Teilen bewiesene Strukturformel aufgestellt worden:

Schwefel- CH2.OH

säiiregruppe 1

OH . 80,

. 0 . CH

I
CH

0

! OHH

H . C . OH

I
H.C.NH.

I
CH

0

CH, . OH

Glukosainin-
gruppe

Azetyl-
gruppe

CO . CH3

OH . SO2 . 0 . CH

I
CH

0

HC . C . C . C . C . COOH

H OH H H

— 0-
OHH

H . C . OH

I
H . C . NH . CO . CH,

I
— CH

I
0

0

HC . C . C . C . C . COOH

HÖH H H

Glukuronsäuregruppe

Mukoitinschwefelsäure.

Der Chondroitinschwefelsäure wird eine entsprechende Struktur
zuerkannt, nur findet sich an Stelle des Glukosamins das d-Lyxohexosamin.
Es sei von der Strukturformel nur der von der für die Mukoitinschwefelsäure
aufgestellten abw^eichende Teil wiedergegeben:

Schwefel-
säuregruppe

CH, . 0 . SO, . OH

a

TJl
O

<v
o

HO . C . H

I
HC —

HC . OH

I
HC . NH. CO.CH3

Azetylgruppe

0

HC

I
0

hier schließt sich, wie oben, Glukuronsäure an.

Die erwähnten stickstoffhaltigen Kohlehydrate stellen in
gewissem Sinne einen Übergang von den Kohlehydraten zu den

Abderhalden, Physiologische Chemie. I.Teil. 5. AuH. 22

338 XVII. Vorlesung.

Aminosäuren dar. Besonders interessant ist die Beziehung des Gluko-
sarains zur Glukose. Es besitzt die für diese charakteristischen Gruppen
und zugleich eine Aminogruppe. Es sei gleich hier erwähnt, daß bis jetzt
die Bemühungen, die Stellung des Glukosamins im Zellstoffwechsel auf-
zuklären, erfolglos waren. Vor allem ist es nicht geglückt, die Herkunft
des Glukosamins im tierischen Organismus festzustellen. Selbst dann, wenn
wir in der Nahrung kein Glukosamin zuführen, bildet der tierische Orga-
nismus fortwährend große Mengen Muzin in seinen Drüsen und damit auch
Glukosamin. 1) Die wahrscheinlichste Annahme ist die, daß die Zellen des
tierischen Organismus — vielleicht auch nur diejenigen, die Muzin bilden —
Traubenzucker aminieren, d. h. eine Aminogruppe in sein Molekül einfügen.
Es ist jedoch auch möglich, daß eine bestimmte Aminosäure als Ausgangs-
material dient. So könnten das Norleuzin oder das Lysin in Glukosamin
übergeführt werden. Die folgenden Formeln zeigen die nahen Beziehungen
dieser Verbindungen zueinander:

CH3

1
I

CH,

I-
GH.,

GH, GH, GH . OH

I ' r 1

GH . NH, GH . NH, GH . NH.,

I i I o

GOOH GOOH G^„

Norleuzin Lysin Glukosamin.

Der Versuch, durch Verfütterung von Glukosamin etwaige Beziehungen
zu den Kohlehydraten aufzutinden, war bis jetzt auch erfolglos. 2)

Endlich muß noch erwähnt werden, daß bei der Hydrolyse der
meisten Proteine in oft ganz beträchtlichen Mengen Ammoniak in Er-
scheinung tritt. Es ist möglich, daß seine Entstehung zum Teil auf Zer-
setzung von Eiweißbausteinen zurückzuführen ist. Der größte Teil dürfte
jedoch aas Säureamiden — insbesondere Glutamin und Asparagin —, deren
Vorkommen im Eiweiß immer mehr an Wahrscheinlichkeit gewonnen
hat 3), herstammen.

Bei der Hydrolyse der Proteine mit Säuren, insbesondere mit rauchender
Salzsäure entstehen braun bis schwarz gefärbte, amorphe Massen. jNIan
hat sie Huminsubstanzen und Melanoidine genannt.*) Ihre Natur

GH, . NH.,

GH, . OH

GH,

GH .OH

GH,

GH. OH

') Xach eigenen Beobachtungen.

■-) Vgl. die Literatur S. 42, ferner Lüthje: Deutsches Archiv f. klin. Med. 79. 499
( 1904): Pflüqcn^ Archiv. 106. 1(50 (190.T). — 0. Bauinyarten: Zeitschr. f. experim. l'ath. u.
Ther. 2. 64 (1900/06). — J. Forschbach: Hofmeisters Beiträge 8. S13 (190(>). —

E. Fabian: Zeitschr. f. physiol. Chem. 27. 167 (1899).

••') Vgl. S. .S36.

*) Vgl. u. A.: L. r. Udrdnsky: Zeitschr. f. phvsiol. Chem. 11. 537 (1887): 12. 355 u.
377 (1887). — 0. Schmiedeber (/: Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 39. 1 (1897). —

F. Samiieli/: Hofmeisters Beiträge. 2. 355 (1902). — B. v. Reinbold: Pflüger?, Archiv.
103. 581 (1904)'.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. ;)H9

ist noch nicht aufgeklärt. Diese Substanzen verdanken sicher sekun-
dären Zersetz una:en ihre Entstehung, blanche Aniinosänren, wie z. ß. das
Tryptophan, werden ieiclit zersetzt. •) Tryptophan ist die Muttersubstanz
der Melanoidine.-) lluminsubstanzen bilden sich dann, wenn Kohlehydrate
zugegen sind. Auch Glukosamin liefert mit Aminosäuren zusammen er-
hitzt solche Produkte.

Aus dem Befunde von lluminsubstanzen wollte man den Schluß
ableiten, daß im Proteinniolekül Kohlehydrate enthalten seien. ^) Es ist
jedoch bis heute nicht geglückt, außer dem Glukosamin Kohlehydrate mit
Sicherheit als Baustein der Proteine festzustellen, wenn auch Befunde
vorliegen, die im Sinne des Vorkommens von solchen im Eiweiß sprechen.^)
Nicht selten sind Proteinen Kohlehydrate nur beigemengt. Namentlich die
aus Pflanzen gewonnenen Eiweißstoife sind oft stark mit Kohlehydrate
führenden Substanzen verunreinigt. Man kann diese leicht erkennen,
indem man zu der Lösung des betreffenden Proteins einige Tropfen einer
alkoholischen Lösung von a-Naphthol zufügt und dann vorsichtig mit
konzentrierter Schwefelsäure unterschichtet. 'j) Es tritt an der Berührungs-
stelle beider Schichten eine violette Färbung auf. Diese Reaktion ist außer-
ordentlich emplindlich.''')

') F. G. Hopkins uud .V. W. ('nie: Jnuru. of Physidl. 27. 418 (1901). — Sidneif
W. Cole: Ebenda. 30. 311 (1903). — Emil Abderhalden und Martin Kenipe: Zeitschr.
f. phvsiol. Chemie. 52. 207 (1907).

2) O. Fürth und Fr. Lieben: Biochem. Zeitschr. 116. 224 (1921).

^) Vgl. zu dieser Frage Leo Lanqstein: Ertrehnisse d. Physiol. 1. 63 (1902): 3 (1).
4ö3 (1904).

*) Jjeo Langstein: Biochem. Zeitschr. 127. 34 (1922).

5) Reaktion nach Molisch. IL Molisch: Monatsheft f. Chem. 7. 198 (1888).

^) Vgl. über die dieser Reaktion zugrunde liegenden Vorgänge: Carl Nenberg :
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 31. 564 (1990'01).

22*

Vorlesung XVIII.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

2.

Aminosäuren. Die Art ihrer Verknüpfung im Eiweißmolekül. Peptone.

Polypeptide.

Wir haben die Struktur der am Aufbau der Proteine beteiligten
Aminosäuren im Zusammenhang mit den ersten sechs GHedern der Reihe
der gesättigten Fettsäuren besprochen. Einige davon sind a-Aminoderivate
der entsprechenden Fettsäuren, andere enthahen an anderen Kohlenstoüf-
atomen eine zweite Aminogruppe oder einen anderen Rest. Nur die beiden
zweibasischen Verbindungen Asparaginsäure und Glutaminsäure und die
heterozyklischen Iminosäuren Prolin und Oxyprolin gehören anderen Reihen
an. Die Kenntnis der Konstitution der einzelnen Aminosäuren ist deshalb
unumgänglich notwendig, weil nur sie uns gestattet, den Abbau jeder
einzelnen im Zellstoflt'wechsel zu verfolgen. Eine ganze Reihe von Ver-
bindungen, die teils im Darmkanal, teils in den Geweben und ferner im
Harn auftreten, können wir mit ganz bestimmten Aminosäuren in direkte
Beziehung bringen. Ist die Struktur der einzelnen Aminosäuren bekannt,
dann bereitet es keine Schwierigkeiten, die Zusammenhänge zwischen
den einzelnen Stoti'wechselz wischen produkten und ihnen klar zu über-
sehen. Es seien im folgenden die einzelnen Aminosäuren übersichtlich
zusammengestellt, und zwar unter Berücksichtigung der Konfiguration,
soweit diese bekannt ist (Alanin und seine substituierten Abkömmlinge):

GH., .COOK

bzw.

1

. coo

bzw.

GH.,

1

.COO

1

NH2

NH,-

NH«

H

Aminoessigsäure = Glykokoll.

Eiweißstoffc und iiire Bausteine

COOH GOCH

i I

NH2 . C . H NH2 . C . H

1341

CH3
d-a-A rainopropion-
säure— d-Alanin(l)

CH2 . ( )H

1- 7.- A m i n 0- ß-o x y-

propionsäure

=:1-Serin(l)

C()()H

I
NH., . C . H

I
CH, . SH

1-a-Amino-ß-

thio-propion-

säure =

Zystein (1).

C(X)H

COOH

CH3

I
CH,

I

CH . NH2

COOH

d-a-Amino- butteisäure
(d-5c-Amino-ß-methyl-propionsäure)

CH,

1

.NH,

1
CH,

1

CH2

1

CH.

NH,

COOH

x-Amino-^-amino-

n-valeriansäure

= Ornithin

NH, . C . H NH2 . C . H

! I

CH, . S— 8 . CH,
l-Di-(a-amino-ß-thio-
propionsänre=lZystin(l).

CH3 CH3

CH

I

CH . NH,

i
COOH

d-7.-Amino-iso-valeriansäure=:

d-Valin
(d-a-Amino-ß-dimethyl-propionsäure)

CH, . NH . C =1 NH

i I

CH2 NH,

CH,

CH . NH,

I
COOH

d-z-Amino-<^-guanidino-valeriaii-
säure = d-Ar2:inin.

*) Die eingeklammei-ten Verbimlungeu siud bei der Hydroljse der Proteine nicht
erhalten worden. Sie sind entweder, wie das Ornithin und Zystein, Bestandteil bestimmter
Aminosäuren oder wie die Pyrrolidonkarbonsiiure noch nicht sicher nachgewiesen.

a42

XVIII. Vorlesuno'.

CH3

I

CH.,

!
CH,

CH2

CH . NH.,

I
COOH

d - a - A mi n o - n - k II p r 0 n s ä u r e

= d-Norleuzin

(a-Amino-ß-propyl-propionsäurc)

CH3 CH3

\/^
CH

I
CH,

CH . NH,

I
COOH

l-a-Aniino-isobutylessigsäure

= 1-Leuzin
(a-Amino-[i-isoproi)yI-pi"opiüiisäure)

CH

NH., . C . H

HC
HC

C—

CH

(H..

l-x-Ainino-y-pheDyl-pro-
pionsäure=:l-Plienylalanin

C . OH

HC
HC

CH

C

CH COOH

1
Nil, .CH

CH,

l-a-Amino-ß-p-oxy-phenyl-
propionsäure=:l-Ty rosin.

CH, . NH,

CH,

CH,

CH,

I
CH . NH,

I
COOH

d-a-A m i n o-s- a m i n o-n-k a p r 0 n-

säure = d-Lysin.

CH3 C3H5

\/
CH

I
CH.NH,

COOH

d-a-A m i n o-[i-in e t h y l-[i-ät h y 1-
propionsäure = d-Isoleuzin.

HC
HC

C.OH
'^Nc.OH

C-

CH

COOH

I
NH., . C . H

" I
CH.

8, 4-Dioxyphenylalanini)

.1 .(
HC

(! . OH

C I COOH

I
NH, . C . H

CH

C-

CHo

a-Ainino-fi-H. ö-dijod-p-oxy-
pheny l-propionsäure = 8,
ö-Dijodtyiosin = Jodgor-
gosäure'-)

^) Noch fraglich, oli Kiwciiibaustein.

*) Carl Th. Mörner hat aus Priuinoa-Gorgoniu eiuc Biomgorgosäure = 3, 5-
Dibrom-tyrosi n dargestellt. [Zeitsclir. f. physiol. Chemie. 88. 124 (1U13)].

Eiweißstoftc uud ilire Bausteine.

34H

HC
HC

CH

-Cs

C(K>H
NHo.C.Il
— C.CH,

CH

HC^N:

COOK
(..OH NFI,.C.H
-C.CH,

CH

l-y--A m i nö-|i-i n d o 1-p r o p i o n s ä u r e
= l-Tiyptophan.

HC^^C\^jj/CH
CH

\-y. -Amin o-ß-o x y-i n d o 1-p r o p i o n ■
säure = l-()xy-tryptoph an

COOK

NH— CH NH. . (^ H

HC

\

-C

-CH.,

l-a-Amino-;i-imidazolyI-propionsäure = 1-Histidin.

H, C; CIL

Ho C

CH.COOH

NH

1 -a-l*yr 10 Hd in kar hon-
säure = 1-Prolin

COOH

CH,

I

CH . NH,

I
COOH

l-Amino bernsteinsäure
= 1-Asparajj,insäure

COOH

CH.,

I
CH.OH

I

CH . NH,

COOH

ß - (J X y "S" 1 u t a ni i n s ä u r e

HO . HC: ^CHs

H, C. /CH.COOH
NH

1-y-Oxy-a-pyrrolidin-
karbonsäure = I-Oxyprolin.
COOH

I
CH.,

CR,

I

CH . NH,

COOH

d-Aminoglutarsäure
::= d - G 1 u t a m i n s ä u r e .

H, C CH,

I I

oc eil .COOH

\/

NH

PyrroHdonkarl)on-
säure.

344

XVllI. Vorlesung.

CO . NH2

CH,

CHo

CH.NH2

1
COOK

Glutamin.

Die Bausteine der Proteine können nach ihrer Art und ihrem C4e-
halt an einzelnen Gruppen in der folgenden Weise eingeteilt werden.

I. Aminosäuren der aliphatischen Reihe.

1. Monoamino-monokarbonsäuren. Dahin gehören alle jene
Aminosäuren, die eine Aminogruppe tragen und Monokarbonsäuren sind:
Glykokoll, Alanin, Aminobuttersäure, Valin, Isoleuzin, Leuzin,
Norleuzin.

Das Serin, das auch hierhin gehört, ist weiterhin durch den Gehalt
einer Oxygruppe ausgezeichnet. Es ist eine Monoamino-mono-oxy-
monokarbonsäure.

Das Zystin besteht aus zwei Molekülen Zystein, das als eine
Monoamino-monothio-monokarbonsäure aufzufassen ist.

2. Diamino-monokarbonsäuren. Diese enthalten außer einer
Karboxylgruppe zwei Aminogruppen. Hierher gehört das Lysin. Eine
Gruppe für sich bildet das Arginin, das neben einer Aminogruppe noch
die Guanidinogruppe enthält. Es wäre als eine Monoamino-monogu-
anidino-monokarbonsäure zu bezeichnen. Da sich Arginin und Lysin
in vielen ihrer Eigenschaften sehr ähnlich sind, z. B. ähnliche Fällungs-
verhältnisse aufweisen und beide alkalisch reagieren, hat man sie auch
zusammen Diaminosäuren genannt. 1) Diese Bezeichnung ist insofern
auch gerechtfertigt, als das Arginin außer der in a-Stellung befindlichen
Aminogruppe auch in der Guanidinogruppe eine freie Aminogruppe trägt.
Erwähnt sei, daß früher auch das Histidin zu den Diaminosäuren hinzu-
gerechnet worden ist.

3. Monoaniino-di-karbonsäuren: Hierher gehören die beiden
zweibasischen Aminosäuren Asparagin säure und Glutaminsäure. Hier
reiht sich als Oxysäure die Oxy-glutaminsäure an.

II. Aminosäuren der aromatischen Reihe.

A. Angehörige der homozyklischen Reihe.

Diese Gruppe enthält nur Monoamino-monokarbonsäuren, nämlich
das Phenylalanin und das Tyrosin. Das letztere ist eine Monoamino-

') Vielfach ist auch der Name Hexoubasen gebräuchlich.

Eiweißstnrto imd ihre Bausteine. 345

mono-oxy-monokarbonsäure. Ferner gehören hierher das o, ö-Dijod-
tyrosin und das 3, ö-Dihrom-tyrosin.

B. Angehörige der heterozyklischen Reihe.

Auch die Vertreter dieser Körperklasse sind Monokarbonsäuren. Sie
umfaßt die Monoamino-monokarbonsäuren: Tryptophan und Hi-
stidin und die Monoamino-mono-oxy-monokarbonsäure (Jxy-
tryptophan. Ferner gehören hierher die Monoiniinomonokarbon-
säure Prolin und die Monoimino-mono-oxy-nionokarbonsäure
Oxyprolin.

III. Bausteine der Proteine, die keine Aminosänren sind.

Wir kennen bis jetzt als Vertreter dieser Gruppe nur das Gluko-
samin und das Ammoniak.

Die einzelnen Aminosäuren haben viele Eigenschaften miteinander
gemein. Nur die zweibasischen Verbindungen haben einen ausgesprochen
sauren Charakter und die Diaminosäuren einen basischen. Die übrigen
Aminosäuren haben einen doppelten Charakter, indem einerseits die
Aminogruppe und andrerseits das Karboxyl sich geltend machen kann.
Wir haben bereits erwähnt, daß die Aminosäuren sich verestern
lassen. Wir gelangen dann zu Verbindungen, die 'ihrer Struktur nach
den Fetten entsprechen, nur ist hier statt einer Fettsäure eine Amino-
fettsäure mit einem Alkohol esterartig verknüpft. Ferner bilden die
Aminosäuren Salze. Das Kupfersalz der einzelnen Aminosäuren ist
besonders oft zur Trennung von Aminosäuren verwendet worden. Wir
haben ferner schon der interessanten Beobachtung gedacht, daß die
Aminosäuren sich mit Neutralsalzen verbinden. \) Endlich sei nochmals
bemerkt, daß die Aminogruppe der Aminosäuren sich leicht mit Säure-
radikalen verknüpfen läßt. Es sind zahlreiche derartige Verbindungen
gewonnen worden. Manche davon sind besonders geeignet, um bestimmte
Aminosäuren zu charakterisieren.

Von besonderem Interesse ist die Beobachtung, daß die Aminosäuren
mit Harnstoff sogenannte üraminosäuren bilden. Kocht man Amino-
säuren und Harnstoff zusammen in wässeriger Lösung, dann entweicht
Ammoniak, und es bildet sich die erw^ähnte Verbindung. Sie besitzt am
x-Kohlenstoffatom an Stelle der NH-^-Gruppe die NH . CO . NHj- = Ur-
aminogruppe. Die Bezeichnung dieser Verbindungen ergibt sich ganz
von selbst. Sie sind 7.-Uraminoverbindungen.2) Es sei als Beispiel das
Alanin gewählt:

CH3

.CH.

COOH

NH,.

>C0
+ NH/

CH3.CH.

COOH

1

—

1

+ NH3,

NH.,

NH

. CO . NHo

Alanin H

arnstoff

V

reinprop

ansäure:

=:a-Ura-

m i n 0 ])

roj)ionsäure

') Vgl. S. 314.

«) Fritz Lippich: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 39. 2953 (4906); 41. 2953.
2974 (1908). — Vgl. auch iralter Weiland: Biochem. Zeitschr. 38. 385 (1911).

346

XVIII. Yorlesmig.

oder allgemeiner dargestellt, wobei R den Rest der Kohlenstottlvette be-
deutet:

R

CüOH , NHav.,^ ^/COOH

^NH,

+ Nh'>^ '^ - ^\Nh" CO . NHo + ^^'

Erwärmt man eine solche Uraminoverbindung mit verdünnter
Mineralsäure, dann erhält man das Anhydrid der Verbindung, auch
Hvdantoin ":enannt:

P/COOH

^\NH . CO . NH2 "
a-Uraniinosäure

H,0

^\NH . CO . NH
Hvdantoin.

Sehr interessant ist ferner die Beobachtung von Siegfried 1), daß
Aminosäuren Kohlensäure unter Bildung von Karbaminosäuren binden
krmnen. Sättigt man z. B. eine wässerige Lösung von Glykokoll unter
Kühlung mit Kohlensäure, so entsteht Glykokollkarbonsäure. Sie läßt
sich durch Zusatz von Kalkmilch zu dem Reaktionsgemisch als Kalksalz
abscheiden :

CHo . COOH /OH

I +cfo ■

NH^ \0H

Glykokoll

CHo . COOH .OH

H2 0 — >► i + Ca< — 2 H, 0 — y

NH .COOH \0H

Glykokollkarbonsäure

CH2 . COO.

I ■ >Ca

NH .CHXK
Glykokoll karbon-
saures Kalzium.

Aus der Monokarbonsäure Glykokoll ist eine Dikarbonsäure ge-
worden. Die Aminodikarbonsäuren liefern Aminotrikarbonsäuren:

COOH

I
CH . NH.,

CH.,

COOH

I

('H . NH . COOH

I
CH.,

COOH
Asparaginsänre

COOH

Karbamino-bern stein säure.

Endlich sei noch erwähnt, daß die Aminosäuren sieh zu Aldehyden
reduzieren lassen:

,^

O

R . CH . COOH -h 2 H = R . CH . Cf , , + H.. O.

I I

NH., NH,

') M. Siegfried: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 44. 85 (1905); 46. 401 (1905).
.)/. Siegfried und H. Schmitz: Ebenda. 65. 'J95 (1910).

EiweißstofiV und ihre Bausteine. ;-J47

80 ist z. B. aus Glykokoll diircli Reduktion mit Natiiumamalj^ani

der Aininoazetaldeh yd. NU.j . CHo . C^jj, erhalten worden. \)

Wie wir schon erwähnt halten, zeij^en die verschiedenen Amino-
säuren mit wenig Ausnahmen entsprechend ihrer gleichartigen Struktur
recht ähnliche Eigenschaften. Dieser l'mstand erschwert ihre Gewinnung
ganz außerordentlich. Dazu kommt noch, dalj ihre Eigenschaften nur dann
scharf zum Ausdruck gelangen, wenn sie vollständig rein sind. Geringe
\'erunreinigungen beeinflussen z. ß. die Löslichkeitsverbältnisse sehr stark.
Ferner haben die Aminosäuren die unerwünschte Eigenschaft, leicht Misch-
kristalle zu bilden, ja man beobachtet zuweilen Kombinationen salzartigeii
Charakters zwischen Tyrosin und Lysin und vielleicht auch zwischen
anderen basischen und sauren Aminosäuren. Dieses Verhalten der Amino-
säuren läßt es leicht erklärlich erscheinen, weshalb die einzelnen Bausteine
der Proteine erst allmählich erkannt wurden. Man entdeckte sie meistens
in einer bestimmten Proteinart nur dann, wenn sie in besonders großer
Menge unter seinen Abbauprodukten auftraten. Für einige Aminosäuren
wurden auch bestimmte Derivate oder Salze entdeckt, die zu schwer löslichen,
für diese charakteristischen Verl)indungen führten. So läßt sich z. B. die
Glutaminsäure als salzsaures Salz gut abscheiden -), weil dieses in Salzsäure
schwer löslich ist. Auch Farbreaktionen waren manchmal leitend. Es sei
z. B. an die Bromreaktion des Tryptophans erinnert. Endlich kennen wir
Aminosäuren, die an und für sich so schwer löslich sind, daß sie sich
relativ leicht von den übrigen Bausteinen der Proteine abtrennen lassen.
So kann z. B. das sehr schwer lösliche Tyrosin leicht erkannt werden.
Auch das Leuzin löst sich schwer in Wasser. Schließlich lassen sich ein-
zelne Aminosäuren auch auslallen. So haben Hopkins und Coh'^) das
Tryptophan durch Fällung mit Merkurisulfat in schwefelsaurer Lösung
in reinem Zustand isolieren können.

Mit der Feststellung, daß eine größere Anzahl von verschiedenen
Aminosäuren aus Efweißstoffen verschiedener Art erhalten werden können,
war für die Kenntnis der Zusammensetzung der einzelnen Proteine noch
nicht viel gewonnen. Es bestand die Möglichkeit, daß die einzelnen Eiweiß-
stoffe sich durch die Art der an ihrem Aufbau beteiligten Aminosäuren
unterscheiden. Es konnte aber auch sein, daß sie alle die gleichen Bau-
.steine aufweisen. Es ist klar, daß unter dieser Unsicherheit die ganze Er-
forschung der Chemie und der Physiologie der Proteine leiden mußte. Für
bestimmte Aminosäuren wurden im Laufe der Zeit allgemein brauchbare
Methoden zu ihrem Nachweis und auch zur annähernd (|uantitativen Be-
«timmung ausgearbeitet. Tyrosin wird als schwer lösliche Aminosäure
abgetrennt. Allerdings macht ihre quantitative Bestimmung oft große
Schwierigkeiten, weil diese Aminosäure von anderen in Lösung gehalten
wird. Die Glutaminsäure läßt sich, wie schon bemerkt, als salzsaures

') Carl Xeuhcr/) : Bor. .1. Di-ntsrh. Clioiu. Ges. 41. S)öt; (1908. — h'mil n.s-c/icr :
Ebenda. 41. 1019 (1908).

-) //. Jiifthansen: .Iduni. f. prakt. Chemie. 99. 454 (186(5). — //. lUasunt: und
J. Hahermann: Lichiq?, Aunalen. 169. 150 (1S73).

■•) /•'. (i. Hopkins und >'. W. Colc: ,lourn. of physiol. 27. 41.S (19(H).

348 XVIII. Vorlesung.

Salz abscheiden. Für die Verbindungen Lysin, Arginin und Histidin haben
Kossei und Kutscher'^) ein Verfahren ausgearbeitet, um sie zunächst ge-
meinsam auszufällen und dann weiterhin jede einzelne Aminosäure für
sich zu isolieren. Es beruht darauf, daß die erwähnten Aminosäuren mit
Phosphorvvolframsäure fälll)ar sind. Es fehlte nur noch eine Methode, um
die übrigen Aminosäuren, wie Glykokoll, Alanin, Serin usw. auch dann
aufzufinden, wenn sie nicht in besonders großen Mengen vorhanden sind.
Diese empfindliche Lücke füllte Emil Fischer'^) aus, indem er die soge-
nannte Estermethode zum Nachweis von Monoaminosäuren aus-
arbeitete.

Dem Nachweis der einzelnen am Aulbau der Proteine beteiligten
Aminosäuren muß zuerst die Hydrolyse des zusammengesetzten Pro-
duktes vorausgehen. 3) Die Spaltung muß eine vollständige sein. Ge-
w(>hnlieh kocht man die Proteine mehrere Stunden mit rauchender Salzsäure
oder mit 25o/oioer Schwefelsäure. Man kann auch Fermente zur Hydrolyse
anwenden. Aus der stark verdünnten Lösung werden dann die drei
Verbindungen Lysin, Arginin und Histidin mit einer Lösung von
Phosphorwolframsäure gefällt. Aus dem Filtrat der Fällung entfernt
man den Überschuß des Fälhmgsmittels mit Baryt. Vom phosphorwolfram-
sauren Baryt wird abfiltriert, aus dem Filtrat der überschüssige Baryt mit
Schwefelsäure quantitativ entfernt und nunmehr das Filtrat vom schwefel-
sauren Baryum vollständig eingedampft. Um Zersetzungen zu vermeiden,
verdampft man bei niederer Temperatur unter gleichzeitiger starker Luft-
verdünnung innerhalb des Verdampfungsgefäßes. Jetzt führt man die im
^'erdampfungsrückstand befindhchen Aminosäuren in die salzsauren Ester
über. Das Verfahren ist das schon bei der Gewinnung des Gykokoll-
äthylesterchlorhydrates geschilderte. Der Rückstand wird mit absolutem
Alkohol Übergossen und in diesen trockenes Salzsäuregas bis zur Sättigung
eingeleitet. Hierbei gehen die Aminosäuren unter Entstehung ihrer Ester
in Litsung. Die Bildung der Ester bzw. zunächst ihrer Chlorhydrate ist
aus der folgenden allgemeinen Formel ersichtlich:

R . CH . COOH + HO . C, H5 + H Gl = R . CH . CO . (> . C, H, ^ H, O.

NH2 NH, . HCl

Amino- Äthyl- Aminosäure-

säure alkohol esterchlor-

hydrat.

Glykokollesterchlorhydrat kristallisiert bei genügender Konzen-
tration der Lösung direkt aus. Zur Trennung der übrigen Aminosäuren
ist es notwendig, aus den Esterchlorhydraten zunächst die freien Ester
darzustellen. Man kann die Ester auf verschiedene Weisen in Freiheit
setzen, z. B. mit Natronlauge:

») A. Kossei und 7«'. Ku/scJier: /eitschr. f. physiol. (Jhciiiio. 31. 165 (1900/01).
■■') Emil Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 33. 151 (1901).
•') Vgl. hierzu Emil Fischer: Untersuchuugeu usw. 1. c. S. 33.i. — Eviil Abder-
halden: Neuere Ergebnisse der Kiweißcheniie. Gustav Fischer. Jena 1909.

EiueiÜstoffc und ihre Bausteine. H49

K . CH . CO . () . C.,H, + Xa((>H) = K . ClI . CO . O . l'.Al, + NaCl + H, ()

NH, . HCl NU,

A iiiinosäureester- Aniinosäure-

chlorliydrat ester.

Die meisten der Monoamino-nionokarbonsäureester lösen sich leicht
in Äther. Sie werden mit diesem aufgenommen und dann durch Ver-
dampfen des Äthers in reinem Zustande erhalten. Die Ester stellen Flüssig-
keiten mit bestimmtem Siedepunkt dar. Leider liegen diese nicht für
alle Aminosäureester weit genug auseinander, um jeden einzelnen für sich
durch Destillation isolieren zu können, wohl aber ist es möglich, bei der
Destillation unter vermindertem Druck Fraktionen aufzufangen, die nur
drei bis vier verschiedene Aminosäuren enthalten.

Aus den Estern der Aminosäuren gewinnt man diese selbst durch
Verseifen mit Wasser zurück:

R . CH . CO . 0\ C, H5 + H, 0 = R . CH . COOH -f C, H^ . OH

I " " " I

NH., NH,

Aminosäure- Amine- Äthyl-

äthylester säure alkohol.

Mittelst fraktionierter Kristallisation, der Darstellung von
Derivaten und von Salzen wird nun das aus jeder einzelnen Destillations-
fraktion gewonnene Aminosäuregeraisch in seine Anteile zerlegt, nachdem
man vorher das in absolutem Äthylalkohol lösliche Prolin mit diesem
Lösungsmittel abgetrennt hat.

Diese kurze Schilderung der Methodik der Isolierung der einzelnen
Aminosäuren soll zeigen, welche l'mv.ege notwendig sind, um sie alle zu
erkennen. Es ist klar, daß eine derartige ^lethode nicht quantitativ sein
kann. Einmal sind Verluste bei den zahlreichen Operationen unvermeidlich.
Dazu kommt, daß bei der Esterbildung sich ein Vorgang vollzieht, der
es ganz unmöglich macht, die Aminosäuren quantitativ in ihre Ester
überzuführen, es ist dies das sich bildende Wasser. Endlich bewirkt die
Art der Infreiheitsetzung der Ester aus ihren Chlorhydraten, daß stets ein
Teil der Ester wieder verseift wird, ehe eine Aufnahme in den Äther
erfolgt ist. Schließlich verläuft die Destillation der Ester nicht ohne Zer-
setzung.

Diese Erfahrungen und Überlegungen mußten zu der Frage führen,
inwieweit die Anwendung der Estermethode vergleichende
l'ntersuchungen über die Beteiligung der einzelnen Amino-
säuren am Aufbau verschiedener Proteine zuläßt. Die Erfahrung
ergab, daß zwar den Ausbeuten an den verschiedenen Aminosäuren keine
quantitative Bedeutung zukommt, daß man jedoch bei ein und demselben
Protein bei gleichartiger Durchführung der Estermethode stets annähernd
die gleichen Werte erhält. Bei den meisten Proteinen erreichte die Menge
der identifizierten Aminosäuren nur etwa nO— GO" 0 ') der zu erwartenden

') Mau darf hei der Berechuuug des I'rozentgelialtes der isolierteu Aminosäuren
ihre Mengen nicht einfach addieren, denn hei der Hydrolyse des Proteins ist Wasser
aufgenommen worden. Dieses muß in Ahzug gchracht werden.

350 XVllI. Vdilesiing.

Bausteine.') Sollte ein großer Teil der am Aufbau der Proteine
beteiligten Bausteine noch unerkannt sein V Zur Entscheidung dieser
wichtigen Frage ^vurden reine Aminosäuren einzeln und dann in Mischungen
verestert, die Ester in Freiheit gesetzt und destilliert. Die Destillate wurden
dann verseift und schließlich jede Aminosäure, die verwendet worden war, mög-
lichst quantitativ zurückgewonnen. Es zeigte sich, daß l)is 400/0 Verluste
eingetreten waren. Daraus ergibt sich mit großer Wahrscheinlich-
keit, daß der bei weitem gr()ßte Teil der Bausteine der Proteine
bekannt ist.^)

Es sei gleich hier vorweg genommen, daß weit über hundert ver-
schiedene Eiweißstoffe nach den Verfahren von Kosf^el und Knfsrher und
Kmil Fischer untersucht worden sind. Es ergab sich die wichtige Tatsache,
daß mit ganz wenig Ausnahmen — sie werden hauptsächlich durch
die Gruppe der Protamine bedingt — die verschiedenartigsten
Proteine die gleichen Aminosäuren enthalten. kSib unterscheiden
sich zunächst dadurch, daß die einzelnen Aminosäuren in ver-
schiedenem Mengenverhältnis vorhanden sind. Einzelnen Proteinen
fehlt die eine oder die andere Aminosäure.

Wir haben die Eiweißkörper als zusammengesetzte, im kol-
loiden Zustand vorkommende Verbindungen charakterisiert, an
deren Aufbau Aminosäuren beteiligt sind. Wir können diese, genau so,
wie die Monosaccharide bei den Kohlehydraten und die Fettsäuren und den
Alkohol bei den Fetten, als Bausteine der Proteine bezeichnen. Mit der Er-
kenntnis, daß bei der vollständigen Spaltung der Proteine unter Wasser-
aufnahme Aminosäuren sich bilden, kimnen wir uns nicht begnügen. Wir
möchten gerne wissen, wie die einzelnen Bausteine im Eiweiß-
molekül untereinander verknüpft sind. Verfolgt man den Abbau
der Eiweißkörper durch Säuren, Alkalien und Fermente genauer, dann
läßt sich leicht feststellen, daß die Hydrolyse stufenweise vor sich geht.
Es bilden sich Produkte, die sich vom Eiweiß dadurch scharf unterscheiden,
daß sie nicht mehr kolloiden Charakter haben. Sie enthalten jedoch noch
mehrere Aminosäuren gebunden. Werden solche Substanzen abgetrennt
und weiter gespalten, dann gelangt man schließlich auch zu Aminosäuren.

Es ist versucht worden, derartige, noch zusammengesetzte Abbaustufen
zu isolieren und zu reinigen. Eine ganze Reihe von Forschern haben
Methoden erdacht, um möglichst einheitliche Produkte zu gewinnen. Man
hat zunächst das große Gemisch der noch zusammengesetzten Abbaustufen
der Proteine in zwei Gruppen eingeteilt, nämlich in Albumosen und
Peptone. Jede dieser Gruppen läßt sich in weitere Bestandteile trennen.
Als Trennungsmittel sind hauptsächlich gesättigte Xeutralsalzlösungen
angewandt worden. Kühne war der erste, der begann, die Abbaustufen
der Proteine systematisch durch Aussalzen zu trennen. Dieses Verfahren
ist dann besonders von Hofmeister. Ncnmcister, Siegfried, Pick, Haslwn,
Zum u. A.s) weiter ausgearbeitet worden. Unter dem Namen Albumosen

') Vgl. hierzu 'Ihomas B. Oshorne und Breese Jones: Amer. Jouiii. of Pbysiol. 26.
305 (1910). — Emil AhderJiaJden und Arthur Weil: Zeitschr. f. phvsiol Chemie. 74. 455
(1911); 77. 59 (1912).

^) Vgl. auch Fmü Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 120. 207 (1922).

•■') Vgl. ir. Kühne: Verband], des naturhistor. med. Vereins zu Heidelberg. N. F.
3. 2S5 (l«8o). — IC. Kühni' und R. II. Chittenden: Zeitschr. f. Biologie. 20. 11 (1884). —

KiiweilSstottc iiud ihre Bausteine. )Mi].

wurden alle jene Produkte zusamniengefaßt, die sich z. B. mit Aminonsulfat-
bzw. Zinksulfatlösung oder auch Kochsalzlösung aussalzen lassen. Fügt man
zu einer Lösung von zusammengesetzten Eivveißabbaustufen eine Neutralsalz-
lösung, dann beobachtet man bei einem bestimmten Grade der Sättigung
eine Fällung. Filtriert man diese ab, so zeigt das Filtrat bei weiterem
Zusatz der Neutralsalzlösung wieder eine Fällung. So hat man z. B. bei
Halbsättigung mit Amraonsulfatlösung eine Fällung beobachtet. Man
nannte das gefallene Produkt primäre Albumosen. Ein Teil davon
löst sich in Wasser, ein anderer bleibt ungelöst. Die ersteren sind Prot-
albumosen, die letzteren Heteroalbumosen genannt worden. Fügt man
zum Filtrat der sogenannten primären Albumosen weiter Ammonsulfat
hinzu, bis schließlich vollständige Sättigung erreicht ist, dann fallen die
sogenannten Deuteroalbumosen. Sie lassen sich durch fraktionierte
Sättigung mit Ammonsulfat auch wieder in Gruppen aufteilen. Die nicht
aassalzbaren Produkte sind Peptone genannt worden. Auch diese wurden
fraktioniert.

Die erwähnten Methoden haben zwar in keinem einzigen Falle
zu einer erwiesenermaßen einheitlichen Substanz geführt, wohl aber ist es
mit ihrer Hilfe geglückt, Produkte abzutrennen, die frei von bestimmten
Bausteinen waren. Man kann Fällungen herbeiführen, die kein Tyrosin
enthalten, während andere Fraktionen diese Aminosäure aufweisen. Ebenso
kann man schwefelhaltige und schwefelfreie Präparate gewinnen. Eigene
Beobachtungen haben ergeben, daß man jede mit einem besonderen Namen
belegte Albumose und jedes Pepton unter geeigneten Bedingungen in
weitere Anteile zerlegen kann. Die erwähnten Namen bezeichnen nicht
chemische Verbindungen, sondern vielmehr Gemische von mehr oder
weniger einfach zusammengesetzten Eiweißabbaustufen. Die Namen Albu-
mosen und Peptone haben die gleiche Bedeutung, wie der Sammelname
Dextrin. Dieser bezeichnet ein großes Gemisch von Abbaustufen von
Polysacchariden. Ebenso umfassen die Namen Albumosen und Peptone
eine große Reihe von verschiedenen Abbaustufen der Proteine.

Wir haben bei den Dextrinen darauf hingewiesen, daß es gelungen
ist, sie in einzelne Fraktionen zu trennen, die ein verschiedenes Verhalten
zeigen. Da jedoch vorläufig mit den gewählten Bezeichnungen sich keine
bestimmten Vorstellungen über die Natur der einzelnen Produkte verbinden
lassen, haben wir auf eine Aufzählung der einzelnen Namen verzichtet.
Aus dem gleichen Grunde wollen wir auch hier auf weitere Einzelheiten in
der Erforschung der Albumosen und Peptone nicht eingehen. Ihre Kenntnis
hat zurzeit nur für den Forscher selbst große Bedeutung. p]rwähnen
wollen wir nur noch, daß es vorteilhafter wäre, den Namen
Albumosen ganz fallen zu lassen und nur von Peptonen zu
sprechen. Es hat sich nämlich herausgestellt'), daß synthetisch aus

W. Kühne. Zcitschr. f. Biologie. 29. 1 (1892). — R. Neumeister: Elieuda.2(>. 824 (189U). —
K. P. Pick: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 24. 246 (1897); 28. 219 (1899); Hofmeislcr^
Beitrage. 2. (J81 (1902). — E. Zum: Ebenda. 27. 219 (1899); Extrait du Bull, de
TAcad. royale de Belgifjue. (Jlasso des Sciences. Nr. 8. 1911. — M. Siegfried : Zeitsclir.
f. physiol. Chemie. 38. 2.59 (1903). — H. C. Ilaalam: Journal of Physiol". .•J2. 2(57 (1905):
36. 164 (1908). — Vel. weitere Literatur hei O. Cohnheint: Chemie der Eiweißkorper.
1. c. S. 307.

M Kmil Fischer und Kmil Abderhalden: Ber. d. Deutsch. (Jhem. CJes. 40. 3544
(1907). — Kmil Fischer und O. (iern(,roß: Ebenda. 42. 3544 (1909).

352 XVIII. Vorlesuug.

einzelnen Aminosäuren aufgebaute Verbindungen sich gegenüber Neutral-
salzlösungen ganz verschieden verhalten, je nach der Art der an ihrem
Aufbau beteiligten Aminosäuren. Hochmolekulare Produkte können
nicht aussalzbar sein, während z. B. Tyrosin oder Zystin enthal-
tende Verbindungen sich schon mit Ammonsulfat bzw. Koch-
salz aussalzen lassen, wenn drei bis vier Aminosäuren vereinigt
sind. Es kann somit die Aussalzbarkeit keinen Aufschluß über die Molekular-
größe geben. Es gibt ohne Zweifel „Peptone", die ein höheres Mole-
kulargewicht besitzen, als bestimmte „Albumosen". Unwillkürlich
wird man geneigt sein, den Namen „Albumosen" mit den dem Eiweiß noch
am nächsten stehenden Produkten in Zusammenhang zu bringen. In Wirk-
lichkeit gibt es Peptone, die den Proteinen näher stehen als
manche Albumosen. Spricht man nur von Peptonen, dann genügt die
Einteilung in aussalzbare und nicht aussalzbare Produkte, wobei
man sich sofort der Tatsache zu erinnern hat, daß die Abscheidbarkeit
dui'ch Ammonsulfat usw^ nichts über die Molekulargröße der betreffenden
Sul)stanz aussagt.

Einen Schritt weiter in der Aufklärung der Zusammensetzung der
Peptone bedeuten die Arbeiten von Siegfried.'^) Es ist ihm gelungen, aus
Peptongemischen mit Phosphorwolframsäure Produkte abzutrennen, die
neben einzelnen Monoaminosäuren hauptsächlich aus Lysin, Arginin und
Histidin bestehen. Siegfried hat diese Produkte als Kyrine bezeichnet. Es
liegen ohne Zweifel Produkte von einfacherer Zusammensetzung vor. Es ist
wohl möglich, daß das eine oder andere Kyrin ein einheitliches Produkt dar-
stellt. Es ist jedoch bis jetzt für keine dieser Verbindungen der Beweis
der Einheitlichkeit geführt und noch weniger ist ihre Struktur ermittelt
w^orden.2j

Bevor wir auf weitere Bestrebungen, die Peptone in wohl charak-
terisierte, einheitliche chemische Verbindungen aufzuteilen, eingehen, wollen
wir die Frage aufwerfen, in welcher Art und Weise wohl die einzelnen
Aminosäuren untereinander vereinigt sind. Emü Fischer hat diese Frage-
stellung zum ersten Male experimentell in Angriff genommen. =^) Sein Plan
war folgender. War es bislang trotz aller Anstrengungen nicht geglückt,
(las Gemisch von allen möglichen, aus dem Eiweiß durch Abbau entstan-
denen, zusammengesetzten Abbaustufen in wohl charakterisierte, chemisch
einheitliche Substanzen zu zerlegen, so mußte man versuchen, zunächst
durch Synthese Verbindungen aus mehreren jener Aminosäuren aufzubauen,
die im P^iweißmolekül enthalten sind. Das Studium der Eigenschaften
derartiger Produkte ergab möglicherweise Mittel und Wege, um aus Pep-
tonen entsprechende Verbindungen abzuscheiden und mit den synthetisch
dargestellten zu identifizieren. Dieser Weg zur Erforschung der Struktur
von in der Natur vorkommenden Verbindungen war ein eigenartiger, denn
bishei' hatte die Aufklärung einer von der Organismenwelt erzeugten Ver-
l)indung die folgenden Stufen durchlaufen. Zuerst wurde durch Abbau-
vorsuche und durch Überführung der unbekannten Verbindung in bekannte

*) M. Siegjrli'd: Bcr. (1. sächs. (ies. d. Wissciiscb. in Leipzig. Math.-physik. Klasse,
t ;5 (1913). — Zoitschr. f. phj'siol. Cliemio. 43. 44 (1904); 97. 3^(191()).

-) Vgl. auch I'.A.Lecene und ,/. ran der Schecr : Jouru. of A)iol. ehem. 22. 425 (1915).
') Kntil Fischer: Untersuchungen, 1. c. S. 335. /

Eiweißstoffe uud ihre Bausteiae. 353

die Struktur auf analytischem Wege erschlossen. Es wurde die Funktion
jeder einzelnen Atomgruppe im Molekül festgestellt. Dann legte die Synthese
den Schlußstein in der ganzen Aufklärung der Konstitution einer Verbin-
dung. Hier ging nun die Synthese voraus. Sie konnte zu Verbindungen
führen, die gar nicht im Eiweißraolekül enthalten sind. In diesem Falle
hätte man andere Bindungsmöglichkeiten studieren müssen. Emil Fischer
ging von der Bindungsart aus, die die wahrscheinlichste war.^) Er ver-
kettete zwei und mehr Aminosäuren in der Weise, daß das Karb-
oxyl der einen Aminosäure sich mit der Aminogruppe einer
weiteren verband. Eine derartige Bindungsweise können wir als säure-
amidartige Verkuppelung bezeichnen. Wir sind dieser Art der Verknüpfung
von zwei Molekülen bereits dreimal begegnet. Einmal besprachen wir
Säureamide bei den Dikarbonsäuren: Asparagin- und Glutamin-
säure. Es sind dies das Asparagin und das Glutamin. In beiden Ver-
bindungen ist das eine Karbox yl mit einer NH, -Gruppe besetzt:

Säureamid

GH.,

Ferner haben wir die Bildung von Hippur säure aus Aminoessig-
säure und Benzoylchlorid besprochen:

säuieamidartige Verkettimg

HOOC . CE, . NH IH + Gl . OG . V, B, = HOOG . GH., . NH . OC . C, E, + HCl
GlykokoU BenzoylcTilorid Hippursäure.

Wir erhalten Hippursäure auch dann, wenn Säugetiere Benzoesäure
und GlykokoU zur Verfügung haben:

HOOC . CH2 . NH H -t- HO OC . C, E, r= HOOC . CH., . NH . 0(" . C« H^ + E, 0
GlykokoU Benzoesäure Hippursäure.

Endlich haben wir in den Gallensäuren (vgl. S. 230) zusammen-
gesetzte Produkte kennen gelernt, in denen GlykokoU bzw. Taurin mit
einer weiteren Verbindung säureamidartig verknüpft ist.

Genau ebenso lassen sich nun zwei und mehr Aminosäuren ver-
einigen. Als Beispiel wollen wir von der Synthese einer Verbindung aus-
gehen, an deren Aufljau zwei Moleküle GlykokoU r=:Glyzin beteiligt sind.
Wir erhalten unter Abspaltung von einem Molekül Wasser aus zwei
Molekülen Glyzin die Verbindung Glyzyl-glyzin^):

*) Yd. auch Franz Hofmeister: Über Bau uud Gruppierung der Eiweißkörper.
Ergebnisse der Physiologie. 1." 1. Abt. 7.39 (1902). — Vgl. ferner auch die zahlreichen
Arbeiten von Ih. Curtius und seinen Schülern im Journ. f. prakt. Cheni. Aon 8818 an.

-) Möglich sind auch die folgenden drei Formen:

NH, . CH„ . CO . NH . CH, . COO.

iJ : . I

NHj . CH, . C ( OH) : N . CH, . COOH
NH, . Ch' . C (OH): N . CH, . COO.
1^ . ■ '. 1

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 5. Aufl. 23

354 XVIII. Vorlesung.

HOOC . CH2 . NH H + HO OC . CH^ . NH, — H, 0 =

GlykokoU Glykokoll

HOOC. CH^ . NH. CO . CH^ . NH^.!)
Glyzyl-glyzin.

Das Glyzyl-glyzin läßt sich wieder unter Aufnahme von einem
Molekül Wasser in zwei Moleküle Glykokoll spalten:

HHO
HOOC . CH, . XH . OC . CH2 . NH2 = HOOC . CH^ . NH^ + HOOC . CH^ . NH^
Glyzyl-glyzin Glykokoll Glykokoll.

In ganz entsprechender Weise können wir aus zwei verschiedenen
Aminosäuren derartige Verbindungen aufbauen. Als Beispiel seien Glyzyl-
alanin und Alanyl-glyzin und ferner Alanyl-leuzin und Leuzyl-
alanin angeführt:

NH, .CH, .COiOH + HNH.CH.CHa— H,0 = .Vi/;..CÄ2C0.NH.CH.CH

1 • I

COOK COOK

Glykokoll Alanin Glyzyl-alanin.

CH3 .CH .COiOH + HNH.CH« . COOH — H^Or^
I

NH2
Alanin Glykokoll

CH, .CH.CO.'Sn. CH.. . COOH

1
NHo
Alanyl-glyzin.

/CH3
CH3 . CH . COiOH + H NH . CH . CH, . CH — H, 0

I I \cH

NH, COOH

Alanin Leuzin.

/CH3
CHs . CH . CO . NH . CH . CH, . CH

NH2 COOH ^^^

Alanyl-leuzin.

Qjj'>CH . CH, . CH . CO OH -\- H:NH . CH . CH3 — H3 0 =

NH, COOH

Leuzin Alanin.

*) Die- einzelnen Anteile, aus denen diese Verbindungen bestehen, sind durch
verschiedenen Druck gekennzeichnet.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 355

C^^yCH . CH. . CH . CO . NH . CH . CH^

' I I

XH, COOK

Leiizyl-alanin.

Es lassen sich auch mehr als zwei Aminosäuren in der gleichen
Weise vereinigen. Etnil Fischer hat eine Verbindung dieser Art aufgebaut,
die achtzehn einzelne Aminosäuren in säureamidartiger Verkuppelung enthält,
nnd Abderhalden und Fodor^) sind zu einer Kette von neunzehn Gliedern
gelangt. Als Beispiel einer solchen Verbindung sei das aus den fünf Amino-
säuren Glyzin, Alanin, Serin, Leuzin und Tyrosin aufgebaute Glyzyl-
alanyl-seryl-leuzyl-tyrosin angeführt. Die folgende Formel soll zeigen,
wie unter Abspaltung von vier Molekülen Wasser die neue Verbindung
entsteht. Umgekehrt zerfällt sie wieder in ihre fünf Bausteine, sobald
die gleiche Menge Wasser aufgenommen wird:

OH|H OH|H OHjH

NH. . CHo . (7(9 . NH . ("H(CH3 ) . CO . NH . CH(CH . OH) . CO .^R

HfOH I

HOOC . (HO . C, H, . CH,) . CH . HN . OC . (C, Hg) . CH

Gehen wir von Monoamino-dikarbonsäuren aus, dann ergeben
sich verschiedene Möglichkeiten. Asparaginsäure und Glutaminsäure
können die folgenden Verbindungen liefern. Als Beispiel sei die Verbin-
dung von Asparaginsäure mit Glykokoll gewählt:

COOH CO . NH . CH . COOH

m..wL.co .CH. yn, ch . nh,

CHg CH2

1 I

COOH COOH

Glyzyl-aspara'ginsäure Asparagyl-monoglyzin I.

COOH

I

CH . NH,

CH,

CO. VF. CH^ . COOH
Asparagyl-monoglyzin IL

CO . NH . CH, . COOH CO . NH . CH . COOH

CH . NH^ CH . NH . CO . CH . NH

I 1

CH2 CH2

1 ■ I '

CO . NH . CH^ . COOH CO . NH . CH, . COOH

Asparagyl-diglyzin Glyzyl-asparagyl-diglyzin.

M E. Abderhalden und Ä. Fodor: Ber. d. Deutsch. Chcm. Ges. 49. 561 (1916).

23*

356 XVIII. Vorlesung.

Auch die Diarainosäure Lysin läßt sich in verschiedener Weise mit
Aminosäuren verbinden:

CH., . CH2 . CH., . GH.. . CH . CO . .Y^ . CH, . CO OH

1 " I

NH-, NH,

Lysyl-glyzin.

CH, . CH., . CH, . CHo . CH . COOH

NH.> NH . CO . CH., . NH,^

Monoglyzyl-lysin I.
CHo . CH, . CH, .^CH, . CH . COOH

r ' " '1

NH . CO . CH, . XH, NH,
Monoglyzyl-lysin H.

CH., . CH, . CH, . CH2 . CH . COOH

NH . CO . CHo . NH, . NH . CO . CH, . NH,

biglyzyl-lysin.

CH., . CH., . CH., . CH, . CH . CO . NH . CH, . COOH

NH . CO . CH, . XH, NH . CO . CH, . XH,
Diglyzyl-lysyl-glyzin.

Hierzu sei erwähnt, daß Beobachtungen vorliegen, \'\"onach im Eiweiß
Lysin eine NH., -Gruppe, und zwar die in s-Stellung befindliche frei hat.i)
Von den angeführten Möglichkeiten kämen somit nur die beiden ersten für
das Eiweiß in Frage.

Emil Fischer hat derartige Verbindungen Polypeptide genannt. 2)
Sind zwei Aminosäuren säureamidartig vereinigt, dann spricht man von einem
Dipeptid, von einem Tripeptid, wenn sich drei Bausteine finden usw. Die
oben (S. 355) mitgeteilte Verbindung wäre somit als ein Pentapeptid zu
bezeichnen. Die Aminosäuren selbst sind in Analogie mit den Bezeichnungen
Monosaccharid, Di-, Tri-, Tetra- und Polysaccharide als Monopeptide
oder einfach als Peptide zu benennen. Gegenüber der Nomenklatur der
Kohlehydrate besteht nur insofern ein scharfer L^nterschied, als der Name
Polypeptid für Verbindungen mit bekannter Struktur festgelegt ist, während
wir mit der Bezeichnung Polysaccharid keine bestimmte Struktur ver-
binden, sondern mit diesem Namen nur zum Ausdruck bringen wollen,
daß mehrere Monosaccharide miteinander vereinigt sind. Über die Art ihrer
Verkuppelung sagt der Name Polysaccharid gar nichts aus.-^j

Die Struktur der Polypeptide ergibt sich ohne weiteres
aus ihrer Synthese. F^s seien die einzelnen Arten der Synthese der
Polypeptide kurz gescliildert. Das Studium der Synthese der einzelnen

1) D. van Slyke und F. J. Birchard: J. of biol. Ohein. 16. 539 (1914).

^) Vgl. Emil Fischer: Untersucbungeu, 1. c. S. 310. — Emil Abderhalden : Neuere
Ergebnisse der Eiweißchemie. 1. c. S. 310. — \^gl. auch die Arbeiten von Theodor Curtius
und seinen Schülern: z. B. Ber. d. Deutschen Obern. Gesellsch. 35. 3226 (1902); 37. 1284
(1904).

^) Es muß dies hervorgehoben werden, weil leider vielfach alle möglichen un-
definierbaren Produkte ganz einfach Polypeptide genannt werden.

Eiweißstoft'e und ihre Bausteine. 357

Verbindungen gibt uns zusammen mit der Verfolgung der Abbauversuche
am besten einen klaren Einblick in ihren Bau.

Zunächst wurde beobachtet, daß Aminosäureester leicht unter
Abspaltung von Alkohol in Anhydride, genannt 2, ö-Diketopiperazine
übergehen. Es sei dies am Beispiel des GlykokoUesters dargestellt:

/GH., .CO. O.CaHsi
N— H H\

^H NH — 2C0H5.OH

CA-OOC.CHy Äthylalkohol

2 Moleküle Glykokoll-äthylester

^CHo^ . CO

= XH \e

^CO . GH.,
Glyzinanhydrid.

Läßt man auf das entstandene Glyzinanhydrid Alkali einwirken,
dann bildet sich, wenn die Hydrolyse vorsichtig ausgeführt wird, das
Dipeptid Glyzyl-glyzin. Der Ring wird an einer Stelle zwischen einer
NH — GO-Biiidung unter Wasstreintritt aufgeschlossen:

.cn. . CO

OH H /C^ • CO

TiTTT .■- oder \ .. --

J\ll ..•■ \vrTT V- /

\ ■ /^^ u" \C0 . GH.,

W.GH, OH

In beiden Fällen entsteht die gleiche Verbindung, nämlich Glyzyl-
glyzin : NH.3 . GH, . CO . NH . CH2 . COOH. Wird die Hydrolyse vollständig
durchgeführt, dann bilden sich zwei Moleküle Glykokoll.

Wir können auch gemischte Anhydride darstellen, z. B. Glyzyl-
alaninanhydrid oder Leuzyl-tyrosinanhydrid usw. Bei der Aufspal-
tung derartiger Diketopiperazine können zwei strukturisomere Dipeptide
entstehen, wie das folgende Beispiel zeigt:

Alaninrest

CH, I

CH . C0\

\NH + H, 0 = XH. . CH. . CO . NH . GH (GH,) . COOH
A'^ / Glvzvl-alanin.

\C0 . GH.,

Glyzinrest
Glyzyl-alaninanhydrid
bzw. Alanyl-glyzinanhydrid.

358 XVIII. Vorlesung.

Alaninrest

NH ^ NH + H, 0 = XH, . CH{GH,) . CO . NH . CH, . COOK

\ r Ji^ / Alanvl-fflyzin.

jj \^0 . CH/ ^ ^ ^

Glyzinrest

Erfolgt die Aufspaltung des Alanyl-glyzinauhydrides bei I. dann er-
halten wir Glyzyl- alanin. Tritt dagegen bei II ein Molekül Wasser ein,
dann gelangen wir zu Alanyl-glyzin. Umgekehrt liefern auch beide
Dipeptide das gleiche Anhydrid. Diese kurze Darlegung zeigt schon,
daß diese Art der Synthese von Polypeptiden nicht weit führen kann. Ein-
mal können wir nur Dipeptide gewinnen, und dann erhalten wir außerdem
Gemische von zwei strukturisomeren Verbindungen, sobald wir von Diketo-
piperazinen ausgehen, die aus der Vereinigung von zwei verschiedenen
Aminosäuren entstanden sind.

Die folgende Art der Synthese von Polypeptiden ermöglicht eine
mannigfaltigere Art des Aufbaues. Sie ergibt zugleich ein sehr klares Bild
der Struktur derartiger Verbindungen. Emil Fischer ging von Halogen-
azylchloriden aus. Als Beispiel wollen wir die Synthese von Glyzyl-
glyzin wählen. Als die eine Komponente zum Aufbau des genannten Di-
peptids nehmen wir Gly kokoll. Diese kuppeln wir in alkalischer Lösung
mit Chlorazetylchlorid. Dieses Säurechlorid können wir leicht von
der Essigsäure ableiten, wie die folgenden Formeln zeigen:

CH, . COOH GH., . COOH GH., . CO . Gl

Essigsäure | i

Cl Gl

M onochlor essigsaure Chlorazetylchlorid.

Die Bildung des Glyzyl-glyzins erfolgt in den folgenden Phasen:

Cl.CHo. GOicr+HNH.CH2.COOH=Ö.Ci72.C'O.NH.GH,.COOH-l-HCl
Chlorazetylchlorid GlykokoU Chlorazetyl-gjlyzin.

aC^2.CO.NH.GH2.COOH + NH3=.Yi72.Ci72-CO.NH.CH,.COOH-|-HCl.i>
Chlor azetyl-glyzin Glyzyl-glyzin.

Zunächst bildet sich Chlor azetyl-glyzin. Läßt man auf dieses
Ammoniak einwirken, dann erhalten wir das gesuchte Dipeptid Glyzyl-
glyzin. Dieses können wir nun z. B. mit dein dem Alanin entsprechenden
a-Brompropionylbromid kuppeln. Wir erhalten y.-Brompropiony 1-
glyzyl-glyzin. Durch Einwirkung von Ammoniak, d. h. durch Aminierung
entsteht daraus das Tripeptid A 1 an yl- glyzyl-glyzin:

Br . CH (GH3) . GOBr -f- H NH . CH, . CO . A^ . CH, . COOH =
a-Brompropionylbromid Glyzyl-glyzin

^) Bzw. NH4 . Cl bei AnweucUiug eines Überschusses von Ammoniak.

Eiweißstofi'e und ihre Bausteine. 359

Br. CH(CH,) . CO . NH . CH, . CO . XH . GH., . CO OH + HBr

y.-Brompropionyl-glyzyl-glyzin.

+ NH3

= NH^ . CH(CHJ . CO . NH . CH, . CO NH . CH, . COOH + HBr

Alanyl-glyzyl-glyzin.

Wollen wir das Tetrapeptid Leuzyl-alanyl-glyzyl-glyzin dar-
stellen, so verbinden wir das Tripeptid Alanyl-glyzyl-glyzin mit a-Bromiso-
kapronylbromid und aminieren dann das entstandene a-Bromisokapronyl-
alanyl-glyzyl-glyzin.

BrXm(C,E,).COBr + HNH.CH(CH,).CO.l!sE.CE„CO.NH.CH,.COOH

a-Bromisokapronylbromid Alanyl-glyzyl-glyzin

= Br .CmC\B,) .CO . XH . CH(CH,) : CO .l!^E.CE, .CO . XH . CH, . COOH

7.- Bromisokapronyl- alanyl-glyzyl-glyzin

-fNHa— HBr

= NH,.CH(C,H9).C0..Y^. CH(CHJ . CO .-^^iR .CR,. CO . XH . CH, . COOH

Leuzyl-alanyl-glyzyl-glyzin.

Auf diese Weise können wir zu beliebig langen Ketten von Amino-
säureresten gelangen. Diese Methode der Darstellung von Polypeptiden
gestattet immer nur die Verlängerung der vorhandenen Kette von
Aminosäureresten von der freien Aminogruppe aus. Dort greift
das einwirkende Öäurechlorid mit seiner Karboxylgruppe ein. In vielen
Fällen möchte man gerne ein vorhandenes Polypeptid am Karboxylende
verlängern. Emil Fischer ist es geglückt, auch diese Möglichkeit zu ver-
wirklichen. Es gelang ihm, Aminosäuren und Polypeptide direkt
in die entsprechenden Säureehloride zu verwandeln. So kann man
aus Glykokoll Glyzylchlorid bereiten und damit direkt ein Polypeptid
darstellen. So erhält rtian aus Glyzj^lchlorid und Alan in unmittelbar
Glyzyl-alanin ohne den Umweg über die Halogenazylverbindung:

NH2 . CHo . CO . :C1 -h H NH . CH, . COOH = NH, . Oö, . 00 . NH . CH, . C0( )H
Glyzylchlorid Glyzin Glyzyl-glyzin.

Nun kann man auch ein Polypeptid chlorieren und direkt mit einem
zweiten Polypeptid kuppeln. Als Beispiel wollen wir annehmen, daß das
Tetrapeptid Alanyl-glyzyl-leuzyl-valin chloriert worden sei und mit
dem Hexapeptid Glyzyl-alanyl-glyzyl-leuzyl-glyzyl-tyrosin ge-
kuppelt werde. Es entsteht das Dekapeptid Alanyl-glyzyl-leuzyl-
valyl-glyzyl-alanyl-glyzyl-leuzyl-glyzyl-ty rosin:

NH, . CH(CH,) . CO . NH . CH,. . CO . NH . CH(C^ HJ . 00 . NH . CH (C3 H^) .

CO . Cl-hH AW . CH, . 00 . NH . CH (CH3) . CO . XH . CH, . CO . NH . CH .

(C.Hg) . CO . XH . CH, . CO . NH . CH (CH, . CgH, . OH) . COOH.

Dekapeptid.

Als Beispiel für die Struktur hochmolekularer Polypeptide sei diejenige
des synthetisch aus 19 Aminosäuren dargestellten Polypeptids 1-Leuzyl-
triglyzyl-l-leuzyl-triglyzyl-l-leuzyl-triglyzyl -1-leuzyl-penta-
glyzyl-glyzin angeführt 1):

*) Emil Abderhalden und A. Fodor: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 49. 561 (191(3).

3^30 XVIII. Vorlesung. Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

CH3 CH3

CH CH3 CH3

\ /

CH, CH

CH . NH.. CH

CO — (NH . CHo . C0)3 |— NH . CH . CO — (NH . CH^ . CO)3|2 —
1 - Leuzyl - triglyzyl - 1 - leuzyl - 1 - triglyzyl - 1 - leuzyl - triglyzyl-

NH . CH . CO — (NH . CH2 . C0)5 — NH . CH., . COOH

CH2

1
CH

/ X
CH3 CH3
1 - leuzyl - pentaglyzyl - gly zin.

Es sind bereits weit über hundert von Verbindungen dieser Art dar-
gestellt worden. Schon manche Tripeptide zeigen eine Reaktion, der wir
bei den Aminosäuren nicht begegnet sind, die jedoch von den Peptonen
und auch den Proteinen gegeben wird. Es ist dies die Biuretreaktion.
Gibt man zur Lösung eines solchen Polypeptids Natronlauge und dann
vorsichtig stark verdünnte Kupfersulfatl()sung, dann erhält man eine rosa-
rote bis violettblaue Färbung. 8ie ist verschieden je nach der Art des
Polypeptids. Ferner geben die Polypeptide die Farbreaktionen der an
ihrem Aufbau beteiligten Aminosäuren. Tyrosinhaltige Polypeptide
geben die Xanthoproteinreaktion und eine Rotfärbung mit Millons
Reagens. Findet sich nur Phenylalanin, dann ist die letztere Reaktion
negativ, während die erste positiv ausfällt. Tryptophan verrät sich als
Baustein eines Polypeptids durch den positiven Ausfall der Gly 0x3^1-
säureprobe, dagegen fällt die Bromwasserprobe negativ aus.^) Erst,
wenn das Tryptophan in Freiheit gesetzt wird, läßt es sich mit Brom-
wasser erkennen. Enthält ein Polypeptid Zystin, dann gibt dieses beim
Kochen mit Alkali unter Zusatz von Bleiazetat Ausfällung von Bleisulfid
(Schwefel bleiprobe). Die Polypeptide ergelien alle mit Triketohydriii-
denhydrat (Ninhydrin) Blaufärbung. Einige davon lassen sich, wie schon
erwähnt, aussalzen. Tyrosin und Zystin begünstigen als Bausteine in
Polypeptiden die Aussalzbarkeit. doch scheint es auch auf die Anordnung
der einzelnen Aminosäuren im Molekül anzukommen. Die hochmolekularen
Polypeptide zeigen beim Kochen Erscheinungen, die an Koagulation
erinnern. Während die einfacheren Polypeptide mehr oder weniger leicht
zur Kristallisation zu bringen sind, sind die hochmolekularen Verbindungen
dieser Art bis jetzt nur im amorphen Zustande bekannt. Interessant ist auch
die Eigenschaft der wässerigen L(»snng der hochmolekularen Polypeptide,
zu schäumen. Nach ihren allgemeinen Eigenschaften stehen die Polypeptide
den Peptonen oder, besser ausgedrückt, deren Bestandteilen sehr nahe.

') E. Ahderhahlii) und Marliti h'cin/ji:: Ber. d. Deutschen Cliem. Ges. 40. 2737(1907).

Vorlesung XIX.
Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

3.

Die Struktur der EiweißstofFe. Polypeptide als Bestandteile der

Peptone.

Mit den Polypeptiden haben wir Verbindungen kennen gelernt,
die mehrere Aminosäuren säureamidartig verknüpft enthalten.
Sie entstehen unter Wasseraustritt aus Aminosäuren und zerfallen wieder
in diese unter Wasseraufnahme. Wählt man zum Aufbau derartiger Ver-
bindungen optisch-aktive Aminosäuren, dann erhält man auch optisch-
aktive Polypeptide. Am wichtigsten sind zur Aufklärung der Bezie-
hungen der Polypeptide zu Eiweiüabbaustufen und zum Eiweiß selbst jene
Aminosäureketten, an deren Aufbau die Bausteine der Proteine teilnehmen.
Verwendet man Aminosäurechloride, dann kann man die bei der Hydro-
lyse von Proteinen gewonnenen Aminosäuren direkt untereinander verbin-
den. Sind die Aminosäuren synthetisch bereitet worden, dann müssen diestj^
da die Synthese im allgemeinen zu inaktiven Verbindungen führt, in ihre
optisch-aktiven Komponenten zerlegt werden. Nur diejenige Form, die der
in der Natur vorkommenden entspricht, kann direkt zur Synthese Ver-
wendung finden, wenn es sich darum handelt, Polypeptide zu bereiten,
die die in der Natur vorkommenden Bausteine enthalten. In manchen
Fällen ist jedoch auch die andere Komponente durch Überführung in die
entsprechende x-Bromfettsäure zur Synthese von Polypeptiden verwertbar.
Es ist dies dann der Fall, wenn jene Umw^andlung mit einem Wechsel
der Konfiguration verknüpft ist. Durch Chlorierung der Bromfettsäure ent-
steht das zur Kuppelung mit einer beliebigen Aminosäure oder auch einem
Polypeptid geeignete Halogenazylchlorid. Nach erfolgter Aminierung des
entstandenen Produktes ist das gewünschte optisch -aktive Polypeptid
fertiggestellt. Die folgenden Formeln mögen an Hand eines Beispiels — •
Bildung von d- AI anyl-d- alanin — die beiden Arten von Synthesen
optisch-aktiver Polypeptide erläutern :

1. Verwendung von d-Alanylchlor id und d-Alanin:
NH2 . CH . (CH3J . CO; Cl -f H NH . CH(CH3) . COOH =
d-Alanylchlorid d-Alanin

NH.3 . CH . (CH3) . CO . NH . CH (CH3) COOH
d-Alanyl-d- alanin.

362

XIX. Vorlesung.

2. Ausgangsmaterial: dl-x-Brompropionsäure:
CH3 . CH . COOH + NH3 = CH3 . ( H . COOK + HBr

Br

dl-Alanin.

dl -x-Bromprop ionsäure

Spaltung des Razemkörpers in

1-Alanin
+ (NOBr)

d-Alaniu

i

d-x- Brom Propionsäure.
(Chlorierung)

d-x-Brompropionylchlorid

CH3 . CH . CO Cf + H . NH . CH (CH3) . COüH

Br

CH3 . CH , CO . NH. CH(CH.) . COOH

Br
d-a-Brompro,'pionyl-d- alanin
+ NH3

♦ CHg . CH . CO . XH. CH(CHJ . COOH

NHo

d-Alanyl-d- alanin.

Wir haben bereits festgestellt, daß die Eigenschaften der Poly-
peptide in manchen Punkten große Ähnlichkeit mit denen der Peptone
zeigen. Es gilt dies vor allem für die höher molekularen Produkte. Selbst-
verständlich genügt dieser Umstand nicht, um den Schluß zu rechtfertigen,
daß in den Proteinen und ihren Abbaustufen die Aminosäuren so unter-
einander verkettet sind, wie in den synthetisch gewonnenen Polypeptiden.

Die nächste Aufgabe war nun, zu versuchen, aus einem Ge-
misch von zusammengesetzten Abbaustufen Produkte abzu-
trennen, die in allen Eigenschaften und in ihrer Struktur voll-
ständig mit bestimmten synthetisch gewonnenen Polypeptiden
übereinstimmten. Leider zeigen die Polypeptide keine so charakteristi-
schen Eigenschaften, daß es möglich wäre, das Vorhandensein einer be-
stimmten Verbindung dieser Art sofort zu erkennen. Manche ihrer Eigen-
schaften sind von ijestimmten Bausteinen abhängig. Die gleichen Eigenschaften,
wie z.B. bestimmte Farbreaktionen, kehren immer wieder, so oft ein Polypeptid
den diese Reaktion verursachenden Baustein enthält. Bedingt ein Baustein
bestimmte Fällungsreaktionen, dann linden wir diese häufig bei allen Ver-

Eiweißstoffe und ihre Bausteiue. 1-363

bindungen. die ihn enthalten. Hat sieh somit die Hoffnung, auf einem
einfachen Wege aus Peptongemischen Polypeptide abzutrennen, auch nicht
erfüllt, so ist es doch in einer ganzen Reihe von Fällen gelungen, aus
Peptonen Produkte zu gewinnen und zu reinigen, die sich als chemisch
einheitlich erwiesen. Sie konnten ferner mit den entsprechenden, die
gleichen Aminosäuren und in gleicher Menge besitzenden, synthetisch be-
reiteten Polypeptiden identifiziert werden.

Mit dieser Feststellung ist bewiesen worden, daß unter
den Peptonen sich Verbindungen finden, die zu den Polypep-
tiden gehören und ferner, daß im Eiweißmolekül Aminosäuren
säurearaidartig verkettet sind. Es ist wohl möglich, daß die Peptone
überhaupt nur ein Gemisch der verschiedenartigsten Polypeptide darstellen,
in denen stets die eine Aminosäure mit ihrer Aminogruppe in das Kar-
boxyl der anderen eingreift. Es ist aber auch sehr gut denkbar, daß noch
andere Bindungsarten von Aminosäuren vorhanden sind. Vor allem dürften
die Oxy-aminosäuren Abwechslung in das sonst gleichförmige Bild der
Struktur der Proteine und ihrer zusammengesetzten Abbaustufen bringen.
Auch die Diamino- und Dikarbonsäuren lassen verschiedenartige Bin-
dungen zu. Vor allem kann bald eine Karboxyl- bzw. eine Amino-
gruppe frei bleiben, oder es sind alle verfügbaren Bindungsmöglichkeiten
ausgenützt.

Das erste Polypeptid, das bei der Hydrolyse von Eiweiß erhalten
worden ist, war ein aus Gly kokoll und Alanin bestehendes Dipeptid, das
sich als Glyzyl-d-alanin erwies:

NH., . CH.2 . CO . NH . CH(CH^) . CO OH.

Es wurde erhalten ^ -), als Seidenfibroin mit TOVoiger Schwefelsäure drei
Tage bei Zimmertemperatur hydrolysiert wurde. Der Abbau geht hierbei nicht
vollständig bis zu Aminosäuren. Die Isolierung des Dipeptids erfolgte nich
auf direktem Wege. Es wurden vielmehr die Abbaustufen zunächst in der schon
geschilderten Weise in die Esterchlorhydrate übergeführt. Die aus diesen
gewonnenen freien Ester zeigten nach einiger Zeit kristallinische Abschei-
dungen. Es hatten sich Anhydride gebildet. Diese können auf zwei Arten
entstehen, einmal aus Estern der Aminosäuren und dann aus solchen von
Dipeptidcn. Die erstere Möglichkeit mußte durch Entfernung der Amino-
säureester durch Ausäthern ausgeschlossen werden. Das beobachtete Anhydrid
konnte nunmehr nur noch aus einem Dipeptidester sich gebildet haben. Zu
seiner Identifizierung dienten zunächt seine Eigenschaften, vor allem sein
Drehungsvermögen. Ferner konnte es zum Dipeptid aufgespalten und schließ-
lich auch in seine Bausteine zerlegt werden. Es zeigte sich, daß Gly kok oll
und d-Alanin an seinem Aufbau beteiligt waren. Das beobachtete An-
hydrid war somit Glyzyl-d-alaninanhydrid bzw. d-Alanyl-glyzin-
anhydrid.^) Aus welchem Dipeptid es enstanden war, ob aus Glyzyl-d
alanin oder aus d-Alanyl-glyzin, konnte nicht entschieden werden, weil
beide Dipeptide das gleiche Anhydrid liefern. Schon diese Feststellung be-

») F.Diil Fischer uud Emil Abderhalden : Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 39.
752 (190(5).

-) Emil Fischer und Emil Abderhalden : Ebenda. 39. 231ö (IVIÜG). — Enal
Abderhalden und Akikazu Suiva: Zeitschr. f. pbvsiol. Chem. 66. 13 (1910).

») Vgl. auch Emil Abderhalden: Zeitschr" f. physiol. (.'hemie. 120. 207 (1922).

3(34 XIX. Vorlesuug.

weist, daß die Abtrennung von Polypeptiden auf dem erwähnten Wege nur be-
weist, daß Dipeptide mit bestimmten Bausteinen in einem Gemisch von
Eiweißabbaustufen anzutreiben sind, jedoch läßt sich nicht bestimmen,
welches Dipeptid das Anhydrid geliefert hat. Ferner ist diese Methodik
nur zur Isolierung von Dipeptiden geeignet.

In ganz entsprechender Weise wurde unter den Abbaustufen der
Seide Glyzyl-1-tyrosinanhydridi) gewonnen. Ferner glückte es, aus
Elastin Glyzyl-l-leuzinanhydrid^), Glyzyl-d-alaninanhydrid^) und
Glyzyl-d-valinanhydrid-) und aus Gelatine Glyzyl-I-prolinan-
hydrid^) zu isolieren. Die Gelatine war mit Trypsin verdaut worden.
Glyzyl-1-phenylalanin*) ist ferner aus dem Darminhalt gewonnen und
außer als freies Dipeptid auch als Anhydrid identifiziert worden. Endlich
ist aus Kaseinogen Isoleuzyl-valinanhydrid erhalten worden. •^) Ferner
hat F. G. Hopkins^) aus Zellen des tierischen Organismus und auch aus
Hefe eine aus zwei Aminosäuren bestehende Verbindung isoliert, der ohne
Zweifel bei der Zellatmung eine bedeutungsvolle Rolle zukommt. Sie be-
steht aus den Bausteinen Zystein und Glutaminsäure und ist wahr-
scheinlich als Dipeptid zu betrachten.') Eine endgültige Entscheidung, ob
sie wirklich die Struktur eines solchen hat, vermag erst eine Yergleichung
mit den Eigenschaften der entsprechenden synthetisch dargestellten Verbin-
dung zu geben.

Aus diesen Befunden ergibt sich, daß unter den Abbau-
stufen der verschiedensten Proteine Dipeptide anzutreffen sind.
Es ist schließlich auch gelungen, solche direkt abzutrennen und ihrer
Struktur nach vollständig aufzuklären. So gelang es, aus Elastin d-Alanyl-
l-leuzin^), 1-Leuzyl-d-alanin-'), 1-Leuzyl-glyzin und Glyzyl-
I-leuzin^") darzustellen. Seidenfibroin ergab d-Alanyl-glyzin, Glyzyl-
1-tyrosin und Glyzyl-d-alanin.i') Aus Gliadin wurde 1-Leuzyl-
d-glutaminsäurei"-) isoliert. Das gleiche Protein lieferte auch 1-Prolyl-
]-phenylalanin.^3) Unter den Verdauungsprodukten von Eiweiß, gewonnen
aus dem Darminhalt, ließ sich endlich, wie schon erwähnt, Glyzyl-
1 "Phenylalanin nachweisen.")

') Emil Fischer und Emil Abderhalden : Ber. d. Deutscheu Chem. (liesellsch. 39.
231.T (1906). — Emil Abderhalden und Akikazu Siina: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
66. 13 (1910).

-) E7nil Fischer und Emil Abderhalden: Ebenda. 40. 3544 (1907).

^) F. A. Letene und W. A. Bcatfy: Ebenda. 39. 2060 (1906). — P. A. Lerene
und G. B. Wallace: Zeitschr. f. phvsiol.' Chem. 47. 143 (1906). — F. A. Levene: Ber. d.
Deutschen Chem. Gesellsch. 43. 3168 (1910).

*) Emil Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Chem. 81. 315 (1912). *>

'") JI. D. Dahin: Biochem. -louru. 12.' 290 (1918).

«) F. 0. Hopkins: The l)iochemical .1. 15. 286 (1921).

') Vgl. auch S. 318.

*) Emil Fischer und h'jiiil Abderhalden: Her. d. Deutschen Clicm. Gesellsch. 40.
3544 (1907).

») Emil Abderhalden: Zeitschr. f. plivsiol. Chem. 58. 373 (1908).

'") Emil Abderhalden: Zeitschr. f. phvsiol. Chem. 62. 315 (1909).

»') h'mil Abderhalden: Ebenda. 62. 315 (1909); 63. 401 (1909): 65. 417 (1910.) -
Emil Abderhalden und Ryngo Jnoui/: Ebenda. 80. 19S (1912).

'-) PJmil Abderhalden und Emil Fischer: Bor. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 40.
3544 (1907).

'■') Thomas B. Osborne und .S'. H. Clapp: Americ. Jouru.of Physiol. 18- 123 (1907).

'*) Emil Abderhalden: Zeitsch. f. physiol. Chemie. 81. 315 (1912).

Eiweißstort'e und ihre Bausteine. 35Ö

Aus der Seide ist noch ein Dipeptid in Form eines Derivates ge-
wonnen worden. M Wir haben früher schon erwähnt, daß man in den
Aminosäuren die freie Aminogruppe mit Säurechloriden verschiedener Art
verbinden kann. So ergibt z. B. Glykokoli mit Ji-Naphtalinsuifochlorid,
C10H7 . SO., . Cl, die folgende Verbindung:

CH, . COOK C'Ho . COOH

NH2 NH.SO., .CioH,

Glykokoli Ji-Naphtalinsulfo-glyzin.

Auch die Polypeptide verfügen, wie die wiederholt mitgeteilten Formeln
beweisen, über mindestens eine freie Aminogruppe — es können deren auch
mehrere sein, wenn Diaminosäuren an ihrem Aufbau beteiligt und in diesen
nicht beide Aminogruppen besetzt sind. Die freie Aminogruppe kann genau so
wie in den Aminosäuren mit Säurechloriden in Reaktion treten. Diejenigen
Aminosäuren, deren Aminogruppe mit dem Karboxyl der nächsten Aminosäure
verbunden ist, vermögen keine solche Verbindung mehr einzugehen, denn
ihre Aminogruppe ist ja bereits besetzt! Dieser Umstand ermöglicht es. zu
entscheiden, welche am Aufbau eines Polypeptids beteiligte Aminosäure
eine freie Aminogruppe trägt. Wird nämlich ein Polypeptid, in das man
z. B. den Naphtalinsulforest verankert hat, vollständig hydrolysiert, dann
erhält man alle jene Aminosäuren als solche, die nicht mit dem Säurechlorid
in Reaktion treten konnten. Diejenige Aminosäure jedoch, die über die freie
Aminogruppe verfügte, erscheint unter den Spaltprodukten als Naphtalin-
sulfoderivat. Das folgende Beispiel erläutert das eben Gesagte:

CK.. CO. -^HXE(CH,). CO. XH.CH(C^H^). CO. '^UX^.CH^.C^E.On

I " I

JVi7.su, .CioH, COOH

ß-Naph ta 1 i ns u 1 fogly zy 1- alany 1-1 e uz yl-ty rosin

+ 3H.,0 .,„

CH, . COOH CH3 . CH . COOH r-u'>CH . CH^ . CH . COOH

i ' + i + ^^' I

NH.SOo.CjoH, NH, NH,

(i-Naphtalinsulfo- Alanin Leuzin.
glyzin

_ + Cß H, ( OHj . CH, . CH . COOH

i

NH2
Tvrosin.

*) Emil Fischer und Emil Abderhalden : Ber. d. Deutschen C'hein. Gesellsch. 40. 3544
(1907). — Vgl. dazu auch Emil Fischer (und Peter Berr/ell) : Bericht der Naturforscher-
Versammlung. Karlsbad 1902. In dieser Mitteilung findet sich die erste Angabe über
ein ß-Naphtalinsulfoderivat aus Abbauprodukten der Seide, das anscheinend einem
Dipeptid entsprach. — Vgl. auch Emil Abderhalden und Casimir Funk: Zeitschr. f.
physiol. Chem. 64. 436 (1910).

366 ^IX. Vorlesung.

Es ist mm bei der Hydrolyse von Seidenfibroin nach erfolgter Kup-
pelung der Spaltungsprodukte mit ß-Naphtalinsulfochlorid eine Verbindung
erhalten worden, die bei der Hydrolyse mit verdünnter Salzsäure ß-Naph-
talinsulfo-glyzin und d-Alanin ergab. Daraus folgt, daß die Verbin-
dung die folgende Struktur gehabt hat:

CH, . CO . NH . CH(CH3) . COOH. Nur diese Verbindung konnte die erwähnten

1 "
NH. SO,. C^^n^

ß-Naphtalinsnlfoglyzyl-d-alanin

Spaltprodukte liefern. Das strukturisomere ß-Naphtalinsulfo-d-alanyl-glyzin
ergibt bei der Spaltung ß-Naphtalinsulfo-d- alanin und Glyzin:

CH, . CH . CO . XH. CH. . COOH+ H. 0 = CH, . CH . COOH + NH. . CH, . COOH

I I

NH . SO2 . CioH, NH . SO2 . CioH,

ß-Naphtalinsulfo- ß-Naphtalin- Glykokoll.

d-alanyl-glyzin sulfo-d-alanin

Mit dieser Feststellung war bewiesen, daß unter den Produkten der
partiellen Hydrolyse des Seidenfibroins Glyzyl-d-alanin als Abbaustufe-
auftritt.

Aus Seidentibroin ist auch ein Tetra peptid gewonnen worden. 1)
Es ergab bei der vollständigen Hydrolyse Glykokoll, d-Alanin und
1-Tyrosin. Die Bestimmung des Mengenverhältnisses, in dem die einzelnen
Aminosäuren auftraten, zeigte, daß auf zwei Moleküle Glykokoll je ein
Molekül d-Alanin und 1-Tyrosin kamen. Die Molekulargewichtsbestimmung
ergab einen auf ein aus den genannten Bausteinen zusammengesetztes
Tetrapeptid stimmenden Wert. Auch die Elementaranalyse lieferte Werte,
die mit der Annahme eines solchen Polypeptides in Einklang standen.
Mit dieser Feststellung war zunächst nur bewiesen, daß eine Verbindung
vorlag, die Glykokoll, Alanin und Tyrosin in einem bestimmten Mengen-
verhältnis gebunden enthielt. Über die Struktur der Verbindung vermögen
die erwähnten Befunde nichts auszusagen.

Wir wollen an Hand dieses Tetrapeptides erläutern, welche Schwierig-
keiten die Aufklärung der Struktur einer aus mehreren Aminosäuren
zusammengesetzten Abbaustufe aus Proteinen aufweist. Gleichzeitig ergibt
sich auch der Weg. den die Erforschung der Struktur des Eiweißmoleküls
nehmen muß, wenn nicht ganz neue Gesichtspunkte in das ganze d^^or-
schungsgebiet hineingetragen und neue Methoden entdeckt werden. Setzen
wir voraus, daß das erwähnte Produkt die Struktur eines Tetrapeptids
hat, dann können wir aus den drei verschiedenen Aminosäuren, wobei
die eine zweimal vertreten ist, zwölf strukturisomere Verbindungen auf-
bauen, Avenn wir die einzelnen Bausteine sich in verschiedener Reihenfolge
folgen lassen. Wir müßten somit ein Tetrapeptid nach dem andern syn-
thetisch bereiten, an dessen Aufbau zwei Moleküle Glykokoll, ein Molekül

') Emil Fischer und Emil Abderhalden: ßer. d. Deutschen Chem. Ges. 40. 3544
(1907). — \'gl. auch P. A. Levene und J. ran der Scheer [Jouru. of biol. Chem. 22. 425
(1915)]. Diese Autoren beschreiben ein lysinhaltiges Tripeptid aus Kasein.

Eiweißstotie und ihre Bausteine. 367

d-Alanin und ein solches von 1-Tyrosin teilnehmen, und jedesmal das er-
haltene Produkt in seinen Eigenschaften mit denjenigen der durch Abbau der
Seide erhaltenen Verbindung vergleichen. Es kann sein, daß der Zufall bald
zu der gleichen Verbindung führt, es ist jedoch auch möglich, daß erst die
zwölfte Verbindung dem isolierten Produkte entspricht! Nehmen wir an,
daß vier verschiedene Aminosäuren am Aufbau eines Polypeptides beteiligt
sind, dann haben wir bereits 24 strukturisomere Verbindungen vor uns.
Fünf verschiedene Aminosäuren führen zu 120 verschiedenen Penta-
peptiden, wenn wir die Reihenfolge der Bausteine wechseln, und bei sechs
verschiedenen Bausteinen kommen wir zu 720 strukturisomeren Hexa-
peptiden.

Die folgende Übersicht i) gibt die Zahl der strukturisomeren Ver-
bindungen wieder unter der Annahme, daß bis zu 20 verschiedene Amino-
säuren an ihrem Aufbau beteiligt und nur ein Mal vertreten sind:

Zahl der aus diesen darstell-

Zahl der verschie-

baren Verbindungen, wenn

denen Aminosäuren

ausschließlich die Reihenfolge

geändert wird

7

5040

•8

40320

9

362880

10

3628800

11

39916800

12

479001600

13

6227020800

14

87178291200

15

1307674368000

16

20922789888000

17

355687428096000

18

6402373705728000

19

121645100408832000

20

2432902008176640000

Anders liegen die Verhältnisse, wenn die Bausteine nicht alle ver-
schieden sind. Ein aus 15 Molekülen GlykokoU und 3 Molekülen Leuzin
bestehendes Polypeptid kann in 816 isomeren Formen auftreten. Bei
15 Molekülen GlykokoU und 4 Molekülen Leuzin ist die Zahl der isomeren
Verbindungen 3876.^) Die Zahl der Isomeren steigt sofort, wenn man
außer der — CO — NH — Bindung noch andere Möglichkeiten in Betracht
zieht. Es ist auch die tautomere Form — C(OH) = N — möglich, ^l Weitere
Komplikationen ergeben, wie schon S. 355 bemerkt, die Dikarbonsäuren
und die Diaminosäuren. Emil Fischer^) hat unter Berücksichtigung der
bis jetzt in Betracht kommenden Bindungsmöglichkeiten die Zahl der
isomeren Verbindungen auf 1,28.10-^, d. h. auf mehr als tausend Quadril-
lionen berechnet.

*) Vgl. Emil Abderhalden: Miinchener med. Wochenschr. Nr. 43 (1913); Deutsche
med. Wochenschr. Nr. 49 (1913).

-) Vgl. Emil Fischer: Sitzungsber. d. preuß. Akad. d. Wissensöh, 40. 990 (1916).
3) A'gl. Emil Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 39. 568 (1906).

368 XIX. Vorlesuug.

Wir werden auf diese große Zahl von isomeren Verbindungen, die
sich aus relativ wenigen, verschiedenen Bausteinen einzig und allein durch
die verschiedene Reihenfolge aufbauen lassen, noch zurückkommen. Ein
Blick auf die gegebene Übersicht zeigt, daß es ganz unmöglich ist, die
Struktur eines bestimmten Polypeptids durch die Synthese der ent-
sprechenden Verbindung aufzuklären, sobald die Zahl der einzelnen Arten
von Aminosäuren ansteigt.

Wir müssen uns nach Methoden umsehen, die gestatten, einzelne

dieser strukturisomeren Verbindungen auszuschalten. Zunächst können wir

versuchen, ein solches Produkt durch vorsichtigen Abbau in einfachere

Verbindungen zu zerlegen, die auch noch mehrere Aminosäuren gebunden

enthalten. In jedem einzelnen Bruchstücke muß dann z. B. mit Hilfe von

ß-Xaphtalinsulfochlorid festgestellt werden, welche Aminosäure die freie

Arainogruppe trägt. Vorher überzeugt man sich auf die gleiche Weise,

welche Aminosäure im Ausgangsprodukt, also in unserem Falle im Tetra-

peptid, imstande ist, die Naphtalinsulfogruppe zu binden. Die Hydrolyse

dieser Derivate ergibt dann einerseits Naphtalinsulfo-aminosäuren und

freie Aminosäuren. Das erwähnte Tetrapeptid ließ sich direkt in zwei

Dipeptide spalten. Sie wurden als Anhydride isoliert. Das eine erwies sich

als Glyzyl-1-tyrosinanhydrid und das andere als Glyzyl-d-alaninanhydrid.

Aus diesem Befunde können wir schließen, daß im isolierten Tetrapeptid

einerseits Gly kokoll und Ty rosin und andererseits Gly kokoll und Alan in

sich in irgend einer Reihenfolge folgen. Wäre es gelungen, die beiden

Dipeptide als solche zu gewinnen, dann wäre diese Reihenfolge festgelegt

gewesen, und es hätte nur noch entschieden werden müssen, wie die

beiden Dipeptide im Tetrapeptid unter sich vereinigt waren. Es bleiben

nach diesem Ergebnis der partiellen Hydroh^se des Tetrapeptids noch

folgende Möglichkeiten. Wir bezeichnen der besseren Übersichtlichkeit

wegen Glykokoll mit G, Alanin mit A und Tyrosin mit T:

l. G-A-G-T. 2. G-T-G-A. 3. G-T-A-G. 4. G-A-T-G. 5. A-G-T-G.
6. A-G-G-T. 7. T-G-A-G. 8. T-G-G-A.

Verbindungen, wie G-G-A-T, G-G-T-A, A-T-G-G oder T-A-G-G,
kommen nicht in Frage, weil sie bei der partiellen Hydrolyse nicht die
erwähnten Spahprodukte liefern können. Die vier verbleibenden Tetra-
peptide müßten alle dargestellt werden, wollte man nach den bisherigen
Befunden die Struktur des auf analytischem Wege erhaltenen Tetrapeptids
vollständig sichern. Es ist nämlich durchaus nicht ausgeschlossen, daß zwei
oder mehrere strukturisomere Polypeptide in ihren Eigenschaften sich so
außerordentlich nahe stehen, daß sie kaum zu unterscheiden sind.

Wir besitzen noch eine sehr wichtige Methode, um die Struktur
eines bestimmten Polypejjtids aufzuklären. Es ist dies die Verfolgung
seines Abbaus mittels polarisierten Lichtes. Die Polypeptide sind,
wie schon erwähnt, oi)tisch-aktiv. sofern optisch-aktive Aminosäuren an
ihrem Aufbau beteiligt sind. Die einzelnen Polypeptide zeigen, je nach
ihrer Struktur ein verschiedenes Drehungsvermögen. >) So dreht z. B. Gly-
zyl-d-alanin 50" nach links, während d-Alanyl-glyzin 50" nach

*) Emil Abderhalden uud Andor Fodor : Zeitsclir. f. physiol. Cliemie. 81. 1 (1912)
— Vgl. weitere Literatur bei Emil Abderhalden: Die Abderhaldensche Reaktiou. 5. Auf-
lage. J. Springer. 1922.

PJiwcißstoftc 1111(1 ihre Baiistciiio. fi69

rechts dreht. Glyzyl-d-alanyl-l-leuzin zeigt [ajogo^:— 90", d-Alanyl-
glyzyl-1-leuzin — 11", l-Leuzyl-d-alanyl-glyzin — 17", l-Leuzyl-
g'lyzyl-d-alanin + 20". Glyzyl-1-leuzyl-d-alaniii — 60". und das
sechste strukturisomere Tripeptid dieser Reihe d-Alaii3^1-l-leuzyl-gly-
zin — 30". Wir kennen ferner das Drehungsvermögen aller beim Abl)aii
dieser Tripeptide in Frage kommenden Bruchstücke. Die Art der
Drehungsänderung beim Abbau von Polypeptiden kann uns be-
stimmte Anhaltspunkte über ihre Struktur geben. Eiin Beispiel m()ge
diese Art der Aufklärung der Struktur von Polypeptiden veranschaulichen.
Es sei die Struktur eines aus 1-Leuzin, d-Alanin und GlykokoU be-
stehenden Tripeptides aufzuklären. Wir wollen voraussetzen, daß ihm die
Struktur 1-Leuzyl-glyzyl-d-alanin zukomme. Dieses kann nun beim
vorsichtigen Abbau entweder 1-Leuzin und Glyzyl-d-alanin liefern oder
aber d-Alanin und 1-Leuzyl-glyzin. Das erstere Dipeptid dreht oO" nach
links, das letztere 85" nach rechts. Das Tripeptid selbst zeigt, wie schon
erwähnt, [ajj'j"' = + 20". Beobachtet man nun beim Abbau "eines solchen
Tripeptids das Auftreten einer viel stärkeren Rechtsdrehung und nacli
einiger Zeit ein starkes Zurückgehen des Drehungsvermögens, dann darf'
man schließen, daß unter Abspaltung von d-Alanin zunächst 1-Leuzyl-glyziii
entstanden ist, das dann weiter in seine Komponenten 1-Leuzin und
GlykokoU zerlegt wird:

-f 20"

1 - Leuzy 1 - gly zy 1 - d - al a n i n
— 1()-H" ()" + !>•(:■)"

-t- H5"

--Ö0"

/ \

1-Leuzyl-glyzin d-Alanin

+ 85" +2.6"

1-Leuzin GlykokoU

—^ lO-o" 0"

Der Abbau kann jedoch auch in umgekehrter Reihenfolge vor sich
gehen, indem zuerst 1-Leuzin frei wird. Hierbei muß die Drehung zunächst
nach links abweichen. Schließlich erfolgt dann die Hydrolyse des gebildeten
Glyzyl-d-alanins und damit geht die Linksdrehung wieder zurück.

20"

1-Leuzyl-glyzyl-d-alanin

^' \

1-Leuzin Glvzvl-d-ahmin

— lu-:-"." — 500

GlykokoU d-Alanin

0'> -\-'2-6"

Abderhalden, Physiologische fhurain. 1. 'I'eil. 5. Aiit'l. 2>4

370 ^^''^- Vorlesung'.

Stellt man für jedes einzelne in Betracht kommende, strukturisomere
Polypeptid die bei seinem stufenvveisen Abbau m()glichen Verbindungen fest,
und bestimmt man für jede mögliche Abbaustufe das Drehungsvermögen,
dann lassen sich auf diesem Wege oft über die Struktur des fraglichen
Produktes Anhaltspunkte gewinnen. Vor allem kann man mittels dieses
Verfahrens, das man als optische Methode bezeichnen kann, erfahren,
wann von einer bestimmten Abbaustufe im Hydrolysat die größte Menge
gebildet worden ist. Es läßt sich dann die Hydrolyse unterbrechen und
die durch die Feststellung des Drehungsvermögens erschlossene Verbindung
isolieren. Wir werden gleich erfahren, daß der stufenweise Abbau besonders
mit Fermenten erfolgreich durchgeführt werden kann.

Kehren wir nun zu dem erwähnten Tetrapeptid zurück. Es hat sich
mit großer Wahrscheinlichkeit herausgestellt, daß es der Verbindung
GlyzyI-d-alanyl-glyzyl-1-ty rosin entspricht. Es ist nämlich gelungen,
aus den Abbauprodukten der Seide das Tripeptid d-Alanyl-glyzyl-
1-tyrosin zif gewinnen. i) Ferner ist es geglückt, das Tetrapeptid unter
Abspaltung von Glykokoll in dieses Tripeptid überzuführen, und dann
ist es auch gelungen, aus ihm die beiden Dipeptide d-Alanyl-glyzin
und Glyzyl-1-tyrosin zu erhalten.-) Zur Sicherung der Struktur des
(Erwähnten Tripeptids wurde noch die Kuppelung mit [i-Naphtalin-
sulfochlorid ausgeführt. ^'^ *) Die nachträgliche Hydrolyse ergab freies
Glykokoll, ß-Naphtalinsulfo-d-alanin und ferner Mononaphtalin-
sulfo-1-tyrosin. Das freie Tyrosin reagiert mit zwei Molekülen Naphtalin-
sulfochlorid. Ein Naphtalinsulforest wird von der Amino- und der andere
von der Hydroxylgruppe gebunden, wie die folgende Formel zeigt:

0 . SO2 . C,o H7

NH . SO., . Cio H,

■ C . CHo CH . C'OOH
Di-ß-naphtalinsulfo-ty rosin.

Das im obigen Versuch erhaltene Naphtalinsulfo-ty rosin trug nur
an der Hydroxylgruppe den Naphtalinsulforest. Die Aminogruppe war frei,
l'olglich muß das Tyrosin mit seiner Aminogruppe mit der Karboxyl
gruppe eines der beiden anderen Bausteine des Tripeptids verankert ge-.
wesen sein. Da das Alanin als Naphtalinsulfoverbindung unter den Spalt-
produkten des Naphtalinsulfo-tripeptids erschien, kommt ihm in dem-
Tripeptid die freie Aminogruppe zu. Folglich bleiben für die aus den Amino-
säuren Glykokoll, d- Alanin und 1-Tyrosin bestehende Verbindung nur noch die
folgenden beiden Möglichkeiten der Struktur übrig. Die Stellen, an denen

^) Emil Abderhalden uud Andor Fodor : Zcitschr . f. physiol. Chemie. 81. 1 (1912).
— Vgl. weitere Literatur bei Emil Abderhalden : Die Abderhaldensche Reaktion. 5. Aufl.
J. Springer. 1922.

-) Nach neueren Beobachtungen.

^) Vgl. auch Emil Abderhalden und Casimir Funk: Ebenda. 64. 43B (lUlÜ).

*) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 72. 1 (1911).

EiweiBstofle und ihre Bausteine.

1

Naphtalinsiilforeste eintreten kimnen, sind durch ein * Hnj;edeutet und die
Gruppen, an die sie sieh anhig-ern, durch Fettdruck liervorgehoben.

OH*

NH,

CH,

. CH . CO . \H . CH, . CO . NH . CH (CH.,) . COOH
!i-Nap htalinsulfo-al an yl-g'lyzyl-ty rosin.

OH*

NH,

C

CH3 . CH . CO . AT/ . CH{CH,) . CO . NH . CHo . COOH
[i-NaphtaHnsulfo-alanyl-tyrosyJ-^lyzin.

Beide Verbindungen ergeben bei der Hydrolyse: !i-Naphtasulfo-
alanin, Mono-naphtaHnsulfo-tyrosin und GlykokoH. Das Tyrosin
trägt in beiden Fällen den Naphtalinsulforest an der Hydroxylgruppe.

Die übrigen vier strukturisomeren Verbindungen kommen nicht in
Betracht, weil sie, wie die folgenden Formeln zeigen, die erwähnten
Spaltprodukte nach vorausgehender Kuppelung mit ß-Naphtaiinsultbchlorid
nicht liefern kimnen:

OH*

*

NH;

NH

(]

CH, .CO. NH . CH (CHi) . CO . NH . CH (CH.,) . COOH
ß-Naphtalinsulf<t-glyzyl-alanyl-ty rosin.

OH*

C

I
CH, . CO . NH . CH (CH,) . CO . NH . VW {CH,) . COOH

[i - N a p h t al i n s u 1 fo-gl y z y 1 - 1 y r 0 sy 1 - a 1 a n i n.

24*

OH^

XI\. Vorlesung.

NH,

I
C . CH, . CII . CO . yH . ('H.> . CO . NH . VH (CH,) . COÖH

j-Naphtalinsulfo-tyr(»syl-fi;lyzyl-alanin.
OH

NH,

I
C . CH, . CH . CO . XH . CH [CH.,] . CO. NH . CH, . COOH

ß-NaphtalinsuU'o-tyrosyl-alan yl-glyzin.

Die beiden ersten Tripeptide liefern bei der Hydrolyse ß-Naphtalin-
sulfoglyzin, Mononaphtalinsulfotyrctsin und Alanin und die beiden
letzteren Dinapbtalinsulfotyrosin, Alanin und Glykokoll.

Die Schilderung;- der g-roßen .Schwierigkeiten, die der Identitizierung
eines isolierten zusammengesetzten Abl>auproduktes aus Eiweißstoft'en ent-
gegenstehen, soll einerseits einen Blick in das ganze große Arbeitsgebiet
geben und gleichzeitig verständlich machen, weshalb die Fortschritte in
der Auffindung von Polypeptiden unter den Abbaustufen der Proteine so
langsame sind. Es sind eine ganze Anzahl von Produkten isoliert, die ohne
jeden Zweifel die Struktur von Polypeptiden besitzen, es gelang jedoch
ihre Synthese noch nicht. Solange ein Produkt nicht mit einem synthetisch
dargestellten Polypeptid identifiziert worden ist, darf ihm auch keine
bestimmte Bezeichnung gegeben werden. Es ist immer noch nir>glich, daß
neben der säureamidartigen Verkettung auch andere Bindungsarten zwischen
den einzelnen Aminosäuren vorhanden ist. Diese würden übersehen, würde
man einfach jedes Produkt, das aus einer bestinnnten Anzahl von Amino-
säuren besteht und dessen Analyse, Molekulargewichtsbestimmung nebst
dem Resultat der vollständigen und teilweisen Hydrolyse auf ein Poly-
peptid hinweist, ohne weiteres als ein solches annelunen.

Außer dem erwähnten Tetrapeptid aus Seide siud noch aus Edestin
ganz gut charakterisierte Produkte abgetrennt worden.') So eine Verbin-
dung, die bei der vollständigen Hydrolyse 1-Tryptophan. d-Glutaniin-
säure und 1-Leuzin ergab. Eine andere wies 1-Tyrosin, Glykokoll
und 1-Leuzin als Bausteine auf. Ferner wurde aus Edestin ein aus
1-Tryptophan und d-Glutaminsäure bestehendes Produkt gewonnen.
Alle diese Verbindungen harren ihrer Identiiizierung. Sind derartige J'ro-
dukte nicht zur Ki'istallisation zu bringen, dann ist es außerordentlich
schwierig, den Nachweis zu führen, daß chemisch" einheitliche Snbstanzen
vorliegen. Ja selbst kristallisierende Produkte erweisen sieh nur zu oft
als Gemische! Mischt mau wohl charakterisierte, synthetisch bereitete Poly-
peptide, dann ist es fast unmöglich, das Gemisch wieder zu entwirren.
Die Hauntschwicrißkeit auf dem iranzen Arbeitsgebiete liegt darin, daß
jede Erfahrung über die beste .\rt des Abbaues der einzelnen Proteine

') J'Jiiiil AbilcrhaHen: /.oitsclir. f. pliysiol. (;iiciiiii\ 5S. ?ü\\ (l'.IOS).

KiweiBstutt'e und ilire Bausteine. 37;>

fehlt. Es handelt sich uui ein vorsichtiges Vorwärtstasten. Bald ist die
Hydrolyse zu weit i^-egangen, und es stört die große Menge von freien
Aminosäuren die Isolierung der zusammengesetzten Abbaustufen. Oder
aber es haben sich nur hochmolekulare Verbindungen gebildet.

Die beim stufenweisen Abbau aus Proteinen entstehenden Peptone
stellen ohne Zweifel ein recht mannigfaltiges Gemisch aller möglichen
Abbaustufen dar. Tausende von einzelnen \'erbindungen mögen da gemischt
sein. Ist schon die Trennung der einzelnen Aminosäuren ohne Anwendung
der Estermethode fast unmöglich, so läßt sich ermessen, welche Schwierig-
keiten noch zu überwinden sind, bis ein Peptongemisch auch nur einiger-
maßen entwirrt ist. Ja es könnte fraglich erscheinen, ob man in absehbarer
Zeit überhaupt so weit kommen wird, ein Peptongemisch vollständig in
seine Anteile zu zerlegen. Je mehr Aminosäuren eine Verbindung ge-
bunden enthält, um so schwieriger wird ihre Identitizierung. Wahr-
scheinlich wird man vorläutig sich damit begnügen müssen, den Nachweis
zu führen, was für Verbindungsarten ein Peptongemisch enthält. Es wäre
schon von allergrößter Bedeutung, wenn man mit Sicherheit feststellen
könnte, daß die säureamidartige Verknüpfung der Aminosäuren die aus-
schließliche oder doch bei weitem überwiegende ist. Wahrscheinlichkeitsgründe
für eine solche Annahme liegen genug vor, ein eindeutiger Beweis steht
jedoch noch aus. An Hand einiger aus Peptonen abgesonderter Polypeptide
könnte man sich dann ein Bild von dem Verlauf des stufenweisen Ab-
baues machen. Ferner ließe sich dann auch ein bestimmter .Schluß auf die
Struktur der Proteine selbst ziehen. Es erscheint kaum möglich, daß
jemals ein bestimmtes Protein mit all seinen Bausteinen syn-
thetisch aufgebaut werden kann, wohl al)er besteht die Möglich-
keit, daß die Synthese zu einem Produkte führt, das alle allge-
meinen Eigenschaften eines Proteins in sich vereinigt. An einem
solchen ., Modell" kihmte man dann Studien über seinen Abbau und seine
Eigenschaften und sein ^'erhalten gegenüber allen möglichen Agenzien
machen und die gewonnenen Erfahrungen auf das Eiweiß übertragen. An
eine Identitizierung mit einem bestimmten Eiweißkörper ist zurzeit gar
nicht zu denken, vor allem schon deshalb nicht, weil wir zurzeit für kein
einziges Protein den eindeutigen Beweis besitzen, daß es im chemischen
Sinne einheitlich ist. Melleicht sind alle Proteine Gemische verschiedener
Eiweißkörper, vielleicht sind auch mehrere Eiweißmoleküle locker unter-
einander verknüpft.

Die genaue Erforschung der Bestandteile der Peptone hat noch einen
weiteren, sehr bedeutungsvollen Zweck. Es taucht immer wieder der Ge-
danke auf. daß die Aminosäuren gar nicht alle im Eiweiß vorgebildet
seien. Eine Anzahl davon soll sekundär entstanden sein. Je mehr Poly-
peptide mit verschiedenen Bausteinen mit synthetisch dargestellten Ver-
bindungen identitiziert werden können, um so mehr wird derartigen An-
nahmen der Boden entzogen. Schon die Beobachtung, daß die Hydrolyse
der Proteine mit Säuren, Alkalien und Fermenten zu den gleichen Amino-
säuren führt'), macht es sehr unwahrscheinlich, daß irg(Mid eine der bis
jetzt bekannten Aminosäuren im Eiweißmolekül nicht vorgebildet ist.

') Vgl. z. H. Emil Abderhalden, F. Mediqreceanu und L. Pincussohn : Zeitschr.
f. physiol. Chciiiic. 61. 20.Ö (190'.)).

;-^74 XIX. Vorlesung.

Erwähnt sei noch, daß bei der Hydrolyse von Proteinen aneh Anhydride,
wie z. B. 1-Leuzininiid, l-l'henylalanyl-d-alaninanhydrid, 1-Leu-
zyl-d-valinan hydrid erhalten worden sind.') Ihre Menge ist gering und
wechselnd. Wahrscheinlich handelt es sich um sekundär entstandene Pro-
dukte. Immerhin ist es auch nuiglich, daß solche Verbindungen im Eiweiß
vorgebildet sind.

Als sicher sekundär entstandene Produkte sind die Brenztrauben-
säure2). CR, .CO. COOK und die a-Thiomilchsäure, C;H,(()H) . CH (SH).
.COOH^) erwiesen. Die erstere ist auf Alanin, Serin oder Zystin zurück-
zuführen. Die letztere stammt von Zystin ab. Da die a-Thiomilchsäure aus
der !i-Thioverbindung Zystein hervorgeht, muß bei ihrer Entstehung eine
Wanderung der Thiogruppe eintreten.

Zur Aufklärung der Struktur zusammengesetzter Eiweißabkönnnlinge
verfügen wir noch über mancherlei weitere Hilfsmittel. So besitzen wir
mehrere Methoden, die uns gestatten, die Frage zu entscheiden, ob eine
bestimmte, zusammengesetzte V erltindung der Eiweißreihe freie
Aminogruppen besitzt oder nicht. Ferner können wir ihre Menge
feststellen und auf (Irund der Kenntnis des Stickstoffgehaltes der Ver-
bindung genau aussagen, ein wie großer Teil des Gesamtstickstoifes in
Form von NH« vorhanden ist.

17.(1). Sli/ke benutzte die Beobachtung, daß aliphatische Aminogruppen
mit salpetriger Säure in der folgenden Weise reagieren:

R . CH . COOH -f- HNO2 = R . CK . COOH 4- H, 0 + N2

NH., OH

zu einer quantitativen Methode der Bestimmung freier Aminogruppen. Die
CO . NH-Bindung reagiert unter geeigneten Bedingungen nicht. Polypep-
tide geben somit nur den Stickstoif der freien Aminogruppe ab. Bei jeder
Lösung einer CO . NH-Bindung unter Aufnahme von Wasser bildet sich
eine freie Aminogruppe, die nunmehr auch in Reaktion tritt. Es läßt sich
mittelst dieser Methode der Abbau von Proteinen, Peptonen und Polypep-
tiden in den einzelnen Phasen verfolgen. Vor allem vermag man mit ihrer
Hilfe zu entscheiden, ob ein bei der teilweisen Hydrolyse von Proteinen
gewonnenes Produkt Aminosäuren beigemischt enthält und ferner dem ver-
muteten Polypeptid entspricht.

Wir haben sch.on bemerkt, daß man die freien Aminogruppen auch
durch Besetzung mit Säureresten festlegen kann. Bis jetzt ist hauptsäch-
lich [:i-Naphtalinsulfochlorid zur Kuppelung benützt worden.*) Sobald
höher molekulare Polypeptide vorliegen, ergibt diese Methode keine ver-
läßlichen Resultate mehr. Das gleiche gilt von der schon erwähnten Me-

*) Emil Ahcicrhahlcn niul Casimir Funk: Zcit><clir. f. physiol. ('lieniio. 53. 19
(1907). — Vgl. auch Ritthunsen: Die Kiwcißkörper iu (ietreidearten usw. Boiiu 1875.
— Rudolf Kohn: Zcitschr. f. physiol. Chemie. 22. l.")3 (1896/97); 29. 283 (1900). —
.S'. Sulaskin und Katharina KouaUirski: Elieuda. 38. 4(57 (1903).

2) K. IL A. Mörner: Zeitsclir. f. physiol. Chemie 42. 121, 305 (1904). — Vgl.
auch die Studien von Carl Th. Mörner: Ebenda. 101. lö (1917); 103. 80 (1918).

") Sufef: Zeitschr. f. physiol. ('heuiie. 20. 5()4 (189')). — E. Erirf/niann : Hof-
meister?. Beitr. 3. 184 (1902).

*) Vgl. S. 'iVth. Emil Fischer und l'eter Heigell : Bcr. d. Deutschen Clioin. (iesellscli.
35. 3779 (1902).

Kiweißstoffe und ilire Baustciue.' 375

thode Sü'fjr/rieds.^) Sie beruht auf der Eigenschaft der freien
Arninogriippen, sich mit Kohlensäure zu verbinden:

R . CH . N<[| + CO., rr: R . CH . N<^^Qjj

(H)()H COOH

Die Iminügrupi)en — NH . CO — vermögen keine Kohlensäure auf-
zunehmen, folglich müßte man in einer zusammengesetzten Verbindung
die freien Aminogruppen in der Weise bestimmen können, daß man Kohlen-
säure einwirken läßt, die entstandene Verbindung isoliert, dann die an den
NHg-Gruppen gebundene Kohlensäure wieder abspaltet und ihre Menge
genau bestimmt. Das Verhältnis von Gesamtstickstotf der Verbindung zur
Menge der abgespaltenen Kohlensäure müßte dann ergeben, wieviel von
der gesamten Stickstoffmenge in Form freier Aminogruppen zugegen ist.
Leider ergab die Erfahrung, daß bei höher molekularen Produkten nicht
alle freien NHo-Gruppen mit Kohlensäure in Reaktion treten. Auch durch
Methylierung sind die freien Aminogruppen charakterisiert worden. 2)

Endlich hat Kossei ^j Eiweißstoffe — insbesondere Protamine — nit riert
und auf diesem Wege versucht, einen Einblick in ihre Struktur zu erhalten.
Bei der Hydrolyse nitrierter Proteine erhält man Aminosäuren, die die Nitro-
gruppe tragen. Es reagieren auch in diesem Falle nur die freien Amino-
gruppen. Selbstverständlich muß bei allen diesen Methoden ausgeschlossen
werden, daß durch sie Hydrolysen bewirkt werden, denn sonst würden
natürlich mehr freie Aminogruppen in Erscheinung treten, als ursprünglich
vorhanden waren.

Schließlich haben Blum und Strauss in Proteine in verschiedener
Weise Jod eingeführt und versucht, auf diesem Wege ihre Strukturverhält-
nisse und insbesondere das Verhalten der Tyrosin- und Histidingruppe
aufzuklären. Je mehr Gruppen man im EiweißmolekUl kennzeichnen kann,
um so mehr wird es glücken, Einblick in den feineren Bau der Proteine
und ihre Abkömmlinge zu gewinnen.

Von den mit den erwähnten Methoden erhaltenen Ergebnissen sei
z. B. hervorgehoben, daß allem Anschein nach alle a-Aminogruppen gebunden
sind, dagegen ist z. B. im Lysin die s-NHa-Gruppe frei.*)

Eine weitere Methode zur Aufklärung der Struktur der Proteine
und ihrer Abbaustufen und ferner zur quantitativen Feststellung freier

•) Vgl. S. 84Ü, ferner M. Siegfried: Zeitschr. f. physiol. Chem. 58. 226 (1908). —
M. Siegfried und H. Schmitz: Ebenda. 65. 307 (1910).

"') Vgl. hierzu und zum Problem der freien Aminogruppen im Eiweiß überhaupt:
J^'mil Fischer und Gluud: Liebigs Ann. 369. 247 (1909). — E. Abderhalden und K. Kautzsch:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 72. 44 (1911). — Engeland: Bericht d. Deutschen chem.
Gesellsch. 43. 2662 (1910). — D. van Slyke und' Fred J . Birchard: The J. of biol.
Chem. 16. 539 (1914). — F. Blum und Th. Umbach: Zeitschr. f. physiol. Chem. 88.
285 (1913). — F. Blum und E. Strauss: Ebenda. 112. 113 (1920). — 6\ Edlbacher:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 107. .52 (1919); 108. 287 (1919/20); 110. 153 (1920); 112.
80(1921). — S. Edlbacher und Berthold Fuchs: Ebcuda. 114. 133 (1921). — A'. Felix:
Ebenda. 110. 217 (1920); 116. 150 (1921). - J. Herzig: Ebenda. 111. 223 (1920). —
./. Herzig und Hans Lieb : Ebenda. 117. 1. (1921).

^) A. Kossei und E. L. Kennaway: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 72. 486 (1911).

*) Vgl. hierzu Skraup: Monatsschr. f. Chemie. 27. 631, 653 (1906). — A. Kossei
und Gawrilow: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 81. 274 (1912). — />. v. Slyke und Fred
J. Birchard: The Jourri. liidl. "chcni. 16. 539 (1914).

'.'t'JQ XIX. ^'ürlosullg.

NHo- bzw. Karbüxylj^ruppen beruht auf der Beobachtung von Schiff).
daß es möglich wird, in Aminosäuren die Menge der Karboxylgruppen
titrimetrisch zu bestimmen, wenn man die Funktion der Aminogruppe aus-
schaltet.'-) Dies wird erreicht, indem man zu einer Lösung von Aminosäuren
unter geeigneten Bedingungen Formaehyd (Fladormol) hinzugibt:

CH3 CH3

CH . NH., + HCl )H = CH . N : CH, + H., 0.

COüH COOK

Alanin Formal- Methylenver-
dehyd bindung des

Alan ins.

Die vorliegende Formel zeigt am' Beispiel des Alanins, daß die
Aminogruppe mit einer Methylengruppe besetzt wird. Nunmehr reagiert
die Verbindung als einbasische Säure. Wählen wir ein Polypeptid, z. B. das
Tripeptid Diglyzyl-glyzin, dann ergibt die sogenannte Formoltitration
— sie ist von Sörensen^) zu einer quantitativen Methode ausgearbeitet
worden — eine freie Karl)oxylgruppe. Wird das Tripeptid in Glyzyl-glyziu
und Glykokoll gespalten, dann werden zwei Karboxylgruppen und auch
zwei Aminogruppen frei:

CH2 . CO . \H . CK, . CO . NH . CH., . COOH + H, O =

NH.,

Diglyzyl-glyzin.

CH.> . COOH + CH., . CO . XH. CK-, . COOH

I . I

NH, NH,

Glykokoll Glyzyl-glyzin.

Bei der vollständigen Hydrolyse erhalten wir drei Moleküle Glykokoll.
Jedes hat eine Araino- und eine Karboxylgruppen- ^):

NH, . CH., . CO . XK . CK, . CO . NH . CH., . COOH + 2 H., 0 =
Diglyzyl-glyzin

NH2 . CH, . ( OOH -f NH, . CH, . (OOH + NH, . CH, ( (M)H

Glykokoll Glykokoll ■ Glykokdll.

') H. Schiß: Liehicf^ AiinuhMi. 310. '.^5 (1899); 319. 59, 287 (19Ü1); 325. 848 (1902).

^) Wird durch Zusatz von Alkohol zu einer Lösung von Aminosäuren bzw. Poly-
peptiden die Dissoziation dieser Verbindungen zurückgedrängt, so lassen sie sich durch
einfache alkalimetrische Titration bestimmen. Vgl. h'ichard Willstäiter und Krnst
Waldschmidt-Leitz: Berichte d. Deutschen chom. (Jes. 54. 2988 (19.^).

^) 8. /'. L. Sörensen: Compt. rend. des travaux de Laborat. de Carlsberg. 7. 1
(1907). — Biochem. Zeitsciir. 7. 43 (1907). — Vgl. auch Handbuch der biochemischen
Arbeitsinethodeu. 6. 262(1912). (Be:irbeitet von //. .Jrsseu-Hansen.) Irban & Schwarzeii-
herg Berlin-Wien 1912.

*) Donald D. nan S/i/ke: Journ. of Biol. (_;hem. 9. 185 (1911).

'') h'mil Abderhalden und />. J). ran Slifke: Zeitschr. f. physiol. Chem. 74. ö05
(1911). — fünil Abderhalden und Hiololf llanslian: Ebenda. 77.^285 (1912).

Kiweilistoffe uud ihre Bausteine. 377

Der Verlauf einer solchen Hydrolyse läßt sich mittelst der Formol-
titration direkt verfolg-en. Je tiefer der Abbau fi;eht, um so mehr NH.,-
und Karboxylgruppen treten in Erscheinung.

Fassen wir nun zusammen, was wir über die Struktur der Proteine
und ihrer zusammengesetzten Abbaustufen wissen, dann ergibt sich das
folgende Bild. Beim Abbau der Eiweißstoffe entstehen unter Wasser-
aufnahme einfacher zusammengesetzte Bruchstücke. Die lange Kette der
Aminosäurereste löst sich zu kleineren Gliedern auf. Es werden teils ein-
zelne Glieder abgesprengt, teils entstehen kleinere Ketten, die noch
mehrere Aminosäuren gebunden enthalten. Der Abbau erfolgt nach
allen unseren Kenntnissen in der Art, daß unter Lösung einer
säureamidartigen Verkettung einerseits eine Aminogruppe.
andrerseits eine Karboxylgruppe sich bildet. Überall schieben sich
Wasserteile ein:

OH : H OH H

CO NH CO.NH CO.NH CO NH

^4 K ^

COOH NH2 ♦ COOH NH,

Auf diese Weise wird eine Aminosäure von einer anderen losgelöst.
Kommt es zur Sprengung einer Kette in Bruchstücke* die alle nocli
mehrere Aminosäuren enthalten, so ist die Hydrolyse im Prinzip genau
die gleiche:

OH H
CO.NH CO.NH CO NH CO . NH CO . NH

CO.NH CO.NH COOH NH^ CO . NH CO . NH

Hierzu ist allerdings zu bemerken, daß bis jetzt keine solche Auf-
spaltung mitten durch längere Ketten hindurch beobachtet werden konnte.
Bis jetzt ließ sich nur mit Sicherheit eine Abspaltung einzelner Amino-
säuren am Ende oder Anfang solcher Ketten feststellen.

Das sich bildende Gemisch von allen möglichen Abbaustufen — Pep-
tone genannt — besteht vielleicht ausschließlich aus Polypeptiden, d. h.
aus Ketten von Aminosäuren, die säureamidartig untereinander verbunden
sind. Dafür spricht die Beobachtung, daß es gelungen ist, verschiedene
Polypeptide unter den Abbaustufen von Eiweißstoffen zu gewinnen. Ferner
haben alle Untersuchungen übereinstimmend ergeben, daß mit der fort-
schreitenden Hydrolyse immer mehr freie Amino- und Karboxylgruppen
in Erscheinung treten. Ob wir nun die Hydrolyse mit SäunMi, Alkalien
oder Fermenten durchführen, immer beobachten wir die gleiche Art des
Abbaus. Die Beobachtung, daß es. gelingt, Proteine unter geeigneten Bedin-
gungen mittelst Fermenten bis zu Aminosäure zu zerlegen, ergab die ersten
Fingerzeige dafür, daß Ennl Fischer auf dem richtigen Wege war, als er

;-^78 . XIX. V^orlesuug.

aiinaliiii. daß die Aminosäuren im Eiweißmolekül säureamidartig verknüpft
sind. Wir wissen nämlich, daß bestimmte Fermente nur bestimmte Verbin-
dungen anzugreifen vermögen. Es genügt die geringste Veränderung im
Molekül, um dem Fermente die Möglichkeit, seine Wirksamkeit zu entfalten,
zu nehmen. Wir haben bereits bei den Kohlehydraten Fermente kennen
gelernt, die auf bestimmte Verbindungen eingestellt sind. Es sei nur an
die Diastase, die Maltase, Laktase usw. erinnert. Bei den Fetten lernten
wir die Lipase kennen, die Fette unter Wasseraufnahme zerlegt. Beim
Abbau der Proteine bis zu den Bausteinen sind sicherlich eine ganze Reihe
von Fermenten beteiligt. Wir nennen diejenigen, die Proteine angreifen,
Proteasen oder proteolytische Fermente. Die Bestandteile der
l'eptone werden oöenbar durch andere Fermentgruppen zerlegt. Man hat
sie vorläufig Peptasen oder peptoly tische Fermente genannt. Es
ist nun von allergrößtem Interesse, daß Fermente, die Peptone spalten,
auch viele der synthetisch dargestellten Polypeptide in ihre Bausteine zer-
legen. Damit war ohne allen Zweifel der Beweis geführt, daß diese eine
Struktur besitzen, die den betreffenden,-' auch Polypeptidasen genannten
Fermenten vertraut ist. Die säureamidartige Verknüpfung der Amino-
säuren in den Polypeptiden ist somit die in den Eiweißstoffen und ihren
noch Aminosäuren in Bindung enthaltenden Abbaustufen auch vorhandene.
Wir werden auf die interessanten Ergebnisse der Studien über das Ver-
halten der einzelnen Polypeptide gegenüber verschiedenartigen Fermenten
noch eingehend zurückkommen, i)

Die säureamidartige Verkettung von Aminosäuren ist die einzige
Bindungsart, die bis jetzt im Eiweiß nachgewiesen ist. Wir haben schon
betont, daß auch andere Möglichkeiten der Verknüpfung von Aminosäuren
gegeben sind. So könnten die Oxysäuren ester- oder ätherartige
Bindungen bilden. Ein abwechslungsreiches Moment bringen die Di-
karbonsäuren und ferner Lysin und Arginin in die Struktur der
Proteine und ihrer zusammengesetzten Abkömmlinge hinein. 2)

A. Kassel^) hat für eine bestimmte Gruppe von Proteinen den
Versuch unternommen, die Frage nach der Bindungsweise des Lysins und
Arginins im Eiweißmolekül genauer aufzuklären. Wir kennen Eivveißarten,
die fast ganz aus einer von diesen beiden Aminosäuren bestehen und das
neben nur einzelne der bekannten Monoaminosäuren aufweisen. So enthält
z. B. das aus reifen Hoden von Lachsen gewonnene Protein Salmin 89"/o
Arginin, kein Lysin und Histidin. Ferner sind Serin, Valin und Prolin aut-
gefunden worden. Da, Avie Kassel nachweisen konnte, im Arginin die freie
Aminogruppc nicht besetzt ist — sie erscheint nach der Nitrierung als
Nitrogruppe — und ferner auch die Bestimmung der Basizität verlangte,
dat) mehr freie Aminogruppen vorhanden .sein müssen, als zugegen wären,
wenn jedes Argininmolekül die verfügbaren NHa-Grruppen säureamidartig
verkettet hätte, so ergibt sich die folgende Anordnung der Arginin- und
Monoaminosäure-Moleküle im Salmin:

') Vgl. Band 2, Vorlesung XVI.

2) Vgl. hierzu S. 355, 350.

^) A. Kossei: Livie jubilairedu l'rot. Charles Richet. 211 (1912). — A. Kossei
und F. Weiss: Sitzungsber. d. Heidelberger Akad. d. Wissensch. 2. Okt. 1912; 7. Abh. 1913.
— 1{. Kherharcl Gross: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 120. 107 (1922)

Eiweißstofife und ihro Bausteine.

?,T9

Arginin

res

111-
t >

^NH., . CH . CO-

I
CHa

i
CH,

I
CH,

I

NH

I
C=NH

NH.,

Valin-
rest

NH.('H.CO

i
CH

/\^
CH3 CH3

r

Arüiniii-i

resi

-NH . CH . CO-

I
CH,

I
CH,

I
CH,

I
NH

C=NH

NH,

!-NH . CH . CO

Alanin- | | Serin-

rest 1 CH3 rest

-NH . CH . CO NH . CH . CO

CH., . OH

Argini n-
rest

CH,

I
I

CH,
CH2
NH
C=NH

NH,

Ein weiteres Protamin, das Sturin, aus Hoden vom Stör, besteht
aus ca. 630/0 Arginin, S^/o Lysin und 12°/o Histidin. Ferner enthält es
Alanin und Leuzin. Die Anordnung der Bausteine dürfte die folgende sein.

NH . CH . CO NH . CH . CO -

Arginin-

rest

CR,

I
CH,

i
CH,

NH

1
C=NH

NH,

Lysin-
rest

CH,

I
CH,

CH,

CH,

I
NH,

-NH . CH . CO-

A 1 a n i n- (
rest \

CH,

Histi-
(linrest

NH . CH . CO-

I
CH,

C N

Leuzin-

rest

l CH— NH

"^CH

NH . CH . CO

1
CH,

CH

i CH, CH,

jj^Q XIX. A^oilesuug.

Man hat auch daran iicdacht. daß eine Art von Kern in j;('wisseni
Sinne das Zentrum des Eiweißniolekiils bilde, um den herum sich dann
die polypeptidartigen Ketten gruppieren. Für die Annahme, daß im Eiweiß
nicht einfach eine lanji,e Kette von Aminosäuren enthalten ist. spricht
manches. Einmal deuten viele Beobaclitungen auf eine gr<)ßere Anzahl
von Karboxyl- und AminooTupj)en hin. Stellt nnin sich vor, daß das P^iweili-
molekül eine fortlaufende Kette von säureamidartij;- verknüpften Bausteinen
darstellt, dann muß man schon annehmen, daß die freien Amino- und
Karboxylo;ruppen hauptsächlich durch die Diamino- bzw. Dikarbon-
säuren bedingt sind. Wir können unter der gemachten Voraussetzung
das Eiweißmolekül einfach als ein sehr hochmolekulares Polypeptid auf-
fassen. Das Studium eines synthetisch bereiteten, aus möglichst allen
bekannten Aminosäuren aufgebauten Polypeptids wird zunächst am sichersten
entscheiden können, ob seine Eigenschaften völlig mit denen der Proteine
übereinstimmen. Vor allem wird es interessant sein, festzustellen, ob ein
so hochmolekulares Polypeptid von Pepsinsalzsäure, dem proteolytischen
Ferment des Magensaftes, gespalten wird. Dieses greift, wie wir gleich
erfahren werden, Eiweiß an. Es entstehen zum Teil ganz einfache Abbau-
stufen vom Charakter der Polypeptide, die nur wenige Bausteine enthalten.
Es werden jedoch keine Aminosäuren abgespalten. Trypsin dagegen, das
proteolytische Ferment des Pankreassaftes. setzt frühzeitig solche in
Freiheit. Das letztere Ferment zerlegt auch synthetisch bereitete Poly-
peptide unter Abspaltung von Aminosäuren. Alle bisherigen Erfahrungen
zeigen, daß die in den Polypeptiden vereinigten Aminosäureketten, wie schon
er-ivähnt, nicht an einer beliebigen Stelle durchbrochen werden, sondern es
löst sich das am Anfang oder Ende der Kette stehende Glied ab. Pepsin-
salzsäure hat keines der bis jetzt untersuchten Polypeptide
gespalten.

Diese Beobachtung läßt sich verschieden deuten. Es wäre denkbar,
daß das Eiweißmolekül aus einer ganzen Anzahl von Polypeptidketten
zusammengesetzt ist, die unter sich in einer unbekannten Art — vielleicht
unter Vermittlung von Oxy säuren esterartig — zusammengefügt sind.

CH2 . OH -H H OOC . GH., . NHo CIL . 0 . OC . CH., . NH.,

I - I

CH . NH, = CH . NH,

I I

COOH COOK

Serin Glykokoll Glyzyl-serinester.

Das Pepsin vermag vielleicht diese Art von Verbindungen
zu lösen, w^ährend Trypsin die säureamidartige Verkettung
spaltet. Doch spricht gegen eine solche Annahme, daß das Pepsin zu
ganz einfachen Abbaustufen führt. Es ist kaum anzunehmen, daß die ester-
artige Bindung von Aminosäuren sich im Eiweißmolekül oft wiederholt.
Es müßten denn weitere, noch unl)ekannte Oxysäuren am Aufbau der
Proteine beteiligt sein. Oder man müßte schon annehmen, daß außer
dei- säureamid- und esterartigen Verkettung der Aminosäuren noch andere
Art(;n von Bindungen zwischen den einzelnen Bausteinen des Eiweißmoleküls
vorkommen. Es ist jedoch auch ganz gut möglich, daß das Pepsin auf

Kiwoißstort'c uiul ilire Bausteine. ;-^gl

hochmolekulare Polypeptide eingestellt ist und diese an anderen Stellen
angreift, als das Trypsin und den Abbau in anderer Kichtung weiterführt.
Das Studium hochmolekularer P()ly])eptide muß hier Klarheit bringen.
Ferner wird man alle S(»nstigen J)indun<;smügliehkeiten von Aminosäuren
und ferner von Polypei)tidketten untereinander bei der Synthese berück-
sichtigen müssen.

Die bisher dargestellten hochmolekularen Polypeptide enthalten mehr-
fach die gleiche Aminosäure und insl)esondere Glykokoll in unmittelbarer
Nachbarschaft. So hat das von Kind Fischer dargestellte, aus 18 Amino-
säuren bestehende Polypeptid die Znsammensetzung: 1-Leuzy 1-triglyzyl-
1-leuzyl-triglyzyl-l-leuzyl-oktaglyzyl-glyzin. Das von Emil Abder-
halden und A. Fodor gewonnene, aus 19 Bausteinen bestehende Polypeptid ist
1-Leuzy 1-triglyzyl-l-le uzyl-triglyzy 1-1-1 euzyl-triglyzy 1-1-leuzyl-
pentaglyzyl-glyzin. Es ist wohl möglich, daß die Häufung der Glyzin-
reste im Molekül dem ganzen Bau des Polypeptides einen Charakter gibt,
der von den in der Natur vorkommenden Verbindungen abweicht. Die l)is-
herige Beobachtung hat nändich ergeben, daß nmn beim Abbau vornehmlich
auf Polypeptide trifft, an deren Aufbau verschiedene Aminosäuren beteiligt
sind. Vielleicht ergibt ejn entsprechend aufgebautes hochmolekulares Poly-
peptid dem Pepsin gegenüber ein anderes Verhalten. Erst, w^enn alle diese
Fragen entschieden sind, wird es möglich sein, etwas über die besondere
Struktur der Proteine auszusagen. Vorläufig müssen wir uns mit dem
allgemeinen Bauplane begnügen.

Die Zahl der aus den bis jetzt bekannten Aminosäuren darstellbaien
Polypeptide ist, wie auf S. 367 dargestellt wurde, eine außerordentlich
große. Milliarden und aber Milliarden verschiedenartiger Kombinationen
sind möglich. Dazu kommt dann noch, daß sich die Proteine wohl nie in den
Zellen in reinem Zustande finden. Es handelt sich sicher immer um Ge-
mische verschiedener Eiweißstoffe. Die Art des Gemisches und der Mischung
selbst kann dem ganzen Produkte ein besonderes Gepräge geben. Wenn
betont wird, daß jeder Art von Organismen besondere Eiweißstoffe zu-
kommen, und behauptet wird, daß innerhalb eines bestimmten Organismus
jede Zellenart ein eigen artigei» Proteingemisch besitzt und schließlich sogar
von individuell verschiedenen Eiweißstoften gesprochen wird, so ist man
geneigt, eine so weitgehende Spezialisierung der einzelnen Proteine für
unmöglich zu halten, t'berlegt man sich jedoch, daß einmal durch die
Art der Reihenfolge, durch dije Mengenverhältnisse, in denen die einzelnen
Aminosäuren sich finden, und ferner vielleicht noch durch besondere Fein-
heiten der Struktur unbekannter .\rt die angegebene Anzahl von verschie-
denen Polypeptiden noch in ganz unübersehbarer Weise gesteigert werden
kann, dann rückt die erwähnte Vorstellung von arteigenen, organeigenen
und gar individueneigenen Proteinen durchaus in den Bereich der Mög-
lichkeit. Dazu konunt noch, wie schon erwähnt, der besondere Charakter,
der durch die Art der Mischung einzelner, verschiedenartiger Proteine dem
ganzen Gemenge gegeben werden kann.

Wir besitzen in den Fermenten außeiordentlich feine Keagenzien
auf Unterschiede in der Zusammensetzung und Struktur von bestinnnten
\ erbindungen. Diese weisen uns schon darauf hin. daß die die verschiedenen
Zellen eines bestimmten Organismus aufltaucnden Proteine nicht gleicluiitig

p,^2 XIX. Vorlesuug. Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

sein können. 1) Wir kennen Zellfermente, die nur Eiweißstoffe der gleichen
Zellart abbauen, in denen sie enthalten sind.'-) Es scheint nach neuen Er-
fahrungen, daß die gleichen Organe in der ganzen Tierreihe. Proteine auf-
weisen, die sich sehr ähnlich sind und bei weitem keine so großen Unter-
schiede unter sich aufweisen, wie z. B. die Organproteine ein und desselben
Tieres, Es scheint ein biologisches Gesetz zum Vorschein zu
kommen, das zeigt, daß alle Tiere zu gleichen Zwecken ähnliche
,,funktionsspezifische" Proteine bilden. 3) Diese Ähnlichkeit braucht nur
darauf zu beruhen, daß in bestimmten Eiweißstoffen bestimmte Gruppierungen
von Aminosäuren wiederkehren. Dieser Umstand genügt unter Umständen,
um zu bewirken, daß ein bestimmtes Ferment den Abbau dieser Verbindungen
eröffnen kann. Selbstverständlich kann trotzdem das Organeiweiß jeder
Tierart einen artspezifischen Charakter haben. Die Art der Mischung der
einzelnen Zellproteine kann dem Zelleiweiß ein so spezifisches Gepräge
geben, daß es sich scharf von jedem anderen Zellproteingemisch unter-
scheidet, und doch kann eine Komponente in der ganzen Tierreihe wieder-
kehren. Das Ferment, das auf diese besondere Eiweißart einwirken kann,
macht uns auf diese, sonst gar nicht in Erscheinung tretende Anordnung
bestimmter Atomgruppen aufmerksam.

') Vgl. Vorlesung XXV.

^) Vgl. Emil Abderhalden: Die ÄbderhaldenHche Reaktion. 5. Aufl. J. Springer.
Berlin 1922.

') Vgl. Emil Abderhalden: Münchener med. Wochenschr. 60. 238ö (1913).

Vorlesung XX.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

Eigenschaften der Eiweißstoffe. Ihre Einteilung, Zusammensetzung und

ihr Vorkommen.

Bei den Kohlehydraten stellten wir fest, daß wir die struktur
und auch die Konfiguration der Monosaccharide kennen. Ferner
erkannten wir, daß in den Disacchariden zwei Moleküle von Mono-
sacchariden unter Wasserabspaltung vereinigt sind. Aus dem Verhalten
der einzelnen Disaccharide gegenüber Metalloxjden in alkalischer Lösung
und aus anderen Reaktionen ließ sich erschließen, ob die Aldehyd- bzw.
Ketongruppe in reaktionsfähigem Zustande im Molekül enthalten ist oder
aber, ob diese Gruppen besetzt oder sonstwie „verdeckt" sind. In der
Folge gelang es, für bestimmte Disaccharide Konstitutionsformeln zu ent-
werfen, die zwar noch nicht durch die Synthese bestätigt, jedoch mit
den ganzen Eigenschaften der betreö'enden Verbindungen übereinstimmen.
Die höheren Polysaccharide, die Tri- und Tetrasaccharide usw. vermochten
wir nur noch durch die Zahl und Art der Bausteine zu charakterisieren.
Dazu kommen dann noch besondere Eigenschaften. Dann verlor sich mit
dem Aufsteigen in der Reihe der zusammengesetzten Kohlehydrate die
auf Grund der Kenntnis der Zahl und Art der Bausteine gewählte Nomen-
klatur immer mehr. Wir standen schließlich einem Gemisch von allen
möglichen Abbaustufen aus hochmolekularen Kohlehydraten gegenüber, das
wir ganz allgemein als Dextrine bezeichneten. Wir nehmen an, daß es
aus zahlreichen Polysacchariden besteht, die einzeln eine bestimmte Anzahl
von Bausteinen aufweisen. Einzelne Dextrine sind als Polysaccharide von
bestimmter Zusammensetzung erkannt, i) Sie scheiden aus der Gruppe der
unbekannten Bestandteile der Dextrine aus. Auf diese Verbindungen folgen
dann die hochmolekularen, kolloiden Polysaccharide, wie die Stärke,
das Glykogen und ferner die Zellulose. Auch diese Verbindungen tragen
den Namen Polysaccharide. Er sagt nur aus, daß ,^ viele", aber nicht, wie
viele Monosaccharide am Aufbau eines bestimmten Kohlehydrates beteiligt
sind. Ist die Anzahl der Bausteine bekannt, dann tritt an die Stelle der
Silbe „Poly" die entsprechende Zahl. Über die Struktur der Poly-
saccharide sagt der Name gar nichts aus.

») Vgl. S. 59.

;^^4 ^-'^- Vorlesung.

Bei den Proteinen lernten wir zunächst die Bausteine, die Amino-
säuren, kennen. Über die Struktur der Monopeptide sind wir vollständig
unterrichtet. Dagegen ist die Frage der Konfiguration der einzelnen
Verl)indungen eine zum Teil noch offene. \) Der Umstand, daß bei der
linwandhing der einen Verbindung in eine andere sich Veränderungen in
der Konfiguration vollziehen können, erschwert das Studium der Beziehungen
der feineren Struktur der einzelnen Aminosäuren zueinander und vor allem
die Feststellung des Zusammenhanges der Konfiguration einzelner Amino-
säuren mit derjenigen anderer Verbindungen, wie insbesondere der Kohle-
hydrate. Es sei in dieser Beziehung daran erinnert, daß z. B. d-Alanin bei
der Einwirkung von Nitrosylbromid nicht d-Brompropionsäure, sondern
1-Brompropionsäure liefert."-) Bekannt, wie schon S. 316 dargestellt, ist die
Konfiguration der d-a-Aminopropionsäure und damit der in [i-Stellung
substituierten, von ihr sich ableitenden Verbindungen.

Stehen somit unsere Kenntnisse, was die Konfiguration
anbetrifft, bei den Aminosäuren augenblicklich noch hinter
denen der Monosaccharide zurück, so sind wir auf der anderen
Seite bei jenen Verbindungen der Eiweißreihe viel besser über die
Struktur unterrichtet, die aus mehreren Aminosäuren bestehen.
Wir wissen, daß im Eiweißmolekül die Aminosäuren säureamidartig
miteinander verknüpft sind. Es bleibt dabei offen, ob nicht daneben auch
noch andere Bindungsarten sich finden. Mit dem Namen Polypeptid
verbinden wir die Vorstellung einer ganz bestimmten Struktur.
Auch bei den Proteinen kennen wir ein Gemisch von Abbaustufen, das
noch nicht völlig entwirrt werden konnte. Es sind dies die Peptone.
Es ließen sich aus manchen Peptongemisclien einzelne Polypeptide ab-
scheiden. Wir haben die Peptone bereits als ein Gemisch von zahlreichen
Produkten geschildert, die " einerseits dem Eiweiß und andererseits den
Aminosäuren nahestehen. Sie lösen sich in Wasser, diffundieren durch
Dialysiermembrane, geben die Biuretreaktion und ferner jene Farb-
reaktionen, die an das ^'orhandensein bestimmter Bausteine geknüpft
sind. Fehlen diese, dann ergeben die betreffenden Peptone auch die ent-
sprechende Bausteinfarbreaktion nicht. "Mit Triketohydrindenhydrat
geben die Peptone, Avie die Polypeptide und Aminosäuren Blaufärbung.
Steigen wir noch weiter emjxtr. dann gelangen wir zu den Eiweißstoffen.
Sie sind nur im kolloiden Zustand bekannt. Eine große Anzahl von
ihi-en Eigenschaften hängt mit diesem zusammen. Wir wollen sie hier nur
streifen. Ein volles Verständnis des Verhaltens der Proteine unter verschie-
denen Bedingungen wird erst möglich sein, wenn wir einerseits das N'erhalten
gel('>ster Stoffe und andrerseits die Gnindeigenschaften der Kolloide er-
örtert haben werden.'') Aus diesem Grunde wollen wir die Besprechung
der physikalischen Eigenschaften der Proteine einstweilen zurückstellen.

Wir haben die l*roteine als kolloide, aus Aminosäuren
zusammengesetzte Verbindungen charakterisiert. Sie geben be-
stimmte Farbreaktionen. Keine davon ist für die Eiweißsub-
stanz als solche charakteristisch. Die Proteine geben, wie die

') Vgl. hierzu S. ;n6tt.

^) \gl. S. 3()2.

■') Vgl. Band 'l. Vdrlcsuntr'Mi \' und folgende.

Eiweißstoffe und ihre Bausteiae.

385

Peptone, mit Alkali und verdünnter Kupfersulfatlösung- eine violettrote
bis violettblaue Färbung. Schon einzelne Tripeptide geben die Biuret-
reaktion. Offenbar ist sie von der Struktur der Verbindungen abhäno-io-
und ferner müssen mehrere Aminosäuren säureanüdartig miteinander ver-
knüpft sein. Zwei Aminosäuren genügen noch nicht. Die Proteine o-eben
mit Triketuhydrindenhydrat Blaufärbung. Diese Reaktion haben sie
mit fast allen Abbaustufen der Eiweißstoffe bis herunter zu den Amino-
säuren gemein. Nur bestimmte aussalzbare Peptone geben keine Farb-
reaktion. Wahrscheinlich liegt irgend eine anhydridartige Bindung innerhalb
des Moleküls vor. Triketohydrindenhydrat reagiert ganz allgemein mit
Verbindungen, die in z-Stellung zum Karboxyl eine Aminogruppe tragen, i)
Die nun folgenden Farbreaktionen sind auch nicht typisch für
Eiweiß, ja sie können teilweise oder auch vollständig fehlen. Sie sind
nämlich alle dadurch charakterisiert, daß sie von der Anwesenheit
bestimmter Aminosäuren abhängig sind. Fehlt einem Protein ein
solcher Baustein, dann fällt die diesem zukommende Reaktion neoativ aus.
Trotzdem kann die Verbindung ein echter Eiweißkörper sein.

Geben Proteine die Xanthoproteinreaktion, dann deutet dies
ganz allgemein an, daß sie aromatische Bausteine enthalten. Es können
Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan und Oxytryptophan vorliegen.
Erhält man mit Millons Reagens eine rote Färbung, dann beweist
dies, daß der betreffende Eiweißkörper Tyrosin besitzt. Wir können noch
den weiteren Schluß ziehen, daß die Oxy-Gruppe des Tyrosins unbesetzt
ist, denn es fällt die Reaktion mit Tyrosin, dessen Hydroxyl z. B. mit
dem Naphtalinsulforest 2) verknüpft ist, negativ aus. Der Schluß, daß der
positive Ausfall der Reaktion mit Millons Reagens die Anwesenheit von
Tyrosin im Eiweißmolekül beweist, ist nur deshalb zulässig, weil wir keine
andere Aminosäure kennen, die diese Art von Rotfärbung gibt. 3)

Unterschichten ^^ir eine Eiweißlösung, die wir mit einer Lösun»- von
Glyoxylsäure vermischt haben, mit konzentrierter Schwefelsäure dann
erhalten wir an der Berührungsstelle beider Schicliten einen violetten Rin»-
— vorausgesetzt, daß das untersuchte Protein Tryptophan enthält. Die
Bromreaktion auf diese Aminosäure fällt natürlich negativ aus, weil sie
nur mit der freien Aminosäure eintritt.

Erhalten wir beim Kochen eines Eiweißes mit Alkali und Bleiazetat
Al)scheidung von Bleisulfid — grauschwarzer Niederschlag — , dann wissen
Avir. daß ein zystin haltiges Produkt vorliegt.

Aus der Feststellung, daß diese Farbreaktionen charakteristisch für
bestimmte Bausteine und nicht für Eiweiß selbst sind, ergibt sich "anz
von selbst, daß wir die Eiweißkörper nicht durch sie kennzeichnen können.
Es bleibt als Unterscheidungsmerkmal gegenüber den Peptonen in der
Hauptsache nur ihr kolloider Charakter. Dieser dürfte einmal dadurch
bedingt sein, daß die Proteine hochmolekulare Verbindungen darstellen.

') Auch andere Verbindungen geben mit Triketoliydrindeulijdrat unter (Geeigneten
Bedingungen Blaufärbung. Ihr Auftreten genügt für j-ich allein nicht, um auf Eiweiß
und seine Abbaustufeu zu schließen.

-) Vgl. S. 370.

^j Oxytryptophan gibt auch eine Färbung mit Millons Reagens, doch zei^t sie
■ein anderes Rot.

A b]de rhal den , Physiologische Chemie. I. I'oil, 5. Aufl. V>')

3g6 XX. Vorlesung.

Es ist jedoch auch möglich, daß Besonderheiten in der Struktur mit maß-
gebend sind.

Die Eiweißkörper lassen sich aus ihren scheinbaren Lösungen auf
ganz verschiedene Arten abtrennen. Die Hitzekoagulation i) haben wir
schon erwähnt. Die Proteine fallen auf Zusatz von Salzen der
Sch>vermetalle. Besonders oft sind Eisenchlorid, Eisenazetat, Kupfer-
sulfat und -azetat, Bleiazetat, Zink- und Uranylazetat zur Abscheidung
von Proteinen verwendet w^orden. Ferner lassen sich die Eiweißstoffe
mittels der sog. Alkaloidreagenzien ausfällen. Sie fallen mit Phosphor-
w^olframsäure und Phosphormolybdänsäure. Auch mit Gerbsäure, Pikrin-
säure, Trichloressigsäure, Ferrozyanwasserstoffsäure erhält man Fällungen.
Unterschichtet man eine Eiweißlösung sehr vorsichtig mit konzentrierter
Salpetersäure in der Kälte, dann tritt an der Beriihrungsstelle beider
Schichten ein grauweißer Ring auf 2) Diese Eiweißprobe ist sehr empfind-
lich. Endlich fallen die meisten Eiweißkörper auf Zusatz von Alkohol.
Einige davon sind allerdings in ihm löslich.

Mit Hilfe dieser Fällungen kann man wohl Eiweiß als solches ab-
scheiden und erkennen, dagegen sind die erwähnten Methoden in den
meisten Fällen ungeeignet, um Gemische verschiedener Proteine zu trennen.
Die einzige Methode^ die bis jetzt mit Erfolg zur Darstellung-
von Proteinen Verw^endung gefunden .hat, ist die von Kilhne'^)
eingeführte und dann namentlich von Hofnieister^) und seinen
Schülern^) und später von Oshorne^) ausgearbeitete Methode
des Aussalzens. Es sind verschiedene Salze zur Fällung angewandt
worden. Bevorzugt sind Ammonsulfat und Zinksulfat. Auch Kochsalz,
Natriumsulfat und Magnesiumsulfat linden Verwendung. Die Erfahrung
hat gezeigt, daß bestimmte Eiweißsubstanzen für ein bestimmtes Salz eine
bestimmte Fällungsgrenze besitzen. Es kommt nicht nur auf die Konzen-
tration der Salzlösung an. Die Aussalzbarkeit eines Proteins ist vielmehr
auch von der absoluten Menge des aussalzenden Salzes und derjenigen
des auszusalzenden Eiweißes abhängig. Die Fällungsgrenze einer Eiweiß-
substanz läßt sich, wie folgt, bestimmen. Man fügt zu der Lösung eines
bestimmten Proteins ganz allmählich eine konzentrierte Lösung eines be-
stimmten Salzes. Man beobachtet, daß nach Zusatz einer bestimmten Menge
der Salzlösung eine Trübung erscheint. Es ist dies die untere Fällungs-
grenze für das betreft'ende Protein und die angewandte Art Salzlösung.
Nun fährt man mit dem Zusatz der Salzlösung fort, bis keine Fällung
mehr erfolgt. Es ist dann die obere Fällungsgrenze erreicht. Sie gilt
wiederum nur für das betreffende Protein und das verwendete Salz. Hat

') Vgl. hierzu S. P. L. Sörensen und E. Jürc/ensen: Biochom. Zeitschr. 31. 397
(1911). Hier findet sicli weitere Literatur.

-) IJellersche Probe.

") ir. Kühne: Verb, des Heidelberger naturhist.-med. Vereins. N. F. 3. 286 (188Ö).
— A. llcynsitis: Fftih/ers Arch. 34. b3U (1884): Zeitschr. f. Biol. 29. 1 (1892).

*) F.Hofmeister: Arch. f. exper. Patb. u. Pharm. 24. 247 (1887); 25. 1 (1888).

^) IV. Pauli: Hofmeisters Beitr. 3. 225 (1902).

«) T. B. Osborne und ./. F. Harris: Amer. Journ. of Physiol. 93. 436 (1905);
.lourn. of the Amer. C'bem. Soc. 25. 537 (1903). — V^gl. auch Ilandb. der Biochem.
Arbeitsmethoden. 2. 270 — 420(1910). (Bearbeitet von Thomas B. Oshortie, Fr. N. Schviz
und Franz Samuel ij.) l'rban t^: Schwarzenborg. Berlin-Wien 1910. — Vgl. ferner IIikio
Wiener: Zeitschr. f. physiol. Cheni. 74. 29 (1911).

J^iweißstotfe und ihre Bausteine. uü^

man ein Gemisch verschiedener Proteine zu trennen, dann beobachtet man
oft, daß nach Erreichung der oberen Fällungsgrenze bei weiterem Zusatz
der Salzlösung keine Ausflockung mehr erfolgt. Erst nach einer bedeutend
höheren Konzentration der Salzlösung in der Eivveißlösung erscheint wieder
eine Trübung. Es ist die untere Fällungsgrenze eines anderen Proteins
erreicht. Um sie erkennen zu können, entfernt man das zuerst ausgefallene
Protein durch Filtration und gibt dann zum Filtrat weiter Salzlösung hinzu.
Ist für das zweite Protein die obere Fällungsgrenze erreicht, dann wird
wieder filtriert und versucht, im Filtrat weitere Eiweißstofte auszusalzen,
falls dieses noch solche enthält. Die Salzlösungen werden kalt gesätti^-t
und ganz neutral verwendet.

Mit Hilfe dieser Methodik ist es gelungen, aus Pflanzen und Tieren
eine sehr große Anzahl von Proteinen abzutrennen. Die so gewonnenen
Eiweißstofte bilden das Ausgangsmaterial der Studien über diese Klasse
von Verbindungen. Außerdem stehen uns noch zahlreiche Eivveißsubstanzen
zur Verfügung, die in der Natur in festem Zustande vorkommen. Es sind
dies Proteine, die in der Tierwelt in gewissem Sinne die Zellulose und
die dieser verwandten Kohlehydrate in ihren Funktionen vertreten. Wie
diese Polysaccharide der Pflanzenwelt als Abgrenzung von Zellen und
Geweben und als Stütze dienen, so finden wir im tierischen Organismus
zahlreiche Gebilde, die mechanischen Funktionen dienen und ganz aus
Eiweiß aufgebaut sind. Diese Gruppe von Proteinen läßt sich im einzelnen
Falle nur sehr schwer in einzelne Bestandteile auflösen, ohne daß sekundäre
Veränderungen, wie Hydrolyse usw., eintreten. Infolgedessen hat man diese
Produkte meist direkt als Ausgangsraaterial benutzt, ohne eine Reinigung
zu versuchen. Hierher gehören die elastischen Fasern, die Keratinarten.
die Seide, das Spongin usw.

Wenn wir uns ein Urteil über die Zusammensetzung einer Verbin-
dung und vor allem auch über ihre Struktur bilden wollen, dann müssen
wir in erster Linie genau wissen, ob das Ausgangsmaterial einheit-
lich ist. Erst dann können wir den Resultaten der Abbauversuche eine
bestimmte Bedeutung zuerteilen und auf ihnen weiterbauen. Sobald es
uns gelingt, einen Körper in Kristallform zu bringen, ist die Möglichkeit
gegeben, ihn zu reinigen. Bei amorphen Körpern ist es außerordentlich
schwer, den Beweiß zu erbringen, daß sie chemisch einheitlich sind. Es
ist in diesen Fällen die Darstellung zahlreicher Derivate, Salze usw. not-
wendig, um zu erfahren, ob das Ausgangsmaterial rein ist. Handelt es
sich um kolloide Verbindungen, dann stellen sich der Reinigung oft fast
unüberwindliche Schwierigkeiten entgegen. Der kolloide Zustand ist nämlich
durch die Eigenschaft, alle möglichen Stoffe aufzunehmen, zu adsorbieren,
ausgezeichnet.

Wie steht es nun mit den Eiweißstoffen? Dürfen wir die Proteine
als chemisch einheitliche Verbindungen ansehen? Oder bedeutet
der Name Protein = Eiweiß nur einen Sammelbegriff für eine Klasse von
einander nahestehenden Verbindungen, wie etwa der Name Stärke mehrere
Verbindungen, wie Amylopektin und Amylose^), zusammenfaßt? Diese
Fragen sind außerordentlich schwer zu beantworten. Es ist erst in
neuester Zeit mit allen Methoden der modernen physikalisch-

0 Vgl. S. .58.

25*

3gg XX. Vorlesung,

chemischen Methodik versucht worden, den Beweis zu führen,
daß kristallisiertes Eieralbumin chemisch einheitlich ist.i) Bei
so kompliziert gebauten Verbindungen läßt sich eine sichere Unterscheidung
zwischen konstanten Gemischen und einheitlichen einfachen Produkten
nach dem jetzigen Stand unserer Methoden wohl kaum durchführen. Die
gebräuchlichen Methoden der Darstellung der Proteine ergeben keine
Gewähr für ihre Reinheit. Wir können uns wohl vorstellen, daß eine
ganze Anzahl von Proteinen die gleichen Fällungsgrenzen aufweisen.
Ferner handelt es sich bei dem Aussalzen nicht um das Fällen eines be-
stimmten Proteins bei einer ganz bestimmten Salzkonzentration, sondern wir
fällen von einem bestimmten Grad der Sättigung an, bis nichts mehr aus-
flockt, d. h. bis die obere Sättigungsgrenze erreicht ist. Es ist wohl möglich,
daß mehrere Proteine innerhalb der unteren und oberen Sättigungsgrenze
der beobachteten scheinbar einheitlichen Fällung ihre beiden Sättigungs-
grenzen haben. Dazu kommt noch, daß die Erfahrung beim Ai-beiten von
Gemischen zeigt, daß die einzelnen Komponenten sich in ihien Eigen-
schaften oft stark beeinflussen. Selbst kristallisierende Verbindungen sind
oft erst auf vielen Umwegen von Beimengungen zu trennen. Sollte es
wirklich möglich sein, durch einfaches Aussalzen aus einem Gemisch von
hochmolekularen Verbindungen chemisch einheitliche Körper abzuscheiden?
Eine solche Annahme hat sehr wenig Wahrscheinlichkeit für sich. Sie läßt
sich direkt prüfen, indem man Polypeptide, die mit Ammonsulfat aus-
salzbar sind, mischt und dann feststellt, ob noch für jedes Polypeptid die
gleichen Sättigungsgrenzen, wie zuvor bei der einzelnen ^'erbindung vor-
handen sind, und damit die Möglichkeit einer Trennung gegeben ist.

Es entspricht auf alle Fälle eher den Tatsachen, Avenn wir
den Namen Protein vorläufig als einen biologischen Sammel-
begriff für hochmolekulare, kolloide, aus Aminosäuren zusam-
mengesetzte Verbindungeu bezeichnen und hervorheben, daß die
bisherigen Methoden wohl gestatten, unter Innehaltung der empirisch
gefundenen Bedingungen immer wieder die gleiche Gruppe von Eiweiß-
stoften zu isolieren, daß hingegen zurzeit für keinen Vertreter der Pro-
teine der Beweis geführt ist, daß er chemisch einheitlich ist. Es ist mög-
lich, daß einheitliche Proteine isoliert sind, es ist auch denkbar, daß manche
davon aus ganz wenigen Komponenten bestehen, es muß jedoch auch mit
der Möglichkeit gerechnet werden, daß jedes einzelne der bis jetzt isolierten
Proteine aus einer größeren Anzahl nahe verwandter Produkte besteht.

Wir sind nicht imstande, zur Isolierung der Proteine prinzipiell
verschiedene Methoden sich folgen zu lassen. In den meisten Fällen wird
ein und dasselbe Verfahren wiederholt angewendet. Wir salzen ein Protein
aus, bringen es wieder in L()sung und fällen wieder. Erhalten wir nun
bei mehrfacher Wiederholung der Aussalzung verschiedene Fraktionen, so
könnte man vermuten, daß es geglückt sei, eine gewisse Reinigung zu
erzielen. In manchen Fällen mag das auch richtig sein, doch dürfen wir
nie außer acht lassen, daß die ?^iweißstotfe Kolloide mit allen ihren Eigen-
schaften darstellen. Vor allem stören die Zustandsänderungen der kolloiden
Proteine die Beurteilung der sogenannten Reinigung eines Proteins außer-

•) Vgl. S. P. L. Sörensen und Marq. Höyrup: Zeitschr. f. physiol. Cheni. 103. 15
(1908); 103. 267 (1918). — S. F. L. Sörensen: Ebenda. 103. 211 (1918); 106. 1 (1919).

Eiweißstotfe uud ihre Bausteine. 3y9

ordentlich. Schon beim Aussalzen zeigen manche Proteine Änderungen
ihres Zustandes. Wir bezeichnen bei Kolloiden den scheinbar gelösten
Zustand als 8ol (Solutio, Lösung), den festen als Gel (abgeleitet von
Gelatine). Der erstere Zustand kann in den letzteren durch alle möglichen
Zwischenstufen übergehen und umgekehrt. In diesem Falle sprechen wir
von einer reversiblen Zustandsänderung. Es tritt jedoch auch der
Fall ein, daß der einmal erreichte Gelzustand beibehalten wird. Er ist
irreversibel geworden. Die Eigenschaften eines Kolloids sind in hohem
Maße von dem augenblicklichen Zustand und vor allem auch von den
vorhandenen Bedingungen abhängig. Wir können uns wohl vorstellen, daß
ein bestimmtes Protein sich bei wiederholtem Aussalzen einzig und allein des-
halb fraktionieren läßt, weil das Fällen und Auflösen Zustandsänderungen
bewirkt, die die Eigenschaften einzelner Teile des Proteins stark beein-
flussen. Diese Bemerkungen sollen nur andeuten, vor welchen Schwierig-
keiten wir stehen, wenn wir die Frage beantworten und experimentell
beweisen sollen, ob es unter den isolierten Proteinen chemisch einheitliche
Individuen gibt.

Wir haben schon früher erwähnt, daß in der Natur scheinbar gelöste,
halbfeste und feste Proteine vorkommen. Die ersteren lassen sich nur so
lange isolieren, als sie ihren genuinen Zustand beibehalten oder in diesen
wieder zurückgebracht werden können. Ist der Zustand eines Proteins irrever-
sibel verändert, dann ist jede Möglichkeit seiner Reinigung im Sinne einer
Abtrennung etwa beigemengter Eiweißstofl'e ausgeschlossen. So ist ein
Eiweißkörper, der durch die Hitze koaguliert worden ist, in seinen ganzen
Eigenschaften so verändert, daß er in den meisten Fällen von anderen
auf die gleiche Weise gewonnenen Proteinen nicht mehr durch seine
Löslichkeit, seine Fällbarkeit usw. unterschieden werden kann, obwohl
die einzelnen Proteine im genuinen Zustand ganz verschieden waren.
Man hat diese Überführung genuiner Eiweißstoflfe in den irreversiblen,
festen Zustand auch Denaturierung genannt, um anzudeuten, daß die
Eigenschaften des Ausgangsmaterials verloren gegangen sind. Eine be-
sondere Art der Gelbildung stellt die Gerinnung dar. Wir werden bei der
Besprechung des Blutes erfahren, daß dieses unter bestimmten Bedingungen
gerinnt. Es ist ein vorher gelöster Eiweißkörper, der ausfällt. Auch die
Totenstarre ist auf die Gerinnung von Eiweiß zurückgeführt worden.
Ferner läßt sich die Milchgerinnung auf die Umwandlung eines Proteins
zurückführen. Wir werden auf diese biologisch wichtigen Gerinnungs-
vorgänge noch zurückkommen.

Fassen wir das Ergebnis der bisherigen Bemühungen, Eiweißstoffe
als chemische Individuen abzutrennen, zusammen, dann ergibt sich, daß
dieses Ziel nicht erreicht worden ist^), oder besser ausgedrückt, wir besitzen
zurzeit keine Kriterien dafür, ob die Reindarstellung von Eiweißstoffen
gelungen ist. Dagegen haben Forscher, wie Kühne, Hofmeister, Osborne,
Methoden ausgearbeitet, die es uns ermr)glichen, aus den einzelnen Aus-
gangsmaterialien immer wieder die gleiche Eiweißart zu erhalten. 2) Es ist
gelungen, eine große Anzahl von Proteinen so zu charakterisieren, daß

') Vgl. auch hierzu Friedrich Obermayer \\nA\Bobert Willheim: Biochem. Zeitschr.
38. 311 (1912); 50. 369 (1913).

-) A'gl. die Literatur zu diesen Prol)lenieu bei 0. Cohnheim: Chemie der Eiweiß-
körper, 1. c. S. 307.

390 XX. Vorlesung.

eine Einteilung- der verschiedenartigen Eiweißsubstanzen möglich geworden
ist. Sie ist auch heute noch maßgebend.

Ehe wir auf die Besprechung des Vorkommens und der Avichtigsten
Eigenschaften der einzelnen Proteinarten eingehen, müssen wir noch der
interessanten Beobachtung gedenken, daß es gelungen ist, eine ganze
Anzahl von Proteinen in kristallisiertem Zustande abzuscheiden.^)
Dieser Befund erweckte große Hoffnungen. Das Problem der Gewinnung
einheitlicher Proteine erschien gelöst. Die genauere Betrachtung der Eigen-
schaften der Eiweißkristalle zeigte jedoch bald, daß das Kristallisations-
vermögen an und für sich keine Gewähr für die Einheitlichkeit der ge-
wonnenen Produkte ergibt. Es ist nämlich gelungen, den Beweis zu führen,
daß Eiweißkristalle, ohne in ihrer Form Änderungen zu zeigen, andere
Kolloide aufnehmen können. Eieralbumin kann z. B. muzinartige, an Glu-
kosamin reiche Proteine enthalten und doch kristallisieren, ^j Unter geeig-
neten Bedingungen läßt sich jedoch ein solches Eiweiß reinigen 3), pnd
man gewinnt dann wieder die gleichen Kristalle, die jedoch bei der voll-
ständigen Hydrolyse weniger Glukosamin ergeben als die erste Kristalli-
sation. Ferner läßt sich Hämoglobin, ein zusammengesetzter Eiweißkörper,
mit anderen Proteinen zusammen zur Kristallisation^bringen.*) Endlich hat
Zsigfnondy^) auf ein eigentümliches Verhalten der kolloiden Goldlösung
bei Anwesenheit von Eiweiß aufmerksam gemacht. Eine reine Goldlösung
wird durch Zusatz von Elektrolyten, z. B. von Kochsalz, ausgefiockt. Ist
dagegen Eiweiß zugegen, so bleibt die Fällung aus. Die Eiweißstotfe
schützen gleichsam das kolloide Gold. Fr. X. Schulz und Zsigmondiß)
haben nun nachgewiesen, daß die Fähigkeit der Eiweißstofife, das kolloide
Gold vor dem Ausfallen zu schützen, sich für jeden Eiweißkörper zahlen-
mäßig ausdrücken läßt. Globulin vermag z. B. unter bestimmten Bedin-
gungen ungefähr die 20 fache Gewichtsmenge Gold zu schützen. Wird eine
Eiweißlösung, die mit Goldlösung gemischt ist, gefällt, so fällt das Gold
mit. Man erhält einen homogenen, roten Niederschlag. Löst man das
Globulin wieder auf, so geht auch das Gold wieder in Lösung. Es ist
klar, daß in diesem Falle sehr leicht eine Verbindung zwischen Gold und
Eiweiß vorgetäuscht werden könnte. Es ist von großem Interesse, daß
auch kristallisiertes Eieralbumin Gold aufnimmt und mit diesem sich Um-
kristallisieren läßt. Auch Kupfer, Eisen, Kalziumoxyd etc. können von
Eiweiß in kolloider Lösung gehalten werden.

Sind wir zurzeit auch nicht imstande, das Kristallisationsvermögen
einiger Eiweißarten allein als Beweis für ihre chemische Einheitlichkeit
anzuführen, so ist doch diese Eigenschaft von allergrößter Bedeutung für
die ßeinigung von Proteinen geworden. Die erhaltenen Kristalle

') Vgl. die Literatur bei Fr. N. Schulz: Die Kristallisation von Eiweißstoft'eu und
ihre Bedeutung für die Eiweißchemie. Gustav Fischer. Jena 1901; ferner in Handbuch
der Biochem. Arbeitsmethoden. 2. 270—346 (1910). (Bearbeitet von Thomas B. Osborne
und Fr. N. Schulz.) Urban & Schwarzenberg. Wien-Berlin 1910.

^) Eniil Abderhalden, Peter Berqell und Theodor Dörpinqhaus : Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 41. 530 (1904).

•') Vgl. hierzu: S. P. L. Sörensen und Marq. Höt/rup : Zeitschr. f. phvsiol. Chem.
103. 15 (1918).

*) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. (hemie.'ST. 484 (1903).

^) i?. Zsifimondy: Zeitsclir. f. aualyt. (Miemie. 40. 697 (1901).

*) Fr. N. Schulz und R. Zsigmondy : Jlo/meisferü. Beiträge. 3. 137 (1902).

Eiweißstoffe uucl ihre Baiisteiue. 39 [

lassen sich nämlich Umkristallisieren. Hierbei verbleibt immer eine
Mutterlauge, die Verunreinigungen enthält. Durch wiederholtes Umkristalli-
sieren läßt sich eine Reinigung erzielen. Allerdings sind wir bei der Um-
kristallisation mit Ausnahme des Hämoglobins bei ein und demselben
Protein auf die gleiche oder doch ganz entsprechende Methode angewiesen.
Es wäre vorteilhafter, wenn die gleichen Kristalle unter ganz verschiedenen
Bedingungen zu erhalten wären. Bis jetzt waren vor allem drei Methoden
erfolgreich. Hofmeister'^) lehrte zuerst, Eieralbuminkristalle darzustellen.
Man entfernt zuerst die sogenannten Globuline durch Halbsättigung der
Eiweißlösung mit Ammonsulfatlösung. Das Filtrat der Globuline läßt man
spontan eindunsten. Sobald die Konzentration der Lösung die untere
Fällungsgrenze für das Eieralbumin erreicht hat, beginnt das Protein in
Kristallform auszufallen.'-) S. F. L. Sörensen'i) hat es unternommen, auf
breitester Grundlage an Hand des kristallisierten, gereinigten Eiereiweißes
seine physikalischen, physikalisch-chemischen und chemischen Eigen-
schaften zu studieren. Es konnte entgegen den bis jetzt herrschenden
Anschauungen gezeigt werden, daß die Kristallisation des Eieralbumins
einer gewöhnlichen Kristallisation entspricht. Ferner ergab sich, daß das
reine Eiereiweiß bis auf einen geringen Phosphorgehalt aschefrei ist.

Auch andere Albumine lassen sich in der gleichen Weise zur Kri-
stallisation bringen. Plasma- bzw. Serumalbumin, Oxjhämogiobin,
sowie einige*) ihm nahe verwandte Verbindungen, wie das Hämoglobin,
das Methämoglobin und ferner das Hämozyanin^) kristallisieren be-
sonders schön. Das Oxyhämoglobin läßt sich auf verschiedene Arten zur
Kristallisation bringen.''') So erhält man z. B. prachtvolle Kristalle, wenn
man zu einer Lösung von Oxyhämoglobin vorsichtig in der Kälte Alkohol
zufügt. Man kann jedoch auch mit Ammonsulfat Kristalle abscheiden.

Eine weitere Methode zur Darstellung von Eiweißkristallen beruht
darauf, daß einige Proteine in lOo/oiger Kochsalzlösung löslich sind und
beim Verdünnen der Lösung in Kristallform ausfallen. Es sind eine ganze
Anzahl von Eiweißsubstanzen der Pflanzenwelt auf diesem Wege in Kri-
stallform erhalten worden.') Vor allem sind die sogenannten Edestine
kristallisationsfähiii:.

*) Franz Hofmeister: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 14. 165 (1889); 16. 187 (1891). —
\g\. ferner F. G. Hoplins und N. N. Pinkus: .Tour«, of Physiol. 23. 130 (1898).

'-) Sehr begünstigt wird die Kristallisation durch Zusatz von Säuren.

ä) S. P. L. Sörensen: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 103. 211 (257) 1918): 106.
1 (1919). — S. P. L. Sörensen und Mar g. Höyrup: Ebenda. 103. 267 (1918).

*) A. Gürber: Sitzungsber. d. phvsik.-med. Gesellsch. zu Würzburg. 143 (1894). —
A. Michel: Ebenda. 29. 28 (1895).

^) Vgl. L. Frrdericq: Arch. de zool. expörim. 7. 535(1878). — M. Henze: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 33. 370(1901): 43. 290(1904). — H'. I). Hallibiirfon: Journ. of. Phvsiol.
6. 300 (1885). — Ernst Philippi: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 104. 88 (1919).

^) Vgl. hierzu F. L. Hünefeld: Der Chemismus in der tierischen Oxydation. F.
A. Brockhaus. Leipzig 1840. —' B. Reichert: Arch. f. (Anat. u.) Physiol. 197 (1849); 71
(1852). — F. Hoppe-Seyler: Mediz. -ehem. Untersuchung. 2. 181 (1867). — 0. Zinofski/:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 10. 16 (1885;. — G. Hüfner: Ebenda. 4. 382 (1880); 8. 366
(1884). — G. Hüfner und ./. Otto: Ebenda. 7. 65 (1882). — A.Jäderholm: Zeitschrift
f. Biol. 20.419 (1848). — Emil Abderhalden: Ebenda. 24. 545 (1898).

'') O. Maschke: Zeitschr. f. prakt. Chemie. 74. 436 (1858). — 0. Schmiedeberg:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 1. 205 (1877). — E. Drechsel: Zeitschr. f. prakt. Chemie. 19.
331 (1879). — Georg Grübler: Ebenda. 23. 97 (1881). — Vgl. weitere Literatur bei
Osborne : Handbuch der Biochem. Arbeitsmethoden 1. c. S. 385, Zitat 3.

392 •^^' Vorlesung.

Eiweißkristalle sind auch wiederholt in der Natur vorgebildet beob-
achtet worden. Allerdings steht die Identitizierung der beobachteten Kri-
stalle mit Eiweiß oft auf schwachen Füßen 1 So hat bereits im Jahre 1850
Th. Hartig^) im Klebermehl kristallinische Gebilde gesehen, die als Aleuron-
kristalle oder auch als Ptlanzenkristalloide bezeichnet worden sind.
Die Eiweißnatur dieser Kristalle hat BrnUkof er-) festgestellt. Eiweißkristalle
sind ferner namentlich in vielen Samen, wie z. B. in Kürbissamen. Hanf-
samen, Rizinnssamen und vor allem in der Paranuß beobachtet worden.
Ein sehr hübsches Demonstrationsobjekt für derartige Kristallbildun-
gen gibt der zu den Orobancheen gehörende Schmarotzer, die Schuppen -
wurz'M, Lathraea squamaria. Sie enthält in den Zellkernen Protein-
kristalle.

Sehr leicht kristallisiert ein aus Antiaris-Saft gewonnenes Protein.
Es läßt sich mit OB" oiger Essigsäure in Lösung bringen und scheidet
sich bei ihrem Einengen in Kristallen ab.*)

Auch in tierischen GeAveben sind Kristalle oöenljar eiweißartiger
Natur vereinzelt beobachtet worden. So hat man in den Darmepithelien
des Mehlwurms, Tenebrio molitor, sechsseitige Tafeln festgestellt. s;
R. List^) gibt an, in den Pigmentzellen der Radialnerven vom Sphae-
rechinus granularis Rhomboeder und Hexaeder beobachtet zu haben,
die Eiweißreaktionen gaben. Auch die in den Eiern von Fischen und Am-
phibien beobachteten Dotterplättchen, rektanguläre und (|aadratische Tä-
felchen, gehören hierher. Auch in den Eiern des Rehs sind derartige Pro-
dukte festgestellt worden") und ebenso in den Epithelien des Hodens des
Menschen. 8)

Großes Interesse ist von jeher der Frage nach dem Molekular-
gewicht der Eiweißkörper entgegen gebracht worden. ^i Man ist auf ver-
schiedenen Wegen vorgegangen. Zunächst kann uns die elementare Zu-
sammen set/.ung einen Anhaltspunkt geben. Vor allem ist der Schwefelgehalt
berücksichtigt worden. Hat ein als ..rein" angesehener Eiweißkörper einen
Gehalt von P „ an Schwefel, dann muß sein Molekulargewicht 3200mal
schwerer sein als dasjenige des Wasserstoffs. Wir erhalten nach dieser
Berechnung nur Minimalzahlen, da wir nicht wissen, wieviel Atome Schwefel
auf ein Molekül Eiweiß kommen. Der Schwefelgehalt der verschiedenen
Eiweißarten ist ein recht verschiedener. Es sind folgende Berechnungen
ausgeführt worden i"):

1) Th. Hartiq: Botan. Ztg. Nr. 50. 881 (1850).

-) L. Radlkofer: t'ber Kristalle proteiiihaltiger Körper priauzlicheii und tierischen
Ursprungs. W. Engelmaun. Leipzig 1859.

^) A. F. W. Schinipir: Zeitschr. f. Kristallographie. 1880.

*) Y. Kotake und F. Knoop: Zeitscbr. f. physiol. Chemie. 75. 488 (1911). —
H. Kiliani: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 46. (167 (19i;i).

5) Vgl. Jnh. Frevtzel: Arch. f. mikroskopische Anatomie. 26. 287. — Berliner
entomol. Zeitschr. 26 (1882) und W. BiedenncDin: PJiüf/ers Archiv. 72. 105 (1898).

«) B. List: Anat. Anzeiger. 7. 185 (1897).

') V. r. Fbner: Sitzuogsher. d. kais. Akad. d. Wissensch. zu Wien. 110. Abt. 3 (1901).

«) Lubarsch: l'irchown Archiv. 145. 317 u. 3B2 (]89()).

") Vgl. die übersichtliche Zusammenstellung und Besprechung der diese Frage berüh-
renden Literaturhei/V. A'. .sWh//^.- Die Größe des Eiweißmoleküls. Gustav Fischer. Jena 1903.

>"j Fr. N. Schulz: 1. c. S. 17.

Eiweißstofte und ihre Bausteine. 393

Molekulargewicht

(unter der AnDahme, daß
auf jedes Molekül Eiweiß
Ol ,■^■ n , "nr ein Atom Schwefel

Schwetel m »/o entfällt)

(»xyhämoglobin (Pferd) . . 043 7440

Edestin (kristallisiertj . . . 087 3780

Eieralbumin (kristallisiert) . 13 2460

Globulin 138 2320

Serumalbumin (krist.; Pferd) . 189 1800

Unter Berücksichtigung des Umstandes, daß diese Eiweißstoffe nicht
nur ein Atom Schwefel pro Molekül enthalten, berechnet Fr. X. Schulz^)
als Molekulargewicht für Seruraalbumin 5100, für Eieralbumin 4900, für
Oxyhämoglobin 14 800 und für Edestin 7o00.-)

Einen weiteren Anhaltspunkt für die Bestimmung des Molekular-
gewichtes geben uns die substituierten Eiweißkörper, vor allem das Oxy-
hämoglobin. Dieses enthält neben dem Eiweißkörper Globin einen eisen-
haltigen Paarling. nämlich das Hämatin. Der Eisengehalt des Oxyhämoglobins
aus Pferdeblut beträgt 0o35*'/o, für andere Gxyhämoglobinarten haben die
Bestimmungen zum Teil wechselnde Werte — 04 — O^ö^/o — ergeben. Jedes
Hämatinmolekül enthält ein Atom Eisen. Ein Eisengehalt von 04 — 0'b°/o
verlangt ein Molekül von 14 000— 1 1 200, ein Schwefelgehalt von 0-43— O-ß?"/»
erfordert ein solches von 14 800 — 9000 und ein Hämatingehalt von 4 — 5"/o ^)
ein solches von 14 800 — 11800. Neuerdings haben Hüfner und Gansser^)
das Molekulargewicht des Oxyhämoglobins direkt bestimmt und gefunden,
daß es für Pferdeoxyhämoglobin 15115 und für Rinderhämoglobin 16 321
beträgt. Wir können als festgestellt betrachten, daß dem C)xyhämoglobin
als solchem ein so hohes Molekulargewicht zukommt, dagegen ist es noch
fraglich, ob der Eiweißpaarling des Oxyhämoglobins, das Globin, auch ein
so gewaltiges Molekül darstellt. Die Annahme, daß auf ein Hämatinmolekül
ein Globinmolekül kommt, ist nicht einwandfrei bewiesen. Es spricht
manches dafür, daß mehrere Globinmoleküle mit einem Molekül Hämatin
gebunden sind. Außerdem ist es sehr fraglich, ob das Globin selbst ein-
heitlich ist. Jedenfalls liegt zurzeit kein zwingender Grund vor, aus dem
Molekulargewicht des Oxyhämoglobins einen direkten Schluß auf die
Mölekulargröße des Globins zu ziehen.

Es ist auch versucht worden, den Gehalt von Eiweißfällungen mittelst
Kupfer. Kalzium, Silber usw. an diesen Metallen als Maßstab für die Mole-
kulargewichtsbestimmung zu verwenden.^)

Es ist schwer zu sagen, ob man salzartige Verbindungen annehmen
darf. Neuere Untersuchungen über Kolloide zeigen, wie außerordentlich vor-
sichtig man in der Beurteilung derartiger „Verbindungen" sein muß. Es
können chemische Verbindungen vorliegen, es ist jedoch auch möglich, daß

») Fr. N. Schulz: 1. c. S. 392.

^) Für sorgfältig gereiuigtes Eieralbumin wird neuerdings das Molekulargewicht
auf 34 000 berechnet. Vgl. S. P. L. Sörensen, S. A. Christiansen, Marg. Hönrup, S. Gold-
schmidt und S. Palitzsch: C. r. du Lab. de Carlsberg. 12. 262 (1917). — Vgl. auch
R. Willstättcr und E. Waldschntidt-Leitz : Berichte d. Deutschen Chem. Ges. 54. 2988
(1921).

») Fr. N. Schulz: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 24. 449 (1898).

*) G. Hüfner und E. Gansser: Arch. f. (Anat. u.) Phvsiol. 209 (1907).

5) E. Harnack: Zeitschr. f. physiol. Chem. 5. 19S (1881).

394 XX. Yorlesimg.

es sich um Adsorptionserscheinungen handelt. Schon die Erfahrungen mit
den Polypeptiden zeigen, wie vorsichtig man in der Beurteilung von Salzen
sein muß. Es kommt ganz auf die Bedingungen an. unter denen man
z. B. ein Kupfersalz darstellt. Man erhält bald „normale", bald ganz
anormal zusammengesetzte Verbindungen.^)

Es lassen sich somit über die Molekulargröße der Proteine
vorläufig keine ganz sichergestellten Angaben machen. 2) Wahr-
scheinlich zeigen die einzelnen Eiw^eißstoffe untereinander auch in dieser
Hinsicht große Unterschiede.

Vielleicht wird es später möglich sein, das Molekulargewicht be-
stimmter Eiweißstotfe auf Grund der bei der vollständigen Hydrolyse auf-
gefundenen Aminosäuren festzustellen. Allerdings setzt auch diese Methode
voraus, daß das Ausgangsmaterial ganz einheitlich ist.

Wir haben wiederholt hervorgehoben, daß für die Eiweißstotfe das
am meisten charakteristische Merkmal ihr Aufbau aus Aminosäuren und
ihr kolloider Zustand ist. Die erstere Eigenschaft haben sie mit den Pep-
tonen und Polypeptiden gemein. Der physikalische Zustand trennt sie von
ihnen. Bevor wir die Frage der Beteiligung der einzelnen Aminosäure am
Aufbau der verschiedenen Proteinarten erörtern, wollen wir die Einteilung
der Eiweißstoffe und ihr Vorkommen kurz erörtern.

Zunächst zerfallen die Eiweißstoffe in zwei große Gruppen, je nach-
dem sie als solche oder gepaart mit einer nicht eiweißartigen Verbindung
vorkommen. Man nennt die ersteren einfache Eiweißstoffe oder Pro-
teine und die letzteren zusammengesetzte Eiweißstoffe oder Pro-
teide. Diese Art der Bezeichnung ist nicht ganz klar, denn es ist ganz
gut möglich, daß es neben den einfachen Eiweißkörpern auch solche gibt,
die aus mehreren Molekülen einfacher Proteine zusammengesetzt sind. Man
könnte in diesem Falle von Polyproteinen sprechen. Weniger mißver-
ständlich sind die Bezeichnungen Eiweiß = Protein und Eiweißver-,
bindungen = Proteide.

Die Proteide umfassen zwei Klassen von Verbindungen, die durch
die Art der nicht eiweißartigen Komponente scharf charakterisiert sind.
Es sind d^es die Nukleoproteide und ferner die Farbstoffeiweiß-
verbindungen mit den diesen nahestehenden Verbindungen. Die Nukleo-
proteide enthalten als nicht zum Eiweiß in Beziehung stehendem Paar-
ung die Nukleinsäuren. Zu den Farbstoffeiweißverbindungen ge-
hört der Blutfarbstoff, das Hämoglobin. Bei ihm findet sich eine eisen-
haltige Verbindung — Hämatin genannt — mit einem Eiweiß besonderer
Art, dem Globin, verknüpft. Zu dieser Gruppe gehören ferner das Phyko-
erythrin^) und das Phykozyan.*) Auch das Hämozyanin ist ein
Proteid. Seine Farbstofifkomponente ist noch nicht genau bekannt. Man hat
ferner jene Eiweißstoffe, die Phosphor enthalten, zu den Proteiden hin-
zugerechnet und sie Phosphorproteide genannt. Es hat sich nämlich
herausgestellt, daß der Phosphor, soweit die Art seines Vorkommens be-
kannt geworden ist, in Form von Phosphorsäure zugegen ist. Sie ist

') P. A. Kober und K. Sugiura: Joiiru.'of Biol. Chcm. 10. 9 (1911); 13. 1 (1912).
^) Unter anderem sei erwähnt, daß K. Ymnakami [The Biocliem. J. 14. 522 (1920)]
für das Kaseinogen ein Molekulargewicht von nur 2000 annimmt.
*) Vgl. U. Molisch: Botan. Zeitg. 177 (1894).
♦) H. Molisch: Ebenda. 131 (1895).

EiweiOstotfe und ihre Bausteiue. 395

leicht als solche abspaltbar. ^j Man könnte vielleicht von Eiweißphos-
phaten sprechen. Ob der Phosphor ausschließlich in dieser Form in den
Eiweißstoffen vorkommt, ist noch unentschieden.

Endlich hat man Glukoproteide unterschieden.-) Sie sollen neben
Eiweiß ein Kohlehydrat enthalten. Diese Gruppe ist zurzeit noch wenig
klargestellt. Wenn wir von Proteiden sprechen, dann stellen wir uns Ver-
bindungen vor, die ans Eiweiß und einem nicht eiweißartigen Paarung be-
stehen. Sie müssen aus diesen beiden Bruchstücken aufgebaut sein und auch
in sie zerlegt werden können. Bei den sogenannten Glukoproteiden steht der
Beweis, daß eine Spaltung in ein Kohlehydrat und in Eiweiß möglich ist.
noch ganz aus. Vor allem ist es nie gelungen, das Glukosamin aus Mü-
zinen abzuspalten, ohne daß gleichzeitig ein Abbau des Eiweißes eingetreten
wäre. Vorläiitig spricht nichts gegen die Annahme, daß das Glukosamin
am Aufbau des Eiweißmoleküls direkt teilnimmt. In diesem Falle ge-
hören die Glukosamin führenden Eiweißstofte zu den Proteinen und nicht
zu den Proteiden.

Pie einfachen Ei weiß Stoffe, die Proteine, lassen sich in die
folgenden Gruppen einteilen:

Albumine. Sie sind sehr verbreitet. Man bezeichnet sie gewöhnlich
nach dem Ort ihres Vorkommens. So spricht man von Plasma- bzw.
Seruraalbumin. von Eieralbumin, von Milchalbumin usw. Die
Albumine sind neutrale Eiweißkörper. Sie lösen sich in salz-
freiem Wasser. Sie sind auch in verdünnten Salzlösungen, Säuren
und Alkalien löslich. Den bisher bekannten Albuminen fehlt das Gly-
kokoll. Die erwähnten drei Albumine sind in Kristallform erhalten worden.
Auch im Pflanzenreich finden sich Albumine. Ein solches ist das Leu-
kos in aus Gerste, Roggen und Weizen. Ferner gehören hierhin das
Rizin aus der Rizinusbohne und das Legumelin aus Erbsen, Linsen
und Wicken.

Globuline. Sie finden sich überall mit den Albuminen zusammen.
Sie gehören zu den am meisten verbreiteten Proteinen, die wir kennen.
Wir unterscheiden Plasma- bzw. Serumglobulin, Eierglobulin. Milch-
globulin usw. Die Globuline sind in Wasser und in verdünnten
Säuren unlöslich. Sie lösen sich in verdünnten Alkalien und
verdünnten Neutralsalzlösungen. Verdünnt man eine Globulinlösung
mit Wasser, dann beobachtet man das Auftreten einer Trübung. Sie deutet an,
daß die Globuline ausgefallen sind. Das gleiche erreichen wir. wenn wir z. B.
Blutplasma oder -serum der Dialyse gegen destilliertes Wasser unterwerfen.
Es diffundieren Salze in die Außenflüssigkeit und damit werden den
Globulinen die Bedingungen zur Lösung entzogen. Sie fallen aus, während
die Albumine gelöst bleiben. Man kann die Globuline durch Ansäuern
ihrer Lösungen fällen. Es genügt schon das Durchleiten von Kohlensäure
durch eine Globulinlösung, um sie zur Abscheidung zu bringen. Die Glo-
buline sind sehr empfindlich. Sie werden sehr bald denaturiert und damit
unlöslich. Die Globuline sind ihrer ganzen Natur nach Säuren.

') Vgl. R. H. Aders Flimmer uud W. M.'Bayliss: Jourii. of Phvsiol. 33. 439
(1906). — R. H. Aders Plimmcr und F. H. Scott: Ebenda. 38. 247 (1909j.

-) Die erste Beobachtuug über den Gehalt der Müzine au reduzierenden Stoffen
stammt von A. Eichwald: Liebigs Anualen. 134. 177 (1865).

396 -^^^ Vorlesung.

Die Globuline enthalten im Gegensatz zu den Albuminen Gl y kokoll.
Es sind zu dieser Gruppe noch einige Proteine hinzugerechnet worden,
die in mancher Beziehung ein abweichendes Verhalten gegenüber den
eigentlichen Globulinen zeigen. So sind unter pathologischen Verhältnissen
im Harn Globulinarten beobachtet worden. Ferner hat man ein Globulin
der Muskelzellen mit einem besonderen Namen — Myosin, Myogen —
belegt. Endlich sind das Ovomuzin aus Eierklar, das Laktoglobulin
aus Milch, das Lentoglobulin aus der Linse, Thyreoglobulin aus der
Schilddrüse und der sogenannte Bence-Jonessche Eiweißkörper unter die
Globuline eingereiht worden. Der letztere Eiweißkörper findet sich im
Harn bei bestimmten Erkrankungen, vor allem bei Osteosarkomatose. Er
kristallisiert. Dieses Protein ist leicht daran zu erkennen, daß es beim
Erhitzen zunächst gerinnt, jedoch bei höherer Temperatur wieder in
Lösung geht. Weitere Globuline sind das Perkaglobulin des Rogens
von Fischen, das Fibrinogen des Blutes, das bei der Gerinnung das
Fibrin liefert.^) Zahlreiche Globuline sind in der Pflanzenwelt, besonders
in den Samen aufgefunden worden. Hierher gehören die Edestine (aus Hanf-,
Sonnenblumensamen usw.), das Exzelsin aus der Paranuß, das Globulin
aus Kürbissamen, aus Baumwollsamen, das Amandin aus Mandeln, das
Juglansin aus der Walnuß, das Legumin aus Erbsen Linsen, Wicken,
das Vizilin aus Erbsen, Linsen und der Saubohne, das Phaseolin aus
Bohnen, das Glyzinin aus der Sojabohne, das Vi gn in aus der Kuherbse,
das Konglutin aus Lupinensamen, das Korylin aus Haselnüssen usw.
Manche von diesen Globulinen sind in kristallinischem Zustande erhalten
worden.

Eine Gruppe für sich bilden die Gluteline. Sie sind bisher nur im
Pflanzenreich beobachtet worden und vorläufig noch unvollständig unter-
sucht und abgegrenzt. Sie bilden mit Basen in Wasser lösliche Salze. Da-
hin gehört das Glutenin aus Weizensamen, das Maisglutenin und das
Oryzenin aus Reissamen.

Besser charakterisiert sind die Prolamine. Mit diesem Namen hat
Oshorne jene Proteine belegt, die in Alkohol litslich sind. Bis jetzt kannten
wir nur Vertreter dieser Klasse von Proteinen aus der Pflanzenwelt. Neuer-
dings ist mitgeteilt worden, daß auch in der Milch in Alkohol lösliche
Proteine vorhanden sind. 2) Ihre Untersuchung ist noch nicht so weit durch-
geführt, daß man die Frage entscheiden könnte, ob sie in die Gruppe der
Prolamine hineingehören. Im Pflanzenreich sind mehrere Angehörige dieser
Klasse von Proteinen aufgefunden worden. Es gehört hieher das Gliadin.
Es findet sich im Weizenmehl. Es löst sich in 60 — SOVoigem Alkohol.
Das Gliadin bildet mit Säuren und Basen Salze, die zum Teil in Wasser
löslich sind. Ferner ist aus Roggen- und Hafermehl ein Prolamin ge-
wonnen worden. In den Samen der Gerste findet sich das Hör den in und
im Mais das Zein. Den Prolaminen fehlt das Lysin. Im Gliadin sind
geringe Mengen von Lysin gefunden worden. Es ist jedoch fraglich, ob ihm

*) Es scheint bei verschiedenen Tierarten die gleiche Zusammensetzung zu haben.
Vgl. Boss Äiken Gortner und Alexander J. Würtz': Journ. Americ. Chem. Soc. 39. 2239
(1917).

^) Th. B. Oshorne, A. J . Wakeman, Ch. S. Leavenuorth und i). L. Nolan: Journ.
of biol. Chem. 33. 7, 243 (1918).

Eiweißstott'e und ihre Bausteine. 397

diese Aminosäure selbst zukommt, oder oij sie auf eine Beimengung- eines
anderen Proteins zurückzuführen ist.^j

Eine weitere Gruppe von Proteinen bilden die Müzine. Sie sind
zunächst durch ihre physikalischen Eigenschaften ausgezeichnet. Die Mü-
zine tinden sich in der Natur in zähflüssigem Zustand. Sie bedingen das
Fadenziehen vieler Sekrete. Mau hat zahlreiche Muzinarten unterschieden
und siß in Ermanglung einer Charakterisierung auf Grund besonderer
Eigenschaften einfach nach ihrem Vorkommen benannt. So sprechen
wir von einem Submaxillarismuzin, einem Gallenmuzin. einem
Magen- und Darmmuzin, einem Serosamuzin usw. Auch in der
M7/rtr^o>^schen Sülze der Nabelschnur finden sich Müzine. Besonders
verbreitet sind sie ferner bei den Schnecken. Ferner treffen wir auf
Angehörige der Reihe der Müzine bei den Fischeiern. Besonders große
Mengen einer Muzinart lassen sich aus dem Inhalt von Ovarialkysto-
men gewinnen. Man hat dieses Muzin Pseudomuzin genannt und da-
neben noch ein Paramuzin unterschieden. Es unterliegt keinem Zwei-
fel, daß unter den Müzinen manches Protein untergebracht worden ist.
das gar nicht hierher gehört. Ferner sind wohl die meisten Müzine
stark verunreinigt. Es ist fast unmöglich, diese zähflüssigen Proteine zu
reinigen. Sie stellen Säuren dar.

Den Müzinen stehen die Mukoide sehr nahe. Sie unterscheiden sich
von den Müzinen dadurch, daß sie durch Säuren nicht fällbar sind. Zu
dieser Gruppe gehören das Ovomukoid aus dem Eiereiweiß der Yogel-
eier, das Serummukoid, das Harnmukoid. das Hyalomukoid aus
dem Glaskörper, das Korneamukoid, ferner das Chondro-. Tendo- und
Osseomukoid. Außerdem sind noch aus Ligamenten, aus der Haut, aus
Eihüllen niederer Tierarten usav. Proteine gewonnen worden, die den
Mukoiden nahe zu stehen scheinen. In den Müzinen und Mukoiden sind,
wie S. 337 erwähnt, die Verbindungen Chondroitin- und Mukoitin-
schwefelsäure gefunden Avorden.-j Chondroitinschwefelsäure ist aus der
Aorta, der Sklera, aus Sehnen und Knorpel erhalten worden. Mukoitin-
schwefelsäure aus der Hornhaut, dem Glaskörper, aus Serummukoid. Ovo-
mukoid, Mukoid aus Ovarialzysten, aus Muzin der Magenschleimhaut.

Wir kommen nunmehr zu zwei Klassen von Proteinen, die ihren
ganzen Eigenschaften und ihrer Zusammensetzung nach eine besondere
Stellung einnehmen. Es sind dies die Histone und Protamine. Sie sind
beide durch ihre basischen Eigenschaften ausgezeichnet. Sie enthalten
viel Lysin, Arginin und Histidin oder auch nur eine dieser Amino-
säuren.

Beide Gruppen von Proteinen tinden sich in der Natur nicht in
freiem Zustande. Sie sind vielmehr mit sauren Verbindungen zu
Proteiden verknüpft. Wir kennen Verbindungen von Histonen mit
Nukleinsäuren. Ferner dürfte das mit dem Humatin verknüpfte Globin
auch zu den Histonen zu rechnen sein. ^Manche Be(»bachtung spricht auch
für das Vorkommen von Verbindunüen zwischen Histonen und

') Vgl. Emil Abderhalden und Casimir Funk: Zeitsclir. f. pbysiol. Chemie. 40.
41H (1909). — '1 liomas B. Oshorne und Charles S. Leavenicorth: Jouru. of biol. Chem.
14. 481 (1913y.

-) Vgl. die Literatur S. 336.

398 •^-^- Vorlesung.

Protaminen mit sauren Proteinen. Diese Kombinationen wären unter
die Polyproteine einzureihen.

Es sind Histone^) aus den roten Blutkörperchen der Vögel, aus der
Thymusdrüse, aus dem Sperma von Fischen usw. isoliert worden. Sie
enthalten etwa 20— SO^/o der oben erwähnten Aminosäuren.

Die Protamine sind von Miescher^) entdeckt worden. Ihre genauere
Kenntnis verdanken wir Kossel^) und seinen Schülern. Es sind die Pro-
tamine vor allem aus den Testikeln von Fischen gewonnen worden. Ihre
Bezeichnung ergibt die Herkunft. Wir unterscheiden Salm in (Lachs),
Klup ein (Hering), Skombr in (Makrele), Zyklopter in (Seehase, Cyclopterus
lumpus), Zyprinine (Karpfen), Sturin (Stör), Accipenserin (Accipenser),
Silurin (Wels) usw. Auch aus dem Sperma des Menschen ist ein
protaminartiges Protein gewonnen worden. Erwähnt sei noch, daß Kosscl
die zusammengesetzten, den Peptonen der übrigen Proteine entsprechenden
Abbaustufen der Protamine Protone genannt hat.*) Die Protamine be-
stehen zum allergrößten Teil aus den sog. Diaminosäuren. Die Mono-
aminosäuren treten an Menge ganz zurück. Es sind auch immer nur
einzelne davon vorhanden

Wir kommen nun zu einer Gruppe von Proteinen, die wir am besten
nach ihrer Funktion charakterisieren können. Es handelt sich um Eiweiß-
stoffe, die im tierischen Organismus mechanische Funktionen erfüllen.
Man hat sie Gerüsteiweiße genannt, doch wird dieser Name nicht der
Funktion aller Glieder dieser Reihe gerecht. Das Elastin z. B. kann wohl
kaum oder doch nur zum Teil als Gerüstsubstanz bezeichnet werden.
Früher hat man dieser Gruppe von Eiweißstolfen den Namen Albuminoide
gegeben, besser paßt der Name Proteinoide. Man könnte sie auch, unter
Berücksichtigung ihres reichen Gehaltes an Glykokoll, Glyzinamine nennen.
Die Glieder dieser Reihe sind einmal dadurch charakterisiert, daß sie stets
in festem Zustande auftreten und ferner fast ausschließlich
aus Monoaminsäuren bestehen. Bei ihrer Einteilung hat man sich
ganz einfach an ihr Vorkommen gehalten. Es seien zunächst die wichtigsten
Proteine dieser Gruppe, die bei den Averteb raten sich finden, er-
wähnt. Die verschiedensten Schwämme bauen ihre Gerüstsubstanz aus
dem Protein Spongin auf. Wir sind ihm schon einmal begegnet, als wir
das Vorkommen von 3, o-Dijod-1-tyrosin besprachen. Spongin enthält
diesen Baustein. Auch das Gorgonin, das Achsenskelett von Korallen,
enthält Dijod- und Dibrom ^)-ty rosin. Kornein findet sich ebenfalls in
Korallen und enthält Jod. Es bestehen auch die Hornröhren des Röhren-
wurmes Onuphis und Spirographis aus Eiweiß (Onuphin und Spiro-

') Vgl. 11. a. Ä. Kossei: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 8. 511 (1883 '84). — L. Lilienfeld:
Ebenda. 18. 476 (1894). — F. Mescher: Arch. f. exper. Path. u. Phannak. 37. 100(1896). —
Irar Baiu/: Zeitsclir. f. pliysiol. Chemie. 27. 463 (1897); 30. 508 (1900); Hofmeisters ßeitr.
4. 115, 331 u. 362 (1903).' — F. Gonbmi: Arch. intcrnat. de Physiol. 8. 300 (1909).

*) Friedrich Miesc/ier: Histochemische und pbvsiol. Arbeiten. 2. F. C. W. Vogel.
Leipzig 1897.

^) A. Kossei: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 22. 176 (189()); 25. I(i5 (1898); 26. 588
(1899); Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 34. 3214 (1901) und weitere Ar1)eiten von Mafhews,
F. Kutscher, Dcikin, Goto u. A. in der Zeitschr. f. physiol. Chemie.

") M. Goto: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 37. 94 (1903). — A. Kossei und F. Weiss:
Ebenda. 59. 281 (1909).

"•) Vgl. dazu Carl l'h. Monier: Zeitsciu-. f. phvsiol. Chemie. 88. 138 (1913).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 399

graphin). Das Konchiolin stellt die organische Grundsubstanz der
Muschelschalen dar. Ein sehr interessantes Protein dieser Reihe ist der
von manchen Muscheln abgeschiedene Byssus. Er besteht aus seideglän-
zenden Fäden, die der Seide sehr ähnlich sind. Auch in ihrem Gehalt
an Aminosäuren finden sich Anklänge an diese. Die Seide gehört eben-
falls hierher. Die Raupen der verschiedensten Vertreter der Lepidopteren
liefern Gespinste, die alle zur Eiweißgruppe gehören. Auch die Spinnen
spinnen mit Eiweiß! Ferner sondern viele Käfer i) ein an Eiweiß
reiches Sekret ab, das zu feinen Fäden ausgesponnen wird und bald
erstarrt, nachdem es die Spinndrüse verlassen hat. Der Seidenfaden ist
nicht einheitlich. Man kann aus ihm durch Auskochen mit Wasser
den Seidenleim = Serizin erhalten. Es bleibt dann das Seidenfibroin
zurück.

Auch die Vertebraten verfügen über sehr verschiedenartige Proteine
dieser Reihe. Es seien erwähnt das Elastin, das die Grundsubstanz des
elastischen Gewebes darstellt, ferner die zahlreichen Keratinarten.
Keratine finden sich in der Oberhaut, sie setzen die Haare, Federn, die
Nägel, Hufe, Geweihe, Hörner, die Barten des Wales, den Panzer der
Schildkröte, das Hörn des Nasenhorns usw. zusammen. Im Nervengewebe
findet sich das Neurokeratin. Es sind ferner zu erwähnen: Proteine, die
EihüUen aufbauen. Bis jetzt sind die EihüUen von Testudo graeca, von
Scyllium stellare, die Vogeleihüllen (Ovokeratin) genauer untersucht
w^orden. Mit Koilin ist der hornartige Überzug des Vogelmagens be-
zeichnet worden.-) Schließlich wären noch Vertreter dieser Gruppe von
Proteinen zu erwähnen, die die Grundsubstanz des retikulären Bindegewebes
bilden (Retikulin), und ferner in der Linse, in tierischen Membranen,
im Knorpel und im Knochen anzutreften sind.

Hierher gehören auch das Kollagen und der Leim. Das erstere
bildet die Hauptmenge der Grundsubstanz des lockeren Bindegewebes. Es
findet sich ferner in Sehnen, Faszien, Bändern, im Knorpel und in Knochen.
Auch das aus Fischschuppen gewonnene Kollagen gehört hierher. Der Leim,
Gelatine oder Glutin genannt, entsteht aus dem Kollagen durch Lösen
in kochendem Wasser. Der Leim erstarrt bei gewöhnlicher Temperatur
und wird bei etwa '60" wieder verflüssigt.

Von den Proteiden haben wir bereits den Eiweißanteil des Hämo-
globins erwähnt, nämlich das Globin. Es ist durch einen auffallend hohen
Gehalt an His tidin ausgezeichnet. Wir haben auch schon erwähnt, daß
Histone nnd Protamine in den Nukleoproteiden enthalten sind. Diese
letzteren sind am Aufbau der Kernsubstanzen beteiligt. Es sind eine ganze
Anzahl verschiedener Nukleoproteide dargestellt und untersucht w^orden.
Das Hauptinteresse wurde freilich nicht den Eiweißanteilen, sondern der
an ihrem Aufbau beteiligten Nukleinsäure zugewandt. So sind Nukleo-
proteide aus den Blutkörperchen der Vögel, aus Eiern, aus Gehirn, aus
Hefe, aus der Leber, aus den Nieren, Nebennieren, den Muskeln, der Milz,
der Pankreasdrüse, der Schilddrüse, aus Fischsperraa usw. gewonnen worden.

Es bleiben noch die Phosphorproteide zu besprechen. Es sind
unter diesem Namen eine ganze Anzahl verschiedenartiger Eiweißsubstanzen

*) Nach eigenen Feststellungen.

Ö K. B. Uofmann und Fritz P/t^/.- Zeitschr. f. pli\>iol. Chemie. 52. 448(1907).

400 X^' Vorlesung.

zusammengefaßt worden. Als gemeinsames Merkmal findet sich eigentlich
nur der Gehalt an Phosphor bzw. an Phosphorsäure. Manche Forscher
rechnen diese Eiweißstofte zu den Proteinen, andere zu den Proteiden. Bei
manchen wissen wir nicht mit Sicherheit, ob ihnen der Phosphor wirklich
zukommt. Wiederholt konnte festgestellt werden, daß er nur einer Verun-
reinigung zuzuschreiben war. Die Aufstellung der Gruppe der Phosphor-
proteide stellt nur einen Notbehelf dar, um einige Namen, die sich einge-
bürgert hatten und unrichtige Vorstellungen erwecken konnten, ganz
auszuschalten. So nannte man früher manche der jetzt hier eingereihten
Verbindungen Nukleoalbumine. Diese Bezeichnung führte zu Verwechs-
lungen mit den Nukleoproteiden.

Die zu den Phosphorproteinen gehörenden Eiweißsubstanzen besitzen
saure Eigenschaften. Sie sind unlöslich in Wasser und lassen sich, wie die
Globuline durch Säuren ausfällen. Hierher gehört das Kaseinogen, das
in der Milch vorkommt.^) Es sind eine ganze Anzahl von Salzen des
Kaseinogens dargestellt und untersucht worden. Auch Azidkaseine sind
bekannt. Pepsinsalzsäure spaltet aus dem Kasein Phosphorsäure ab. Lab-
ferment 2), ein im Magensaft vorkommendes Ferment, führt das Kaseinogen
in Kasein über. Bei der Milchgerinnung fällt das Kasein als Kalksalz aus.
Es handelt sich nicht um einen eigentlichen Gerinnungsvorgang, sondern
um eine richtige Fällung eines schwerlöslichen Salzes.

Zu den Phosphorproteiden w^erden auch die Vi teil ine gerechnet. Sie
finden sich im Dotter der Eier. Ferner wäre noch die Gruppe der Ich-
thuline zu erwähnen. Sie stehen den Vitellinen offenbar sehr nahe und
finden sich in Fischeiern. Zahlreiche, phosphorhaltige Proteine bzw. Pro-
teide sind in der Pflanzenwelt aufgefunden worden, doch erwiesen sie sich
fast immer als unrein. Namentlich Beimengungen von Phosphatiden kommen
oft vor. Vielleicht existieren auch Phosphatido-proteide, doch ist ihr
Vorkommen nicht eindeutig bewiesen.

Ein Blick auf die gegebene Einteilung der Proteine und Proteide
zeigt, daß eine sehr große Anzahl verschiedenartiger Eiweißstoffe im Tier-
und Pflanzenreich aufgefunden worden ist. Man erkennt aus der gegebenen
Darstellung ohne weiteres, daß die uns zur Verfügung stehenden Methoden,
um Eivveißstoffe zu charakterisieren, ganz unzulänglich sind. Fast jede
einzelne Gruppe enthält sicher heterogene Produkte. Einzig die Albumine,
die Globuline und die Prolamine nebst den Histonen und Protaminen sind
gut charakterisiert. Immerhin umfaßt gewiß jede dieser Gruppen auch noch
recht verschiedenartige Substanzen. So lange wir darauf angewiesen sind,
die Eiweißkürper mittelst Fällungsreaktionen und zum großen Teil auch
nur nach ihrem Vorkommen und ihren Funktionen gegeneinander abzu-
grenzen, muß ihre Eintinlung unbefriedigend bleiben. Vorläufig vermittelt
die Klassifizierung der IVoteine und Proteide einzig und allein eine Ver-
ständigung. Gewiß existieren Billionen verschiedener Eiweißarten und zahl-
reiche einzelne Gruppen werden sich bilden lassen, wenn erst einmal unsere
Kenntnisse über die Zusammensetzung und die Struktur der Proteine
vollkommenere sind.

Wir wollen noch die Frage aufwerfen, ol) die bisher erhaltenen
Resultate der Untersuchungen über den Gehalt verschiedener

•) Vgl. B. Blei/er und R. Seidl: Biochem. Zeitscli. 128. 48 (1922).
^) Vgl. über dieses Ferment Band 2, Vorlesung XIX.

EiweiüstortV imd ihre Bausteine. 4()|

Proteine an einzelnen Aminosäuren eine Abg-renzun^- der ein-
zelnen EiweiUarten erinöj;lichen. Es sind über hundert verschiedene
Eiweißstott'e vollständig- hydrolysiert und die entstandenen (ieniische an
Aminosäuren nach den von Kosse/ und Kutscher und Emil Fischer
geschaffenen Methoden auf die einzelnen Aminosäuren untersucht worden.
Es wurden vor allem auch die Mengen, in denen die einzelnen Bausteine
gewonnen werden konnten, berücksichtigt. Wie schon wiederholt betont
worden ist. besitzen wir zurzeit keine Methoden, um die einzelnen Mono-
aminosäuren quantitativ zu bestimmen, dagegen ergibt die Estermethode,
wenn sie stets unter den gleichen Bedingungen^angewandt wird, vergleich-
liare Zahlen werte.

Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen gestatten eine Ein-
teilung der Proteine in vier große Gruppen. Einmal kennen wir Proteine,
die fast nur aus Monoaminosäuren bestehen. Dahin gehören alle jene
Eiweißstotte, die wir als Proteinoide oder Glyzinamine bezeichnet
haben. Es ist von großem Interesse, daß, wie schon erwähnt, in den meisten
dieser Proteine namentlich das GlykokoU stark vorwiegt. Daneben findet
man häutig große Mengen von d-Alanin und 1-Tyrosin.

Diese Gruppe v(m Eiweißstotfen ist durch alle möglichen Übergänge
mit einer zweiten verknüpft, an deren Aufbau rund 10 — lö^'/o Arginin.
Lysin und Histidin beteiligt sind. Der Rest 90 — 85%, besteht aus Mono-
aminosäuren. Hierher gehören die Albumine, Globuline usw. d. h. alle
jene Eiweißarten, die nicht zu den Proteinoiden und auch nicht zu den
Histonen und Protaminen gehören. In dieser Reihe sind manche Vertreter
ganz gut charakterisiert. iSo finden wir bei den Albuminen kein GlykokoU.
während die Globuline diese Aminosäure in allerdings geringer Menge
(höchstens 50/0) besitzen. Die in Alkohol löslichen Eiweißstoffe zeichnen
sich durch das Fehlen von Lysin ^) aus, ferner besitzen sie einen auf-
fallend hohen Gehalt an Glutaminsäure und Gxyglutaminsäure. Das Gliadin
■besitzt z. B. über 40Vo an diesen Aminosäuren.

Als dritte Gruppe folgen die Histone. Sie besitzen etwa '30" 0 Arginin.
Histidin und Lysin. Am anderen Ende dieser Reihe stehen die Protamine,
die fast nur aus den genannten Aminosäuren bestehen. Monoaminosäuren
kommen nur in geringer Menge in ihnen vor.

Wir können vorläufig auf Grund dieser Ergebnisse nur prüfen, ol»
jene Einteilung, die sich auf die physikalischen Eigenschaften und zun«
Teil direkt auf ihre morphologischen gründet, haltbar ist. Eine neue
Klassifizierung lassen sie nicht zu. Dazu sind unsere Kenntnisse noch viel
zu gering. Einen bleibenden Wert kann außerdem nur eine auf die Struktui
Rücksicht nehmende Einteilung der Proteine beanspruchen. Man wird in
Zukunft versuchen müssen. Eiweißstoffe, die sich nach ihren Eigenschaften
und vor allem nach ihrem Gehalt an den einzelnen Aminosäuren sehr nahe
stehen, dadurch voneinander abzugrenzen, daß man aus ihnen Bruchstücke
isoliert, die noch mehrere Aminosäuren gebunden enthalten. Gelingt es auf
diesem Wege, zu Verl)indungen zu gelangen, die nur dem einen der sonst
sich ähnlichen Eiweißstoflfe zukommen, so wird dieses ^Merkmal genügen,
um dieses Protein zu charakterisieren. Wir haben festgestellt, daß z. B.
sechs strukturisomere Tripeptide mit drei verschiedenen Bausteinen bei

') Vgl. hierzu S. 39(5.

Alxlo rhalden , Physiologische Cliemi.'. I TimI. r,. .\iiH 26

402 ■^^- Vorlesung.

der vollständigen Hydrolyse die gleichen Mengen der gleichen Aminosäuren
liefern. Das Ergebnis der teilweisen Hydrolyse müßte ergeben, welche
Struktur das einzelne Tripeptid hat. Die folgenden sechs aus den drei
Aminosäuren, A, B und C, aufgebauten, strukturisomeren Tripeptide
liefern, wie das folgende Schema zeigt, ganz verschiedene Dipeptide,
wenn z. B. in allen sechs Fällen das hinterste oder aber das vorderste
Glied der Kette abgesprengt wird:

A— b"^ A— t^^ B— A^ B-C^ C— A^ C— B^.

Derartige Versuche, einander nahe stehende Proteine entweder zu
identifizieren oder gegen einander abzugrenzen, können zurzeit nur sehr
unvollkommen durchgeführt werden, weil noch sehr viel Vorarbeit fehlt.
Wir müssen jedoch unbedingt einem solchen Ziel zustreben, wenn es uns
selino-en soll, unsere Kenntnisse der Natur der einzelnen Proteine zn
vertiefen.

Wir kennen andere Methoden, um bestimmte Proteine zu kennzeichnen.
Es sind dies die sog. biologischen Methoden. Spritzen wir z. B. einem
bestimmten Tiere ein Protein in die Blutbahn ein. dann erhalten wir nach
einio-er Zeit mit dem Serum des gespritzten Tieres und dem gleichen Protein
eine eigenartige Reaktion. Es entsteht nämlich eine Ausflockung, genannt
Präzipitinbildung.^) Das Serum eines nicht vorbehandelten Tieres
zeigt diese Erscheinung nicht. Oder wir warten nach der ersten Zufuhr
des Eiweißstoffes einige Tage ab und spritzen das gleiche Protein wieder.
Wir bemerken, daß das vorher ganz muntere Tier fast plötzlich die schwersten
P>scheinungen zeigt. Es treten Krämpfe und auch Lähmungserscheinungen
auf. Das Tier fühlt sich kalt an — seine Körpertemperatur sinkt. Schließ-
lich stirbt es. Die geringste Spur eines Eiweißkörpers genügt, um diesen
Zustand auszulösen. 2) Man spricht von einer Überempfindlichkeit und
nennt die erste Injektion' des Produktes Sensibilisierung. Den der
zweiten Injektion folgenden Zustand nennt man Schock. Wählen wir zur
Sensibilisierung und zur zweiten Injektion zwei verschiedene Proteine, dann
l)leibt der Schock aus. Endlich ist beobachtet worden, daß nach erfolgter
parenteraler Zufuhr von Eiweiß im Blutplasma Fermente auftreten, die
Eiweiß spalten können. Vielleicht führt die weitere Ausarbeitung dieser
Forschung zum Nachweis von Fermenten, die streng spezifisch auf bestimmte,
als einheitlich charakterisierte Eiweißarten eingestellt sind.^) Es ist wohl
möglich, daß das Studium des fermentativen Abbaues der Proteine uns noch
wichtige Fingerzeige über ihre Struktur ergeben wird. Jedenfalls sind die
biologischen Methoden zur Unterscheidung der Eiweißstotfe den chemischen
zurzeit an Feinheit noch bei weitem überlegen. Einen klaren Einblick in

*) Vgl. z. B. L. Michaelis: Deutsche med. Wochenschr. Nr. 41 (1902). — L. Mi-
rhaeli/i und Carl Oppenheimer: Archiv f. (Anat. u.) Physiol. Suppl. 336 (1902). —
F. Ohermayer und E. P. I'ick: Wiener klin. Wochenschr. 17. Nr. lU (1904); 19. Nr. 19
(1906). Ferner die Lehrbücher der Immunitätslehre.

") Vgl. hierzu u. a. E. Friedhcrger : Die Anaphylaxie. Fortschr. d. Deutsclieii Kliuik.
2. 619 (1911). — Hermann Pfeiffer: Das Prnl)lem der Kiweißanaphyla.xie. (lustav
Fischer. Jena 1910. — Clemens Pirt/urt: Allergie. Julius Spriuger. Berlin 1910. — Alfred
Schittenh'elm: Über Anaphylaxie vom Staudpunkt der pathologischen Physiologie und
der Klinik. Jahresber. über die Ergebn. der Immuuitätsforschung. Ferdinand Enke.
Stuttgart 1910.

=') Vgl. die Literatur bei P^mil Abderhalden : Die Ahderli(iJden<-^c\\(i Reaktion..^. Antl.
J. Springer 1922.

EiwciBstoft'e und ihre Biiusteiuo.

403

Kiweißstntte des tierischen Organismus

Eieralbu-
min '(

Serum-
glo-
bulin')

Kaseino-
gen

(ilobin aus

Oxyhämo-

globin des

Pferdes

Weiße Sub-
stanz des
Zentralner-
vensystems

Glykokoll . .
Alanin ....
Seriü ....
Zystin ....
Valin ....
Norleuzin . .
Leuziufraktion ')
Isoleuzin . .
Phenylalauiü .
Tyrosin . . .
Histidin . . .

Lysin ....
Arginin . . .
Asparagiusäure
Glutaminsäure
Prolin ....
Oxyprolin . .
Tryptopliau

Ammoniak . .

0
30

0-3
10

7 0

45
10

2-0
20
1-5
90

9n

3Ö

2 2

12

20

15 0

3-8
25

2-5

8-5

vor- vor-
handen banden

30
3H

0-8
10
10

15 0

25

3 5
vor-
handen
40
3-0
20
10-4
3-6

vor-
handen

0

0-y

0-23
OOß
1-0

10-5

3-2
4-5
2 6

5-8
4-8
12
11-0
31
025
1-5

0

4-2
0-6
03

290

4-2

1-0
110

4-3
5-4
44
1-7
23
10
vor-
handen

0

12

0-2

2-5

11

40

2-5

015

10

1-4

4-5

80

015

20

0-3

vor-
handen

Eiweißstoffe des Pflauzenorganismus

A m i n o 8 ä u

Legumin
aus Erbse

Edestin aus
Hanfsamen

Leukosin
aus Weizen-
samen

(TÜadin uns

Weizpn-

111 ehi

ülut>-in aus
Weizen-
mehl

Glykokoll . .
Alanin ....
Serin ....
Zystin ....
ValiQ ....

Norleuzin . .
Leuziufraktion")
Isoleuzin . . .
Phenylalanin .
Tyrosin . . .
Histidin . . .
Lysin ....
Arginin . . .
Asparagiusäure
Glutaminsäure
Prolin ....
Oxyprolin . .
Tryptophan

Aniiuouiak . .

0-4
20

05

80

375
1-5
1-7
5 0

11-7
5-3

170
32

vor-
handen
20

3-8
3fi
03
0 25
vor-
handen

210

25
21
2 2
165

140
4-5

140
17
20

vor-
handen
2-3

0-9
4-5

02

11-5

3-8

3-3

2-8

2-75

6-0

3-4

6-7

3-2

vor-
handen
1-4

0

25

Ol

0-45

0-3

60

2-6
2-4
1-7
0

34

1-2

370

2-4

10
51

0-9

4-6

0-7

002

0-25

6-0

20
4-25
IS
19
4-7
0-9
23-5
4-2

vor-
handen
40

') Nach eigener, nocli nicht mitgeteilter Untersuchung.

— bedeutet, daß die betreffende Aminosäure nicht bestimmt worden ist.

'■ Leuzinfraktion-' bedeutet, daß die Trennung in die Leuziiiisomcreu iiiclit

durchgeführt wurde.

2G'

404 -^^^ Vorlesung. Eiweißstottc uud ihre Bausteine.

das Wesen der biologischen Reaktionen werden wir jedoch erst erhalten,
wenn die chemische und vor allem auch die physikalisch-chemische
Forschung weiter fortgeschritten ist.

Die vorstehenden Tabellen geben einen Einblick in die Zusammensetzung
einiger der wichtigsten Proteine. i) Die gefundenen Ausbeuten an den ein-
zelnen Aminosäuren sind abgerundet. Man muß außerdem bei Betrach-
tung der einzelnen Werte sich daran erinnern, daß sie nur Minimal-
werte darstellen. So bleiben bei den meisten Monoaminosäuren — aus-
genommen sind Ty rosin. Glutaminsäure und Zystin, die direkt bestimmt
worden sind — die Ausbeuten um 30— 40"/o hinter der Wirklichkeit
zurück. Vgl. S. 349.

In der Tier- und Pflanzenwelt linden sich Farbstoffe, Pigmente,
die man mit mehr oder weniger Berechtigung mit dem Eiweiß und seinen
Abbaustiifen in Zusammenhang gebracht hat. Namentlich die sog. Melanine
hat man auf Eiweiß zurückgeführt. Es spricht sehr vieles dafür, daß die
Proteine und vor allem gewisse Bausteine, wie das Tryptophan und das
Tyrosin, das Ausgangsmaterial zur Bildung mancher Melaninarten dar-
stellen, doch sind diese so sehr verändert, daß sich keine direkten Bezie-
hungen zu bestimmten Verbindungen mehr erkennen lassen.

^) Die deu folgenden Tabellen zugrunde gelegten Resultate sind den Arbeiten
von Emil Fischer, Emil Abderhalden und Thomas B. Osborne und ibren Scbülcru
entnommen. Vgl. weitere Daten bei 0. Cohnheini : Chemie der p]iweißkörper. 1 c. S. 307:
Emil Abderhalden: Neuere Ergebnisse der Eiwoißcbemie. 1. c. S. 307. Biocheni Hand-
lexikon 2. 1. c. S. 307.

Vorlesung XXI.
Eiweiüstoffe und ihre Bausteine.

Bildung der Aminosäuren und der Eiweißstoffe im Pflanzenorganismus.

Assimilation des Stickstoffs. Sein Kreislauf in der Natur. Herkunft der

übrigen am Aufbau der Proteine beteiligten Elemente.

Die Eiweißstoffe enthalten mit ihren Bausteinen Kohlenstoff,
Wasserstoff. Stickstoff und »Sauerstoff. Dazu kommt dann noch der
Schwefel, der sich mit wenigen Ausnahmen in allen Proteinen tindet,
jedoch von den bekannten Aminosäuren nur dem Zystin zukommt. Es
unterliegt wohl kaum einem Zweifel, daß das Problem der Ent-
stehung der Proteine in der Pflanzenwelt sich auf die Frage
nach der Bildung der einzelnen Aminosäuren zurückführen
läßt, denn es ist kaum anzunehmen, daß der Eiweißaufbau in
der Pflanze in »anderer Weise als über diese erfolgt. Die erste
Frage, die wir zu beantworten haben, ist die nach der Herkunft der ein-
zelnen Elemente. Kohlenstoff, Wasserstoff" und Sauerstoff" entstammen primär
sicher der Kohlensäure der Luft und dem Wasser. Den Stickstoff nimmt
die Pflanze zum größten Teil in Form Aon Salpeter aus dem Boden auf.
Der Schwefel wird Sulfaten entnonnnen. Der Phosphor der Phosphor-
proteide endlich ist auf aufgenommene Phosphate zurückzuführen.

Über die Herkunft der einzelnen Elemente besteht kein Zweifel, da-
gegen stoßen wir sofort auf zurzeit noch unüberwindbare Schwierigkeiten,
wenn wir die Frage zu beantworten suchen, wie die erwähnten Elemente
im Pflanzenorganismus zu den einzelnen Aminosäuren zusammengefügt
werden. Es ist bis jetzt nicht gelungen, diesen Vorgang aufzuklären.
Weder kennen wir bestimmte Zwischenstufen, noch wissen wir, in welcher
Phase der Kohlensäure- und Wasserassimilation der Stickstoff eingreift.
Ja. es ist nicht einmal geglückt, das Auftreten der fertigen Aminosäuren
eindeutig festzustellen. Wohl finden sich solche im Pflanzenorganismus.
Wir wissen jedoch nicht, ol) sie eben synthetisch entstanden sind oder
aber dem Abbau vorhandener Proteine entstammen. Auch der Ort der
Aminosäurebildung ist noch viel umstritten. Würde man in den chlorophyll-
haltigen Pflanzenteilen und insbesondere in den Blättern oder sonst einem Organ
der Pflanzen Verbindungen in größerer Menge antreffen, die mit der Bildung
von Aminosäuren oder von P^iweili in irgend welchen direkten Beziehungen
ständen, dann müßte es gelingen, das Proldem der Eiweißbildung in der

406 XXI. NOrlesuug.

Pflanze klarzustellen. Bei der Assimilation von Kohlensäure und Wasser
läßt sich, wie wir bereits erwähnt haben, als erstes sicher erkennbares
Assimilationsprodukt die Stärke nachweisen.') Es unterliegt keinem Zweifel,
daß dieses große Molekül, das sich aus zahlreichen Traubenzuckermole-
külen aufbaut, nicht direkt aus Wasser und Kohlensäure gebildet wird.
Es müssen vielmehr zunächst einfachere Produkte entstehen. Als ein der-
artiges Assimilationsprodukt ist der Formaldehyd, HCOH, zu betrachten.-)
Selbst hier, wo wir direkt die Entstehung eines Polysaccharides beobachten
und seine Bildung beeinflussen können, ist es noch nicht gelungen, Einzel-
heiten im Werdegang dieser Substanz festzustellen. Den gleichen Schwierig-
keiten der Aufklärung des Entstehungsmodus begegneten wir bei der Be-
sprechung der Frage nach der Herkunft der Fette, Phosphatide und
Sterine im Pflanzenorganismus. •^) Überall stoßen wir auf Hypothesen,
die ein Bild entwerfen, wie der Aufbau der einzelnen Verbindungen vor
sich gehen könnte. Auch hier bei den Aminosäuren bzw. Proteinen bleibt
uns nichts anderes übrig, als einige Wege zu erörtern, die von der Kohlen-
säure, dem Wasser und dem stickstoft'haltigen Ausgangsmaterial zu den
einzelnen Aminosäuren hinführen können.

Es sind zunächst drei Möglichkeiten gegeben. Einmal kann die
Bildung der Aminosäuren ein direkter Assimilationsvorgang
sein, d.h. sie entstehen ohne Umwege aus den genannten Grund-
stoffen. Es ist jedoch auch möglich, daß die Bildung der Amino-
säuren derjenigen anderer Stoffe folgt. So könnten z. B. zunächst
Kohlehydrate sich bilden, und diese dann in Aminosäuren verwandelt
werden. Endlich ist es denkbar, daß als erstes Assimilationsprodukt
der Kohlensäure und des W^assers ein Produkt auftritt, von dem
aus alle möglichen Verbindungen entstehen können.

Solche indifterente Verbindungen, die als Ausgangsmaterial für die
mannigfaltigsten Verbindungen in Betracht kommen können, sind die
Milchsäure, die Brenztraubensäure und auch das Methylglyoxal.
Alle drei Verbindungen stehen sich sehr nahe und können auch leicht in
einander übergeführt werden^):

4- H.. +0 — H,0

CH3 -<— CH, -<— CH3 A— CH3

I I I I

CH.OH CO CO CH.OH

COOH — y COOH — >- C(\i — y COOH

4-0 — H2O —0 ^ 4-n2()
Milch- Brenztrau- Methyl- Milch-
säure bensäure glyoxal säure.

Diese Verbindungen könnten im Pflanzenorganismus auf zwei Arten
entstehen, einmal als Zwischenstufe bei der Assimilation der Kohlensäure
und des Wassers, und ferner auch als Abbaustufen der Kohlehydrate und

0 Vgl. S. 81.
*) Vgl. S. 86 und 89.
■•') Vgl. S. 252 ff.
*) Vgl. S. 130 ff.

EiweiIJstoffe iiud ihre Bausteine. 407

insbesondere des Traubenzuckers. Von der Brenz! raubensäure aus ge-
langen wir leicht zum AI an in. Wir werden später erfahren, daß festgestellt
werden konnte, daß im tierischen Organismus Ketosäuren mit Ammoniak
zusammen Aminosäuren liefern. Es liegt daher nahe, an den gleichen
Vorgang im Pflanzenorganismus zu denken:

CH3 v^H3 ^Hj

1 I I

CO + NH3 = CO + H., — > CH . NH., + H.3O.

COOK COO . NH, COOH

Brenztrau- Ammoniumsalz der Alanin.

bensäure Brenztraubensäure

Mit dem Alanin stehen das Serin als ein ,ä-Oxy-alanin und das
Zystein als ein ß-Thio-alanin in nächster Beziehung. Im ersteren Falle
brauchte nur eine Oxydation des Alanins zu erfolgen, im letzteren könnte
man sich als Zwischenstufe ein Reaktionsprodukt zwischen Alanin und
Schwefelsäure (aus aufgenommenen Sulfaten) denken, das dann durch
Reduktion in Zj^stein übergehen würde. Dem umgekehrten Vorgange sind
wir' schon begegnet, als wir die Bildung von Taurin aus Zystein bzw.
Zystin besprachen. 1) Selbstverständlich könnte auch das Serin das Aus-
gangsmaterial darstellen, und dieses durch Reduktion Alanin liefern und
ferner in entsprechender Weise, wie das Alanin, zum Zystein führen:

CH, + 0 CH2 . OH

CH . NH2

= CH .NH.3

1

COOH

COOH

AI an in

Serin

CH3

OH

CH2.SO2.OH

CHs . SH

1

CH.NH2 +

SO.2

— H., 0 -

-y CH.NH., —30 -

1

-^ CH . NH2

COOH

OH

COOH

COOH

Alanin

Zysteinsäure

Zystein.

Bei der Besprechung der Struktur der einzelnen Aminosäuren h"aben
wir darauf hingewiesen, daß sie fast alle nahe Beziehungen zum
Alanin besitzen. Wir konnten die meisten Aminosäuren als in ß-Stellung
substituiertes Alanin auffassen. So einfach sich die nahe Verwandtschaft
einzelner Verbindungen an Hand der Strukturformeln beweisen läßt, so
schwierig ist oft die Darstellung der einen Verbindung aus der anderen.
Wir besitzen keine Anhaltspunkte dafür, daß die Pflanzenzelle aus Alanin
z. B. durch Einführung zweier Methylgruppen am ß-Kohlenstott'atom
a-Amino-isovaleriansäure oder durch Substitution eines Wasserstoflfatoms
in der erwähnten Stellung durch die Phenylgruppe Phenylalanin bereiten
kann. Wir müßten schon annehmen, daß die Pflanze auch höhere Ketone,

') Vgl. S. 318.

408

XXI. \orlesuiig.

wie Phenylbrenztraubensäure usw., bereitstellen kann. ' ) Zurzeit vermag
uns die geschilderte Hypothese der Bildung von Aminosäuren in ihrer
allgemeinen Form nicht zu befriedigen. Wir können mit ihrer Hilfe zu-
nächst nur die Entstehung der genannten drei Aminosäuren ohne weiteres
ableiten.

Für die Erklärung der Bildung der übrigen Aminosäuren müssen
wir zu weiteren Hilfshypothesen greifen. Das Problem ihrer Entstehung
vereinfacht sich dadurch, daß manche davon unter sich nahe Beziehungen
aufweisen, so daß sich die Frage der Herkunft der einzelnen Bausteine
auf diejenige einige)- weniger einschränken läßt. Wir haben soeben auf
den engen Zusammenhang von Alanin, Serin und Zystein hingewiesen.
Es sei ferner auf die Beziehungen von Norleuzin zu Lysin hingewiesen:

CH3 . CH. . GH., . CH. . CH . COOH
NHo
a- Amin o-n-kapron säure

CH. . CH2 . CHo . CHo . (;H . COOH

! ". ' " I

NH2 NH,

Lysin
7- -Amino-£-amino-n-kap ron-
säure.

Die gleichen Beziehungen, wie zwischen Alanin und Serin, haben wir
auch bei anderen Aminosäuren zu den entsprechenden Oxysäuren:
Phenylalanin und Tyrosin, Prolin und Oxyprolin, Tryptophan und Oxy-
tryptophan, Glutaminsäure und Oxyglutaminsäure.

Ferner lassen sich Prolin und Glutaminsäure über die Pyrrolidon-
karbonsäure in Beziehung briniren:

COOH

1
€H . NH.,

1
CH,

i
CH2

COOH

Glutamin-
säure

COOH

CH . NH

H,0 CH.

CH,

CO

Pyrrolidon-
karbonsänre

COOH
CH . NH
CH2
CH,

CH,

Pyrrolidin-
karbonsäure.

l'rolin läßt sich ferner mit dem Arginin in Verbindung bringen.
Durch Aufspaltung des l^rrolidinringes unter Wasseraufnahme entsteht
a-.\mino-fVoxyvaleri ansäure. Diese könnte dann mit Guanidin unter
Wasscraustritt Arginin liefern:

^) Vgl. liiorzii auch h'. Krhnmeyer und ./. Knnlin: Ber. d.
Gesellscli. 35. 2438 (1902).

Deutschen Cheiii

COOK

I
CH . NH

CH,

CH,

Kiweißstortc uud ihre Bausteine

COOH

+ H., ( ) = GH.,

I
CH,

4U9

NH..

+ NHo — C = NH

CH2 CHj . OH

Pyrrolidin- a-Amino-^- Gnanidin

karb 011 säure oxyvaleriansäure

COOH
CH . NH.,

GH.,

I
GHo

GH^ . NH . G<^h' + H^ 0
Argin in.

Diese Umwandlungen könnten selbstverständlich auch umkehrbar
sein, d. h. es könnten die Beziehungen sich auch in umgekehrter Folge
aneinander reihen.

Es ist wohl möglich, daß nicht nur ein einziger Weg bei der Bildung
der Aminosäuren eingeschlagen wird, und z. B. nur für die genannten Ver-
bindungen die Bildung in den Hauptphasen wirklich so verläuft, wie es
geschildert worden ist. Erwähnt sei noch, daß auch die Glyzerose =
Glyzerinaldehyd als Ausgangsmaterial für die Bildung der genannten
Aminosäuren in Betracht kommen kann. 1) Sie selbst könnte durch
Kondensation von drei Molekülen Formaldehyd gebildet werden. Der Weg
vom Glyzerinaldehyd zur Aminosäure würde über die Glyzerinsäure zu
Serin führen:

3(h.C<«) =

GH, . OH

,^0\ _ GH . OH + 0

C\H

Formalde-
hyd

Glyzerose
(Glyzerinaldehyd)

GH, . OH

I ■
> GH . OH -H NH3 =

1
GOOH

Glyzerin-
säure

CHo . OH

GH . NH, -\- H., 0

I

GOOH

Serin.

•) S. 14 und S. 89.

410 XXI. Vorlesung.

Es wäre auch folgender Weg möglich :

CH, . OH CH, . OH

I I

CH . OH + NH3 = CH . NH2 + H2 0 ,

Lo Lo

Glyzerose Aminoglyzerose.

Nun könnten zwei Moleküle dieser Verbindung entsprechend der
früher erwähnten V) Cannizzaroschen Reaktion ein Molekül Aminoglyzerin
und ein Molekül Serin liefern:

CHo . OH CH, . OH CH, . OH CH, . OH

CH . NH2 + CH . NH.2 + H, 0 -> CH . NH, + CH . NH^

Uo I ^0 ' I

C<fj C<pj CH, . OH COOK

2 Moleküle Aminogly- Amino- a-Amino-[i-

zerinaldehyd glyzerin oxyproprion-

sänre =: Serin.

Diese Reaktion könnte sich wiederholen, indem das Aminoglyzerin
nach erfolgter Oxydation zu Aldehyd von neuem in Reaktion tritt.
Selbstverständlich kann auch der Glyzerinaldehyd selbst in der gleichen
Weise Glyzerinsäure und Glyzerin liefern, wenn man zwei Moleküle davon
zur Reaktion bringt. Es braucht die Bildung der Glyzerinsäure nicht unbe-
dingt durch direkte Oxydation zu erfolgen.

G. Trier-) vermutet, dali der von ihm unter den Spaltungsprodukten
von Phosphatiden aufgefundene Aminoäthylalkohol ein Ausgangspunkt
für die Synthese von Aminosäuren darstellt. Er könnte durch Einwirkung
von Ammoniak auf Glykolaldehyd entstehen, der seinerseits wieder aus
zwei Molekülen Formaldehyd hervorgegangen sein könnte:

CH, . OH CH, . NH,

!)-

Hc<;gi = i^^o + NH3 = (!./o + H2O.

Formal- Glykol- Aminoazet-

dehyd aldehyd aldehyd.

Zwei Moleküle des gebildeten Aminoazetaldehyds würden dann je
ein Molekül Aminoäthylalkohol und Aminoessigsäure = Glykokoll liefern :

CH2 . NH, CH, . NH2 CH2 . NH, (^Ha . NH.3

C<0 + C<0 -h H, 0 = |.H, . OH + COOH

xl H

2 Moleküle Aminoazet- Aminoäthyl- Glykokoll.

aldehyd alkohol

') Vgl. S. 131.

^) Vgl. hierzu: Georg Trier: Über einfache Pöanzeubaseu und ihre Beziehungen
zum Aufbau der Eiweißstoffe und Lezithine. Gebr. Bornträger. Berlin 1912.

KiwL'ißstort'e und iiiro Baustoiiie. 411

Dem Azetaldehyd sind wir schon nielirfach begegnet, und zwar als
Al)l)austufe des Traubenzuckers. Es sei an die folgenden Formeln erinnert M:

QO^n cooH

I !

CH . OH - H, — ^ CO — CO2 — >^ C\

^0
H

CH, CH. CK,

Milchsäure Hrenztrauben- Azet-

säure aldehyd.

Der Azetaldehyd könnte über die Aminoverbindung ebenfalls Glyko-
koll und Aminoäthylalkohol liefern.

Dieser Weg führt nicht weiter, als der zuerst geschilderte. Wir
können uns die Bildung der einfachsten Glieder der Aminosäuren hypo-
thetisch zurecht legen, jedoch ist damit noch nicht die Bildung der höher
molekularen Aminosäuren erklärt. Nun sind im Pflanzenreich wiederholt
verschiedenartige Aldehyde nachgewiesen worden.'-) Ferner hat man die
Entstehung von solchen reaktionsfähigen Verbindungen aus allen mög-
lichen Verbindungen, wie Kohlehydraten, Fettsäuren usw. unter dem Ein-
fluß von Lichtstrahlen beobachtet. Es wäre wohl möglich, daß ganz ent-
sprechende Reaktionen, wie sie eben für die einfachen Aldehyde beschrieben
worden sind, die höheren Glieder der Aminosäuren hervorgehen lassen.
Ho gut die Glyzerose in Beziehung zum Serin und damit zum Alanin und
Zystein bzw. Zystin treten kann, ist die Möglichkeit gegeben, daß von
der Glukose Wege zum Norleuzin, der y.-Aminokapronsäure, fuhren. Als
Zwischenglied könnte Glukosamin auftreten. Allerdings müßte eine um-
fassende Reduktion eintreten, um die CH(OH)-Gruppen in die CH.,-Gruppen
überzuführen :

(h.c<h)

C<n C<i^ <^"<>0H COOH

I "^ l"" I I

CH . ( )H CH . NH., CH . NH., CH . NH.,

> 1 -y \ ' -y \ -> I

(CH.OH), (CH.OHj, CH(OH), (CH.^),

CH., . OH

CH., . OH

CH., .OH

CH3

Form al-

Glukose

Gluko-

Gluko-

Nor-

dehyd

samin

sami n-
säure

leuzin

Wir wollen keine weiteren Möglichkeiten, die sich hier noch an-
schließen ließen, erörtern. Es genügt, daß ein Weg gegeben ist, der einer
experimentellen Prüfung zugänglich ist. Man wird versuchen müssen, jene
Zwischenglieder, die nach der gegebenen Darstellung zu erwarten sind,
aufzufinden.

') Vgl. S. 128.

'^) Vgl. z. B. Theodor Curtius und llartirig Franzen: Liebig^ Anualen. 390. 89
0912). — Harttrig Franzen: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 112. 301 (1921).

412 ^^'- ^'ol•lesllng.

Wir können die erwähnte Art der Bildung von Aminosäuren
ganz allgemein als eine Aminierung von Säuren oder ihrer
Derivate charakterisieren, und zwar wurde angenommen, daß
Ammoniak an der Reaktion beteiligt ist.

Es ist ferner daran gedacht worden, daß die Überführung von Alde-
hyden in Aminosäuren im Pflanzenorganismus in der gleichen Art erfolgen
könnte, wie diese Verbindungen im Laboratorium bereitet werden. Wir
haben insbesondere bei der Besprechung der Synthese von Leuzin und Iso-
leuzin aus IsovaJeraldehyd bzw. d-Valeraldehyd diese Art der
Bildung von Aminosäuren genauer geschildert, ^j Die folgende Formel gibt
die Bildung von Alanin aus Azetaldehyd, Blausäure und Am-
moniak wieder:

CH3 . C<jj + HCN -h NH3 — H., 0 = CH3 . CH (NH/) . CN. '-;

Durch ^'erseifung geht das gebildete Nitril in x-Aminopropion-
säure = Alanin über:

CH3 . CH (NHaj . CN + 2 H2 0 — NH3 = CH3 . CH (NHo ) . COOH.

Nach dieser Hypothese der Bildung der Aminosäuren in der Pflanze
ist Blausäure an der Reaktion beteihgt. In der Tat hat man in vielen
Pflanzen diese Verbindung aufgefunden ^j, doch ist es noch nicht ganz sicher
erwiesen, ob sie primär in freiem Zustande vorkommt. Es ist nämlich
eine ganze Reihe von Verbindungen, namentlich auch von Glukosiden
bekannt geworden*), die beim Abbau Blausäure abgeben und zum Teil
leicht spaltbar sind. Diese könnte, solange sie in Bindung vorhandien ist,
nicht in Reaktion treten. Es wäre ja denkbar, daß sie je nach Bedarf aus
diesen Verbindungen in Freiheit gesetzt würd. Jedenfalls zeigen die
zahlreichen Beobachtungen, daß viele Pflanzenarten Blausäure
bilden können. Diese müßte aus dem aufgenommenen Salpeterstickstofl'
in irgendeiner Weise hervorgehen.

Nach Bach-'] kann man sich vorstellen, daß zunächst die Salpeter-
säure durch Forraaldehyd zu salpetriger Säure reduziert wird:

2 HNO3 -\- HC<[| = 2 HNO, + H^O -f CO...

Die salpetrige Säure könnte dann mit zwei Molekülen Formaldehyd,
wie folgt, in Reaktion treten:

.0
H

HNOo + 2 HC<u = HCN -+ CO., + 2 H., O.

') Vgl. S. ;i23.

*) Nach Kiirf H. Mei/er uutl IL Hopf [Ber. d. Deutscheu Chem. Ges. 54. 17(11)
(1921)] entspricht die Blausäure in ihrer Koustitution dem Formonitril: H.C : N.

») Joriss-en: Bull de lacad. royale de Beige (3). 7. 256 (1884). — (ircs-hqff: Ber.
d. Deutscheu Chem. (ies. 23. 35, 48 (1890). — Vgl. weitere Literatur im Biochem. Hand-
lexikon. 1. 922 (1911) (bearbeitet von Ernst Schmilz). .1. Springer, Berlin 1911. — Cito
liarenna (Atti R. Accad. dei Lincei, Roma) (5). 23. 11. 222, 302 (1914) berichtet über das
Auftreten von Blausäure bei der Keimung von Samen. — M. Gard : ('. r. de l'ac. des
sciences. 161. 10 (1915). — Carl L. Aisberg und Otifi F. Black: .Tourn. of biol. Chem.
21. 601 (1915).

*) Vgl. S. 70 die Spaltung von Amygdalin in Blausäure, Benzaldehyd und zwei
Moleküle Glukose.

■j Bach: Compt. rend. de Tacad. des sciences. 122. 1499 (1897).

l'liwoißstotte und ilirc Bausteine. 41 o

Nuch dieser Hypothese würde Glykokoll aus Forinaldeli yd, Blau-
säure und Ammoniak entsprechend dem Alanin entstehen:

HC^pI + HCX —>^ H. ( \[!JJ + NH, — H, O = H, C{f^' + 2 U, 0 — NH3

^ ii2 W'OOH.

Die Übertragung dieser Hypothese M auf die Bildung der übrigen
Aminosäuren verlangt, wie die früher erwähnten Anschauungen, die ent-
si)rechenden Aldehyde. So müßten wir zur Bildung von Phenylalanin
Phenylazetaldehyd, zur Bildung von Leuzin Isovaleraldehyd usw.
zur Verfügung haben. -J

Die bisher besprochenen Hypothesen gehen von der Annahme aus,
dal') die Pflanzenzelle Ammoniak zur Verfügung hat. Nun nimmt
jedoch die Phanze unter normalen Verhältnissen wohl immer den größten
Teil des Stickstoffs in Form von Salpeter auf. Dieser entsteht im Boden
aus Ammoniakverbindungen. Wir werden bald erfahren, daß der
tierische Organismus beständig stickstoffhaltige Stoffwechsel-
endprodukte nach außen abgibt. Zum Teil wird direkt Ammoniak
abgegeben, zum großen Teil ist jedoch der Stickstoff in orga-
nischer Bindung vorhanden — je nach der Tierart hauptsächlich
in Form von Hai'nstoff oder Harnsäure. Diese Verbindungen werden
im Boden zersetzt Es wird Ammoniak gebildet und dieser wird dann durch
bestimmte Bakterien oxydiert.'^) Es entsteht zuerst salpetrige Säure
bzw. Nitrit. Daraus geht dann Salpetersäure bzw. Nitrat, Sal-
peter, hervor:

NH3 -h 3 0 = HNO2 + H2 0; HNO., -f 0 = HNO3.

Man nennt diese Überführung des Ammoniakstickstoffs in Salpeter-
stickstoff Nitrifikation und die Lebewesen, die diesen Vorgang voll-
ziehen, nitrifizierende Bakterien. Es ist erst sehr spät gelungen*),
diese zu züchten. Sie zeigen nämlich ein sehr eigenartiges Verhalten in der
Art ihrer Ernährung. ^) Sie gedeihen nur auf einem rein anorganischen
Material. Aus Ammoniumkarbonat bzw. Ammoniumsulfat und Magnesium-
karbonat beziehen sie Stickstoff. Kohlenstoff' und Sauerstoff'. Außerdem steht
ihnen der Sauerstoff der Luft zur Verfügung. Sie brauchen diesen zu ihren
Oxydations Vorgängen. Die Oxydation des Ammoniaks zu salpetriger Säure,
HNO.2, erfolgt durch Pseudomonas europaea und den Nitrosokokkus.
Die weitere Oxydation zu HNO3 übernimmt das Bacterium nitro-
bacter.

') Vgl. liierzu ^J. Treiib: Anuales du jardiu botan. de Buiteiizorg. 8. (2). 85(li)12i.
— Hartwig Kränzen : Sitzungsbcr. d. Heidelberger Akad. d. Wiss. 9. Al)ii. .lahrg. 1910.

') Nicht unerwähnt sei gelassen, daß die S. 129 erörterten Möglichkeiten (Um-
Bildung von Kohlcnstottketten mit höherer ('- Atomzahl auch hier in Frage kommen.

^) Vgl. H. Davy: Elemente der Agrikulturchemie. 408 (1814).

*) S. Win()(irmL^k)i : Compt. rend. de Tacad. des sciences. 110. 1013 (1890). —
Vtrl. über den Atmtingsvorgang sell)st: Meyerhof: rjUiger.-^ Arch. 164. 353 (1916): KM».
240 (1917). - Vgl. auch daarder und Oscar IJaf/em: Bergens Museums Aarbok 1919 20.

^) h\ Ihieppp : Tageblatt der Naturforschervers. \Vicsl)adcn 1887. — M'. Heraeus:
Z.Mitralb. f. Bakt. 3. Nr. 13 (1887).

4J[4 XXI. A'orlesung.

Weder in der Pflanzen- noch in der Tierwelt treffen wir auf Verbin-
dungen, an deren Aufbau oxydierter Stickstoff beteiligt ist. Stets begegnen
wir der NH2- oder der NH-Gruppe oder aber Stickstoff, der mit Methyl-
gruppen besetzt ist. Es ist von großem Interesse, daß im Kreis-
lauf des Stickstoffs in der zwischen Tier und Pflanze liegenden
Phase die Überführung in die höchst oxydierte Form stattfindet,
die Pflanze muß den Nitratstickstoff wieder reduzieren. Man nimmt an,
Daß diese Reduktion sich über das Nitrit vollzieht.

Aus diesen Feststellungen darf nicht der Schluß gezogen werden,
daß die Pflanze durchaus auf Nitratstickstoff angewiesen ist. Sie vermag
auch Ammoniakstickstoff zu verwenden. Die Feststellung dieser Tat-
sache stieß auf Schwierigkeiten. Werden nämlich Ammon salze in den
Boden, auf dem die Pflanze wächst, gebracht, so beginnt sofort die Über-
führung in Nitrat durch die vorhandenen Bakterien. Man mußte, um zu
einer eindeutigen Lösung der Frage der direkten Verwertbarkeit des
Ammoniakstickstofls durch die Pflanzen zu gelangen, diese auf sterilem
Boden, d. h. bei völliger Abwesenheit von Mikroorganismen züchten.
Es zeigte sich, daß die Pflanzen unter günstigen Bedingungen den Am-
moniakstickstoff gerade so gut verwerten konnten, wie den Nitratstick-
stoff. Für die Annahme, daß die Pflanze den letzteren nach erfolgter
Aufnahme zuerst oxydiert, bevor sie ihn benützt, liegt keine Beobachtung
vor. Es ist dies auch nicht sehr wahrscheinlich.

Unter normalen Verhältnissen wird die Pflanze immer in die Lage
kommen, Nitratstickstoff reduzieren zu müssen. 1) Man hat nun daran ge-
dacht, ob nicht schon an dieser Stelle Beziehungen zu Produkten angeknüpft
werden, die bei weiteren Umwandlungen zu Aminosäuren führen. Es wäre
denkbar, daß zugleich mit der Kohlensäure auch die Salpetersäure reduziert
würde, und gleichzeitig die entstehenden Produkte in Reaktion treten. Es wäre
in diesem Falle die Stickstoffassimilation eben so gut ein lichtchemischer
Vorgang, wie die Assimilation von Kohlensäure und Wasser, ßaudisch-)
suchte diese Ansicht durch Versuche zu stützen. Er zeigte, daß Nitrate
und Nitrite bei Gegenwart von Methylalkohol oder von Formal-
d^hyd durch Lichtenergie leicht bis zu Ammoniak oder Aminen
reduziert Averden. Durch Zusatz von leicht oxydablen Substanzen ließ
sich die Reduktion stark beschleunigen. Die Sauerstoffabspaltung konnte
direkt verfolgt werden. BandtHch gründet auf seine interessanten Beob-
achtungen eine Hypothese der Bildung von Aminosäuren im Pflanzenorga-
nismus. Er geht von dem Gedanken aus, daß die bei der Reduktion des Nitrat-
stickstoffs auftretende Nitrosylgruppe y N . OH bzw. \N ^f!, die sehr
reaktionsfähig ist, eine ähnliche Rolle im Organismus spiele, wie die

Aldehydgruppe, — C/„i die nach allen Beobachtungen ohne Zweifel bei

^H

') Vgl. hierzu Benjamine Moore: Proceed. Royal Soc. Serie B. 90. 158 (1918).

'') Oskar Baudisch: Ber. d. Deutschen Chem^ (Jes. 44. 1009 (1911); 49. 1148,
1159, 117G (1916). — Zentralbl. f. Bakt. (2). 32. 520 (1917). — O. Baudisch und
Erwin Mayer: Elicuda. 45. 1771 (1912); 46. 115 (1913). — Vgl. auch Oskar Baudisch
uud ./. //. Krert: Ebenda. 45. 1775 (1912). — 0. Baudisch uud G. Klin</er: Klienda.
49. 11C7 (191G). — Vgl. dazu auch Oskar Locw: Biochem. Zeitschr. 41. 224 (1912).

Eiweißstofte und ihre Baiisteiue. 4I5

ungemein vielen Umsetzungen entsteht und zu den mannigfaltigsten Re-
aktionen führt.

Belichtet man Methylalkohol und Kaliumnitrit, so wird aus letzterem
Sauerstoff' abgespalten. Er oxydiert den Methylalkohol zu Formaldehyd.
Dieser reagiert in statu nascendi mit dem gebildeten Nitrosylkalium.
Es entsteht Formhydroxamsäure:

CH3 (OH) + KNO, = KNO + 0 + CH3 (OH)

H . C<H + H, 0.

Methyl- Nitrosyl- Formal-

alkohol kalium dehyd

TT n-^^ + KNO = H C^'^^

Formal- Nitrosyl- Form-
dehyd kalium hydroxam-
saures Kalium.

Als Zwischenprodukt tritt wahrscheinlich Xitrosomethylalkohol:

IT /-VIT

wT^C/j^" auf. Dieser lagert sich in Azi-nitromethan. H, C: NO . OH. um.
H/ \N0 -

Bei weiterer Belichtung verschwindet die Formhydroxamsäure. Es geht
die Reduktion weiter. Baudisch nimmt nun an, daß Azi-nitromethan
die weiteren Synthesen in der Pflanze vermittelt. Es erscheint uns wenig
wahrscheinlich, daß diese Art der Assimilation von Stick.stoff die ge-
wöhnliche ist. Da wir jedoch keine einzige Tatsache kennen, die eine
bestimmte Art der Einfügung des Stickstoffs in bestimmte Kohlenstoff-
ketten sicherstellt, so ist jede Arbeitshypothese, die sich auf direkte
Beobachtungen stützt, wertvoll. Es kann nicht genug betont werden, daß
man einen großen Fehler begehen würde, wollte man den ganzen Assimi-
lationsvorgang ausschließlich von einer bestimmten Vorstellung aus aufzu-
klären versuchen. Es ist sehr wohl möglich, daß die Pflanzenzelle nach
mannigfachen Plänen arbeitet.

Schließlich wollen wir noch einer interessanten Beobachtung von
Walther Loeh'^) gedenken. Setzte er Dämpfe von Form am id der stillen
elektrischen Entladung aus, so bildete sich Oxamid. Formamid ist als
erstes Produkt der Einwirkung von Ammoniak auf Kohlenoxyd aufzufassen :
CO + NH3 = H . CO . NHo

Formamid

CO . NH.,
2 H . CO . NH., — 2 H — >- |

CO . NH.
Formamid. Oxamid.

Wird das Formamid in wässeriger Lösung angewandt, so bildet sich
oxaminsaures Ammonium, das durch Reduktion das Ammoniumsal/.
der Aminoessigsäure liefert, d. h. es hat sich Gly kokoll gebildet:

») Walther Loab: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 46. 684 (1Ü13).

416 •'^•'^I \'()rlesuug.

COO . NU, COO . NH,

-iH.CO.NH.. + H, 0 — >► +4H — H.,0 — >■ \ — NH,

CO . NH, CH, . NH.,

i

COOH

CH., . NH,
Glykokoll.

Es war somit geglückt, aus Kohlensäure, Wasser und Ammoniak —
das Formamid kann man sich, wie schon betont, aus Kohlensäure
l»zw. Kohlenoxyd und Ammoniak entstanden denken — eine Aminosäure
zu gewinnen. Eine weitere Möglichkeit für die Bildung der Aminosäuren
in der Pflanzenwelt ist damit gegeben.

Für das Verständnis der Wege, die die Pflanze bei der Bildung der
Aminosäuren einschlägt, ist es von der größten Bedeutung zu erfahren,
ob sie nur liei Gegenwart von Licht energie eintritt. Es hat sich
gezeigt, daß die Eiweißbildung auch im Dunkeln erfolgt. \'oraussctzung
ist, daß der Pflanze Kohlehydrate zur Verfügung stehen. Es scheint somit
für diesen Fall der ziemlich sichere Nachweis erbracht, daß eine Bildung von
Aminosäuren auf Kosten von Kohlehydraten erfolgen kann. Die zur Reduktion
der Salpetersäure notwendige Energie wird bei Abwesenheit von Lieht-
energie durch Oxydationsvorgänge geliefert. Auch die Pflanzenzelle baut ihre
organischen Stoße stufenweise ab und macht dabei Energie frei. Sie ver-
braucht Sauerstoff und atmet Kohlensäure aus. Am Tage wird dieser
Vorgang durch die Kohlensäureassimilation und Sauerstoffabspaltung ver-
deckt. Es ist möglich, daß die Bildung der Aminosäuren überhaupt in
keinem direkten Zusammenhang mit der Liehtenergie steht, sondern viel-
mehr immer in den gleichen Bahnen verläuft. Die Steigerung der Eiweiß-
bildung bei Beleuchtung könnte vielleicht darauf beruhen, daß durch die
Assimilation der Kohlensäure und des Wassers den Pflanzenzellen in ver-
mehrter Menge Kohlehydrate und Materialien zur Bildung von Energie zur
Verfügung gestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, daß die Pflanze die
Bildung der Aminosäuren auf verschiedene Arten bewirken kann. Bald
benutzt sie vielleicht Lichtenergie, bald bereitet sie sich die nr)tige Energie
durch Abbau organischer Verbindungen.

Der Bildung von Nitrit- bzw. Nitratstickstoff aus Ammoniakstick-
stott' steht ein interessanter entsprechender A'organg zur Seite. Wir kennen
nändich Lebewesen, die Schwefelwasserstoff zu Schwefel oxydieren
können. Es sind dies die in der Natur sehr verbreiteten Schwefelbak-
terien.') Sie sind zuerst in Schwefel(|uellen aufgefunden worden. Besonders
eingehend untersucht worden ist die Gruppe Beggiatoa. Der Vorgang ver-
läuft, wie folgt: H., S -f () =: II2 0 + S. Der gebildete Schwefel wird zu-
nächst in der Zelle abgelagert oder auch sofort zu Schwefelsäure oxydiert.
Beide Vorgänge, die Schwefelbildung und die Entstehung der Schwefel-
säure, verlaufen exotherm. Die Sehwefolbakterien spielen im Kreislauf

') IVinot/radski/ : Botan. Ztg. 48*.) (1H77). — Ormelianshi/ : Zentralbl. f. Bakt. 14.
(2). 769 (1903). — ' M. /)i)</</eli: Noujalirshl. der Natiirforsch. GesoUscli. Ziiricli.
121 (1919).

EiweiBstotie uud ihre Bausteine. 417

des Schwefels die gleiche Rolle, wie die nitritizierenden io dem des 8tick-
stotfes. Der tierische Organismus <i:ibt den "roßten Teil des Schwefels
in oxj'dierter Form nach außen ab. Gehen Pflanzen und Tiere zugrunde,
<lann entsteht bei der Zerstörung der organischen Substanz durch Mikro-
organismen Schwefelwasserstoff. Er würde in die Luft entweichen, wenn
nicht die genannten Bakterien eingreifen und durch Bildung von Schwefel
diesen festlegen würden. Die gebildete Schwefelsäure bindet sich mit Basen
zu Sulfaten und kann in dieser Form von den Pflanzen verwendet werden.
Es muß dann wieder zu einer Reduktion kommen, denn in den Proteinen
ist bis jetzt nur die Thio- = SH-Gruppe aufgefunden worden. Einzelheiten
über den Vorgang der Reduktion sind nicht bekannt.

Interessant ist ferner die Beobachtung, daß es Bakterien gibt, die
Wasserstoff oxydieren k(»nnen.i) Sie sind imstande, mit Kohlensäure
und Wasserstoff auf einem mineralischen Nährboden zu leben und orga-
nische Substanz zu bilden.

Nicht alle Pflanzen verfügen über Chlorophyll. Manche sind ebenso,
wie der tierisclie Organismus, auf Kohlenstoflfketten angewiesen. Sie können
diese nicht selbst von Grund aus, d. h. von Kohlensäure und Wasser aus-
gehend, bilden. Wir nennen derartige Pflanzen Parasiten. Außerdem
kennen wir Pflanzen, die teils selbst Kohlensäure und Wasser assimilieren,
teils bestimmten Organismen, auf deren Kosten sie leben, Nälirstofte ent-
ziehen. Es sind dies die Saprophyten.

Es ist von großem Interesse, das Verhalten dieser Pflanzenarten und
ferner von Gliedern der einfacheren Formen der Pflanzenwelt, wie der
Pilze, Flechten und Bakterienarten, gegenüber bestimmten Arten von
stickstoffhaltigen Nahrungsstoffen zu verfolgen. Man kann z. B. Pilze auf
verschiedenen Aminosäuren züchten oder ihnen Polypeptide oder Peptone
als ausschließliche Stickstofifquelle geben. Aspergillus niger z. B. gedeiht
g:anz gut auf solchen Substraten.-) Er bereitet seine Proteine insofern
unabhängig von der dargebotenen Stickstoftnahrung. als ihre Zusammen-
setzung z. B. von der Art der dargebotenen Aminosäuren nicht beeinflußt
wird. 3) Offenbar wird aus den Aminosäuren der Stickstoff in Form von
Ammoniak abgespalten und dann die Synthese der einzelnen Aminosäuren
in die Wege geleitet. Werden zusammengesetzte Verbindungen, wie Peptone
oder Polypeptide oder Proteine gegeben, dann erfolgt wahrscheinlich eine
Hydrolyse, der sich dann die Desaminierung der Bausteine (Aminosäuren)
anschließt. Audi die chlorophyllfreien Parasiten dürften wohl kaum vom
Wirte fertige Proteine bzw. hochmolekulare Peptone übernehmen, oline sie
vorher umgebaut zu haben. Auch hier wird der Verwertung eine weit-
gehende Hydrolyse vorausgehen.

1) Kaserer: Zeutralbl. f. Bakt. 16. (2). 681 (190G). — Lebedeff: Ber. d. bot. Ge-
sellschaft. 27. .598 (1909).

"-) Vgl. z. B. E. Marchai: Zeitsclir. f. Bakt. u. Parasitenkde. 1.(2). 1753 (1895). —
Beijerinch: Botan. Ztg. 45 (1890): Zentralbl. f. Bakt. 13. .S(i8 (1893). — F. Czapek-
Hofmeister?. Beiträge. 1. 542 (1902). — (). Emmerling: Ber. d. Deutsclieu ( lieiu. Gcsell-
.scliaft. 35. 2289 (1902); Zeutralbl. f. Bakt. u. Parasitenkde. 10. (2). 273 (1903). — Emil
Abderhalden und Y. Teruuchi: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 47. 391 (1906). - M. Raci-
borski: Bull, de l'Acad. des Sciences de l'racovie. (lasse des Sc. uiat. et nat. Oktober
1900. — AI. Kossowic- : Zeitschr. f. Gäriiugsphysiol. 2. 51. 55. 59 (1912).

•') Emil Abderhalden und f'eter Rona: Zeitschr. t. physiol. Chemie. 64. 179 (1905).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Tei), 5. Aufl. 27

418 XXI. Vorlesung.

Besonders interessant ist die Beobachtung, daß es Pflanzen gibt,
die mit mannigfaltigen Vorrichtungen zum Fangen und Ver-
dauen von Tieren ausgestattet sind. Man hat sie fleischfressende
Pflanzen genannt. Diese Bezeichnung ist nicht sehr glücklich gewählt, weil
es sich nicht um ein Fressen, sondern um eine Verdauung handelt. Es
darf jetzt wohl als sicher festgestellt betrachtet werden, daß diese eigen-
artigen Pflanzen, wie Drosera, Nepenthes, Dionaea, Utricularia usw. ein
Sekret abgeben, das verdauen kann. Sicher werden nicht nur Eiweißstoffe
zerlegt, sondern auch andere zusammengesetzte Nahrungsstoffe, wie Fette
und Kohlehydrate. Das eiweißspaltende Ferment scheint in die Gruppe des
Pepsins zu gehören. i) Es ist auffallend, wie wenig dieser in jeder Hin-
sicht interessante und wichtige Vorgang erforscht ist! Nicht unerwähnt
wollen wir lassen, daß oft der Vermutung Ausdruck gegeben worden ist,
daß die genannten Pflanzen mit Mikroorganismen zusammen die Ver-
dauungsvorgänge vollziehen. Es soll sich eine Art von Symbiose finden.
Manche Forscher sind sogar der Meinung, daß die Pflanze nur ein Sekret
abgebe, das zum Festkleben der Tiere — Insekten — diene, während die
Verdauung durch Bakterien herbeigeführt werden soll.

Schließlich sei noch erwähnt, daß der Nachweis geglückt ist, daß
auch chlorophyllhaltige Pflanzen organische Verbindungen ver-
schiedener Art direkt aufnehmen können.-) Handelt es sich um
zusammengesetzte Verbindungen oder um solche, die nicht ohne weiteres
zur direkten Verwertung geeignet sind, so werden die Pflanzenzellen genau
so, wie die Tierzellen, einen AI)- und Umbau eintreten lassen.

Sehr mannigfaltigen Verhältnissen in bezug auf die Ernährung und
den Stoffwechsel begegnen wir bei den Bakterien. Manche davon können
wir direkt an der Eigenart, wie sie bestimmte Verbindungen abbauen, er-
kennen. Es sei an die Bildung von Essigsäure durch manche Bakterien 3).
an die Buttersäurc liefernden Mikroorganismen usw. erinnert. Wir wissen
aus Erfahrung, daß die Art der Zusammensetzung eines Nährbodens ent-
scheidend für die Züchtung zahlreicher Mikroorganismen ist. Manche be-
vorzugen als Stickstoffquelle Nitrate oder Nitrite, andere verlangen Ammon-
salze, wieder andere bestimmte Peptongemische und noch andere gedeihen
nur auf eiweißhaltigen Flüssigkeiten. Für die künstliche Züchtung der
einzelnen Bakterien ist die Auffindung des geeigneten Nährbodens das
Entscheidende. Einmal können wir dann eine Reinkultur züchten und mit
ihr Beobachtungen anstellen. Wir können ferner mittels eines bestimmten
Nährbodens unter Umständen aus einem Gemisch von Mikroorganismen
eine bestimmte Art herauszüchten. Es wird dies dann der Fall sein, wenn
für die übrigen Lebewesen die Bedingungen ungünstige und für die eine
Bakterienart günstige sind. Wir gelangen so zu einer Reinkultur, indem
wir für zahlreiche Bakterien die Existenzbedingungen vernichten. Wird

*) Emil Abderhalden und Yutaka"Teynuchi: Zcitschr. f. phvsiol. Chemie. 49.
21 (1906).

^) Vgl. H. Acton: Proceed. of the Royal See. London. 47. 150 (1890). — .7. Lanrent :
C. r. de l'Acad. des Sc. 125. 887 (1897); 135. 870 (1902). — Mazc und I'errier: Ebenda.
139. 470 (1904). — ./. Lcßrre: C. r. de l'Acad. des Sc. 141. 211, ()()4, 834, 10.35 (1905):
142. 287 (1906); 143. 322 (190(5). — V. drafe: Sitziiugsber. d. Kaiser]. Akademie d.
Wissenscli. in Wien. Matli.-uaturw. Kl. 118. 1 (1909).

^) Vgl. hierzu /,. B. Franz Lafar: Die Essigsäuregärung. Gustav Fischer. .Jena 1913.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 419

erst die Chemie der Proteine weiter fortgeschritten sein, dann wird man
wahrscheinlich nicht mehr so sehr, wie bisher, auf tastende Versuche im
Aufsuchen der geeigneten Art der Ernährung der Mikroorganismen an-
gewiesen sein. Man wird durch das Studium des Abbaues bestimmter
Abkömmlinge des Eiweißes feststellen, welche Abbaustufen gebildet werden, i)
Die Eigenart des Abbaus bestimmter Verbindungen ist ohne Zweifel für
manche Mikroorganismen ebenso charakteristisch, wie ihr morphologisches
Verhalten und ihre übrigen biologischen Eigenschaften. Unter natürlichen
Verhältnissen finden wir wohl nur selten Reinkulturen von Bakterien.
Meistens treten Kolonien verschiedenartiger Vertreter dieser kleinsten Lebe-
wesen auf. Sie bereiten oft zusammen den Nährboden für weitere Bakterien-
arten vor. Die Gewebe des Pflanzen- und Tierorganismus bilden häufig diesen
Nährboden. GcAviß vermag sich mancher Bazillus nur deshalb anzusiedeln,
weil schon ein anderer, wenig beachteter den Boden vorbereitet hat. Um-
gekehrt wird manches Lebewesen zugrunde gehen, weil es die vorhandenen
Stoffe nicht angreifen kann. Auch die einzelne Zelle muß imstande sein, die
ihr gebotenen organischen \'erbindungen in geeigneter Weise zu zerlegen,
sei es nun, daß sie Baumaterial zum Ausbau des eigenen Zelleibes oder zum
Aufbau einer neuen Zelle braucht, sei es, daß sie Energie zur Verfügung
haben muß. Überall begegnen wir den gleichen Grundzügen im Stoffwechsel.
Nirgends beobachten wir eine direkte Verbrennung von Substraten mittels
des Sauerstoffs. Stets kehrt der stufenweise Abbau der einzelnen organi-
schen Stoffe wieder. Überall finden sich Fermente, die in mehr oder
weniger spezifischer Weise auf bestimmte Produkte eingestellt sind. Wird
man die Bedingungen, unter denen ein bestimmtes Lebewesen den Abbau
von Gewebe vollziehen kann, besser kennen, dann wird es auch möglich
sein, bei bestimmten Infektionen diese so zu ändern, daß ein für das be-
treffende Lebewesen ungeeigneter Nährboden entsteht und damit seine
Daseinsbedingungen vernichtet sind.

Von besonderem Interesse sind jene Bakterienarten, die
aus Nitraten freien Stickstoff bilden. Sie sind außerordentlich ver-
breitet und bevölkern den Ackerboden in großer Zahl, Ihre Entdeckung
verdanken wir Davy.^) Daß die Stickstoff bildung aus Nitraten erfolgt, ist
jedoch erst von Gayon und ViipefU^) bewiesen worden. Die Abspaltung
des Stickstoffs erfolgt wahrscheinlich in mehreren Teil Vorgängen. Es entsteht
salpetrige Säure, und diese wird dann zu Stickstoff" reduziert. Es sind eine
ganze Reihe von Mikroorganismen bekannt, die Nitrate in Nitrite ver-
wandeln können. Hierher gehören z. B. das den Darm bevölkernde Bacte-
rium coli commune und der Bacillus pyocyaneus. Die Abspaltung des Stick-
stoffs erfolgt durch das Bacterium denitrifieans. Der genauere Vorgang
der Denitrifikation ist noch unbekannt. Bei dem Vorgang der Nitritbildung-
aus Nitraten und ferner der Stickstoffabspaltung aus den Nitriten wird
Energie frei und ferner auch Sauerstoff", die beide von jenen Mikro-

') Vgl. z. B. Etnil Abderhalden, L. Fincussohn und Adolf Wal/er: /eitschr. für
physiol. Chemie. 68. 471 (1910). — Wolfgaruj Weichardt: Zeatralblatt f. d. gesamte.
Physiol. u. Pathol. d. Stoffwechsels. 5. 131 (1910). — Vgl. ferner die Lehrbücher und
Sammelwerke über Mikroorganismen, z. B. Walther Kruse: Allgemeine Mikrobiologie.
F. (J. W. Vogel. Leipzig 1910.

-) H. Danj: Elemente der Agrikultur-Chemie. 408 (1814).

^) Gayon und Dupetit: Compt. rend. de l'Acad. des Scienr. 95. 1544 (1882j.

27*

420 ^^I- Vorlesung.

Organismen, die diese Umwandlungen vollziehen können, verwertet
werden.

Der tierische Organismus übernimmt von der Pflanze gebundenen
Stickstoff, und zwar zum größten Teil in Form von Eiweiß. Er gibt ihn
während des Lebens wieder in gebundener Form ab. Der Harn enthält
stickstoffhaltige organische Verbindungen und ebenso der Kot. Diese Pro-
dukte werden zum größten Teil durch die nitritizierenden Bakterien des
Bodens in Salpeter übergeführt. Die Pflanze nimmt den Stickstoff in dieser
Form auf, reduziert ihn und verbindet ihn mit Kohlenstoff und Wasser-
stoff zu Aminosäuren. Stirbt ein Tier, dann vollzieht sich der gleiche
Vorgang. Zunächst tritt ein umfassender Abbau der Zellbestandteile durch
die in den Zellen enthaltenen Fermente ein. Die Reaktion der Zellen
ändert sich. Die Regulation des Stofl'wechsels hat aufgehört. Alles geht
nun drunter und drüber. Proteine zerfallen in Peptone und Aminosäuren,
Fette werden gespalten und Polysaccharide zerlegt. Bald dringen vom
Darmkanal aus Bakterien in die Gewebe ein. Sie erhalten von außen
Zuzug. Auch größere Tiere, wie Insekten mannigfaltiger Art und insbesondere
Käfer, nehmen am Zerstörungsvorgang teil. Schließlich bleibt von der
ganzen Struktur der Gewebe nichts mehr übrig. Es wird Baustein von
Baustein gelöst. Nichts erinnert mehr an den feinen Bau der Bestandteile
der Zellen, nichts mehr an die mannigfaltigen Vorgänge, die sich noch
vor kurzem unter Vermittlung eben der Stoffe, die jetzt in Trümmern vor
uns liegen, in ungezählten Zellen vollzogen haben. Aus den einzelnen
\'erbindungen des Organismus sind durch alle möghchen Zwischenstufen
hindurch Kohlensäure, Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff usw. ent-
standen. Mikroorganismen haben in letzter Linie diesen Aljbau vollendet.
Sie vermitteln auch den Weg zu neuem Leben. Sie bilden aus Schwefel-
wasserstoff Schwefel und Schwefelsäure. Sie lassen aus dem Ammoniak
über Nitrite Nitrate hervorgehen. Die organischen Bestandteile des zu-
grunde gegangenen Organismus sind auch zur Stelle, und so sind alle
Bedingungen gegeben, um von neuem Leben erblühen zu lassen. Ein
Samenkorn genügt — ja eine einzige Zelle! Da. wo eben noch ungezählte
Mikroorganismen ein hoch organisiertes Lebewesen in einen Trümmer-
haufen verwandelt haben, sproßt ein Keimling empor. Er entfaltet sich
mächtig. Neue Zellen und Gewebe werden gebildet. Das tote Material
wird in Berührung mit den Zellen zu einem integrierenden Bestandteil von
lebhaft funktionierenden Gebilden. Die Pflanze erblüht. Auch sie ist außer-
ordentlich reichhaltig ausgestaltet und in jeder Beziehung ein Kunstwerk.
Schon naht sich ein Tier und zerstört die ganze Pracht. Seine Zähne ver-
nichten das feine (iefilge der Gewebe. Im Magendarmkanal werden die
zusammengesetzten Zellbestandteile in ihre Bausteine zerlegt. Manche von
ihnen werden Bestandteile von Zellen. Sie erfüllen neue Funktionen.
Andere dienen nur als Energiequelle. Wieder andere liefern Fermente
oder sonstige wichtige Sekret- und Inkretstoffe. Schließlich gelangen auch
diese Stoffe fiüher oder später nach außen, um wieder von neuem in den
ewig sich wiederholenden Reigen einzutreten. Bald ist ein Element Bestand-
teil des Bodens, von Gesteinen usw.. bald erfüllt es eine wichtige Funktion
in einer Pflanzen- oder 'J'ierzelle. Ohne die Mikroorganismen wäre dieser
Reigen unmöglich. Er würde durchbrochen. Die Tierwelt könnte zunächst
auf Kosten der vorhandenen Pflanzen weiterleben. Es würde jedoch keine

Eiweißstotie und ihre Bausteine. 421

Brücke oder doch nur eine unzulängliche zu den Pflanzen hinüberführen.
Zwar könnten viele Pflanzen mit Ammoniak auskommen. Die Umwandlung
in Nitrat ist nicht unbedingt notwendig. Es würden jedoch die Tierlcichen
nicht in ihre Bestandteile aufgelöst werden köniien. Zwar könnten die
Zellfermente aus den zusammengesetzten Verbindungen bis zu einem ge-
wissen Grade die Bausteine bereiten. Es würde jedoch die Ammoniak-
bildung sich gar nicht oder nur unvollständig vollziehen. Kurz, die Pflanzen
würden die von ihnen dem Tier übergebenen .Stoffe nicht in einer für sie
brauchbaren Form zurückerhalten. Zuerst würden die Pflanzenfresser not-
leiden. Das Pflanzenreich müßte zurückgehen, wenn sich nicht, was wohl
möglich wäre. Pflanzenarten finden würden, die sieh den neuartigen Be-
dingungen anpassen könnten.

Auch die Pflanzen werden, wenn sie zugrunde gehen, schließlieh
von Mikroorganismen in ihre Bestandteile aufgelöst. Diese dienen dann
anderen Pflanzen wieder als Nahrung. Es ist klar, daß der fortwährende
Abbau aller möglichen organischen Materialien tierischer und pflanzlicher
Herkunft dazu führen muß, daß der Boden die verschiedenartigsten Stufen
der Zerlegung aufweist, d. h. auch immer neben Ammoniak und Salpeter
organisch gebundenen Stickstoff enthält.^) Dazu kommen dann in
großen Mengen zugrunde gehende Bakterien, die auch alle möglichen
Zerfallsprodukte liefern. So hat man z. B. verschiedene Aminosäuren und
Purinbasen-) aus dem Boden gewonnen. Manche Mikroorganismen bevor-
zugen diese Stickstoffquellen und gehen nicht direkt von Ammoniak oder
gar Salpeter aus, wenn sie ihre Stoffwechselvorgänge durchführen. Die
ungezählten Arten von kleinsten Organismen im Ackerboden zeigen, daß
auch hier das Leben in vollster Blüte steht.

Nicht immer vollzieht sich der Wechsel zwischen Pflanze und Tier
für das einzelne Element so rasch. Oft wird das eine oder andere Ele-
ment auf lange Zeit hinaus aus dem Reigen ausgeschaltet. Jahrtausende
lang wird Kohlenstoff in den Kohlenlagern festgehalten. Ferner verkünden
mächtige Salpeterlager in vielen Gegenden, daß auf lange Zeit hinaus
Stickstoff festgelegt worden ist. Die gewaltigen Petroleumquellen enthalten
ebenfalls Stoffe, die vor Tausenden A'on Jahren den Reigen zwischen Pflanze
und Tier mitgemacht haben, nunmehr aber auf lange Zeit hinaus der un-
belebten Natur übergeben sind. Der Mensch reiht diese Produkte wieder
in den Kreislauf der Elemente ein. Kohle, die vor ungezählten Jahren
der Atmosphäre in Form von Kohlensäure angehört hatte und in allen
möglichen Pflanzen- und Tierarten Baustein von Zellen gewesen war, wird
durch Verbrennung wieder in Kohlensäure übergeführt. Sonnenenergie,
die vor Jahrtausenden den Erdball bestrahlt hatte, wird wieder freil Die
Kohlensäure wird von Pflanzen assimiliert und damit gehört ihr Kohlen-
stoff wieder dem ewig wechselnden Reigen in der unbelebten und belebten
Natur an. Bald baut er Zellen einer Pflanze auf, bald ist er Bestandteil
z. B. einer hoch organisierten Zelle des Zentralnervensystems eines Tieres.
Den Salpeter übergeben wir als Düngemittel einfach dem Hoden und be-
wirken dadurch allein, daß sein Stickstoff wieder in den Kreislauf eintritt.

*) \g}. u. a. Osirald Schreimr iiml Edmund ('. S/iorei/: Jourii. of BioJ. Cliem. S.
385 (1910): 8. 3.S1 (1910).

-) Vgl. hierzu ('raiideau: ('ours (ragricultuie de Tecole forest. Cliimie et pliysiol.
iippliipiee ;'i l'agriculture. Paris 1879.

422 XXI. Vorlesung.

So würde denn im großen und ganzen der Kreislauf des Stickstoffs
als ein abgeschlossener erscheinen, wenn nicht die Stickstoff aus Salpeter
abspaltenden Bakterien wären! Beständig wird in großer Menge Stick-
stoff aus seiner Bindung losgelöst und der Atmosphäre übergeben. Wir
müssen zunächst feststellen, wie der Pflanzen- und Tierorganismus sich
gegenüber dem freien Stickstoff verhält. Es wurde schon frühzeitig von
Boussingault (1851) bewiesen, daß die chlorophyllhaltigen Pflanzen den
Stickstoff' der Atmosphäre nicht verwenden können. Dagegen wird das
Ammoniak der Luft verwertet. Es kommt jedoch unter normalen Verhält-
nissen nur in Spuren in der Atmosphäre vor. Auch spätere Versuche er-
gaben immer wieder, daß die höher organisierten Pflanzen mit dem freien
Stickstoff nichts anzufangen wissen. Im tierischen Organismus nimmt er
ebenfalls nicht an irgendwelchen Stoffwechselvorgängen teil und wird auch
nicht aus seinen Verbindungen in Freiheit gesetzt. ^)

Der Kreislauf des Stickstoffs zwischen Pflanze und Tier
und umgekehrt vollzieht sich in gebundener Form. Es müßte so-
mit jede Infreiheitsetzung von Stickstoff als eine Schädigung der Organis-
menwelt aufgefaßt werden, falls sich in der Natur keine Vorrichtungen
fänden, um diese Verluste wieder auszugleichen. Allmählich müßte der
Boden an gebundenem Stickstoff verarmen. Der Vegetation würden bald
enge Grenzen gesteckt sein; ja schließlich müßten ihr die Existenzbedin-
gungen entzogen werden. Es wird allerdings beständig ein Teil des atmo-
sphärischen Stickstoffs bei elektrischen Entladungen der Luft oxydiert und
dann mit den Niederschlägen (Regen, Schnee) dem Boden zugeführt, doch
werden auf diesem Wege nur sehr geringe Mengen von Stickstoff' in die
gebundene, der Pflanze zugängliche Form übergeführt. Auch bei der
Verdunstung von Wasser werden geringe Mengen von Ammonium nitrit
gebildet.

Viel wichtiger als die genannten Arten der Bindung von Stickstoff
ist die Überführung von freiem Stickstoff in die gebundene Form durch
Bakterien und Fadenpilze. Schon Bcrthelot-) hatte festgestellt, daß
im Boden eine Anreicherung von Stickstoff stattfinden kann. Bald gelang
es auch Bakterien nachzuweisen, die den freien Stickstofl" der Luft binden
können. Zunächst wurde von Winogradshy ein streng anaerober Bazillus,
Bacillus oder Clostridium Pasteurianum, -im Ackerboden aufge-
funden. =*) Er ist auch im Meeresboden vorhanden. Er kommt mit aeroben
Bakterien zusammen vor. Diese beseitigen die letzten Spuren von Sauer-
stoff und vermitteln auf diesem Wege dem Bacillus Pasteurianum die
Bedingungen zu seiner Tätigkeit. Die Bindung von Stickstoff" erfordert
Energie. Sie wird durch Abbau von Kohlehydraten in den Zellen der
Bakterien frei und zur Verfügung gestellt. Es ergab sich, daß nicht alle
Kohlehydrate verwertet werden. Glukose, Lävulose und Rohrzucker werden
vom Bacillus Pasteurianum leicht angegriffen, dagegen erwiesen sich Laktose,

*) Au(/ust Kroqh: Skand. Arch. f. Physiol. 18. 364 (1906). — Cai-l Ojopenhcimer:
Biochem. Zeitschr. l'. 177 (1906); 4. 328 (1907).

^) Berthelof: C. r. de TAcad. d. Sc. 101. 775 (1885); 104. 205, 625 (1887); 106.
569, 1049, 1214 (1888); 107. 372 (1888); 108. 700 (1889); 109. 277, 417 (1889); 115.
569 (1892); 116. 842 (1893).

=*) Winogradski/: C. r. de l'Acad. d. Sc. 116. 1385 (1893); 118. 353 (1894). —
Vgl. weitere Literatur bei Ilatis l'rinqshcim : Zeutralbl. f. Bakt., Parasitenkunde u. In-
fektionskrankheiten. 20. 248 (1908).

Eiweißstort'e uud ihre Bausteine. 423

Stärke und Zellulose als nicht verwertbar. Bacillus Americanus zeigt
ein ganz entsprechendes Verhalten, i)

Wir kennen außerdem noch aerobe Bakterien, die Stickstoff binden
können. Auch sie brauchen Kohlehydrate zur Assimilation des freien Stick-
stoffs. Sie sind im Ackerboden und auch im Meere außerordentlich stark
verbreitet. Sie gehören der Gattung Azotobakter an. Humus und Kalk
begünstigen die Entwicklung dieser Bakterienarten außerordentlich. Es ist
ferner festgestellt worden, daß einige Nostocarten Stickstoff binden
können. Da diese Algenarten sich die Kohlehydrate zur Bestreitung des
zur Stickstoffbindung erforderlichen Energieaufwandes selbst aufbauen
können, so sind sie unter den Lebewesen ganz besonders günstig gestellt,
denn sie können den Kohlenstoff, den Sauerstoff und den Stickstoff der
Luft entnehmen und sind nur zur Gewinnung von Wasserstoff und vor
allem der Salze auf den Boden angewiesen. Derartige Lebewesen müssen
als Pioniere zur Schaffung von Lebensbedingungen für anspruchsvollere
Lebewesen ganz besonders geeignet sein. Wir treffen sie denn auch z. B.
auf verwitternden Gesteinen. Haben sie eine Zeitlang diese unwirtlichen
Stellen bewohnt, dann werden durch sie allmählich Bedingungen geschaffen,
unter denen andere Lebewesen, zunächst vor allem Bakterien, gedeihen
können. Ganz allmählich folgen dann Algen, Pilze und Flechten, bis
schließlich Kulturland gewonnen ist, auf dem Phanerogamen aller Art
sich halten können.

Während die bisher genannten, freien Stickstoff" bindenden Lebe-
wesen frei im Ackerboden oder im Schlick des Meeresgrundes und dem
Plankton des Meer- und Süßwassers vorkommen, gibt es eine ganze An-
zahl von Bakterien, die offenbar stets in Symbiose mit bestimmten Pflanzen
leben. Es ist eine alte Erfahrung, daß manche Pflanzen, wie z. B. die
Leguminosen, den Boden an Stickstoff anreichern, während andere, wie
z. B. die Gramineen, diesem ausschließlich solchen entziehen. Aus diesem
Grunde wird der praktische Landwirt im allgemeinen auf demselben Boden
nie hintereinander Getreide bauen, sondern abwechselnd Leguminosen und
Gramineen, ^'ollständig aufgeklärt worden ist der ganze Vorgang, der
diesem eigentümlichen Verhalten zugrunde liegt, durch die Untersuchungen
von Hellriegel-) und Wulf arthj) Sie stellten zunächst in einwandfreier
Weise die Stickstoffbindung durch die Leguminosen fest und fanden, daß
diese Fähigkeit in Zusammenhang mit der Ausbildung der sogenannten
Wurzelknöllchen dieser Pflanzen steht. Es ließ sich auch zeigen, daß
auf sterilem Boden kultivierte Leguminosen zur Knöllchenbildung ge-
zwungen werden können, wenn ein Aufguß von gewöhnlichem Ackerbodep
zugefügt wird. Offenbar müssen im Ackerboden Mikroorganismen vorhanden
sein, die die Knöllchenbildung veranlassen. Durch Erhitzen verliert der
Bodenaufguß seine Wirksamkeit. Ganz anders verhalten sich die Gra-
mineen. Sie lassen sich in ihrer Stickstoffaufnahme durch Bodenaufguß
nicht beeinflussen. Ihre Stickstoffassimilation ist nur abhängig vom Nitrat-

1) Vgl. Hans Pringsheim: Zentralbl. f. Bakt. 16 (2). l\)h (li)OG); 20. 248 (1908).

«) H. Hellrieqel: Tageblatt der Naturforscher- Vers. Berlin. 290 (188G).

') Willfarth': Tageblatt der Naturforscher-Vers. Wiesbaden. 302 (1887). —
H. Hellricyel und H. Willfarth : Zeitschr. d. Vereins f. Rübenzuckerindustrie. Beilage-
heft. 234 (1888) und Berichte d. Botau. Gesellsch. 7. 138 (1889). — Vgl. die weitere
Literatur bei J. Vogel: Zentralbl. f. Bakteriol. und Parasiteukunde. 15. 11. 83 (1905).

424 XXI. N'oilesviug.

gehalt des Bodens. Der freie Stickstoff kommt für sie gar nicht in Betracht.
Die Leguminosen dagegen sind im natürlichen Boden nicht unbedingt auf
den vorhandenen Salpeterstickstoff angewiesen. Werden die Leguminosen
auf sterilisiertem Boden gezüchtet, dann verhalten sie sich wie die Gra-
mineen. Sie haben die Fähigkeit verloren, sich den freien Stickstoff' nutzbar
zu machen, und sind nun gänzlich vom Nitratgehalt des Bodens abhängig.
Die folgenden Versuche ergeben einen Einblick in die Bedeutung
der Stickstoffassimilation durch knöllchenhaltige Leguminosen. Schlocsing
und Laurent'^) kultivierten Leguminosen in sterilisiertem Sande und in
sterilen Glaszylindern. Der Gehalt an Sauerstoff, Kohlensäure und Stick-
stoff der in diesen betindlichen Luft war genau bekannt. Bei den einen
Versuchen wurde steriles Wasser zugegeben, bei den anderen solches, dem
zerriebene Knöllchen zugefügt worden waren. Nach drei Monaten wurde
die Luft aus den Zylindern entfernt und ihr Stickstoffgehalt bestimmt. Es
ergab sich, daß er nur in den Versuchen abgenommen hatte, bei denen
Wurzelknöllchen hinzugegeben w^ordeu waren. In zwei solchen Versuchen
mit Beigabe von W^ui'zelknöUchen war das Ergebnis das folgende:

1 n

Stickstoffgehalt der Luft bei Beginn des Versuches 2'6'6\'2 cm'^ 2483'8c'///=ä
., ., .. Abschluß .. ., 2652-1 „ 2457-4 ..

Aufgenommener Stickstoi« \—m-hmg =hi m<^

Noch deutlicher ergibt sich die Stickstoffaufnahme aus der folgenden
Versuchsanordniing. In ^'ersuch III waren keine Wurzelknöllchen vorhanden,
wohl aber in Versuch I und II,

Stickstoff im Boden und in gesäten Le- I II HI

guminosensamen (Erbsen) bei Beginn des

Versuches 326 mg

Stickstoff in der Erde am Schlüsse des Versuches 73-5 „
Stickstoffgewinn durch die Pflanzen . , . 40-6 „

Die Wurzelknöllchen enthalten Bakterien, wie Beijermck'^) bewiesen
hat. Sie leben in Symbiose mit dem Träger der KniUlchen. Beijerinck nannte
den Bazillus B. radicicola. Er ist aerob und in Land und Wasser weit ver-
breitet. Neue Beobachtungen sprechen übrigens dafür, daß der den freien
Stickstoff assimilierende Pilz nicht einheitlich ist. Es scheint, daß den
verschiedenen Papilionaceenforraen verschiedene Bazillenarten zukommen.
Es ist nur gelungen, nahe verwandte Vertreter dieser Pflanzenfamilie wechsc 1-
seitig erfolgreich mit ihren KniUlchenbakterien zu infizieren. Es gelang
z. B. nicht Robiniawurzeln mit Erbsenbakterien zur Knöllchenbildung anzu-
regen. Sehr interessant ist es auch, daß Soja hispida in europäischem
Gartenland oft keine Kn!tllchen erzengt, wohl aber, wenn es mit japanischer
Erde geim))ft wird. Welche Bedeutung diese Entdeckungen erlangt haben,
erhellt schon daraus, daß die Knöllchenbakterien Handelsprodukt ge-
worden sind.

o2-5 mg

32-5 wg

6&6 .,

33- 1 ..

341 „

0-6 ,.

*) Th. Schloising und llni. Luiircnt : Conipt. n ud. do TAfail. des Scieuces. 111.
750 (1890) imd chondji'. 113. 77f; (IHi)]): 115. 881. 1017 (1892): .\\m\\\. Institut PastPur.
6. 65 M. 824 (18'.i2).

^) M. IJeijertnck : Botimisclie Z<'it^ll,L^ 725 (1888).

Eiwoißstoffe imd ihre Bausteiue. 425

Ks ist fraglich, ob diese Knüllchenbakterien nur auf die Klasse der
Papilionaceen beschränkt sind. Es liegen Beobachtungen vor, wonach sie
auch bei anderen Pflanzengattungen zu finden sind. So sollen sie den
Ericaceen, Rhinantaceen, Elaeagnaceen, Cyeadeen, Koniferen usw. zukommen.
Man hat auch vermutet, daß die oft mit den Wurzeln der höheren Pflanzen
symbiotisch lebenden Fadenpilze eine ähnliche Rolle spielen, wie die
KnöUchenbakterien. Einstweilen lassen die vorliegenden Versuchsergebnisse
noch kein bestimmtes Urteil zu. \ie\e Beobachtungen an den wild wach-
senden Pflanzen lassen auf eine weite Verbreitung derartiger Symbiosen
schließen. Wir kennen viele Pflanzen, die Jahr für Jahr in derselben Fülle
an demselben Standarte immer wieder anzutreffen sind, während manche
andere Arten plötzlich auftauchen, um nach einer kurzen .. Blüteperiode "
mehr und mehr zurückzugehen. So kann der ganze Charakter einer Wald-
wiese und insbesondere die Flora eines Schuttplatzes in rascher Reihenfolge
sich ändern, Aveil offenbar die nur kurze Zeit seßhaften Pflanzen ganz und
gar abgesehen von anderen Lebensbedingungen auf den Xitratgehalt des
Bodens angewiesen sind.

Die KnöUchenbakterien sind von Beijerinck^) und Prazmoivski-) in
Reinkultur erhalten worden. Sie brauchen Eiweißstoffe zu ihrer Entwicklung.
Aus dieser Beobachtung ergeben sich vielleicht Aufschlüsse über die Art
der Symbiose zwischen dem Wirte und den Bazillen. Zunächst dachte
man daran, daß diese den freien Stickstoff aufnehmen, ihn in irgend einer
Form, wahrscheinlich als Ammoniak, verwenden und dann entweder Ammon-
salze oder auch Aminosäuren bzw. Peptone der sie beherbergenden Pflanze
übergeben. Nach neueren Beobachtungen scheinen jedoch die Verhältnisse
nicht so einfach zu liegen. Die Wirtpflanze liefert sehr wahrscheinlich
den Wurzelbazillen in irgend einer Form Kohlehydrate und Eiweißstoffe.
Auf diesem Nährboden gedeihen die Bazillen und binden nun Stickstoff.
Entweder wandeln sie diesen in Ammoniak um, oder sie oxydieren ihn
und übergeben dann das gebildete Assimilationsprodukt der Pflanze, mit
der sie zusammenleben.

Man konnte das Eindringen der Wurzelbakterien in die Wurzeln von
Leguminosen direkt verfolgen. Man sieht zunächst Bakterienansammlungen
an den Wurzelhaaren. Diese umgeben sich mit einer Hülle. Die Bakterien-
masse dringt dann durch das Wurzelhaar in die Parenchymzellen der Wurzel
ein. Diese Zellen beginnen sich lebhaft zu teilen. Die Wurzel schwillt an
dieser Stelle an. Es ist ein Knöllchen entstanden. Die Hülle, die die
Bakterien bis jetzt umgeben hat, wird aufgelöst. Die Bakterien sind nun
im Zellsaft frei vorhanden und vermehren sich stark auf Kosten der
vorhandenen und vom Wirte nachgelieferten Stoffe. Schließlich wird der
ganze Inhalt dieser infizierten Zellen — Bakteroidgewebe genannt —
von der Wirtpflanze mittelst besonders gebildeter Gefäßbündel aufgenommen.
Es ist möglich, daß erst in diesem Momente der Wirt das von den Bak-
terien aufgesammelte Material übernimmt, es ist jedoch wahrscheinliclier,
daß schon vorher ein lebhafter Austausch stattfindet. Bemerkt sei noch,
daß die Leguminosen, wie sicher festgestellt worden ist, auch Nitrate aus
dem Boden aufnehmen und verwerten können. Sie sind somit nicht
unbedingt auf die Tätigkeit der Wurzelbakterien angewiesen.

') Beijrrinck: Bot. Zoitg. 725. (1888).

-J Prazmouski: Landwiitsch. Versuchsstatioueu. 37 Ißl (1890).

426 XXI. Vorlesung.

Außer den genannten Bakterienarten sind auch noch andere aufge-
funden worden, die freien Stickstoff zu binden vermögen. So ist diese
Eigenschaft bei thermophilen Bakterien^) entdeckt worden. Von weit-
tragender Bedeutung ist die Feststellung, daß die auf Blättern von Ru-
biaceen und tropischen Myrsinaceen (Ardisia) vorkommenden Bakterien
auch freien Stickstoff assimilieren können. 2) Ferner konnte festgestellt wer-
den, daß eine ganze Reihe von Pilzen imstande ist, freien Stickstoff zu
verwenden. 3) Es handelt sich vor allem um Pilzarten, die auf abgestorbenen
Pflanzenteilen sich ansiedeln. Auch Aspergillus niger und Penicillium
glaucum können freien Stickstoö' verwerten.*) Die auf den verwesenden
Pflanzenresten sich ansiedelnden Organismen verwenden als Energiequelle
die Zellulose und zerstören diese zugleich. &) Schließlich sei noch darauf
hingewiesen, daß der kleine Wasserfarn Azolla den Stickstoff der Luft
assimilieren kann. Er lebt in Symbiose mit der Alge Anabaena.^)

Leider wissen wir fast gar nichts über den eigentlichen
Vorgang der Assimilation des freien Stick Stoff s.'^) Welches sind
die ersten Assimilationsprodukte? Diese Frage konnte bis jetzt noch nicht
beantwortet werden. Die anaeroben Bakterien werden wohl Ammoniak
bilden. Die aeroben oxydieren vielleicht den Stickstofl' zu Salpetersäure.

Mit der Feststellung der Tatsache, daß auch freier Stickstoff zur
Assimilation gelangen kann, scheint der Kreislauf des Stickstoffs, der
durch die Auffindung der denitrifizierenden Organismen eine Lücke auf-
zuweisen schien, geschlossen. Wir haben jedoch noch einen Punkt außer
acht gelassen. Der Boden hat nämlich die Eigenschaft, gewisse Bestand-
teile zu adsorbieren. Es ist dies z. B. für die zur Entwicklung der Pflanzen
so wichtigen Verbindungen Phosphorsäure, Kalisalze und Ammoniak der
Fall. Sobald ihre Lösungen mit Bodenteilcheu in Berührung kommen,
werden sie in schwer lösliche Verbindungen übergeführt und so vor der
Auswaschung durch das Regenwasser bewahrt. Ganz anders verhalten sich
nun die salpetersauren Salze, die Nitrate. Sie werden vom Boden nicht
zurückgehalten. Sie sind leicht löslich in Wasser und werden beständig aus-
gewaschen, den Bächen und Flüssen zugeführt und erscheinen zuletzt im
Meere. Die Menge des jährlich dem Festland auf diese Weise entzogenen
Stickstoffs ist sehr groß. K. Brandt^) berechnet sie auf rund 40 000 Mil-
lionen kg pro Jahr. Wir stehen vor der Frage, auf welchem Wege diese
großen Stickstoffmengen dem allgemeinen Kreislauf des Stickstoffs zurück-

') Hans Pringsheim: Zentralbl. f. Bakt. 31. (2). 23 (1911).

=) Vgl. M. Miehe: Biol. Zentralbl. 32. Nr. 1 (1912). — F. C. v. Faber: Jahrb. f.
•wissensch. Botanik. 51 (1912).

**) Hermann Froehlich: Jahrb. d. wissensch. Bot. 45. H. 2 (1908). — Vgl. ferner
Charlotte Ternetz : Ber. d. Deutschen Bot. Gesellsch. 22. 267 (1904).

*) Hermann Froehlich: Jahrb. d. wissensch. Bot. 45. H. 2 (1908).

^) Vgl. z. B. Hans Fringsheim: Zentralbl. f. Bot. 26 (2). 221 (1910). — Vgl.
auch Hans und Ernst Frinqsheim: Ebenda. 26 (2). 227 (1910).

«) A. Oes: Zeitschr. L Bot. 5. 145 (1913).

'') Vgl. dazu Julius Stoklasa: Beitrag zur Kenntnis der chemischen Vorgänge
bei der Assimilation des elementaren Stickstoffs durch Azotobakter und Radiobakter.
Gustav Fischer. Jena 1909. Hier findet sich viel Literatur angegeben.

*) Vgl. K. Brandt: Wissenschaftliche Untersuchungen. Herausgegeben von der
Kommission zur Untersuchung der deutschen Meere. 1899 u. 1901. — Vgl. auch E. Schulze:
Der Kreislauf des Stickstoffs in der Natur und der Stoffwechsel im Meere. Schweizer,
landwirtsch. Zentralbl. 1902.

Eiweißstoffe uuil ihre Bausteiue. 4^>7

gegeben werden. Daß dies der Fall sein muß, beweist der Umstand, daß
trotz der nun seit Jahrtausenden erfolgenden Auslaugung des Festlandes
die Vegetation nach wie vor sich weiterentwickelt. Zwischen dem Ptianzen-
und Tierleben auf dem Festland und dem Meere bestehen keine wesent-
lichen Unterschiede. Auch die Meerespflanzen assimilieren Kohlensäure,
auch sie benötigen zu diesem Vorgänge der Sonnenenergie, weshalb denn
auch in den Tiefen, in die kein Licht dringt, das Pflanzenwachstum aufhört.
Auch die Meerespflanzen brauchen Nitrate zum Aufbau ihrer Eiweißsub-
stanzen, und ebenso entnimmt die im Meer lebende Tierwelt ihr Eiweiß
in letzter Linie ausschließlich der Pflanzenwelt. Die Vegetation im Meere
kann die großen Stickstoffmengen, die ihr ständig zugeführt werden, nicht
bewältigen. Dazu kommt dann noch, daß beständig bei der Fäulnis der
abgestorbenen Pflanzen und Tiere des Meeres stickstoffhaltige Substanz in
Ammoniak und dieses in Xitrit und in Nitrat übergeführt wird, genau so,
wie dies auf dem Festlande der Fall ist. Wohl wirft ab und zu das Meer
gew^altige Tangmassen ans Land. Die in ihnen enthaltene Stickstoftmenge
ist jedoch viel zu gering, um einen Ausgleich zwischen dem dem Land
entführten Stickstoff zu schaffen. Es ist nun von größtem Interesse, daß.
wie schon erwähnt, auch im Meere sich denitrifizierende Bakterien vor-
flnden, die fortwährend Stickstoff in Freiheit setzen. Sie geben den dem
Meere zugeführten Stickstoff" zum Teil dem Kreislauf zurück. Hier erhellt
erst die große Bedeutung der Denitrifikation, die uns auf dem Festlande
als eine wenigstens scheinbar unwillkommene Erscheinung entgegentrat.
Zugleich wird nun die große Rolle, die den Stickstoff assimilierenden Bakterien
zukommt, vollkommen klar. Mit der Auffindung der denitrifizierenden Bakterien
hat sich auch ein scheinbarer Widerspruch gelöst. Auf dem Festland nimmt
bekanntlich die Dichtigkeit der Pflanzen und Tierwelt vom Äquator nach
den Polen hin und mehr und mehr ab. Im Meer ist dies nicht der
Fall. Diese Erscheinung ist sehr auffallend, denn man müßte erwarten,
daß in den tropischen Meeren mit ihrer Lichtfülle der Entwicklung viel
bessere Bedingungen geschaffen wären, als in den dunklen arktischen
Zonen. Es ist wohl denkbar, daß dieser Umstand mit der Tätigkeit der
denitrifizierenden Bakterien zusammenhängt. Für sie und ihr Wirken sind
die Bedingungen in den tropischen Meeren am günstigsten. Sie entwickeln
sich bei einer Temperatur von 25 — oO" am besten. Sie werden somit in
den tropischen Meeren den Meerpflanzen viel mehr Stickstoff' entziehen als
in den Meeren der arktischen Zone. Wir wollen gleich betonen, daß dies
nur ein Erklärungsversuch ist. Wir wissen, daß das Wachstum aller
Organismen an das Gesetz des Minimums gebunden ist, d. h. sämtliche
Stoffe, die einem Organismus geboten werden, richten sich in ihrer Ver-
wertung nach dem in der kleinsten Menge vorhandenen. AVenn auch der
Meerespflanze massenhaft Stickstoft" in Form von Salpeter zur Verfügung
steht, so könnte andrerseits der Phosphor z. B. in zu geringer Menge vor-
handen sein. Die Pflanze könnte dann den gesamten Stickstoff nur in der
dem vorhandenen Phosphor entsprechenden Menge verwerten. Es ist ferner
denkbar, daß in den Meeren der verschiedenen Zonen die Ernährungs-
bedingungen auch nach anderen Richtungen verschieden sind.

Zum Schlüsse wollen wir noch kurz die wichtige Frage streifen, ob
das Wechselspiel zwischen denitrifizierenden Lebewesen und den freien
Stickstoff assimilierenden so beschaffen ist. daß ein annäherndes Gleich-

428 XXI. Vorlesung.

gewicht zustande kommt. Diese Frage kann in dieser Form aus nahe-
liegenden Gründen wohl nie genau beantwortet werden. Einmal kennen wir
sicher noch lange nicht alle denitrifizierenden Lebewesen. Ferner sind sicher
auch noch mehr Organismen vorhanden, die freien Stickstolf binden können.
Dazu kommt dann noch, daß die Tätigkeit dieser Lebewesen in hohem
Grade von den vorhandenen Bedingungen abhängig ist. Wir haben gesehen,
daß fast alle Stickstoff' bindenden Lebewesen einer Energiequelle bedürfen^
die sie nicht selbst beschatten können. Fehlt diese, dann ist ihrer Wirkung
eine Schranke gesetzt.

Die wesentlichste Störung in den Beziehungen zwischen
den genannten beiden Klassen von Lebewesen — den Stickstoff
in Freiheit setzenden und solchen bindenden — bewirkt der
Mensch mit seiner Kultur. Zunächst entzieht er durch Bebauung mit
Häusern usw. w-eite Länderstrecken dem Pflanzen Wachstum. Gleichzeitig
stellt er an bestimmte Gebiete besonders hohe Anforderungen an die Ertrag-
fähigkeit. Der Boden soll möglichst vorteilhaft ausgenützt werden. Das Gesetz
der Erhaltung der Materie und der Energie gilt selbstverständlich auch für
die Pflanzenwelt! Dazu kommt dann noch das wichtige Gesetz, daß. sich
die Verwertung der einzelnen zur Verfügung stehenden Stotte nach dem
im Minimum vorhandenen Produkte richtet. Es kann ein Ackerboden, der
reich an Phosphorsäure, an Kalk usw. ist, wenig Pflanzen ernähren, wenn
er z, B. nur über geringe Stickstottvorräte verfügt, es sei denn, daß Stick-
stoff assimilierende Lebewesen einen Ausgleich schatten.

Je weiter die Kultur fortschreitet, um so mehr wird die Wechsel-
beziehung zwischen Tier und Pflanze durchbrochen. Die Abfallstotte des
tierischen Organismus werden zum Teil direkt Flüssen zugeleitet und zum
Teil verbrannt. In diesem Falle wird gebundener Stickstoff in Freiheit ge-
setzt. Auch Leichen werden verbrannt. Ferner w-ird bei der ^'erbrennung
von Kohle auch beständig der Vorrat der Erde an gebundenem Stickstott'
vermindert. Dazu kommt noch die chemische Industrie, die große Vorräte
an gebundenem Stickstott" zu allen möglichen Zwecken braucht. Es sei
an die Herstellung von Schießpnlver, an die Gewinnung von Sprengstoffen,
von Teerfarben, von stickstoffhaltigen Medikamenten usw. erinnert.

Somit stehen gesteigerten Anforderungen an die Ertragfähigkeit des
Bodens große Verluste an gebundenem Stickstott" gegenüber. Die Praxis
hat schon lange ergeben, daß dieses Deflzit an gebundenem Stickstott" von
der Xatur nicht eingeholt werden kann. Wohl kann der vorsichtige Land-
wirt bald Leguminosen, bald Getreide anbauen und dadurch dem Boden
immer wieder Stickstott' aus der Luft durch Vermittlung der KnöUchen-
bakterien zuführen, es wird trotzdem immer Äcker geben, die an gebun-
denem Stickstoff' verarmen. Es kommt in dieser Beziehung auch viel auf
die Bodenbeschaff'enheit an. Das rasche Auslaugen durch Wasser kann
auch dazu beitragen, dem Boden vorhandene, kostbare Vorräte zu entreißen.

Man war schon seit langem geni»tigt, dem Ackerboden gebundenen
Stickstoff" zuzufüliren. Man spricht von Stickstoffdüngung. Es standen
bis vor kurzem vornehmlich drei Quellen zur Gewinnung von gebundenem
Stickstoff' zur Verfügung. Einmal tinden sich große Lager von Salpeter an
verschiedenen Orten namentlich in Chile. Ferner enthält die Steinkohle in
allerdings nur geringer Menge gebundenen Stickstoff", und endlich haben
wir noch den Guano. Dieser besteht aus Exkrementen, verfaulten Eiern

EiweiBstofte iiud ihre Bausteine. 429

und Kadavern von \ ögelo. Gewaltige Ansammlungen dieser Produkte
ünden sich auf den fast regenfreien Küsteninseln Perus. Diese Quellen an
gebundenem Stickstoff sind leicht erschöpfbar.

Die Steinkohle ist bis jetzt noch in ganz ungenügender Weise als
Stickstotfquelle verwendet worden. Die größte Bedeutung hatte bisher
der Salpeter für die Landwirtschaft. Er verdankt seine Entstehung nitri-
tizierenden Bakterien. Es finden sich namentlich in Chile große Lager
von Natronsalpeter. Sie sind jedoch auch erschöpfbar I Immer mehr Länder-
strecken werden vor allem in Amerika einer stärkeren Ausnutzung zu-
geführt. Infolgedessen werden auch immer mehr Düngemittel verlangt. Man
hat ausgerechnet, daß etwa in 25 Jähren die Salpeterlager erschöpft sein
werden. Es ist dies unwahrscheinlich, denn einmal ist es schwer feststellbar,
wie der Bedarf sich verhält, und wie groß die vorhandenen Lager in Wirk-
lichkeit sind. Ferner findet immer wieder Neubildung von Salpeter statt.
Immerhin wird der natürlich vorkommende Salpeter in absehbarer Zeit
lange nicht mehr allen Anforderungen genügen können.

Diese Tatsachen mußten eine große Beunruhigung hervorrufen. Man
begann auszurechnen, wie lange die Lebewesen auf der Erde noch Daseins-
bedingungen finden werden. Eine fortschreitende Abnahme des Vorrates an
gebundenem Stickstoff müßte schließlich zu einer starken Beschränkung der
Einwohnerzahl führen. Sie müßte so lange zurückgehen, bis die natürlichen
(Quellen an gebundenem Stickstoff' wieder ausreichen und die Mitarbeit der
freien Stickstoff' assimilierenden Lebewesen genügen würden. Von diesen
Gesichtspunkten aus könnte man die Frage aufwerfen, ob die modernen
Bestrebungen der Hygieniker für die weitere Zukunft zweckmäßig seien.
Wir bekämpfen die Mikroorganismen und suchen ihnen die Existenz-
bedingungen zu nehmen. Manche dieser Lebewesen begnügen sich nicht
damit, den toten Organismus zu zerstören und in seine Elemente zu zerlegen.
Viele davon greifen vielmehr lebendes Gewebe an und geben ungezählte
Oiganismen frühzeitig dem Kreislauf der Elemente zurück. Wir nehmen
den Kampf gegen diese Lebewesen auf. Wir suchen die Lebensdauer
des Menschen zu verlängern. Auch die Haustiere fügen wir nicht mehr
dem Kreislauf der Elemente ein. Sie werden zunächst verzehrt und die
aus ihnen hervorgehenden Stoff'wechselendprodukte verbrannt. Überall
.schädigen wir im Interesse der Gegenwart und des einzelnen Individuums
Vorgänge, die sich im Laufe der Jahrtausende ausgebildet und zu einem
Zustand geführt haben, bei dem Mangel an gebundenem Stickstoff' kaum
bestand.

Es ist ganz verständlich, daß unter diesen Umständen immer mehr der
Wunsch sich geltend machte, es möchte eine Zeit kommen, in der der tierische
Organismus und insbesondere der Mensch nicht mehr in so hohem Maße von der
Pflanzenwelt in Abliängigkeit stehen würde, wie es bis jetzt der Fall w ar. Immer
wieder wurde der Hoffnung Ausdruck gegeben, es möchten Mittel und Wege
aufgefunden werden, um die organischen Nahrungsstoffe künstlich darzu-
stellen. Wie wir bald vernehmen werden, ist dieses Problem viel rascher, als
man glaubte, im Prinzip gel()st worden. Seine Lösung hat aber eindringlich
und klai' bewiesen, daß wir niemals der Pflanzen werden entraten können.
Einmal liefern sie uns die Nahrungsstoffe viel billiger und dazu noch in
viel zweckmäßigerer Form, als die Technik sie jemals hervorbringen kann.

430 XXI. Vorlesung.

1 nser ganzes Bestreben muß daher darauf gerichtet sein, den Pflanzen
und besonders den Kulturgewächsen möglichst günstige Bedingungen zu
ihrem Wachstum zu schaffen. Gelingt es uns, sie durch künstliche Maßnahmen
besser zu ernähren, dann ist zugleich die Ernährungsfrage für den tieri-
schen Organismus in der denkbar besten Weise gelöst. Nicht derjenige,
der im Laboratorium künstliche Nährmittel für das Tier und
den Menschen erzeugt, löst das Problem der Ernährung des
Menschen- und Tiergeschlechtes für alle Zeiten, sondern der-
jenige, der der Pflanze hilft, die ihr zur Verfügung stehenden
Energiequellen möglichst rationell auszunützen und ihr zugleich
ausreichende Nahrungsstoffe zuführt.

Es ist denn auch der Technik gelungen, der Gefahr der Verarmung
des Bodens an gebundenem Stickstoff wirksam zu begegnen. Es waren ver-
schiedene Wege erfolgreich. Einmal läßt sich der Stickstoff der Luft, der
uns ja in unermeßlichen Mengen zur Verfügung steht, bei hohen Tem-
peraturen mit Sauerstoff zu NO vereinigen. Daraus bildet sich dann
NO2, das beim Einleiten in Wasser oder Alkalilaugen salpetrige Säure
bzw. Nitrite und ferner Salpetersäure bzw. Salpeter liefert. Praktisch wird
die Oxydation des Stickstoffs mittelst Elektrizität herbeigeführt.^) Es ist
dies die gleiche Art der Stickstoffbindung, wie sie bei elektrischen Ent-
ladungen in der Atmosphäre (Blitz) stattfindet. Es ist ferner gelungen,
Stickstoff und Wasserstoff unter hohem Druck und Anwendung
von Katalysatoren direkt zu vereinigen.-) Dieses Verfahren ist das
in Deutschland führende. Man hat ferner zur Bindung von Stickstoä von der
Tatsache Gebrauch gemacht, daß er unter geeigneten Bedingungen sich mit
Metallen zu Nitriden verbindet. 3) Aus diesen läßt sich der StickstoÖ' in
Form von Ammoniak abspalten. Schließlich sei noch eines Verfahrens Er-
wähnung getan, das bis vor kurzem das am meisten angewandte war. Es
beruht auf der Eigenschaft der Karbide, Stickstoff zu binden.*)
Kalzium karbid liefert z. B. mit freiem Stickstoff" unter Abscheidung von
Kohlenstoff das Kalksalz des Zyanamids, ON.NHj:

CaC, + N2 = CaCN2-f-C.

Der Stickstoff des Kalziumzyanamids läßt sich mittelst gespannten
Wasserdampfes leicht in Form von Ammoniak abspalten: Ca CNg -t-
3H20 = CaCOa + 2Nfl3. Meistens wird das Gemisch Ca . CN.^ -1- C direkt
als Düngemittel verwendet. Zahlreiche Studien sind über sein Verhalten
im Boden und seine Verwertbarkeit angestellt worden. s)

*) Georg Erlwein: Elektrotechnische Zeitschrift. Heft 2 und 3. 1907. Weitere
Literatur bei Eduard Donath und Karl Frentzd: Die technische Ausnutzuug des atmo-
spärischen Stickstoffs. V. Deuticke. Leipzig- Wieu 1906. — C. Frenzel: Fortschritte der
Naturwissenschaften 2. 242 (1911).

') Haber und van Oordt : Zeitschr. f. anorgau. Chem. 43. 111 (1905); 44 341
(1905J; 47. 42 (190()).

^) Haber und van Oordt: Zeitschr. f. anorg:in. Chemie. 44. 341 (1905). — Lipski:
Zeitschr. f. Elektrochemie. 15. 189. (1909).

*) G. Erlwein: Zeitschr. f. angewandte Chemie. 16. 533(1903). — Adolph Frank:
Ebenda. 16. 536 (1903); 19. 835 (1906). — Otto N. Witt: Chem. Industrie. 28. 689. (1905).

^) \'gl. z. B. F. Löhnis: Zentralbl. f. Bakt., Parasiteukunde u. lufektionskrankh. 2.
877 (1906). —'0. Schönherr: Chemiker-Ztg. 32. 578 (1908).

Eiweißstotfe und ihre Bausteiue. 481

Fassen wir die Bemühungen, den freien Stickstoff der Luft
der Pflanze und auch der Industrie nutzbar zu machen, zu-
sammen, dann ergibt sich, daß dieses Ziel erreicht ist. Die großen
Lücken, die durch die künstliche Umwandlung von gebundenem Stickstoff
in die freie Form in den Vorräten der Natur an solchem entstanden sind,
sind durch den Umstand, daß wir jetzt soviel Stickstoff der Luft in eine
für die Pflanze verwendbare Form überführen können, als notwendig ist,
mehr als ausgeglichen worden. Die moderne Hygiene darf ihren Kampf
gegen jene Lebewesen, die unser Dasein bedrohen, unbeschadet der durch
ihre Methoden geschaffenen Durchbrechung des natürlichen Kreislaufes des
Stickstoffs mit aller Energie weiterführen!

Vorlesung XXIL
Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

6.

Der Eiweißstoffwechsel der Pflanze. Die Beziehungen der Aminosäuren

zu den Betainen und Ail<aioiden. Abbau der Aminosäuren in den höheren

Pflanzen, ferner durch Bakterien und Hefezellen.

Wir haben festgestellt, daß die Chlorophyll enthaltende Pflanze aus
der Kohlensäure der Luft, aus Wasser, Salpetersäure bzw. Ammoniak und
Schwefelsäure Eiweiß aufbauen kann. Es spricht alles dafür, daß zu-
nächst die einzelnen Aminosäuren gebildet werden, und diese dann unter
Wasseraustritt zu Eiweiß zusammentreten. Diese Synthese von Amino-
säuren bzw. Eiweiß aus den Elementen ist auf die Pflanzenwelt beschränkt.
Der tierische Organismus vermag mit den Elementen als solchen nichts
anzufangen. Seine synthetischen Fähigkeiten sind nicht so umfassend. Es
müssen ihm organische Verbindungen zur Verfügung stehen. Diese können
allerdings ganz einfacher Natur sein. Der tierische Organismus ist
somit ganz auf das Pflanzenreich angewiesen. Die Pflanze allein
vermag Sonnenenergie direkt zu verwenden. Der tierische Organismus
übernimmt solche in den organischen Nahrungsstoffen. Gleichzeitig erhält
er zusammengesetzte Verbindungen mit bestimmter Struktur, die er weit
abbauen und dann seinen eigenen Bauplänen anpassen kann. Das Tier ist
mit allen seinen Einrichtungen, seinen Fermenten usw. auf die Art der
Nahrung eingerichtet. Die erste Aufgabe, die zu erfüllen ist, ist in der
ganzen Tierreihe in mehr oder weniger ausgedehnter Weise der Abbau
der eine besondere Struktur aufweisenden, zusammengesetzten Verbindungen.
Überall treffen wir auf Fermente, die Hydrolysen bewirken kiinnen. Die
Zellen des tierischen Organismus enthalten die gleichen Be-
standteile, wie diejenigen der Pflanzen. Ob wir nun Eiweißstoffe
aus einer Pflanzenzellc oder solche aus einer Tierzelle zerlegen, immer
treffen wir auf die gleichen Aminosäuren. Die Nukleinsäuren der Kerne
der verschiedenartigsten Zellen liefern die gleichen Spaltprodukte. Überall
finden wir Fettsäuren und Glyzerin als Bausteine der Fette. Einzig die
Kohlehydrate zeigen im Pflanzenreich eine größere Mannigfaltigkeit als
im Tierreich, linigekehrt verfügt das Tier offenbar über Eiweißstoffe, die
der Pflanze fehlen. Diese besonderen Proteine spielen jedoch zum größten
Teil eine mechanische Rolle und geh()ren den Zellen als solchen nicht un-

Kiwcißstiirto und ihre Bausteiiit'. 41-i,'»

mittelbar an. Im PHanzenreicli vertreten in gewissem Sinne die Zellulose-
arten und Fentosane die Gruppe der mechanische Funktionen erfüllenden
Eiweißarten.

Die Erkenntnis, daß die Pflanzen- und Tierzellen in den wesentlichsten
Zügen einen gleichartigen Bau l)esitzen, führt von selbst zur Fragestellung,
ob sich auch gleiche oder doch ähnliche Funktionen finden.
Diese Frage wollen wir hier vom Standpunkt des Stoffwechsels und ins-
besondere desjenigen des Eiweißes bzw. der Aminosäuren beantworten.
Es sei gleich hervorgehoben, daß je weiter wir in die einzelnen
Stoffwechselvorgänge in der Pflanze vordringen, um so mehr
Prozesse bekannt werden, die im Tierreich ihr Analogen haben.
Wir müssen bei der Pflanze zwei Vorgänge trennen i), nämlich einerseits
die Bildung von organischer Substanz aus den Elementen unter Mitwirkung
von Sonnenenergie und andrerseits den Ab-. Auf- und Umbau jener \er-
bindungen. die den Pflanzenzellen als Resultat photochemischer Vorgänge
zufließen. Bei der Synthese der organischen \'erl)indungen aus den Ele-
menten entstehen Produkte, die nicht ohne weiteres für jede einzelne
Pflanzenzelle mit ihren verschiedenartigen Funktionen geeignet sind. Es
muß eine Anpassung an die besonderen Verhältnisse stattflnden. Auch die
Pflanzenzelle hydrolysiert zusammengesetzte Verbindungen und baut aus
den entstandenen Abbaustufen neue Produkte auf. Ferner kann sie
gebildete Bausteine stufenweise weiter zerlegen und sich die in ihnen auf-
gespeicherte Energie genau so nutzbar machen, wie die Tierzelle.
Endlich vermag die Pflanzenzelle aus den ihr zugeführten Stoffen Fermente
und auch Sekretstofle aller Art zu bereiten. Wir kennen auch Stoffwechsel-
endprodukte, doch werden wohl die meisten davon, da die Pflanze mit
Ausnahme der Kohlensäure wohl kaum Auswurfstoffe abgibt, wieder von
neuem zu Synthesen verwendet. Zahllos sind die Verbindungen, die die
Pflanze synthetisch mit Hilfe ihrer Zellen aufbauen kann. Wir flnden im
Pflanzenreich außer den oft genannten Nahrungsstoffen und ihren Bau-
steinen Angeh(»rige der Reihe der Kohlenw^asserstoffe, der Alkohole,
der Phenole, der Aldehyde, Ketone und Säuren. Wir begegnen einer
fast unerschöpflichen Mannigfaltigkeit in der Bildung von Riechstoffen,
von Farbstoffen und ferner von Alkaloiden. In diesen Stoflen kenn-
zeichnet sich die Eigenart des Pflanzenorganismus. Die meisten dieser
Stoffe stellt die Tierzelle nicht dar. Typische Pflanzenprodukte sind ferner
die Gerbstoffe, die Flechtenstoffe, die Saponine, die Bitterstoffe,
die Harze und der Kautschuk. Die Zahl der von der Pflanzenwelt mit
allen ihren Arten hervorgebrachten Verbindungen ist eine ganz gewaltige.
Von den Grundstoffen Kohlensäure und Wasser nehmen alle diese Stoffe,
die wir zum Teil meist auf großen Umwegen in mühsamer Arbeit im
Laboratorium bereiten können, ihren Ausgang. Der tierische Organismus
bereitet auch Verbindungen eigener Art. die der Pflanzenzelle vollständig
fehlen. Es sei z. B. an den Blutfarbstoff, an die Gallensäuren, an
das Adrenalin usw. erinnert, doch steht er in der Mannigfaltigkeit seiner
Synthesen weit hinter der Pflanze zurück. Es kann das nicht daran liegen,
daß das Tier die Sonnenenergie nicht direkt benutzen kann, denn die

') In Wirklichkeit dürften wohl beide X'orgängf die mannigfachsten Beziehungen
zueinander unterhalten. Eine so scharfe Abgrenzung ist notwendig, um die iteiden Vor-
gänge zu verstehen.

Abderhaldon, Physiologisphe Chemie. I. 'l'eil, 'i. Aufl. O^

434 XXII. Vorlesung.

meisten der genannten Verbindungen dürften auch in der Pflanze in keinen
direkten Beziehungen zur Kohlensäure- und Wasserassimilation stehen.
Die Pflanzenzelle wird vieiraehr diese Produkte aus den ihr zugeführten,
aus der Assimilationstätigkeit hervorgegangenen organischen Verbindungen
durch mehr oder weniger eingreifende Umwandlungen erst nachträglich
bilden. Der tierische Organismus beschränkt sich im großen und ganzen
auf einen Umbau der ihm mit der Nahrung zugeführten Verbindungen.
Er vollzieht keine umfassenden Synthesen mehr. Auch dann, wenn (m-
neue Verbindungen formt, erkennen wir unschwer den Zusammenhang mit
dem Ausgangsraaterial. Die Pflanzenzelle geht vielleicht zum Teil von
den gleichen Materialien aus, wie die Tierzelle. Sie reduziert, oxydiert,
bildet aus aliphatischen Kohlenstoff ketten aromatische, spaltet gebildete
Ringe wieder auf usw. Nichts erinnert schließlich mehr an das Ausgangs-
produkt als die elementare Zusammensetzung. Gewiß wird man in Zukunft
die Entstehung der einzelnen Verbindungen genauer verfolgen können und
all die Wege klarlegen, die die Pflanzenzelle einschlägt, wenn es gilt,
bestimmte Verbindungen aufzubauen. In vielen Fällen sind wir leider bis
jetzt nicht über die Isolierung einzelner Produkte hinaus gekommen. Es
fehlt uns die Kenntnis ihrer Bedeutung für den Organismus, der sie ge-
bildet hat.

Ziemlich eingehend untersucht ist der Ei weiß st off Wechsel der
Pflanze. Es unterliegt wohl keinem Zweifel mehr, daß er viele Züge mit
dem des tierischen Organismus gemein hat. Die Pflanzenzellen ver-
fügen über Fermente, die Eiweiß, Peptone^) und Polypeptide^)
hydrolysieren können. Es entstehen Aminosäuren. =5) Aus diesen
kann die einzelne Zelle von neuem Eiweiß aufbauen, oder aber es knüpfen
sich an diese Abbaustufen Umwandlungen anderer Art an.

Besonders lebhaft ist der Abbau von Eiweißstoffen bei der Keimung
von Samen. Das Reserveeiweiß wird stufenweise abgebaut. Es lassen sich
alle möglichen Abbaustufen nachweisen. Man findet Peptone*) und Amino-
säuren") in buntem Gemisch. Eine Anhäufung dieser Produkte findet
nicht statt. Die gebildeten Abbauprodukte werden fortgeführt und dienen
einerseits zur Synthese von Eiweiß in den neugebildeten Zellen, andrer-

») Gorup-Besanez : Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 7. 569 (1874); 8. ].olO (187.M:
9. 673 (1876). — Green: Philos. Trausact. Royal Soc. 178. 39 (1887). — A. Schemwrt
und Grimmer: Zeitschr. f. physiol. Chem. 48. 27 (1906). — W. Zaleski: Ber. d. Deutsch.
Botan. Ges. 23. 133 (1905). — Moncoroo : Jouru. d.' Th(5rap. 7. 6 (1880). — Martin:
Journ. of phys. 5. 313 (1884); 6. 336 (1885). — O. Emmerlinq: Ber. d. Deutsch. Chem.
Ges. 35. 195 (1902). — Hahn und Geret : Zeitschr. f. Biol. 40. 117 (1900). —
Fr. Kutscher: Zeitschr. f. physiol. Chem. 33. 59 (1901). — Vgl. weitere Literatur hei Carl
Oppenheimer: Fermente und ihre Wirkungen. 4. Aufl. F. C. W. Vogel. Leipzig 1913.

^) Emil Abderhalden, Y. Teruuchi, Alfred Schittenhelm, August Rillief, Damm-
hahn, Hans Pringsheim: Zeitschr. f. physiol. Chem. 49. 26 (1906): 55. 395 (1908); 57.
332 (1908); 59. 249 (1909).

*) Vgl. E. Schulze und .V. Castoro: Zeitschr. f. physiol. Chem. 41. 455 (1904);
43. 170 (1904). — J Reynolds Green und Henri/ Jackson : Proceed. of the Royal Soc.
77 (B). 69 (1905). — E. Schulze: Zeitschr. f. physiol. Chem. 47. 507 (1906). — E. Schulze
und E. Winterstein: Ehenda. 65. 431 (1910). — E. Godlewski: Bull, de l'Acad. des Sc.
de Cracovie. Classe des Sciences math. et nat. (B). 623 (1911). — W. Zaleski: Beitr.
zum Bot. Zentralbl. (1) 27. 63 (1911). — E. Schulze: Zeitschr. f. physiol. Chem. 71. 31
(1911). — W. l'alladin: Biochem. Zeitschr. 39. 290 (1912); 42. 325 (1912); 44. 318 (1912).

*) W. 1{. Mack: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 42. 259 (1904).

Eiweißstotte und ihre Baii;;teinc. 435

seits sind sie auch Ausganj;sraaterial zur Bilduriii- anderer Verbindun>^en.
Diese Übereinstimmung mit den Stoffwechselvorgängen im tierischen Orga-
nismus — auch er baut ab, wenn er aus einem vorhandenen Eiweiß ein
anderes bereiten will — wird nur durch die Beobachtung durchbrochen,
daß die Ptlanzenzelle größere Mengen von Asparagin und ferner auch
von Glutamin bildet. M Diesen beiden Verbindungen begegnet man be-
sonders in keimenden Samen. Sie hängen in irgend einer Weise mit
dem Eiweißstoffwechsel zusammen. Es sind verschiedene Hypothesen
aufgestellt worden, um ihre Entstehung und ihre Bedeutung zu erklären.
iMan könnte zunächst daran denken, daß diese Säureamide eine Zwischen-
station in der Umwandlung bestimmter Aminosäuren in andere darstellen
oder gar auf Beziehungen zu den Kohlehydraten hinweisen. Es wäre
denkbar, daß aus solchen Bernsteinsäure bzw. Glutarsäure oder eine
diesen nahestehende Verbindung entsteht, die dann mit Ammoniak zu-
sammentritt. Wir wissen, daß die Pflanze desaminieren und ami-
nieren, d. h. die Aminogruppe aus Aminosäuren abspalten bzw.
in Verbindungen einfügen kann.'-) Das im ersteren Falle frei werdende
Ammoniak würde dann zur Synthese zur Verfügung stehen, falls es nicht
durch Reduktion aus aufgenommenen Nitraten gebildet wird.

Man hat ferner die Bildung der Säureamide der Harnstoffbildung im
tierischen Organismus an die Seite gestellt. In beiden Fällen wird gebildetes
Ammoniak gebunden. Bei der Pflanze sind es die Asparagin- und die
Glutaminsäure, die Ammoniak festlegen, beim Tier die Karbaminsäure:

COOH + NH3 CO . NH., + H2 0

I I

CH . NH., CH . NH.,

CH2 GH.,

j I

COOH COOH

Asparaginsäure Asparagin.

NH2 . COOH + NH3 = NE, . CO . NH., + H., O
Karbaminsäure Harnstoff

Von diesem Gesichtspunkte aus ist die Bildung der Säureamide als
ein Schutz der Zellen gegen freies Ammoniak aufgefaßt worden. Entstehen-
des Ammoniak wird festgelegt. Es liegt ein umkehrbarer Vorgang vor.
Während der Harnstoff endgültiges Stoffwechselendprodukt darstellt, sind
die Säureamide weiterer Umwandlungen fähig. Priunischnikoir^), der auf
Grund zahlreicher Beobachtungen die erwähnte Auffassung der Bedeutung
der Säureamidbildung vertritt, hat die interessante Feststellung gemacht,
daß eiweißreiche Pflanzen, wie Lupinen, gegen freies Ammoniak be-
sonders empfindlich sind, während kohlehydratreiche sich als viel wider-

') E.Schulze: Landwirtsch. Versuchsstationen. 33. 118 (1886); Landwirtscli. Jalirl).
35. 621 (1906). — Borodin: Bot. Ztg. 801 (1878). — Ber. d. Deutsch, l.otaii. lies. 25.
213 (1907). — D. Pnamschnikoic und ./. Schuhur: Eltonda. 28. 2.53 (1910. — Vgl. auch
Anton Stieffei-: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 86. 24;") (1913).

*) N. Castora: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 50. 525 (1907). — H7. BHfkfwifudi :
•Biochem. Zeitschr. 41. 431 (1912).

^) Prianisc/inikoir: Die landwirtschaftlichen \ ersuchsstationen. 2(i7 (1922): Ber.
d. Deutscheu Bot. Gesellsch. (1922).

28^^

^'^^ XXII. NOrlesiing.

Standsfähiger erweisen. Im HungerzAistand wird jede Pflanze gegen Ammoniak
empfindlicher. Es ist die Möglichkeit seiner Festlegung eingeschränkt bis
aufgehoben.

Man hat noch an andere Möglichkeiten des Zusammenhangs der
Säureamidbildung mit dem Stoffwechsel und insbesondere mit dem Eiweiß-
stoffwechsel gedacht, ohne jedoch für sie eindeutige Beweise erbringen zu
können. Soviel ist sicher, daß das Asparagin nicht unmittelbar mit der
Eiweißsynthese verknüpft ist, denn es nimmt nicht in dem Maße, wie die
übrigen Aminosäuren, mit der Eiweißbildung ab.') Ferner läßt sich zeigen,
daß die Säureamide später, ohne daß eine entsprechende Bildung von
Eiweiß sich nachweisen läßt, wieder ganz verschwinden, und zwar um so
rascher und vollständiger, je mehr die Keime und Pflanzen dem Licht
ausgesetzt sind.'-) Offenbar werden die aufgestapelten Amide zu verschie-
denartigen Synthesen und sehr wahrscheinlich auch zur Bildung einzelner
Aminosäuren verwendet.

Wie der weitere Abbau der Aminosäuren sich vollzieht, welche Ab-
baustufen auftreten, und in welcher Weise der Kohlehydrat- und Fettstoti-
wechsel mit dem Eiweißstoffwechsel in Wechselbeziehung tritt, wissen wir
nicht. Wir können nur vermuten, daß bei der Desaminierung der Amino-
säuren die gleichen Produkte auftreten, wie wir sie im tierischen Orga-
nismus antreffen. Besser unterrichtet sind wir über den Abbau mancher
Aminosäuren durch Bakterien und die Hefezellen. Wir kommen darauf gleich
zurück. Von Interesse ist, daß in einigen Pilzen Harnstoff aufgefunden
worden ist.^)

Die große Verbreitung eines Fermentes, Urease genannt, in der
Pflanzenwelt, das Harnstoff in Ammoniak und Kohlensäure spaltet, läßt
darauf schließen, daß diese Verbindung ein häuflges Stoffwechselprodukt
darstellt.*) Es entgeht dem Nachweis, weil es sofort weiter gespalten wird.
Die Spaltung des Harnstoffs erfolgt offenbar von seinem Hydrat aus^):

/OH

//OH
C^^NH., —y 2NH, + CO...

\NH.,

Ferner ist im Wickensumen^) und im Zuckerrübensaft ') Guanidin
beobachtet worden. Es entstammt vielleicht dem Argin in, das diese Gruppe
besitzt.^)

*) E. Schuhe: Bor. il. Deutschen botau. Ges. 22. ;W1 (1904).

-) Pfeffer: Jahrli. d. wissensehaftl. Botanik. 8. 538 (187'2). — Mcimier: Annales
agronom. 6. 27;) (1880).

■') Max limnberqcr und Anton Landsicdl: Monatsliot'to f. Cliemio. 24. 218 (1903);
26. 1109 (1905). — R. Gazr: Arch. d. riiannazic. 243. 78 (1905). — .1. doris und M. Maxen':
Conipt. reud. do l'acad. des sc. 147. 1488 (1908). ~ V,irl. aucli den Befuiul von d-Butyltliio-
harnstoff im iitliorischen 01 von Caidaniino aniara. L. r. Mar Kunze: Archiv d. Pharm.
245. 657 (1908).

■*) Vgl. hierzu auch Kmil A. Werner: Dublin J. of med. scieucc. 4. 577 (1922).

5) n. S. Anistronr/ und Edir. Horton: riocped. of thc Royal Soc. 85. (B). 109 (19121.

") ?j. Schulze: Zcitschr. f. physiol. Chemie. 17. 193 (189."r): Her. d. Deutschen (^liom.
Ges. 25. G58 (1892).

') 0. r. Lippinann: Bor. d, Deutschen ( hiMii. G(>s. 29. 2()45 (189(5).

») Vgl. S. 320.

Kiwoifetortc und ihre Baiisteiiio.

437

Ferner bilden viele Pflanzen Indol.i) Dieses j^^eht ohne Zweifel aus
dem Trytophan, der ß-lndol-a-aminopropionsäure hervor. Ferner
ist auch Skatol=ß-MethyIindol in der Pflanzenwelt aufgefunden worden.')

CH CH

HC^'^C C . GH., . CH . (OOIl \\if\ CH

HC

C CH NH,

CH

HC C CH

NH CH NH

T r y p 1 0 p h a n — 7.- A m i n 0- [i -i n d ( ) 1 p r o }) i o n s ä u r e l n d o 1

(^11

HC (; c . CH,,

HC C CH

CH NH

Skatol = ;i-Methylindol.

Es ist sehr wahrscheinlich, daß auch der prachtvolle blaue Farbstott"
Indigo vom Ti-yptophan aus gebildet wird. Er findet sich als Glukosid,
Indikan genannt, in Indigoferaarten und in Isatis tinctoria.

Indolrest

Glukoserest

CH

HC/'^C — C-O— CH .CH . (CH . OH), . CH.. OH

!l II \/

HC C CH 0

CH NH

Indikan.

Indikan läßt sich durch Fermente oder Säuren spalten. Es wird
Glukose frei. Gleichzeitig entsteht Jndigo:

eil

C'H

HC^\c— CO OC C^^

HC

c c

CU NH

=C

c

CH

CH

NH
Indigo.

CH

') Vgl. die Literatur im Hioclieniisclieu Haiullexikon. 4. 844 (15)11) (lioarlicitet
von G. Zempl('n). .J. Springer. Berlin l'.lll. -- Ferner F. Weelntizi-n: Pharma/.. Week-
blad. 45. 132ö (1908).

'') W. It. Dimsfan: l'harniaeol. .lourii. 19. lOlU (1888). CItristian A. Her/er:

.lourn. of Biol. Chem. ö. 489 (li)()8). — H. Walbaum: Ber. d. Deutschen Cheni. (ies. 33.
19ü;{ (1900). — J. Sack: Pluirniaz. Weekblad. 48, HOT (1911).

438

XXII. Vorlcsiinsr.

Im Mutterkorn sind eine ganze Reihe von Verbindungen aufgefunden
worden, die sich direkt von Aminosäuren ableiten lassen. Es sind dies
die Amine Para oxyphenyläthylamini) = Tyramin, Imidazolyl-
äthylamin-) = Histamin. Pentamethylendiamin == Kadaverin^),
und Agmatin.*) Zum Teil verraten schon die Namen dieser Verbindungen
ihre Herkunft. Die erstere Verbindung ist auf Tyrosin, die zweite auf
Histidin, die dritte auf Lysin und die vierte endlich auf Arginin zu-
rückzuführen. In allen Fällen liegt die gleiche Bildnngsart vor. Es ist
Kohlensäure aus den Aminosäuren abgespalten worden. Dieser
Art des Abbaues von Aminosäuren werden wir noch oft begegnen. Nament-
lich manche Bakterienarten, die auch unseren Darm bevölkern, vollziehen
diese Umwandlung.-') Die folgenden Formeln geben den Zusammenhang
der einzelnen Verbindun":en wieder:

C . OH
HC/'^CH

NH,

C . CH., . CH . COO H

Tyrosin = (i-Paraoxy])henyl-
7. - a m i n 0 p r 0 j) i 0 n s ä u r e

CH— NH

■C N

>CH

C . OH
HC/'^CH

C . CH., . CH., + CO2

Paraoxyphenyl-
äthylamin.

CH— NH

C N

CH-,

I

CH . NH.,

—>^

CH-,

(^H., . NH., + CO.,

COOK

Histidin = ß-lmidazolyl-
y.-arainoprojjion säure

Imidazolyl-äthylamin.

') G. Barger: Trausact. of the Ghem. Soc. 95. 1123 (1909). — G. Barqer und
II. II. Ihde: Arch. f. experini. Tatli. u. Pharm. 61. 113 (1909). — Vgl. seine Synthese:
George Barqer: Transact. of the (_;hem. Soc. 95. 1123 (1909). - George Barqer und
G. s'. Walpöle: Ebenda. 95. 1720(1909): .Jouni. of Thysiol. 38. 343 (19091'— A. UUmann
hat Tyramin in Btechdistelkörneru gefunden. Biochem. Zeitschr. 128. 402 (1922).

^) Ackermann und /•'. Kutscher: Zeitschr. f. Biol. 54. 387 (1910). — G. Barqer
und //. H. Dale:io\\vn. of Cheni. 97. 2592 (1910): Zentralbl. f. Thysiol. 24. Nr. 19 (1910);
— Transactions of the Chem. Soc. 97. 2592 (1910); .lourn. of riiysiol. 11. 1 (1910). —
Synthese: K. K. Korss-lcr und M. Th. Hanke: .lourn. of Anieric. Chem. Soc. 39. 497 (1919);
40. 1724 (1918).

^) Biedlümler: Sitzungsber. d. (Jes. z. Beförd. d. Natuiw. Marburg 1908.

*) B. Kngeland und /'. Kutscher: Zentralbl. f. l'hysiol. 24. 479(1910). — Vgl. über
seine Entdeckung A. Kossei: Zeitschrift f. physiol. Chemie. 66. 257 (1910) und seine
Synthese: A. Kossei: Sitzungsbericlite (ku- Heidelberger Akad. d. Wisseusch. 12. Abt.
(1910).

'") Vgl. 7.. B. Takaokt Sasaki: Acta scholae mecbc. Uiiiversitatis imp. in Kioto.
1. 103 (1906). — M. Tsiidji: Ebenda. 2. 11.") (1918). — K. Jlirai: Ebenda. 2. 425
(191S): 3. 1 (1919).

Eiweißstoft'e und ihre Bausteine. 439

CH., . GH., . GH., . GH., . GH . GOOjH -> GH.. . GH., . GH.. . GH, . GH, + GO^

r ' ' ' i ■ • ^ I ' ' I

NH, NH.2 NH, NHo

Lysin Pentamethy lendiamin =

Kadaverin.

/NH-, NH,

G=NH

\nH . GH, . GH, . GH, . GH .

COO H

Arginin = S-Guanidino-a-amino-
valeriansäure

/NH, NH,

G^NH i

\NH . GH2 „GHj . GH., . GH., + GO^
Agmatin = Aminobutylen-
guanidin.

Aus Merkurialisarten und in der Kalamuswurzel hat man ferner
Methylamin isoliert. Es entstammt ohne Zweifel dem GlykokoU:

GH, GOOH — >► GH3 + GO.,

NH., NE,

GlykokoU = Amino- Methylamin,
essigsaure

Im Tabak ist Isoamylamin vorhanden. Es hat Beziehungen zum
Leuzin :

GH3 CH3 CH3 GH3

\x \/

GH GH

I I

CH3 CH,

i I

GH . NH, GH, . NH, + GO,

GOO H

Leuzin = 7.-Aminüisol)utyl- Isoamylamin.

essigsaure

Es ist nicht leicht, festzustellen, welche Bedeutung diese Verbindungen
im Pflanzenreich und z. B. im Mutterkorn zukommt. Vielleicht gibt die
Beobachtung, daß solche Amine von Hefen und Schimmelpilzen leicht in
die entsprechenden Alkohole übergeführt werden'), einen Anhaltspunkt
über ihre weitere Verwendung:

*) G. Ciamician und C. Ravenna: Atti K. Accad. dei Liucei. 20. 614 (1911).

440 XXII. \orle8nii^'.

C« H, (OH) . CIL, . CH, + H, o —> ( ', 11^ ( < >H) . CH^ . CH, Oll + NH^

NH,
p-Oxyphenyläthylamin i)-()x yphciiyläthylalkohol =

Tyrosol.

Es ist wohl möglich, daß aus Aminosäuren in Pflanzen häutig Amine
hervorgehen. Der Umstand, daß man ihnen bis jetzt nur vereinzelt begegnet
ist, dürfte vielleicht darauf zurückzuführen sein, daß sie nur in kleinen
Mengen entstehen und immer gleich weiter verarbeitet werden.

Im Pflanzenreich sind eine ganze Anzahl von Verbindungen auf-
gefunden worden, die zum Retain in naher Beziehung stehen. Wir haben
bereits früher darauf hingewiesen, daß das Betain selbst dem Glykokoll
nahe steht. Man kann es sich aus diesem durch vollständige Methylierung
des Aminostickstoffesi) hervorgegangen denken:

CH, . C( )( )H CHj . COOH CH-, . CO

I " I /CH3 I /CH3

NH, —). N<CH3 -^ NfCH3

VCH3 VCH3

^OH \)—

+ H, O

Glykokoll — Betain Anhydridform.

Aminoessigsäure

Das Betain ist in zahlreichen Pflanzen aufgefunden worden. Seine
Stellung zum Eiweißstoflwechsel ist noch nicht aufgeklärt. Nach den einen
Autoren stellt das Betain ein Stott'wechselendprodukt dar. nach anderen
nur ein Zwischenprodukt. Es könnte z. B. durch Reduktion in Cholin über-
gehen und damit Beziehungen zu den Phosphatiden, insbesondere zum
Lezithin, anknüpfen. Schließlich ist es nicht ausgeschlossen, daß eine
Rück Verwandlung in Glykokoll eintritt, ^i

Es sind eine Reihe weiterer methylierter Verbindungen aus Pflanzen
isoliert worden, die sich von bekannten Aminosäuren ableiten lassen. Wir
wollen sie gleich der zugehörigen Aminosäure gegenüberstellen:

CH., -CHo

I " I

CH, €H. (Ooll

NH

Prolin = z-Py rrolidinkarboiisäure.

M li.Enqeland: Ber. d. Deutschen Clieiii. Gesellsch. 42. 2968 (1909). - E. Schulze
iiutl G. Tr/e/-; Zeitschr. f. physiol. Chem. 67. 50 (1910). - Vgl. ferner über die Bil-
duiis dieser Körperkliisse : Georg Trier: tiber einfache PHauzeiibasen uud ihre Bezie-
hungen zum Aufbau der Kiweilistoffe und Le/ithine. Gel»r. Borntriiger, Berlin 1912.

^) Vielleicht entsteht aus Betain auch (llykolsiiure. Vgl. hierzu Felix Ehrlich
uud Fritz Lange: Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 46. 274B (1911^).

Eiweißstoffe und ihre liausteiiie.

CR.,— GH., CHo— CH.

I ■ I " r I "

GH., CH.G(H)H l»zw. GH., ('H . GO + U. o
^NfcH, NfcH3

441

GH,
H)H

Stachydrin = Dimethyl-

betain der a-Pj'^rroHdin-

karbonsäure i)

GH

^GHs

Anhydrid form

HG^ ^G— G . GH.. . GH . GOOH

HC

GH NH.,

GH NH
Tryptophan =: a-Amino-'i-indolpropionsäure.

GH

HG
HG

G— G.GH., .OH . GO OH

GH

GH XH

OH

Hypaphorin = TrimethyUjetain des Tryptophans.^)
GH— NH GH— NH GH— NH

iCH

-N

>GH

-N

GH.,

CH . NH.,

GH., und

I /CH3

CH . N(-GH3

I Vgh,

G N

GH..

>C.SH

GOGH
Histidin= a-Amino-
ß-imidazolyl-
propionsäure

GO-

O

1 . CH3

GH . Nf-GHg

I \^GH3

GG

0

Erji;othionein =: Tri-

methylbetain des

Thiohistidins.*)

Trimethyl-

betain des

Histidins =

Herzyninä)

») E. Schulze und d. Trier: Ber. d. Deutscheu Cheiu. Gosellsch. 42. 46n4 (U)U9);
Zeitschr. f. physiol. Chem. 59. 233 (1909): 67. Sl (1910). — R. Encielawl : Bor. d. Deut-
scheu Chem. (iesellsch. 42. 29fi5 (1909); .Vnli. f. IMmmiMzio. 247. 4(53(1909). -- H. Will-
stätter: Ber. d. DiMitschcu (Ikmu. (icsollscli. 33. 1 1(5(') (190(1). - V?l. soini' Synthese:
G. Trier: Diss. Zürich 1910.

*) van Rotnhur(/h: Koninkl. Al<. viiii Wctensch. .\mstrni,ini. 19. 1250 (1911).

^) G. Barger und Arthur Jatnes Eirins: The Bioclicm. Journ. 7. 204 (1913). —
Vgl, die Synthese: F. Kutscher: Zcntnlbl. f. Pliysiol. 24. 775 (1910).

■•) G. Ii(tr<iir und .1../. h'irins: 'i'r;insact. "cheni. Soc 99. 233(') (1911).

NH

442 XXII. Vorlesung.

Das St ach yd in ist in Stachysknolleni), in Galeopsis grandiflora und
in Chrysanthemum einerariifoliura -) aufgefunden worden. Es ist ohne Zweifel
noch bei manchen Labiaten und Kompositen anzutreffen. Das Hypa-
phorin findet sich in Erythrina Hypaphorus.^*) Das ßetain des Histi-
dins ist im Boletus edulis angetroffen worden.*) Ferner ist es aus dem
Champignon 5) gewonnen worden. Besonders interessant ist das von Tanret^)
aus dem Mutterkorn isolierte, schwefelhaltige Ergothionein. Es ist ein
Histidin, in dem in der Imidazolgruppe an Stelle eines Wasserstoffatoms
eine Thiogruppe eingetreten ist. Ferner ist der Stickstoff der Aminogruppe
vollständig methyliert. Die gegebene Formel stellt die Anhydridform dar.

Es sind noch weitere Betaine aufgefunden worden, die in direkter
Beziehung zu bestimmten Aminosäuren stehen. So enthalten Stachysarten
die Betaine Betonizin und Turizin.^) Beide sind als Dimethylderivate
des Oxyprolins erkannt worden. s) Sie sind isomer. Man kann sie als
Oxy-stachydrine betrachten.

HO . CH CH, HO . (^H— CH2

CH, CH . COOH CH2 CH . CO

CHj CH3

Oxy-prolin Oxyprolin-betain

(Betonicin und Turicin).

In diesem Zusammenhang sei kurz erwähnt, daß im Pflanzenreich

ein weiteres Betain sehr verbreitet ist, das zwar zu keiner bekannten

Aminosäure direkte Beziehungen besitzt, jedoch großes Interesse verdient,

weil es vielleicht das Ausgangsmaterial zur Synthese mancher kompliziert

gebauter Alkaloide darstellt. Es ist dies das Trigon ellin. Es leitet sich

von der Nikotinsäure ab:

CH CH

/\ /\

HC C— COOH HC C— CO

li I II I.
HC CH HC CH
\N^ \^l 0

CH3

Nikotinsäure =:ß-Pyridin- Trigon ellin — Methyl-

karbonsäure betain der Nikotinsäure.

') A. V. Planta und E. Schulze: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 26. 939 (1893).

2) K. Yoshimura und G. Trier: Zeitschr. f. physiol. Chem. 77. 290 (1912).

») Grcshqff-. Medcdeclingen uits Lands Plant. 7. 29 (1890); 25. 54 (1898).

*) C. Benter: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 78. 167 (1912). — Vgl. auch G. Barger
und A.J.Exins: Biochem. Jouru. 7. 204 (1913).

5) F. Kutscher: Zentralbl. f. Physiol. 24. 775 (1910); Zeitschr. f. Untersuch, der
]S'ahrungs- und (ionußmittel. 21. 535 (1910). — R. ICngeland und F. Kutscher: Zentralbl.
f. Physiol. 26. .5()9 (1912).

«) Tanret: Compt. reud. de l'acad. des scienccs. 149. 222 (1909).

') F. Schulze und G. Trier: Zeitschr. f. phys. Chem. 76. 258 (1911); 79. 235 (1912).

^) A. Küng und G. Trier: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 85. 209(1913). — A. Küng:
Ebenda. 85. 21 ?' (1913).

Eiweißstotfe und ihre Hausteine. 443

Das Trigonellin ist in d^n Samen des Bocksdorns, Trigonella foenuni
graecum, entdeckt worden, i) Später wurde es in vielen anderen Pflanzen
aufgefunden.-) Über das Vorkommen von Nikotinsäure in Pflanzen be-
richten IL Suzuki und S. Matsunaga. '■'■)

Es sind im Pflanzenreiche auch einfachere Methylderivate von Amino-
säuren aufgefunden worden. So erwies sich das in der Rinde von Geof-
froya surinamensis vorkommende Surinamin als ein Methyltyrosin. *)
Ferner ist das in verschiedenen Pflanzen aufgefundene Ratanhin eben-
falls Methyltyrosin und mit dem Surinamin identisch -^'j :

OH . CßH, .CHo.CH.COOH

I

NH . CH3
Surin am in = Ratanhin = p-Oxyphenyl-
a-methylaminopropionsäure.

Schließlich sind noch Verbindungen bekannt geworden, die offenbar
durch zwei Umwandlungen aus Aminosäuren entstanden sind. Ein solcher
Körper ist das in Gerstenkeimen entdeckte Hordenin.'^) Es hat die Kon-
stitution eines p-Oxyphenyl-dimethyl-äthylamins. ') Wie der Name
besagt, handelt es sich um ein p-Oxyphenyl-äthylamin, dessen Entstehungs-
weise aus Tyrosin wir schon kennen gelernt haben, in dem der Stickstoff
der Aminogruppe zwei Methylgruppen trägt:

yCH-CH^
OH . C C . CH., . CH,

^CH-CH^
OH . C C .

CH, . GH.,

\CH=:CH^ 1 „

^CH^CH/"

1
^/CHg

^\CH3

Hordenin =
p-Oxyphenyl-äthylamin p-Oxyphenyl-dimethyl-äthylamin.

Von Ornithin bzw. dem aus ihm durch Kohlensäureabspaltung
hervorgehenden Tetramethylendiamin = Putreszin leitet sich eine aus

1) E. Jahns: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 18. 2518 (1885). — Vgl. die
Synthese bei: Hantzsch: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 19. 31 (1886).

2) A. i: Planta: Ebenda. 23. 1699 (1890). — A. r. Planta und E. Schulze: Ebenda.
26. 939 (1893). — E. Schulze: Zeitschr. f. physiol. Chem. 60. 155 (1909).

') U. Suzuki und S. Matsunaga: Journ. of agricult. Tokio. 5. 59 (1912). —
U. Suzuki, T. Shimamura und S. Odakr : Biochem. Zeitschr. 43. 89 (1912).

*) Hüttenschmid: Magazin f. Pharmazie. 7. 287 (1824). — H. Blau: Zeitschr. f.
physiol. Chem. 58. 153 (1908). — Vgl. auch E. Eriedmann und Gut/mann: Biochem.
Zeitschr. 27. 491 (1910). — Treat B. Johnson und Ben H. Nicole t : Americ. Chem.
Journ. 47. 459 (1912).

5) Guido Goldschmied: Monatshefte i. Chemie. 34. 650(1913). — Synthese vgl. Emil
Fischer und Werner Lipschifz: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 48. 360 (1915). — Vgl.
ferner H. Blau: Zeitschr. f. physiol. Chem. 58. 153 (1908). — E. Winterstein: Ebenda
105. 20 (1919).

*) Leger: Compt. rend. de l'acad. des sciences. 142. 108 (19U6).

') Vgl. die Synthese bei K. W. Rosenmund : Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch.
43. 406 (1910); vgl. auch 42. 4778 (1909). - Georqe Ban/er: Transact. of the Chem.
Soc. 95. 2193 (1909).

444 X.XII. Vorlesung.

Hyoscyamiis niuticns isolierte Base ab. ;^ie ist als ein Tetramethyl-
putreszin erkannt worden M:

(JH., . ni., . C'H. . CH. CH, . CH. . CH., . CH,

Kh ^\H ^\CH3 "^\CH.,

Tutreszin = Tetramethylen- Tetraniethyl-piitreszin.
d i a m i n

Diese Verbindungen werden zum Teil bereits zu den Alkaloiden
gerechnet. Es lassen sich auch noch andere Angehörige dieser Körperklasse
mit bestimmten Eiweißspaltprodukten in enge Beziehung bringen. 80 ist aus
Kakteen neben einer Anhalin genannten, mit Hordenin (vgl. S. 44;^)
identischen Verbindung ein Alkaloid, Mezcalin genannt, gewonnen worden,
dem die Konstitution eines .H, 4, 5-Trimethoxyphenyl-äthylamins
zukommt ^ ) :

HC/^

CH, 0 . C

C . CHa . CH., . NH,
CH

C . 0 CH,

C . O CH3

Vor allen Dingen sind Lysin und Argin in, bzw. das aus diesem
letzteren gewinnbare Ornithin als Ausgangsmaterialien zurSynthese von be-
stimmten Alkaloiden sehr geeignet. Das Ornithin liefert unter Kohlen-
säureabspaltung Putreszin. Dieses steht dem Pyrrolidin und durch
dieses dem Pyrrol sehr nahe. Lysin zeigt über Kadaverin Beziehungen
zu Piperidin und Pyridin. Vom Pyrrol und vom Piperidin gelangen
wir zum Chinolin bzw. Isochinolin. Die folgenden Formeln zeigen
die Möglichkeit derartiger Übergänge^):

/NHo NH.,

C^NH I

\NH . CH., . CR, . (^H, . CH . COOH + ILO — >►
Arginin
/NH. NH.. NH.,

C^O -f I !

\NH., CH., . CR, . CH, . CH . COOH - CO., — >►

Harnstoff ( >rnithin = 7., [i = Diamino-
valeriansäure

') B. Willstätter und W. Ileulmer: Her. d. Deutschen (hcm. Gcsellsch. 40. 8869
(1907).

') Vgl. Ernst Späth: Monatsli. f. (^lieraio. 40. 129 (1919); 42. 97 (1921).

') Vgl. liierzu K. Dreclisel : Her. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 23. 309() (1S9()).
— Aime /'irfrt: Pharrnaz. /oitg. Nr. Hh und 8() (19()ö).

KivvoiL'istort'e und ilire Bausteiue

445

CH, .CH, .CH, .CH,
NH., NH..

NHs und Ringschlnß

CH., . CH.,

I I
CH., CH,

\/^
NH

PyrroHdiii.

Putresziii = Tctra-
methylendiamin

Pyrrolidin geht durch ( Kydation über in:

HC — CH

HC CH. Pyrrol Avird durch Reduktion übergeführt in H, C CH

NH

Pvrrolin.

H..C-

nCH

NH

Pyrrol.

CH, . CH., . CH, . CH, AU. COOH -

NH, NH,

Lysin ==7.. 2-Diaminocapron-
säure

CH..

/\
H, C (^H.,

CO., CH, .CH, .CH, .CH, .CH,

NH, und Ringschluß

H.,C CH.

NH, NH,

Kadaverin := Penta-
niethvlendiamin

Piperidin geht durch Oxydation über in:

NH

Piperidin.

CH ]

HC CH

1 II

zeigt Beziehungen zu:

HC CH

\/

N

Pyridin

CH CH

CH CH

HC C (H

1 11 1 ""

HC C VW

d 1 |i 1

HC C CH

HC C N

i'W N

CH CH

Chinolin

Isochinolin.

Die Betraclitung der Alkaloide der PflanzenweU ergibt, daß be-
stimmte Vorgänge bei ihrer Bildung sieh niederholen. Vielfach begegnen
wir C.lukosiden. d. h. es tritt ein Kohlehydrat, zumeist Glukose, in Vcr-
l)indung mit dem eigentlichen Alkaloid. Etwas sehr häufiges ist auch der
PLintritt eines Säureradikals — Benzoesäure (Kokain, Akonitini.
Tropasäure (Atropini. Sinapinsäure (Sinapini. Essigsäure (Col-

446 XXII. Vorlesung.

chicin) usw. — in das Molekül des Alkaloids. Noch verbreiteter ist die
Kupplung mit einem Alkoholrest, und zwar verbinden sich mit ihm
OH- oder NH-Gruppen. Bis jetzt ist nur der Methylrest (CH3) beob-
achtet worden. An seine Stelle kann auch das Methylenradikal treten.
Fictet^) ist der Ansicht, daß der Formaldehyd das methylierende Agens
in der Pflanze darstellt. Er stellt sich den \'organg, wie folgt, vor:

R — OH + H . C<j^ — >- R — O . CH3 + 0.
R — NH 4- H . C<}:J —^ R - N . CH3 + O.

Es seien einige der bekanntesten und ihrer Struktur nach aufgeklärter
Alkaloide hier angeführt ^i, um zu zeigen, wie eng in der Tat die Bezie-
hungen zu den erwähnten Abkömmlingen von Aminosäuren sind. Das
a-Coniin, eines der Alkaloide des Schierlings, Conium maculatum, ist
d-, a-, n-Propyl-piperidin. ') in der gleichen Pflanze finden sich auch
N-Methylconiin*) und Conhydrin:

CH2 GH.,

Ho C CH2 Ho C CHo

"i I 'i I "

Ho C CH . CHo . CHo . CH3 Ho C CH . CH (OH) . CH., . CH,

\N/ \N/

H , H

a-Coniin Conhydrin = Hydroxyconiin

CHo

/\'
Ho C CHo

HoC CH . CH, . CHo . CH,

\N/

H ■ »^iA2 ■ ^»^*8

CH3

Methylconiin.

Das gemeinsame Vorkommen der so nah verwandten Verbindungen läßt
vermuten, daß diese auseinander hervorgehen und vielleicht den Weg der
Synthese oder des Abbaus anzeigen.

Es sind zahlreiche Alkaloide bekannt, die sich auf den Pyridinkern
zurückführen lassen. So ist das Arekaidin, ein Alkaloid der Arekanuß,
N-Methyl-tetrahydronikotinsäure.ö) Auch sein Methylester, das

») A. Pictet: Pharm. Ztg. Nr. 85 uud 86 (1905). — Ber. d. Deutsch. Chem. Ges.
40. 3771 (1907). — Vgl. auch J. Gadamer: Chem. Ztg. 35. 183 (1911).

^) Ernst Winterstein und Georg Trier: Die Alkaloide. Gebr. Bornträger. Berlin
1910.

3) A. Ladenburg: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 39. 2486 (1906).

*) Fasson: Ebenda. 24. 1678 (1891).

») Jahns: Arch. d. Pharmazie. 229. 669 (1891). — A. Wohl und .1. Johnson:
Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 41. 131 (1908).

Eiweißstotfe uud ihre Bausteiue.

447

Arekolin, kommt in der Arekanuß vor. Seine nahen Beziehungen zum
Trigonellin zeigt die Gegenüberstellung der beiden Formeln:

CH CH

/\ H^C/XC.COOH

HC C - CO

HjC CH.

HC CH

.0

N

CH3

Trigonellin = Methyl-
betain der Nikotinsäure

CH3
Arekaidin = N-Methyl-
tetrahydro- nikotinsäure

CH
H2 C C . CO . OCH3

I I

H, C CH.

N.CH3
Arekolin = N~Methyl-tetrahydro-
nikotinsäure-raethylester.

Das Pyrrolidin kommt auch als solches im Tabak vor.') Es ist auch
aus Mohrrübenblättern gewonnen worden:

[CH, . CH.

r I "

GHo . GHo

\NH/:

Eine Kombination des Pyridin- und Pyrrolidinkernes findet sich
im Nikotin. Es ist ein a-Pyridyl-ß-N-methyl-pyrrolidin^):

Pyrrolidinkeru
[ Pyridinkern CH3

N NH

CH

/\
HC CH-

-CH CH,

CHo CH.COOH

HC CH

\N£

Nikotin

CH. — CH")

CH2-CH,

x-Pyrrolidonkarbon-
säure=:Prolin.

Dem Pyrrolidinkeru sind wir schon begegnet, als wir das Prolin
und Oxyprolin kennen lernten. Wir haben ferner auf die nahen Bezie-
hungen der Pyrrolidonkarbonsäure hingewiesen, die leicht unter Wasser-

*) Pictet und Court: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 40. 8771 (1907).
^) Pinner: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 26. 294 (1893). — Pictet und Rotschy
Ehenda. 37. 1225 (1904).

448

XXll. Vorlesung.

abspaltung aus Glutaminsäure entsteht. Es ist wohl möglich, daß die
Pflanze diesen Weg zur Bildung des Pyrrolidinringes einschlägt. Es sei in
diesem Zusammenhange auch noch einmal auf das .Stachydrin verwiesen,
welches das Dimethvl betain des Prolins ist.^)

Zahlreiche Alkaloide bilden die Angehörigen der Solanaceen. Auch
diese Verbindungen zeigen Beziehungen zum Pyrrolidin. So kommt z. B.
dem Atropin die folgende Struktur zu'-):

CH. — CH

GH.,

GH., . ( )H

I i ! /GH = GH.

N.GH;, GH . (> . (»G .Vn . G< >GH.

■ i I ^GH— GH^

GH.,— GH GH.,

Atropin stellt einen Ester dar, dessen Alkohol das Tropin und
'dessen Säurekomponente die Tropasäure^'j ist:

I

GH., — Vll GH..

I I

N. GH, GH. OH

GH. — CH-

-GH.,

Tropin

GH.3 . OH
G— GH

^\ \gooh

HG GH

HG GH

\/
GH

Tropasäure.

Von großem Interesse ist der Befund, daß das Hyoscyamin, das
zuerst in Hyoscyamus niger aufgefunden worden ist^), in seiner Zu-
sammensetzung mit dem Atropin vollständig übereinstimmt. Auch es ist
ein Troposäure-tro))incster. Bei der Spaltung erhält man jedoch eine
optisch-aktive Tropasäure, während das Atropin eine inaktive (razemische)
Tropasäure liefert."')

Auch das Kokain, ein Alkaloid der Blätter von Erythroxylon coca*^),
steht dem Atropin sehr nahe:

GH., — GH GH . GO . O . GH.,

GH =r GH

V).oG.(^ GH.

GH.,-GH^^^GM^ \'H GH

Kokain.

N.GH3 G/

- Ji

') Vgl. S. 441.

•-) Vgl. A. Ladenl»ir(r. Bcr. d. Dcutschoii Ch(>ni. Gcsollscli. 35. 1162 (1902).
■') A. Ladcnbvrg iiiul Riigheiimr: Bcr. d. Dcutsciion Choiii. (lescUscli. 13. 373 (1880).
Willstätter: Auualeii der Chemie. 326. 12. (1903).
*) Geiger und Ih-s-sr: Aimalen dci- Cheniie. 217. 82 (1883).
*) ./. Gadamer: Arcliiv der Pli;irin;i/.io. 239. 294, 321 (1901). — Vgl. aiicli Cushuii:
Uli. of. Phjsiol. 30. 17(; (1903).

«) Mnuaini: Aniiülen der Clieiiiie. 114. 218 (18()0).

Eiweißstorte und ihre Bausteine.

449

Kokain ist der Methylester des benzoylierten Ecgonins.i)
Zahlreich sind die Alkaloide, die sich vom Chinolin ableiten. Es
steht in Beziehungen zum Indolkern und damit ohne Zweifel zum Tryp-
tophan. Hierher gehören die zahlreichen Chinaalkaloide. Sie finden sich
in den echten Chinarinden. Der wichtigste Vertreter dieser Klasse ist das
Chinin. Es ist das p-Methoxyderivat des Cinchonins^):

N CH
CH. = CH . (^H — Vn — CH. TT^XV/'\p,

CH.,

CH..

I

HC

HC

tCH

CH

CH. — N

CH

C CH
CH . OH

Cinchonin.

Chinolinrest

CH

GH., = CH . CH - CH - CH., ^^/XVX^^^

CH.,
CH.,

CH«— N

HC

CO. CH.

C CH
I
CH . OH

-CH —
Chinin.

Auch die St rychnos alkaloide (Strychnin) gehören zur Gruppe der
Chinolinalkaloide.

Schließlich wollen wir noch einen der zahlreichen Vertreter der
Klasse der Isochinoline erwähnen. Es gehören die sogenannten Opium-
alkaloide hierher. Das Papaverin») hat folgende Konstitution*):

Isochinolingruppe

CH CH

CH3 . OC C CH

1 II 1

CO
HC^\

•CH3
CO . CH3

CH3 . OC C N

x/xx

HC

CH

Papaverin = Tetra methoxy-benzyl-isochinolin.

») C. Liebermann : Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 21. 3169 (1888); 27. 2051 (1894). —
A. Eichhorn: Ebenda. 21. 47, 3335 (1888). — R. Willstätter: Ann. d. Chemie. 326. 42 (1903).

-) W. Könir/s: Annalen der Chemie. 347. 143 (1906). — F. Rabe: Ebenda. 350.
180 (1906); 365. 354 (1909). — W. v. Miller und Rhode: Ber. d. Deutschen Chem. Ge-
sellschaft. 27. 1187, 1279 (1894); 28. 1056 (1895); 33. 3214 (1900). — Zd. Skraup :
Monatshefte für Chemie. 9. 783 (1888); 10. 39 (1889); 16. 159 (1895); 17. 365 (189(i);
21. 879 (1900). — Zd. Skraup und J'iccoli: Ebenda. 23. 269 (1904).

=*) Merk: Ann. d. Chemie. 66. 125 (1848); 73. 50 (1850).

*) Guido Goldschmidt: Monatsh. f. Chemie. 4. 714 (1883); 6. 372, 667, 954
(1882); 7. 485 (1889); 8. 510 (1890); 9. 778 (1891); 10. 673, 692 (1892). — .4. Riefet
und A. Garns: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 42. 2943 (1909).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil,

29

4Ö0 XXII. \'orlesinig.

Diese Beispiele mögen geniigen, um zu zeigen, welch kompliziert gebaute
Verbindungen die Pflanzen darzustellen vermögen. Überall stoßen wir auf
direkte und indirekte Beziehungen zu Bausteinen der Proteine. Zu den Alka-
loiden gehören eine große Zahl von pharmakologisch wichtigen Verbindungen.
Viele derselben verdanken ihre Entdeckung dem Umstände, daß bestimmte
Drogen eigenartige Wirkungen auf den tierischen Organismus ausüben.
Die genauere Untersuchung ergab dann, daß diese Eigenschaft auf bestimmte;
Verbindungen zurückzuführen ist.

Über die Bedeutung der Alkaloide für die Pflanze läßt sich
nichts Bestimmtes aussagen. Während die einen Forscher ihnen eine
große Rolle in ihrem Stoffwechsel zuschreiben und sie den inneren Sekreten
des tierischen Organismus an die Seite stellen, vermuten andere Autoren,
daß die Alkaloide Produkte des Zellstoffwechsels darstellen, die für die
Pflanze ohne weiteren Nutzen sind. Die Pflanze soll durch die Bildung
der Alkaloide unbrauchbar gewordene Produkte dem Stoffwechsel entziehen.
Das Tier scheidet seine Stoffwechselendprodukte aus, die Pflanze dagegen
ist genötigt, die Abfallprodukte des Stoffwechsels in eine Form überzu-
führen, in der sie unschädlich sind. Wir können diese Ansicht nicht für
die richtige halten. Es wäre eine immerhin recht auffällige Erscheinung,
wenn die Pflanzenzelle zur Unschädlichmachung von Stoffwechselendpro-
dukten einen so komplizierten Weg einschlagen würde. Weshalb wählt
dann innerhalb einer bestimmten Klasse von Pflanzen die eine Art diesen
und eine andere einen ganz anderen Weg? In der Tierreihe flnden wir
in den wesentlichsten Punkten Übereinstimmung in der Art der Stoff-
wechselendprodukte. Es wäre auffallend, wenn die Pflanze ein und den-
selben Zweck auf so zahlreiche Arten zu erreichen versuchte. Wir sind
vielmehr der Anschauung, daß die Alkaloide im Pflanzenreich eine be-
stimmte Rolle innerhalb des Stoffwechsels spielen. Man hat sie auch als
Schutzstoffe betrachtet. In der Tat werden viele Pflanzen, die Alkaloide
enthalten, von manchen Tieren gemieden. Man darf nicht aus dem Um-
stände, daß der Schutz kein vollständiger ist, den Schluß ableiten, daß
den Alkaloiden in dieser Richtung keine Bedeutung zukommt. Hls könnte
auch sein, daß die Alkaloide bei der Assimilation und der Synthese; neuer
Zellbestandteile eine Rolle spielen. Würden die Alkaloide wirklich Stoff-
wechselendprodukte darstellen, dann müßten wir erwarten, daß sie in um
so größerer Menge anzutreflen wären, je älter die Pflanzen sind. Das ist
nun sicher nicht der Fall. Ja, manche Forscher schildern eine Abnahme
des Alkaloidgehaltes mit dem Alter. In diesem Falle wäre bewiesen, daß
die Alkaloide nicht nur Stoffvvechselendprodukte sein können. Sie scheinen
vielmehr wieder umgewandelt werden zu können. Es ist auch ganz gut
denkbar, daß die Pflanze ein und dasselbe Produkt mannigfachen Zwecken
dienstbar macht. Es sei in dieser Beziehung an die Kohlensäure im
tierischen Organismus erinnert. Sie ist ein Stoffvvechselendprodukt. hat
aber dabei noch wichtige Aufgaben im Zellhaushalte zu erfüllen. Sie wirkt
z. B. auf das Atemzentrum und trägt zur Regulation der .Atmung bei.
Leider fehlen noch systematische Untersuchungen ül»er die Bcdingimgen,
unter denen die Alkaloide entstehen. Es ist bekannt, daß manche Pflanzen
unter bestimmten Verhältnis.sen diejenigen Alkaloide, die sie sonst bilden,
nicht herstellen. Die Aufklärung der Bedeutung der Alkaloide für die
Pflanzenwelt wird sicher wichtige Einblick«' in das üanzc Stoffwechsel-

Kiwoilistnttc iiiul ihrL- Bausteine. 451

betriebe der Pflanze erörtnen. Schon ans diesem Grunde sind systematische
Forschnngen über ihre Bildung anzustreben, um alle Vor- und Zwischen-
stufen bei der Entstehung eines bestimmten Alkaloides kennen zu lernen
und gleichzeitig die Bedingungen zu erfahren, unter denen sie gebil(l<'t
werden. Kiii'xnq^'xi )fi>. / idl-^-iP.

Nahe Beziehungen' zu den Bmndstotfen mancher Alkaloide hat Öer
Blattfarbstoft', das Chlorophyll. Er enthält Pyrrolringe. Der Beziehungen
der Farbstoffe der Indolgruppe zum Tryptophan haben wir schon
gedacht. Erwähnt sei, daß das aus den \Yurzeln des Sauerdorns, Berberis
vulgaris, gewonnene Berberin, ein gelber Farbstoff, der Isochinolinreihe
angehört. Seinen ganzen Eigenschaften und seiner Konstitution nach ist
es ein Alkaloid. Gewiß wird die weitere Forschung die Beziehungen zwischen
den einzelnen Gruppen von Verbindungen noch viel enger knüpfen, als
es jetzt schon der Fall ist.

Wir wollen nun wieder zu der wichtigen Frage nach jenen Um-
wandlungen von Aminosäuren zurückkehren, die durch direkte Versuche
zur Beobachtung gelangt sind. Sie sind geeignet, uns Fingerzeige über
die Art des Abbaus der Eiweißbausteine in unseren Körperzellen zu geben,
wissen w4r doch, daß in den Grundzügen bei allen Zellartcn die Stoff-
wechselvorgänge gleichartig sind, während in P^inzelheiten jede Zellait
Besonderheiten aufweisen kann. Hervorgehoben sei, daß auch hier die
Fragestellung nie lauten darf, welcher Weg wird beim Abbau bestimmter
Aminosäuren eingeschlagen, vielmehr müssen wir von Wegen sprechen, denn
sicherlich vollzieht sich der Abbau je nachBedarf und jenachden vorhandenen
Bedingungen verschieden. Hinweisen wollen wir noch auf die hohe Bedeutung,
die die Feststellung der Art des Abbaus von Aminosäuren durch bestimmte
Zellarten für deren Charakterisierung hat. Durch das Studium des gesamten
Stoffwechsels der einzelnen Zellformen bis in alle Einzelheiten kommen wir
zu einer Festlegung der einzelnen Zelltypen, wie sie uns keine noch so genaue
morphologische Forschung vermitteln kann. Fragen der Konstitution, Ver-
erbung usw. können auf dieser Basis vi«l schärfer erfaßt werden. Es liegt
hier ein Forschungsgebiet von ganz außerordentlicher Bedeutung vor uns.

Bestimmte Bakterien spalten aus Aminosäuren Kohlensäure ab.
Man erhält dann immer das um einen Kohlenstoff" ärmere Amin.. Wir
sind diesen Verbindungen schon wiederholt begegnet. ^) Einmal sind Amine
als solche in höheren Pflanzen aufgefunden worden, und ferner flnden sich
Methylderivate von solchen. Die folgende allgemeine Formel unterrichtet
über diese Art des Abbaus von Aminosäuren:

CH., .NH...

COO H

Es ist dies nicht die einzige Art der Aminbildung. Es kann auch
eine Reduktion eintreten und die Amingruppe durch Abspaltung von
Ameisensäure entstehen: , ..„ i

R . CH . NH., + -J H := Rj'. OHi . NHo . 4 H . CüOH.

I
COOH

') Vffl. S. :-521 ff.. .■J24.

452 XXII. Vorlesung.

Beide Arten der Bildung von Aminen aus Aminosäuren sind beobachtet
worden. Wir haben bereits die Bildung von Methylamin aus Glykokoll,
von Isoamylamin aus Leuzin, von p-Oxyphenyläthylamin aus
Tyrosin, von Imidazolyläthylamin aus Histidin, von Agmatin aus
Arginin und von Kadaverin aus Lysin besprochen. Das p-Oxyphenyl-
äthylamin kommt stets im Emmentaler Käse vor und entsteht ohne Zweifel
aus Tyrosin. 1) Aus Valin geht Isobutylamin hervor 2):

CH3 0H3

\/

CH

— f

CH3 CH,
CH

CH . NE,

CH, . NH, + CO.,

COOH

Valin = y.-Amino- Isobutylamin.
isovaleriansäure

Ornithin, das Spaltstück des Arginins. liefert Tetramethylen-
diamin = Putreszin^j:

CH., . CH., . CH2 . CH . COOH — h CH, . CH., . CH., . CH., + CO.,

I ' ' I i " r ■

NH NH2 NH., NH.,

Ornithin = 7., S-Diamino- Putresziu = Tetramethyien-

valeriansäure diamin.

Phenylalanin wird zu Phenyläthylamin abgebaut*-^):

C« Hg . CH2 . CH . COOH — >► Ce H, . CR, .CH2 + CO.,.

I I

NH., NHo

Aus Tryptophan ist Indol-äthylamin zu erwarten:

^) van Slyke uud B. Hart: Aruer. Chciu. .louni. 30. 8 (1903). — E. Winferstein
und Küng: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 59. 138 (U)09).

''') Carl Neuberg und L. Karezag: Biochem. Zeitsclir. 18. 434 (1909).

•') A. Ellinger: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 29. 334 (1910). — Ackermann:
Ebenda. 60. 482 (1909).

*) liosenheim: Jouru. of Physiol. 38. 337 (1909). — G. Barger uud Walpole:
Ebenda. 38. 343 (1909). — G. Barger: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 61. 188 (1909).

') Von größtem Interesse ist die nahe Beziehung des Phenyläthylamins zu dem
aus Ephedra vulgaris gewonnenen Alkaloid Ephedrin. Es hat die Zusammen-
setzung eines Ph en ylp ropan olmeth y lamin:

C, H, . CH (Uli) . CH . CH,

I
* NH.CH,

Vgl. Nagai: Berliner klin. Wochenschr. Nr. 38 (1887). — E. Schmidt: Arch. d. Pharm.
250. 154 (1912); 252. S9 (1914).

Eiweiüstoffe und ihre Bausteine. 453

CH CH

HC C — C . CHo . CH . COOH — >► HC C — C . CH. . CH., + CO.,.

1 II II ' I I II II " ' "

HC C CH NHo HC C CH NH.

CH NH CH NH

Asparaginsäuro liefert ^Alanin M und Glutaminsäure v-Amino-
buttersäure^):

COOH CO, COOH CO2

I •+ 1 +

CH.NHo — y [iCH.. .NR. CH . NR, — h vCR, .NR,

I " ! " ' I ' * r "

CR, aCR, CH, fiCR

r I I ' I ■

COOH COOH CH, aCH.,

r r

CO(.)H COOH

Aspara- ß-Alauiu Glutamin- y-Aminobutter-

ginsäure säure säure.

Die y-Aminobuttersäure hat noch dadurch ein besonderes Interesse
erlangt, weil der Nachweis geglückt ist, daß eine bei der Fäulnis von
Pferdefleisch sich bildende Substanz =^) ein y-Trimethyl-butyro-betain ist.*)

/CH3 /CH3

CH, . NH., yCHa . N^CHg yCR, . N^CH.,

, , ^CH3 I \CH3

CR, ßCH., ^OH iCR 0

CH, aCR, xCR,

COOH COOH CO

y-Amino- y-Triraethyl- Anhydridform,

buttersäure butyro-betain

Die gleiche Verbindung wurde im Harn nach Phosphorvergiftung be-
obachtet. 5) Es sei gleich hier angefügt, daß ein aus Fleisch und Fleisch-
extrakt gewonnenes Produkt, das Karnitin*^), wahrscheinlich einem y-Tri-
methyl-a-oxy butyro-betain entspricht"):

') D. Achcrmann: Zeitschr. f. Biologie. 56. 87 (1911). ~ Emil Abderhalden uud
Andor Fodor: Ebenda. 85. 112 (19i;J).

«) IJ. Ackermann : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 69. 273 (191U). — Emil Abder-
halden und Karl Katifzsch: Ebenda. 81. 294 (1912). — Emil Abderhalden, Geortf
Fromme uud Paul Hirsch: Ebenda. 85. 131 (1918).

=•) L. Brie(/er: Ptomaiue. 3. 28 (188G).

*) R. Engeland und Fr. Kutscher: Zeitschr. f. plivsiol. Chemie. 69. 282 (1910).

5) K. Takeda: Pßügern Archiv. 1.S3. 365 (1910).

*) W\ Guleicitsrh und R. Krittihcrg: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 45. 826 (1905). —
R. Krtmben/: Ebenda. 48. 412 (iy(J6): 53. 514 (1907).

') R. Engeland: Bericht, d. Deutsch. Chem. Ges. 42. 2457 (1909); 43. 2708 1910. —
Emil Fischer und Ch. Göddertz: Ebenda. 43. 3272 (1910). Adolf Rollett: Zeitschr. f.

phvsiol. Chemie. 69. 60 (1910).

404 •HiCH-^iiäLXIl. V'oi-lesuug.

CH3

CH., \()

CH . OH

C()-

Diese Betaine entsprechen in ihrer Entstehung dem Hordeh'in.^J Wie
dieses aus Tyrosin bzw. dem p-üxyphenyläthylarain hervorgeht, bilden sie
sich offenbar aus CTlutaminsäure bzw. dem dieser entsprechenden y-Amino-
buttersäure.

Die Aminosäuren können auch so abgebaut werden, daß unter Al)-
spaltung der Aminogruppe Fettsäuren mit der dem Ausgangs-
material gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen entstehen.
Dieser Vorgang vollzieht sich unter Reduktion.-

K . CH . CUCH + 2 H = K . CH., . COUH + NH3.

iriv.'V) ;

NH., -'mmmh;;-; ::•;•/. -

< ■( (! fl ^ fr
Wahrscheinlich verläuft dieser Abbau stufenweise, etwa, wie folgt:

.1,^ (J.'juii ij;iJ ■ninyr'.i'niiiooaiiak-y '*iO

.. ?H?:, ,- ■ v-}. r>hf9l^'o w.. .Mi'w-y -.r,i ff4/ .1-.,...,

R.ÜHCOOH + H.,0 — NH3 — > ß^GHaCGOH + 2H — H^0*f^>^

j[y IJ . CH, . COOH.

Die auö^en einzelnen Aminosäuren sich bildenden Fettsäuren ergeben
sich ohne weiteres aus ihrer Konstitution. Glykokoll liefert Essigsäure,
Alanin Propionsäure, Valin J sovaleriansäure, Leuzin Isobutylessig-
säure, Isoleuzin 3lethyl-äthyl-propionsäure-), Phenylalanin Phe-
nylpropionsäure ■). Tyrosin p-Oxyphcnyl-propionsäure*), Trypto-
phan Indolpropionsäure.^i Histidin geht in Imidazolylpropionsäure'M
über und aus Arginin bzw. Ornithin kann f^-Aminovaleriansänre^) er-
halten werden. Asparaginsäuro liefert Hernsteinsäure.'') Aus Glutamin-
säure dagegen entsteht nicht die zu erwartende Glutarsäure, sondern haupt-
sächlich Bernstein säure.'') Ihre Bildung erfordert ohne Zweifel mehrere
Vorgänge. Man kann sich vorstellen, daij Kohlensäure und Ammoniak
abgespalten werden und dann eine Oxydation ei'folgt:

1) Vgl. S. 443.

^) Carl NiHbcrq und F.. Hoseuberq: Bidclieiii. Zcitsclir. 7. ]'J9 (li)U7).

») SeNfrenni/: Mduatsli. f. Chemie'. 10. 908 (188i»)-
• *) E. linnmtmn: lier. d. Deutsch. Chein. Ces. 12. 1401! (1879): 13. j;79 (ISSO)

5) /''. (x. Hopkins uud Cole: .louni. of Physiol. 29. 4öl (19üaj.

^) I). Ackermann : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 65. 508 (1910).

') K. und //. Salkorski: Ber. d." Deutsch. Chem. (ies. 16. 1191 (1883): Hl. 77<i
<1898). — D. Ackfinnann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 60. 482 (1919); 69. 'J73 (1910).

*) Hoppe-Sri/Ier: Zeitschr. f. physiol. Cheniie. 1. 213 (1877). - Car/ Neiihrrf/ um!
('. Cappezznoli: Biocheni. Zeitschr. 18. 424 (1909). — Eiml Abdiirhalde» und Andor
Foilor: Zeitsciir. f. physiol. Chemie. 85. 112 (1913).

") WnUher Hrd^ch und C. Nri(/>('.r(/: Biochom. Zeitschr. 13. 299 (1908). —
/y. liorchurdt: Zeitschr, t. physiol. Ghemie. 59. 97 (1909). — "'. lirasch : Biuchem. Zeitschr.
18 :',sn (1909).

Eiweißstnftc und ihre Baiistpine. 455

COO H

CH .

1

NH,

COOH

1
CIL,

1

-CO,

— NH,

+ -J 0 =

= CH,

1
GH.,

CH.,

COÖH C( )0H

Glutaminsäure Bern stein säure.

Sehr wahrscheinlich ist auch der foii^ende Wej^::
COOK COOH

C H . NH., + O — NH C( ) COOH

I -' I i

CH., ^ CH. + 0 — CO., >► CR.

I • j r

CH, CH., CH,

COOH COOH COOH

Glutaminsäure Ketoglutarsäure Bernsteinsäure.

Diese Möglichkeit des Abbaues der Glutaminsäure stützt sich auf
die Beobachtung, daß Hefe aus der Ketoglutarsäure mittels der Karboxylase
Kohlensäure abspaltet.^)

Von besonderem Interesse ist die Beobachtung, daß Prolin unter Auf-
spaltung seines Ringes in ö-Aminovaleriansäure und darüber hinaus
in n-Valeriansäure übergeht^):

CH,-CH«

I 1 CH. . CH, . CR, . CH-, . COOH oder

CH, CH.COOH — ^ i

\y NH,

NH

Prolin ^-Aminovaleriansäure

CH, . CH, . CH2 . CHo . C0( )H
n-Valeriansäure.

Der Abbau der Aminosäuren durch Bakterien erfolgt in den meisten
Fällen nicht einheitlich. Es mag das daran liegen, daß stets Gemische
der mannigfaltigsten. Mikroorganismen zur Wirkung kommen. Die meisten
Untersuchungen sind so ausgeführt worden, daß man zu einer Lösung
einer bestimmten Aminosäure unter Zugabe von Salzen und von Zucker
als Nahrungsstoft'e ein Stück gefaultes Pankreasgewebe zusetzte. Die in
diesem enthaltenen Bakterien entwickeln sich l)ald lebhaft weiter und
bauen die Aminosäuren in nianni"facher Weise ab. Durch Kombination

*) C. Neuberg uud M. Ringer: Biochein. Zeitschr. 71. 226, 237 (1915).
*) C. Neuberg: Biochom. /oitschr. 37. 490 (1911). — D. Ackermann: Zentialbl.
f. Biol. 57. 104 (1911)

CHo . NH2

CH3

1

-^ CH. +2H NH3

1

CH,

CH2

COOH

COOH

y-Aminobuttersäure

Buttersäure

4f)g XXII. A^orlesung.

von Kohlensäureabspaltung und Desaminierung können z. B. die Dikarbon-
säaren einbasische Fettsäuren liefern^):

COOH

I

CH . NH,

I

CHg — CO^

I
CH,

I

COOH
Glutaminsäure

Zu den genannten Arten des Abbaus von Aminosäuren durch Bakte-
rien gesellt sich noch eine dritte, nämlich der oxydative Abbau. Er
kombiniert sich meistens mit der Desaminierung oder auch der Kohlen-
säureabspaltung. Eine ganze Reihe von tiefen Abbaustufen entstehen auf
diese Weise aus Aminosäuren. Der Gang des stufenweisen Abbaus ist noch
nicht in allen Teilen sichergestellt. Als Abkömmling des Phenylalanins
ist die Phenylessigsäure sichergestellt worden. 2) Bei ihrer Bildung
sollen nach der bisherigen Annahme die folgenden Phasen durchlaufen
werden :

NH,

C, H5 . CH., . (;H . COOH —y C« H5 . CH2 . CH., . COOH — >►
Phenylalanin=:Phenyl-a- Phenylproi)ioiisäure

aminopropion säure

C, H, . CH-, . COOH
Phenylessigsäure.

In der gleiclicii Weise entsteht aus Tyrosin p-Oxypheuylessig-
säure. Hier geht der Abbau noch weiter und führt über Kresol zu
Phenol»):

C, H, (OH) . CH., . CH . COOH ~y (\ H, (OH) . CH., . CH, . COOH — ^

NH^
Tyrosin = p-Oxyphenyl- p-Oxypheiiyl-propionsäurc

'/-aminopropion säure

Cß H, (OH) . CH, . COO H — >► C„ H, (OH) . CH, — > Cg H^ . OH

p-Oxyphenyl-essigsäure p-Kresol Phenol.

Tryptophan liefert in ganz entsprechender Weise Tndolpropion-
säure, Indolessigsäure, Skatol und Indol:

') Carl Neuberf/: Biochem. Zeitschr. 1. 378 (ll)ÜG).
^) E. Baumann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 7. 282 (1883).
") E. Baumann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 1. 60 (1877); 4. 304 (1880).
E. Baumann und lirieger: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 3. 149 (1879).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 457

C . CH. . CH . C'OOH — >► C . CH, . CH,, . COOH — y

/ \ ' I / \ "

Ce H, CH NH, Ce H, CH

^IsH^ ^NH^

Try^jtophaD = lndol-a- Indolpropioii säure

aminopropionsänre

C . CHo . COOH — ^ C . CH, —y CH

x\ /\ ■ /\

Cg H4 CH Cß H4 CH Cg H4 CH

^NH/' ^NH-^ ^NH^

Indolessigsäure Skatol Indol.

Yjü unterliegt keinem Zweifel, daß diese Abbaustuien nicht direkt
aus einander hervorgehen. Es sind vielmehr noch mehrere Zwischenstufen
vorhanden. So ist z. B. als Übergangsstufe von p-Kresol zu Phenol die
p-Oxybenzoesäure, Cg H4 (OH) . COOH, angenommen worden. Wahr-
scheinlich kommen zum Teil auch Zwischenstufen ganz anderer Art vor.
Sicher folgen sich die verschiedenartigsten Vorgänge in buntem Wechsel. Vor
allem sind es Reduktions- und Oxydationsvorgänge, die den Abbau
der einzelnen Verbindungen herbeiführen. Wir kennen noch nicht von allen
Aminosäuren die Abbaustufen. So wissen wir z. ß. vom Zystin nur, daß
es u. a. schließlich Schwefelwasserstoff liefern kann. Es erfolgt auch
hier der Abbau über mehrere Stufen.

Der Abbau der Aminosäuren durch Bakterien ist vielfach als ein
Fäulnisvorgang bezeichnet worden. Die ihn bewirkenden Lebewesen
werden Fäulnisbakterien und die entstehenden Verbindungen Fäulnis-
produkte genannt. 1) Diese Bezeichnungen sind nicht mehr haltbar und
werden besser ganz vermieden. Zahlreiche sogenannte Fäulnisprodukte ent-
stehen ohne jede ,,Fäulnis", d. h. es brauchen nicht immer Produkte gebildet
zu werden, die sich durch den Geruch als „faulig"' erweisen.-) Dazu konmit.
daß viele von ihnen auch ohne Bakterien entstehen und z. B. Stoffwechsel-
zwischenprodukte im Organismus höherer Pflanzen und Tiere sind. Es ist
deshalb besser, ganz allgemein vom Abbau bestimmter Aminosäuren durch
Bakterien zu sprechen. In Zukunft wird ohne Zweifel das Hauptgewicht
auf das Studium des Abbaus einzelner Aminosäuren durch ganz bestimmte
Bakterienarten gelegt werden. Die Art des Abbaus ist für manche Lebe-
wesen ganz charakteristisch. 3 j

Ein sehr schönes Beispiel dafür, daß verschiedene Zellarten bestimmte
Aminosäuren in besonderer Weise abbauen, liefern die wichtigen Beob-
achtungen von Felix Ehrlich*) über die Spaltung solcher Verbindungen

») E. und H. Salkowski: Ber. d. Deutschen Ghem. Ges. 13. 191, 2217 (1880); Zeitschr.
f. physiol. Chem. 9. 8 (1884). — M. Nencki: Ber. d. Deutscheu Chem. Ges. 8. 356 (187.T).

^) D. Ackermann und F. Kutscher haben den Namen Aporrhegme n eingeführt.
Es scheint mir eine solche Bezeichnung nicht zweckmäßig, weil sie Produkte zusammen-
faßt, die eine ganz verschiedene Herkunft haben können.

^) Vgl. weitere Literatur bei Marceli Nencki: Opera omnia. 1. 1)2, 113, 144.244,
24ß ff., 174, 537 usw. — L. Brieger: Die Ptomaiue. Berlin 1886.

*) F. Ehrlich: Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 39. 4072 (lüOül; 40. 1U27. 2538
(1907); 44. 139 (1911); Zeitschr. d. Vereins f. Deutsche Zuckerindustrie. 55. 539 (1905);
Biochem. Zeitschr. 1. 8 (1906): 2. .52(1908); 18.391 (1909); Breslauer Chem. Gesellsch.
11. Februar 1910.

458 XXII. Vorlesung.

durch Hefezellen. Man hatte allgemein angenommen, daß die Fuselöle, die
bei der durch Hefe herbeigeführten Gärung auftreten, auf Kohlehydrate
zurückzuführen seien. Ehrlich stellte fest, daß nicht diese sondern be-
stimmte Aminosäuren in Alkohol übergeführt werden. Man hat von einer
..alkoholischen Gärung" der Aminosäuren gesprochen.

Die aus den einzelnen Aminosäuren entstehenden Alkohole ergeben
sich aus dieser allgemeinen Formel von selbst: d-Valin liefert Isobutyl-
alkohol, 1-Leuzin Isoamylalkohol, Isoleuzin d-Amylalkohol, 1-Phenyl-
alanin Phenyläthylalkohol = Phenosol, Tyrosin p-Oxyphenyläthyl-
alkohol. auch Tyrosol genannt, Histidin Imidazolyläthylalkohol =
Hystol und Tryptophan Indoläthylalkohol = Tryptophol. Es sei die
Bildung des zugehörigen Alkohols ohne Rücksicht auf die Zwischenstufen
am Beispiel des Lcuzins und Tyrosins zur Darstellung gebracht:

^y'>CH . CH., .CH . C( )()11 + H, ( > = ch'/^'^ • ^^-^ • ^'^^ • OH + CO., + NH3

NH.,
Leuzin Isoamylalkohol.

Cfi Hi (OH) . CH, . CH . C( )( )H + H., < ) = C, HJOH). CR, . CH, . ( )H + CD, + NH3

'I
NH2

Tyrosin = p-()xyphenyl- p-()xyphenyl-äthylalkohol

x-aminopropion säure = Tyrosol.

Es entsteht somit immer der um ein Kohlenstoffatom ärmere Alkohol.
Läßt man die Hefe auf razemische Aminosäuren einvvirken. dann wandelt
sie hauptsächlich und vielleicht ausschließlich jene optisch-aktive Kompo-
nente um, die in der Natur vorkommt. Von d, 1-Leuzin wird z. B. nur 1-Leuzin
in Isoamylalkohol übergeführt, die d-Komponente bleibt unverändert zurück.

Wie wir schon früher erwähnt haben, werden nicht nur die Amino-
säuren in die um einen Kohlenstoff ärmeren Alkohole übergeführt, sondern
es werden die gleichen Alkohole auch aus den Aminen gebildet.') Diese
Umwandlung läßt sich, wie folgt, darstellen:

R . CR, . NH, + H., ( » = R . GH., . ()H + Nil,.

p-( •xyphenyläthylamin liefert Tyrosol und Isoamyiamin Iso-
alkohol. Vom Alkohf
zur entsprechenden Säure-):

R . CH., .011 —y R . C<j{ —^ R . C<[ Ijj

Eine weitere Möglichkeit des Abbaues von Aminosäuren und d(;r
Bildung von Alkohol ergibt sich aus der Beobachtung, daß gewisse Schimmel-
})ilze, z. B. Oidiiim lactis, aus Aminosäuren unter geeigneten Be-
dingungen optisch-aktive Oxysäuren bilden. Diese l mwandlung
erfolgt nach der folgenden allgemeinen Gleichung:

amvlalkohol. Vom Alkohol geben sich Beziehungen über den Aldehyd

') Felix Ehrlich und I'. Fistsrhiwnka : Bor. d. DfiitschcMi Clieiii. (ios. 45. ]()l)(3(1912).
'^) V'trl. auch M. (lU/zgenheim und H'ilh. Löf/'lcr: Bioclieni. Zeitschr. 72. 325 (19lt))

Eiweißstoftc und ihre Bausteine. 459

R . C'H . COOH + H., () = R . (H . COOH + NH^

,1 " 1

NHs OH

Aminosäure Oxysäure.

So liefert 1-Tyrosin d-p-Oxyphenyl-milchsäure, d-l-Phenylalanin
d-Phenyl-milehsäure und 1-Tryptophan l-Indol-niilchiäure. In allen
drei Fällen ist die Seitenkette der aromatischen Aminosäuren, der Alanin-
rest, in den Milchsäurerest übergeführt worden \):

R . CH2 . CH . ('( M Hl — >- R . CHo . eil . C("()H

i 1

XH.. Oll

Am inopropion Säurerest Milchsäurerest.

Es könnten nun diese Oxysänren unter Kohlensäureabspaltung in
Alkohol übergehen. Es würde sich in diesem Falle die Umwandlung der
Aminosäuren in den um einen Kohlenstoff ärmeren Alkohol, wie folgt,
vollziehen :

R CH . COOH + 11-, U — y R. Clh Olli. COOH— CO., — >► R. CIL. oll

I

NH.,
Aminosäure Oxysäure Alkohol.

EhrHch stellt sich als weitere Zwischenstufe bei der Umwandlung
der Oxysäure in den Alkohol die Bildung eines Aldehyds unter Ab-
spaltung von Ameisensäure vor. Diese müßte dann in Kohlensäure und
Wasserstoff zerfallen, wobei der letztere den Aldehyd zum Alkohol redu-
zieren könnte:

R . CH (OH) . COOH ^ ^^ --^

Oxvsäure

— > R.

C<jj -K H . COOH

Aid

ehvd Ameisensäure

/

\

CO, + H.,

H . CH, . OH

Alkohol.

H . COOH —

Otto Xf'uhauer und Fromhcrz-) sind noch auf einen anderen Weg,
der bei der Überführung der Aminosäuren in den um einen Kohlenstoff
ärmeren Alkohol eingeschlagen wird, gestoßen. Sie verfolgten die F'm-
wandlung von Phenylaminoessigsäure in Benzylalkohol. Dabei er-
hielten sie außer dem erwarteten Alkohol noch Phenylglyoxylsäurc.
Diese Verbindung ist eine Ketonsäure:

CßH, .CH.COOH —^ C,, 11, .Co.cooll — > C, ü, CH, . oll

I

NH.,
I'henylamino- Phenylglyoxyl- Benzyl-

essigsäure säure alkohol

^) Felix Ehrlich und K. A. Jacobsen: Ber. d. Doutsclion Clieni. (ies. 44. 8S8 (l'.tll).
-) Otto Neubauer und Fromherz: Zeitsclir. f. physiol. Chemie. 70. 326 (1911).

460 X\n. Vorlesung.

Nun ist allerdings die Phenylaminoessigsäure eine Verbindung, die
in der Natur noch nicht aufgefunden worden ist. Daß jedoch hier ohne
Zweifel nicht ein durch die Struktur der Verbindung bedingter eigenartiger
Abbau vorliegt, zeigt die Beobachtung, daß Hefe p-Oxyphenyl-milch-
säure nicht oder doch nur in geringen Mengen weiter verarbeitet,
während die entsprechende Ketonsäure, die p-Oxyphenyl-brenztrauben-
säure, leicht in p-Oxyphenyläthylalkohol übergeführt wird. Aus diesen
Beobachtungen ergibt sich der folgende Weg des Abbaus einer Amino-
säure zum Alkohol:

OH

R.CH.COOH

+ 0 — >► R.O.COOH — NH3 — y

NH.

NH.,

Aminosäure

Hydrat der Iniinosäure

R . CO . COOH —

CU —y R.C<^ + 2H —V R.CH2.OH

Ketonsäure

Aldehvd Alkohol.

0. Neubauer hat bei dieser Art der Bildung von Alkohol aus einer
Aminosäure an zwei Stellen Zwischenstufen als wahrscheinlich angenommen,
die sich zurzeit dem Nachweis entziehen. Der ersten Umwandlung der
Aminosäure in die Ketonsäure soll die Bildung des Hydrates der Imino-
säure vorausgehen. Ferner nimmt Neuhauer mit Ehrlich die Bildung
eines Aldehyds bei der Überführung der Ketonsäure in den Alkohol an,
der dann zur Alkoholgruppe reduziert wird.

Der Abbau der Aminosäuren zeigt im einzelnen Versuch nicht in
seiner Gesamtheit diesen Verlauf. Es entstehen immer neben den Haupt-
produkten noch andere, die entweder als Nebenreaktionen aufzufassen sind,
oder aber sie verdanken ihre Bildung dem Umstände, daß sicher neben
den verwendeten Zellarten noch andere Lebewesen, z. B. Bakterien usw.
am Abbau teilnehmen. Infektionen aller Art lassen sich bei derartigen
Versuchen kaum vermeiden.

Die Betrachtung des Abbaus von Aminosäuren durch diese niederen
Organismen ergibt uns ein sehr mannigfaltiges Bild. Es ist sehr wahr-
scheinlich, daß jede der geschilderten Arten des Abbaues von Amino-
säuren vorkommt. Sicher gibt es auch noch andere Wege, die eingeschlagen
werden. Die bis jetzt bekannten und in Frage gezogenen seien in ihren
Ilauptzügen hier übersichtlich zusammengestellt:

1. Umwandlung der Aminosäuren in Amine:
a) durch Abspaltung von Kohlensäure:

R . CHo . CH . COOH — >- R . CH, . CH2 + CO,

NH, NH,

hj durch Reduktion und Abspaltung von Ameisensäure:
R . CH2 . CH . COOH -h 2H — >► R . (JH, . CH« + H . COOH.

I " I "

NH, NHo

Eiweißstoft'e und ihre Bausteine. 461

2. Bildung des Amins und nachfolgende Desaminierung
durch Hydrolyse:

R . CH, . (^H . COOH — CO, —y

NH.,
R . c;H, . CH, + H2 U — NH3 — >►

NH.,
R . CH, . CH, . OH.

o. Hydrolytische Desaminierung unter Bildung von Oxy-
säuren und nachträgliche Abspaltung der Kohlensäure:

R . CH., . CH . COOH + H., ( ) — NH, — >►

NH.,
R . CH., . CH . COOH — CO, — >-

OH
R . CH., . (^H., . OH.

4. Oxydative Desaniinierung unter Bildung von Keton-
säuren und nachträgliche Abspaltung der Kohlensäure:

R . CH, . CH . (^OOH + ( ) — y

NH.,
R . CH., . CO . COOH + 2H — CO., — >►
R . CH, . CH, . OH.

5. Bildung von Fettsäuren durch Reduktion unter Abspal-
tung der NH2-Gruppe (reduktive Desaminierung):

R . CH, CH . COOH -f 2 H —y R . CH, . CH, . COOH + NH3.

NH,

6. Kombination verschiedener Vorgänge mit Oxvdationen,
z. B.:

R . CH., . CH . COOH + 2 H - NH, — >-

NH,
R . CH, . CH, . COOH + 3 0~-C0,— H, 0 — >► R. C^H, . COOH.

Wir werden bei der Besprechung des Abbaues der Aminosäuren
im tierischen Organismus auf die gleichen Fragestellungen stoßen. Wir
werden denselben Wegen der Zerlegung dieser Verbindungen begegnen und
erkennen, daß im Pflanzen- und Tierreich zahlreiche Zellvorgänge den
gleichen Verlauf zeigen. Das Studium des Abbaues der Aminosäuren hat
als allgemein wichtiges Ergebnis klargelegt, daß auch hier kein plötz-
licher Zerfall bis zu den Stott'vvechselendprodukten eintritt. Der Abbau er-
folgt vielmehr stufenweise. Jedes einzelne Zwischeni)rodukt kann den Aus-
gangspunkt zu mannigfaltigen Synthesen abgeben. Vielleicht führen alle

462

XXII. Vorlesung.

Wege, die von den Aminosäuren zu einfacheren Verbindungen weisen,
auch zu diesen zurück. Vielleicht ist jeder einzelne Vorgang umkehrbar!

Es spricht sehr vieles dafür, daß auch die höher organisierten Pflanzen-
organismen Aminosäuren in der geschilderten Weise abbauen können. Es
ist in dieser Richtung von großem Interesse, daß die Rosaceen Phenyl-
äthylalkohol unter ihren Riechstoffen enthalten. \) Auf das Vorkommen von
verschiedenen Aminen im Mutterkorn usw. haben wir schon hingewiesen. 2)

Hervorgehoben sei noch die Möglichkeit der Bildung von Amino-
äthylalkohol = Oxyäthylaminaus Serin durch Kohlensäureabspaltung \):

+ CO.,

CH., . OH

-^

CH„

1

OH

CH . NH,

j

CH,

.NH.,

COOH

S e r i n

0x1

räth>

Das Oxyäthylamin führt, wie wir schon gesehen haben*), zum
Chol in und Betain hinüber und gibt uns vielleicht die Beziehungen
wieder, die zwischen Aminosäuren und den am Aufbau der Phosphatide
beteiligten Basen bestehen. Daß Aminoäthylamin selbst Baustein von Ange-
hörigen der Phosphatide sein kann, haben G. Trier ^) und Eppler^) fest-
gestellt.

Es sei in diesem Zusammenhang auch der Bildung von Amino-
aldehyden aus Aminosäuren gedacht.^) 80 liefert Gly kokoll Amino-
azetaldehyd. Dieser kann gleichfalls zu Oxyäthylamin führen:

CH„ . NH,

+ 2 H

COOK

Glykokol

GH., . NH,

ji^O

+ FL 0

Aminoazet-
aldehyd

rCH, . NH„^

,^0

H

+ 11,0

2 Moleküle
Ami noazet aide hjyd

CH, . NHo

(ioOH
Glyk'okoi:

+

CH, . NH,

I
CH, . OH

Oxyäthyl-
amin.

Gewiß können in gleicher Weise andere Aminoaldehyde zu wichtigen
Ausgangsmaterialien für die Zelle werden, sei es, daß die Cannizzarosche
Reaktion eingreift, sei es, daß die entstandenen Aldehyde in anderer Weise
Kondensationen mit anderen \ erbindungen eingehen.

*) r. Soden und Rojahn: ßcr. d. Deutschen Clieni. (lesellsch. 33. 1723. 3ÜG3 (1900).
— Walbaum: Ebenda. 33. 1904, 2299 (1900).

^) Vgl. S. 438.

'■') Vgl. JS'ord: Biochemische Zeitschr. 95 (1919).

*) Vgl. S. 244.

•■^) G. Trier: Zeitschr. f. phvsiol. Ciiemic 73. :{8:5 (1911): 7«. 49H (1912).

«) Julius Eppler: Ehenda. 87. 233 (1913).

') Vgl. S. 2Ö5.

KiwcißstottV iiiul ihre Bausteine. 468

Es besteht für uns kein Zweifel, daß man von den verschiedeneu
Abbaustufen der Aminosäuren aus Brücken auffinden wird, die zu allen
möglichen, für die Pflanzen charakteristischen \erbindungen, wie zu der
großen Klasse der Terpene. den Bestandteilen der ätherischen Öle, und
der Gruppe der mannigfaltigen Farbstoffe führen. Durch Kombination der
unter den Abbaustufen auftretenden Amine, Aldehyde und Alkohole mit allen
möglichen von der Pflanze erzeugten Verbindungen la'fesen sich jetzt schon
Zusammenhänge aller Art vermuten, doch kommt solchen Überlegungen
so lange keine entscheidende Bedeutung zu, als nicht durch den Versuch
entschieden werden kann, ob sie sich in die Wirklichkeit umsetzen lassen.
Leider ist die höher organisierte Pflanze bis jetzt noch sehr wenig Ver-
suchsobjekt bei Untersuchungen über den Zellstoft'wechsel gewesen. Es
klaffen überall noch weite Lücken ! Ungezählte Probleme harren der Lösung.
Die engen Beziehungen, die zwischen dem Tierreich und der Pflanzenwelt
bestehen, lassen erhoffen, daß von beiden Seiten aus durch weitere For-
schungen Anregungen hinüber und herüber sich ergeben werden. Schon die
jetzt vorliegenden Ergebnisse zeigen deutlich, daß ein volles Verständnis
des Zellstoft'wechsels nur möglich ist, w^enn Pflanzen- und Tierzelle zusammen
betrachtet werden. Die Pflanze liefert dem Tier Energie und organische
Verbindungen mit bestimmter Struktur. Wir müssen erfahren, wie sie
entstehen, und was die Pflanze selbst mit ihnen macht, sollen wir
in jedem einzelnen Falle den aus ihnen hervorgehenden Produkten
über alle Zwischenstufen folgen können. Vor allen Dingen sind nur von
einer sehr breiten Basis aus vergleichende Studien über den Zellstoff-
wechsel bei Pflanze und Tier möglich. Ähnlichen oder gleichen Vorgängen
entsprechen sehr wahrscheinlich auch verwandte Züge im Zellaufbau und
in den Zellfunktionen. Es gibt keine reizvollere Aufgabe, als zu erforschen,
in welchen Punkten Pflanze und Tier sich gleichen, und in welchen sie
sich unterscheiden.

Vorlesung XXIII.
Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

Verhalten der Eiweißstoffe im tierischen Organismus. Ihr Abbau im

Magendarmkanal.

Der tierische Organismus nimmt mit seiner Nahrung beständig Ei-
weiß auf, besteht sie doch aus mehr oder weniger veränderten Zellen, die
alle Proteine enthalten. Daneben sind in sehr geringen Mengen auch Ab-
baustnfen, wie Peptone und Aminosäuren, vorhanden. »Sie sind teils auf
Stoffwechselvorgänge in den betrettenden Geweben zurückzuführen, zum
Teil entstehen sie postmortal durch sogenannte au toly tische Vorgänge.
Wir werden bald erfahren, daß a;lle Zellarten über Fermente verfügen,
die Eiweiß bis zu seinen Bausteinen abbauen können. Während in der
lebenden Zelle die einzelnen Fermente nur nach Bedarf ihre Wirkung
entfalten, beginnen sie in der toten Zelle mit der Änderung der physikali-
schen Bedingungen des Zellinhaltes regellos ihre Tätigkeit zu entfalten.
Dabei kommt es unter anderem auch zur Bildung von Eiweißabbaustufen.
Die Zellfermente der Nahrung können auch im Verdauungskanal noch
weiter wirken, solange sich Bedingungen finden, die ihrer Wirksamkeit
nicht Halt gebieten. Für uns kommen sie nur insoweit in Betracht, als
wir Nahrungsmittel nicht in gekochter oder sonst künstlich veränderter
Form aufnehmen. Die Fermente vertragen keine höheren Temperaturen.
Kochen vernichtet ihre Wirksamkeit. Auch sonst sind sie gegenüber ver-
schiedenen Einwirkungen, wie Veränderung der Reaktion sehr empfindlich.
Nur beim Pflanzenfresser kommt den proteolytischen Zellfermenten eine
die Verdauung in größerem Umfange unterstützende Bedeutung zu '), weil
die Pflanzenzellen nicht so rasch von den Verdauungssäften durchdrungen
werden, wie es beim Fleisch der Fall ist, und ferner die Herbivoren vielfach
Vorrichtungen besitzen, in denen die zerkaute Speise längere Zeit bei Körper-
temperatur aufbewahit werden kann, und zwar unter Bedingungen, die der
Wirkung jener Fermente günstig sind. Es sei z. B. an die Einrichtungen
des Wiederkäuermagens erinnert. 2) Der Pflanzenfresser nimmt mit seiner

•) Ellenberyer : Skand. Aich. f. Thysiol. 18. 306(1906). — l'. liergmann: Ebenda
18. 119 ('1906). — W. Grimmer: Biochein. Zeitschr. 4. 80 (1907). — Hans Aron und
faul Klempin: Ebenda. 9. KJS (1908).

-) Vgl. S. 100.

Kiweißstoffe iiud ihre Bausteine. 46,")

Nahrnng, besonders, wenn er Produkte verzehrt, die mit Reservestoffen
beladen sind, wie Knollen, Zwiebeln, Samen, neben Eiweiß und geringen
Mengen von Eiweißabbaustufen mehr oder weniger große Mengen von
Säureamiden — Asparagin und Glutamin — aufJ) Beim Fleisch-
fresser spielen derartige Verbindungen keine Rolle bei der Ernährung.

Der tierische Organismus nimmt somit die zur Klasse der Eiweiß-
stoffe gehörenden Verbindungen fast ausschließlich in Form von EiweiLi
auf. Es gilt dies besonders für die Karnivoren und auch die Omnivoren,
sofern diese ihre Nahrung hauptsächlich aus der Tierwelt beziehen.
Zunächst kommen die Eiweißstoffe der Nahrung in der Mundhöhle mit
dem Sekret der Speicheldrüsen in Berührung. Der Speichel enthält
keine auf Eiweiß eingestellten Fermente. Die Verdauung der Pro-
teine beginnt erst im Magen. Hier finden sich proteolytische Fermente.
Ihre Wirkung wird durch gründliches Zerkauen der Speise in der Mund-
höhle sehr begünstigt. Je kleiner die Partikelchen der Nahrung in den
Magen kommen, um so mehr Angriffspunkte finden die Fermente. Beson-
ders die Pflanzennahrung bedarf einer ausgiebigen Zerkleinerung, damit
der Inhalt der einzelnen Zellen freigelegt wird. Sehr günstig wird die
Verdauung der Proteine beim Pflanzenfresser auch durch die vorausgehende
Mazeration der Pflanzenteile in den wiederholt erwähnten besonderen Ab-
schnitten des Anfangsdarms beeinflußt. Die Erweichung der starren Hüllen
der Pflanzenzellen unter dem Einfluß feuchter Wärme befördert die Auf-
lösung der Gewebe in feinste Teilchen. Während man z. B. im Wieder-
käuermagen im Inhalt des Pansens noch leicht die aufgenommenen Gewebe
— Hahne, Blätter usw. — erkennen kann, flndet man schon im Blättermagen
ein fast homogenes Gemisch feinster Teilchen, das makroskopisch nur schwer
noch Besonderheiten unterscheiden läßt.

Im Magen unterliegen die Eiweißstofte der Einwirkung des sauren
Magensaftes. In ihm findet sich ein Ferment, Pepsin genannt,
das Proteine in Peptone zerlegt. Das Pepsin wird von Zellen (Haupt-
zellen bestimmter Drüsen der Magenschleimhaut in Form einer unwirk-
samen Vorstufe, dem Pepsinzy mögen, auch Propepsin genannt, abge-
sondert.2) Die Überführung in das aktive Ferment besorgt die
Salzsäure. Sie ist der Aktivator des zymogenen Zustandes des Pepsins.
Pepsin entfaltet nur in saurer Reaktion seine Wirkung. Alkalische Reak-
tion vernichtet sie. Die saure Reaktion braucht nicht durch Salzsäure bedingt
zu sein, andere Säuren, wie Oxalsäure, Milchsäure, Äpfelsäure usw.^),
können die Salzsäure vertreten. Trotz vielfacher Bemühungen ist es noch
nicht geglückt, die Wirkung des Pepsins auf Eiweiß und vor allem die
Bedeutung der Säure vollständig klarzulegen. Nach den einen Autoren
wirkt das Pepsin nur dann, wenn freie Säure zugegen ist*), nach anderen

^) Vgl. hierzu vor allem die Arbeiten von E. Schulze: z. B. Zeitschr. f. physiol.
Chem. 47. 507 (1906); Laudwirtsch. Jahrb. 35. 261 (1906).

^) J. N. Lanfflei/: Journ. of. Physiol. 3. 269 (1881). — ./. .V. Langley und Edkins:
Ebenda. 7. 371 (1896). — Vgl. auch Chapoteaut: Compt. rend. de l'Acad. des Sciences.
94. 1722 (1882). — Födivissotzki: Pßügers Archiv. 39. 62 (1882).

^) Daridsohn und Dieterich: Arch. f. (Anat. u.) Physiol. 690 (1860).

*) Huppert und Schätz: Pßügern Archiv. 80. 470 (1900). — A. Müller: Deut-
sches Arch. f. kliu. Med. 94. 27 (1908). — //. Davidson: Zeitschr. f. Kinderheilk. 2.
420 (1911); 5. 94 (1912). — L. Tobler: Ebenda. 5. 85 (1912). - B. Salge: Ebenda.
5. 111 (1912). — G. Edivald: Deutsches Arch. f. klin. Med. 106. 498 (1912). — Vgl.
auch Ed. Zunz: Hofmeisters Beitr. 2. 435 (1902).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 5. Ana. aQ

466 XXIII. Vorlesung.

genügt es, wenn soviel Salzsäure vorhanden ist, um das Eiweiß zu binden.
Es bilden sich sogenannte Azidalbumine. Andere Forscher dagegen
l>etonen, daß die Bedeutung der Säure darin liege, daß sie daß Eiweiß zum
Quellen bringt und dadurch für die Wirkung des Pepsins vorbereitend wirkt. i)
l'>s ist sehr leicht möglich, daß verschiedene Momente zusammenwirken.

Schon die ersten genaueren Beobachtungen über die Wir-
kung des Magensaftes auf Eiweiß ergaben, daß er imstande
ist, koaguliertes Eiweiß zu verflüssigen bzw. in Produkte über-
zuführen, die in Wasser löslich sind. Beaumur hat wohl zuerst
systematische Untersuchungen über die Bedeutung des Magensekretes
angestellt. Er füllte Metallröhren mit Nahrung und ließ diese von einem
zahmen Bussard verschlucken. Das eine Ende des Rohres war verschlossen,
(las andere mit Mull bedeckt. Der Bussard bricht unverdauliche Produkte,
wie Federn, Haare, Knochen usw., nach einiger Zeit aus. Auch die
Metallröhren wurden nach einigem Verweilen im Magen nach außen
befördert. Es zeigte sich, daß ihr Inhalt je nach der Dauer des Verweilens
im Magen mehr oder weniger verflüssigt war. An Stelle von Nahrung
brachte Reaumur bei späteren Versuchen Schwamm in das Metallrohr.
Dieser sollte die verdauende Flüssigkeit aufsaugen. Reaumur'^) hofl'te durch
-Vuspressen des Schwammes eine Flüssigkeit gewinnen zu können, mit der
sich im Reagenzglas die Magensaftwirkung nachahmen ließ. Die Versuche
verliefen jedoch ergebnislos. Stevens^) der ähnliche Versuche wie -ßc%Mwwr
an einem Menschen anstellte, war erfolgreicher. Er konnte ferner Magensaft
vom Hunde gewinnen und zeigen, daß dieser auch außerhalb des Organismus
Fleisch auflöst. SpaUanzani*) erweiterte diese Beobachtungen und bewies
(mdgültig, daß es gelingt, den Verdauungsvorgang im Magen im Reagenz-
glas mittels des Sekretes der Magendrüsen nachzuahmen. Die Entdeckung
des Pepsins verdanken wir Schwann^) und diejenige der freien Salz-
säure im Magensaft Bidder und Schmidt^), nachdem schon vorher Tiede-
niann und Gmelin') die Salzsäure als solche erkannt hatten.

Es stehen zum Studium der Einwirkung des Sekretes der Magen-
drüsen auf Eiweiß verschiedene Methoden zur Verfügung. Wir können
einmal bestimmte Eiweißarten oder Gemische von solchen bestimmten Tieren
verfüttern und feststellen, was aus ihnen geworden ist. Der Mageninhalt
läßt sich entweder durch Aushebern gewinnen, oder es werden die Ver-
suchstiere eine bestimmte Zeit nach erfolgter Fütterung getötet. Der
Magen wird dann rasch abgebunden und sein Inhalt entleert.«) Endlich
können wir Magenfisteln anlegen und aus der Fistelöflfnung den Inhalt
des Magens von Zeit zu Zeit ablassen.

*) \gl. hierzu auch Wo. Ostwald und A.Kuhn: Kolloid. Zeitschr. 30. 234 (1922).

^) Reaumur: M6m. de l'Acad. des Sciences. 26ß, 461 (1752).

^) Stevens: De alimentorum concoctione. Edinburgh 1777.

*) SpaUanzani: Expöriences sur la digestion de l'homme et de diff^rentes
ospeces d'animaiix. Geneve 1783; Versuche über das Verdauungsgeschäft. Deutsch von
Michaelis. Leipzig 1785.

*) Schwann: Müllers Archiv. 90 (1836). — ,Vgl. auch Eberle : Physiologie der
Verdauung auf natürlichem und künstlichem Wege. Würzburg 1834. — W. Beaumont:
Neue Versuche und Beobachtuugeu über den Magensaft und die Physiologie der Ver-
dauung. Deutsch von H. Luden. Leipzig 1834.

^)Bidder u. Schmidt: Die Verdauungssäfte u. der Stoffwechsel. Mitau u. Leipzig 1852.

') Tiedemann und Gmelin: Verdauung nach Versuchen. Heidelberg 1826.

*) Vgl. hierzu u. A. Emil Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. (jhem. 44. 17 (IBO-^l.

Eisveißstoff'e und ihre Baiisteinp. 4ß7

Die Untersuchung des Mageninhaltes ergab, daß die Proteine zunächst
größere Mengen von Salzsäure binden. Sie quellen auf und zeigen
bald ganz neue Eigenschaften. Sie werden in Wasser löslich. Es beruht
diese Eigenschaft auf einer Spaltung der Proteine in einfachere Bruch-
stücke. Es bilden sich Peptone. Zunächst erscheinen viele Peptone, die
sich aussalzen lassen, später nimmt die Menge jener Produkte zu, die beim
Zufügen von Neutralsalzen in Lösung bleiben, i) Es hat sich ergeben, daß
offenbar der Eiweißabbau durch Pepsin nicht bei allen Tieren gleichartig
verläuft. Auch scheinen verschiedene Pepsinarten vorzukommen, doch sind
unsere Kenntnisse über die Art des Eiweißabbaues durch Pepsin zurzeit
noch so ungenügende, daß wir nicht in der Lage sind, anzugeben, worauf
diese Unterschiede beruhen.

Die Zerlegung der Proteine durch Pepsin in dialysierbare, in Wasser
lösliche Abbauprodukte ist frühzeitig erkannt worden. Fraglich blieb nur,
wieweit der Abbau geht. Entstehen Aminosäuren? Diese Frage wurde
zunächst verschieden beantwortet. Einige Forscher wiesen solche im
Chymus des Magens nach, andere vermißten sie vollständig.-) Die ver-
schiedenen Resultate erklären sich durch folgende Momente. Einmal muß
bei der Frage nach der Entstehung von Aminosäuren unter der Einwirkung
des Magensaftes entweder ausgeschlossen werden, daß die zugeführte Nahrung
schon solche enthält oder, falls sich Aminosäuren finden, so müssen diese
ihrer Menge nach bestimmt und von den dann im Magen aufgefundenen
abgezogen werden. Ferner muß darauf geachtet werden, daß nicht Amino-
säuren aus dem Duodenum in den Magen gelangen. Wir haben bereits
bei der Besprechung der Verdauung der Fette festgestellt'), daß bei
fettreicher Nahrung häufig der Fall eintritt, daß Inhalt des Duodenums
in den Magen zurückfließt. In diesem Falle können natürlich auch in jenem
Darmabschnitt gebildete Abbaustufen aus Eiweiß im Magerinhalt erscheinen.
Außerdem können, wenn die Reaktion des Duodenalinhaltes nicht
sogleich sauer wird, die proteolytischen Fermente des Darm- und Pankreas-
saftes im Magen weiter wirken und Eiweiß und Peptone spalten. Schließlich
muß die zum Nachweis der Aminosäuren angewandte Methode so beschatfen
sein, daß nicht solche sekundär aus Peptonen gebildet werden können.

Die unter Ausschluß dieser Fehlerquellen durchgeführten Versuche'
haben ergeben, daß bei der Verdauung im Magen keine Amino-
säuren aus den Proteinen und Peptonen abgespalten werden.
Die Zerlegung der Eiweißmolekttle führt zur Bildung einfacherer Bruch-
stücke, die immer noch mehrere Aminosäuren gebunden enthalten. Der

') Vgl. hierzu die systematischen Untersuch uiijreu von Edgar Zun:: z. B. Bull.
de TAcad. royale de m^d. de Belsrique. 30. April 1910; 27. April 1912: Internat. Beitr.
z. Path. u. Ther. d. Ernährungsstonuigen. 2. H. 3. u. 4 (1910). In diesen Arheiteu liudeu
sich Literaturnachweise.

2) E. Zunz: Hofmeisters Beitr. 3. 339 (1902). — Emil Abderhalden: Zeitschr. f.
plivsiol. Chem. 44. 17. (1905). — Vtrl. ferner E. Zunz: Annales de la Soc. royale des
Sciences med. et naturelles de Bru.xelles. 12. Fase. 3 (1903), 13. Fase. 8 (1904); Bull,
de TAcad. royale de mM. de Belgi(iue. 19. Fase. 3 (1906), 28^ Juni (1913). — Leo Lang-
stein: Jahrh. f. Kinderheilkunde. N. F. 54. 139 (1906). — Emil Abderhalden. L. Baumann,
Karl Kautzsch, Kornel i\ Körest/ und E. S. London: Zeitschr. f. phvsiol. Chem. 48. 549
(1906): 51. 384 (1907); 53. 148 "(1907).

=*) Vgl. hierzu S. 258.

30=^

468 XXIII. Vorlesung.

Abbau kaim ohne Zweifel sehr weit gehen. Es lassen sich neben Peptonen,
die die Biuretreaktion geben, auch solche abtrennen, die mit Lauge und
Kupfersulfat die genannte Reaktion nicht zeigen. Man hat derartige Pro-
dukte auch abiurete genannt. Auch sie enthalten mehrere Bausteine
gebunden. Es scheint, daß am Aufbau derartiger Produkte hauptsächlich
die Aminosäuren Glykokoll, Phenylalanin und Prolin teilnehmen.

Wir vermögen uns aus Mangel an Kenntnissen über die Konstitution
des Eiweißmoleküls keine klare Vorstellung über die Art der Wirkung des
Pepsins zu machen. Wir stellen uns vor, daß eine Spaltung unter Wasser-
aufnahme einsetzt. An welcher Stelle des Moleküls der Abbau beginnt, ist
unbekannt. Jedenfalls greift das Pepsin an ganz anderer Stelle an, als das
Trypsin, das proteolytische Ferment des Pankreassaftes. Nimmt man an,
daß das Eiweiß aus einer langen Reihe von säurearaidartig verknüpften
Aminosäuren besteht, dann muß man sich vorstellen, daß in dieser Kette
Stellen vorhanden sind, an denen das Pepsin eine Trennung vermitteln kann.
Vielleicht spielt dabei die Art der einzelnen Aminosäuren eine Rolle, oder
aber es wirkt das Pepsin auf Bindungen eigener Art. Wir haben schon
darauf hingewiesen, daß im Eiweißmolekül auch esterartige Verknüpfungen
zwischen Oxysäuren und sonstigen Aminosäuren möglich sind.^) Es wäre
denkbar, daß das Pepsin auf irgend eine besondere Bindungsart eingestellt
ist. Man kann sich jedoch auch vorstellen, daß im Eiweißmolekül eine ganze
Reihe von Polypeptidketten unter sich in besonderer Weise verankert sind,
und das Pepsin an diesen Stellen mit seiner Wirkung einsetzt. Interessant
ist die schon früher erwähnte Beobachtung, daß keines der bis jetzt dar-
gestellten Polypeptide von Pepsin abgebaut wird.

Das Studium der Magensaftwirkung läßt sich noch auf einem anderen
Wege erfolgreich durchführen. Es läßt sich nämlich der Magensaft in
ganz reinem Zustande, d. h. ohne Beimengungen erhalten. Die gewöhnliche
Magenfistel ist zur (rewinnung von reinem Magensaft nicht geeignet,
weil beständig Speichel in den Magen fließt und sich mit dem Sekret der
Drüsen der Magenwand vermischt. Reinen Magensaft erhält man nach den
Methoden von Heidenhain -) und von Paiclow.-') Entweder kombiniert man
eine einfache Magenfistel mit der Durchtrennung der Speiseröhre. Diese
wird am Halse vollständig durchschnitten. Dann wird sowohl das mit der
Mundhöhle zusammenhängende Ende als das in den Magen führende in die
Hautwunde eingenäht. Frist das Tier, dann fällt die Speise aus der proximal
gelegenen Öfthung der Speiseröhre heraus. Es kann nichts davon in den
Magen gelangen. Man nennt eine solche Fütterung Scheinfütterung.

Eine weitere Methode ist die folgende. Es wird vom Magen ein Teil
durch Anlegung einer Naht abgetrennt. Den entstandenen Blindsack setzt
man durch eine Öffnung mit einer solchen in den Bauchdecken in Ver-
bindung und setzt eine Kanüle ein. Der Rest des Magens bleibt mit dem
Ösophagus und dem Duodenum im Zusammenhang. Das Tier besitzt dann

') Vgl. S. 378.

'') Heidenhain: Physiologie der Absonderungsvorgänge. 4. Abschnitt. Haudb. d.
Physiol. (herausgegeben von Hermann). .3. 179 (1881).

^) ./. /'. Fawlow: Die Arl)eit der Verdauungsdrüsen. ül)ersetzt von A. WaUJicr.
.). F. Bergmann. Wiesbaden 1898. — Vgl. auch die Zusammenstellung l)ei W. N. liohlij-
reß : Zeitschr. f. d. Ausbau d. Entwicklungslehre. 1. 12U (1907). — E. S. London: Fott-
schritte der Naturwissensch. 4. 1 (1912).

Eiweißstofte uud ihre BauKteine. 469

einen kleinen, für sich abgeschlossenen, mit einer Fistel nach außen mün-
denden Magenteil und einen größeren Magenteil, der seine Funktionen ganz
normal erfüllen kann, denn er steht mit dem Zuleitungrsrohr für die Nah-
rung — dem Ösophagus - und dem Abflußrohr — dem Duodenum — in
direkter Verbindung. Der kleine Magen sezerniert gleichzeitig mit dem
großen.

Fügt man reinen Magensaft zu koaguliertem Eiweiß, z. B. zu einem
hart gekochten Ei, dann beobachtet man, wenn das Gemisch bei 37" auf-
bewahrt wird, daß bald Teile des festen Eiweißes verschwinden. Wählt
man ein Stück Eiweiß mit scharfen Kanten, dann kann man genau ver-
folgen, wie diese abgerundet werden. Schließlich geht das ganze Eiweiß in
Lösung. Versucht man nunmehr Eiweiß durch Koagulation abzuscheiden,
so gelingt dies nicht. Dialysiert man ein solches Verdauungsgemisch im
Fergamentschlauch gegen destilliertes Wasser, dann erhält man beim Be-
ginn des Versuches in der Außenfiüssigkeit keine die ßiuretreaktion ge-
benden Verbindungen. Bald tauchen jedoch solche auf. Es ist dies das
Zeichen dafür, daß aus dem kolloiden Eiweiß Produkte abgespalten worden
sind, die die Dialysiermembran zu durchdringen vermögen. Es sind dies
die Peptone.

Derartige Versuche haben noch das folgende interessante Resultat
ergeben. Wird in Magensaft eine Fibrinflocke eingetaucht, dann
nimmt sie Pepsin in sich auf. ^) Es tritt eine Adsorption und damit
vielleicht auch eine chemische Bindung des Fermentes ein. Besonders
schön läßt sich das Eindringen von Pepsin in Eiweiß mittelst Elastins
nachweisen. -) Wird ein Stückchen davon in Magensaft oder eine sonstige
Pepsin enthaltende Flüssigkeit gebracht, dann erweist sich sein Inneres
bald mit aktivem Pepsin beladen. Wird nämlich das Elastin aus der fer-
menthaltigen Flüssigkeit entfernt und dann, um das außen anhaftende
Pepsin und die Salzsäure zu entfernen, gründlich abgebürstet und abge-
waschen, so geht im Innern des festen Proteins die Verdauung weiter.
Man kann dies dadurch beweisen, daß man gleichzeitig mehrere Stücke
von Elastin in Magensaft versenkt und dann nach einiger Zeit daraus
entfernt. Den einen Teil davon kocht man sofort gründlich aus und stellt
mit dem Kochwasser die Biuretreaktion an. Den Rest läßt man nach er-
folgter Reinigung verschieden lange Zeiten liegen und entzieht dem Innern
dann durch Auskochen das gebildete Pepton. Dieses weist man mittelst
der Biuretreaktion nach. Es läßt sich auf diese Weise leicht feststellen,
daß je länger ein mit Pepsin „aufgeladenes" Elastinstückchen aufbewahrt
wird, um so mehr Pepton entsteht. Selbst dann, wenn man derartiges,
mit Pepsin ,,geladenes" Elastin unter Bedingungen hält, die jede Pepsin-
wirkung sofort vernichten würden, wirkt das aufgenommene, im Innern
des Elastins geschützte Ferment weiter. Pepsin ist z. B. gegen Alkali
sehr empfindlich. Geringe Spuren davon verhindern seine Wirkung. Mit
Pepsin geladenes Elastin zeigt auch in alkalischer Lösung
so lange Abbau und Peptonbildung, als das .-Alkali das Eiweiß
nicht ganz durchtränkt hat.

') P. r. Grützner: Deutsthf med. Wochenschr. 1 (1891).

^) Emil Abderhalden und Engen Steinbeck, Fr. W. Strauch, Franz Wachsrnuth,
Otto Meyer, Karl Kiesetcetter und Fr. Friedel: Zcitschr. f ph\sinl. Chemie. 48. 293
(1910); 7J. 31;'). 449 (1911); 74. 67. 411 (1911).

470 XXIII. Vorlesung.

Diese Beobachtungen ermöglichen es, Pepsin nachzuweisen. 80 ist
es auf diesem Wege z. B. geglückt, im Darminhalt aktives Pep-
sin in freiem Zustande aufzufinden. 1) Ferner wird sicher Pepsin
in aktiver Form in schwer hydrolysierbaren Proteinen, wie in elastischen
Fasern, in Bindegewebe usw. in den Darm übergeführt. Es kann dann
dort von innen heraus die betreffenden Eiweißstoffe noch lösen, nachdem
das Medium, in dem sie sich befinden, schon längst Bedingungen auf-
weist, die dem nicht durch die EiweißhüUc geschützten Pepsin die Wirkung
nehmen würden. Erst dann, wenn der alkalisch reagierende Darm- und
Pankreassaft bis in das Innere der erwähnten Proteine eingedrungen ist,
hört die Pepsinwirkung auf. Es sei gleich hier erwähnt, daß das Pepsin
manche Proteine rascher und leichter zerlegt, als das Trypsin.
Zu diesen Proteinen gehören vor allem das Elastin, das Bindegewebe
und ferner manche genuine Proteine, wie z. B. die Plasma- bzw. Serum-
eiweißkörper. -) Der bedeutsame Einfluß des Quellens der Eiweißstofife auf
die Wirksamkeit des Pepsins beruht ohne Zweifel zum großen Teil darauf,
daß dieses rascher in die gequollenen und dadurch auch gelockerten
Proteingemische eindringen kann. Es werden durch die Quellung Bedingungen
geschaffen, die der Aufnahme des Pepsins günstig sind. Erwähnt sei noch,
daß auch das Zy mögen des Pepsins sich von Elastin aufnehmen und dann
in diesem sich aktivieren . läßt.

Durch Verwendung von reinem Magensaft läßt sich auch die Frage
nach der Abspaltung von Aminosäuren aus Eiweiß in Angriff nehmen.
Eine Fehlerquelle, die beim Tierversuch vorhanden ist, nämlich der nach-
trägliche Zufluß von Darminhalt, fällt weg. Selbstverständlich muß jedoch auch
hier der Gehalt des Ausgangsmateriales an freien Aminosäuren in Betracht
gezogen werden. Exakt durcligeführte Versuche haben ergeben, daß keine
Aminosäuren auftreten, wenn man Eiweiß der Verdauung durch
reinen Hu'ndemagcnsaft unterwirft. '^j Es fragt sich, ob das erhaltene
Resultat den Schluß zuläßt, daß Magensaft überhaupt keine Aminosäuren
aus Eiweiß abspaltet. Man kann gegen die Versuche im Reagenzglas einen
wohlbegründeten Einwand erheben. Sie unterscheiden sich in manchen
Punkten von den natürlichen Verhältnissen. Einmal fügen wir zu einer
bestinnnten Menge Eiweiß eine bestimmte Menge Magensaft hinzu und ver-
folgen dann die Spaltung bei 37". Wir wissen nicht, in welchem Verhältnis im
Magen Eiweiß, Pepsin und Salzsäure zusammenwirken. Bei der Spaltung
treten neue Aminogruppen auf die Salzsäure binden können. Im Magen
dürfte ein so entstehender Mangel an freier Salzsäure rasch durch Sekre-
tion neuer Säure gedeckt werden. Es kann auch von neuem Pepsin
sezerniert werden. Kurz, das Gleichgewicht zwischen Subsirat und Ferment
kann von Augenblick zu Augenblick in dieser oder jener Richtung ver-
schoben werden. Beim Reagenzglasversuch bestimmen wir willkürlich die
Bedingungen. Wir vermögen nicht, sie einzustellen, weil uns noch die
Kenntnisse über die feineren Vorgänge bei der Magenverdauung vollständig
fehlen. Geben wir nachträglich noch einmal Salzsäure oder Pepsin oder

') Emil Abderhalden und Mitarbeiter: 1. c. S. 46'J. Zitat-).

*) Vgl. hierzu Carl Oppenheimer und //. Aron : Jlofmeisfer^ Boitr. 4. "27i)
(1903).

') Vgl. hlDiil Ahdc.rhalden, 1'!. S. London und Mitarbeiter: 1. c. 8. 467. Zitat'*).

Eiweißstoft'e und ihre Bausteine. 471

beides zu, dann schaffen wir wieder ganz neue Verhältnisse, die die Spal-
tung beschleunigen, aber auch verlangsamen bis aufheben können.

Dazu kommt ein zweiter sehr wichtiger Punkt. Bei der Verdauung
im Magen werden die gebildeten Peptone entfernt. Sie verlassen den Magen
durch den Pylorus und gelangen in das Duodenum. Manche Forscher i)
sind auch der Ansicht, daß die Magenschleimhaut Peptone aufnehmen kann.
Andere Beobachter bestreiten jede Resorption von Eiweißabbauprodukten
im Magen. 2) Es war bis jetzt unmöglich, eine klare Entscheidung dieser
Frage herbeizuführen. Jedenfalls werden in den Magen eingeführte Amino-
säuren und Polypeptide unter normalen Verhältnissen kaum von der Magen-
schleimhaut aufgenommen. 3) Es spricht alles dafür, daß im Magen
eine Resorption von Peptonen keine Rolle spielt. Fällt somit diese
Art der Entfernung von Eiweißabbaustufen wahrscheinlich ganz außer
Betracht, so ist die andere, die Abgabe an das Duodenum, um so wirk-
samer, weil sie eine dauernde ist. Sie wird nur durch die Perioden des
Verschlusses des Pylorus unterbrochen. Im Reagenzglasversuch bleiben die
Abbauprodukte liegen. Sie beeinflussen die Reaktion des Mediums, in dem
die Pepsinwirkung sich vollziehen soll. Nun wissen wir aus Erfahrung,
daß die Abbauprodukte den Ablauf der Fermentwirkung stark beeinflussen
können. Einmal muß es im Reagenzglas schließlich zu einem Gleichgewicht
zwischen Substrat, Abbaustufen und Ferment kommen. Im Magen ist ein
derartiger Zustand nicht oder nur ganz vorübergehend möglich, weil be-
ständig ein Abfluß der Abbaustufen und ferner ein Zufluß von Ferment
durch Sekretion stattflndet.

Aus den erwähnten Gründen können wir den Versuch im Reagenz-
glas nicht als vollwertig anerkennen. Er hat nur einen vollen Wert in
Verbindung mit Versuchen am Organismus selbst. Die Erfahrungen beider
Versuche müssen sich decken, oder es muß sich bei Unterschieden ihre
Ursache klar ergeben. Es wäre ganz gut denkbar, daß der Reagenzglas-
versuch deshalb nicht zu Aminosäuren führt, weil der Abbau aus den
erwähnten Gründen zu früh zum Stillstand kommt. Da jedoch die direkte
Untersuchung des Mageninhaltes und die Resultate der Reagenzglasver-
suche zu den gleichen Resultaten geführt haben, ist der Schluß berechtigt,
daß das Pepsin die Proteine zwar zerlegt, jedoch den Abbau nicht bis zu
Aminosäuren durchführt.

Beim Zusatz von Auszügen aus der Magenschleimhaut, von Magen-
saft und auch von Organauszügen zu einer konzentrierten Peptonlösung
beobachtet man unter geeigneten Bedingungen das Auftreten einer Fällung.
Seit Danüewski/*) diese Erscheinung zum ersten Male beobachtet hat, sind

*) Vgl. hierzu: Ludwig Tobler: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 45. 185 (1905). —
G. Lang: Biochem. Zeitschr. 2. 225 (1906). — Arthur Schcnnert und Walther Grimmer:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 47. 88 (1906). — W. Grimmer: Biochem. Zeitschr. 3. 389
(1907). _ Edgard Zunz: Contribntion ä l'etude de la digestiou et de la r^sorption
des proteines dans Testomac. Ann. de la Soc. royale des sciences med. et natur. de
Bruxelles 1908. — O. Folin und llenrij Lyman: The .Journ. of hiol. Chom. 12. 259 (1912).

*) Vgl. hierzu E. S. London und W. W. Polowzowa: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
49. 328 (1906). — E. S. London und ./. S. Tschekumhc : Ebenda. 87. 314 (1913).

») Emil Abderhalden, E. S. London, 0. Pr>im, Carl Vögtlin und Kornel v. Körösy :
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 53. 148, 326, 334 (1907).

*) (Danileu'sky und) Okunew: In.-Diss. St. Petersburg 1895.

472 XXlll. Vorlesung.

bis heute zahlreiche Untersuchungen unternommen worden, um diese eigen-
artige Reaktion aufzuklären.') Es ist jedoch nicht geglückt, für irgend
eine der aufgestellten Hypothesen einen eindeutigen Beweis zu erbringen.
Der ganze Vorgang wird vielfach für eine Synthese gehalten. Es sollen
einfachere Peptone zu hoher molekularen zusammentreten, ja nach manchen
Autoren soll direkt Eiweiß entstehen. Die sich bildenden Produkte sind
Plasteine oder Koagulosen genannt worden. Es ist versucht worden,
die Frage nach der Natur der Plasteine durch Bestimmung der freien
Aminogruppen im Ausgangsmateriale und in den durch Fermente gebildeten
Produkten zu entscheiden, ^j Eine Abnahme der freien Aminogruppen bei
der Plasteinbildung könnte im Sinne einer Synthese gedeutet werden,
doch bleibt die Möglichkeit oöen, daß anhydridartige Bindungen in ein-
zelnen Peptonen entstehen. Auch hierbei würde die Zahl der freien NHg-
Gruppen geringer werden. Man wird vor allen Dingen die Frage ent-
scheiden müssen, ob ein wirklicher Fermentvorgang vorliegt, und nicht etw a
durch den Zusatz der Auszüge und Fermentlösungen Bedingungen ge-
schaflFen werden, die zur Fällung nunmehr unlöslicher Produkte führen.
Ferner wird man genau feststellen müssen, ob es sich nicht bei der Bil-
dung der Plasteine um rein physikalische Vorgänge handelt und z. B. die
Größe der in Lösung vorhandenen Teilchen verändert wird und dadurch
eine Art von Ausflockung oder Zusammenballung sich herausbildet. Alle
diese Fragen sind deshalb so schwer zu beantworten, weil ausschließlich
mit unbekannten Größen gearbeitet wird. Man läßt auf ein ganz unbe-
kanntes Gemisch von Abbaustufen aus Eiweiß eine Fermentlösung unbe-
kannter Zusammensetzung einwirken und erhält eine chemisch nicht
genauer detinierbare Substanz.

Sehr lange bekannt ist eine weitere Wirkung des Magensaftes,
nämlich seine Fähigkeit, Milch zur Gerinnung zu bringen. Schon
im Altertum machte man von dieser Wirkung bei der Käsebereitung Ge-
brauch. Man verwandte allerdings nicht Magensaft, sondern die Schleim-
haut des eigentlichen Magens des Kalbes. Zunächst glaubte man die Milch-
gerinnung auf Säurewirkung zurückführen zu können. Es ist das große
Verdienst von Hammarsten^) und Alex. Schmidt*), gezeigt zu haben, daß
eine Fermentwirkung vorliegt. Das wirksame Prinzip ist Labferment
oder Chymosin genannt worden. Es wird von den Drüsen der Magen-
schleimhaut in einer Vorstufe abgegeben. Die Ül)erführung in den aktiven
Zustand erfolgt durch Salzsäure.

') M. Lawrotv: Iii -Dies. St. Petersburg 1897. — Sawjalotv: Pflüqer» Archiv. 85.
171 (1901). — Kurajeff, Hofmeisters Beiträge. 1. 121 (1901); 2. 411 (1902). — Maria
Latorow und N. Salaskin : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 36. 277 (1902). — R. 0. Herzog:
Zeitschr. f physiol. Chemie. 39. 305 (1903). — A. Bat/er: Hofmrisfers Beiträge. 4. 554
(1903). — J.Lukomnik: Ebenda. 9. 205 (1907). — D. Lairroir: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 56. 343 (1908). — P. A. Leinne und D. D. ran Sli/ke: Biochem. Zeitschr. 13.
458 (1908): 16. 203 (1909). - P. Glof/olnr : Biochem. Zeitschr. 50. 1(52 (1913).

'-) V. Henrufues und ./. K. ('jaldhäk: Zeitschr. f. physiol. (Chemie. 71. 485 (1911);
81. 439 (1912).

^) Vgl. O. Hammarshn: Sitzuugsl)er. der Königl. Gesellsch. d. Wissenschaften /u
Upsala. 1877. — Vgl. die frühereu Arbeiten in Malijs Jahresbericht. 118 (1872); 135
(1874); 158 (1877). — Vgl. ferner die Literatur über die Geschichte des Labfermentes
bei Peters: In.-Diss. Dorpat 1894.

*) A. Schmidt: Beiträge zur Milchgeriuuung. Dorpat 1871.

Kiweißstoffe und ihre Bausteine. 47 o

Die Milehgerinnung beruht auf (Mner Uunvundlung des in
der Milch vorhandenen Eiweißkörpers Kaseinogen.i) Es bildet
sieh Kasein, das als Kalksalz ausfällt. Die Wirkung des Labfer-
mentes ist wahrscheinlich die folgende. Es verändert das in der Milch
vorhandene Kaseinogen primär und führt es in ein Produkt mit neuen
Eigenschaften, Kasein genannt, über. Dieses verbindet sich mit vorhandenen
löslichen Kalksalzen und fällt aus. Diese Phasen in der Umwandlung des
Kaseinogens lassen sich durch den folgenden Versuch verfolgen. Entfernt
man aus der Milch die löslichen Kalksalze, z. B. mit Oxalsäure, so erhält
man beim Zusatz von Labfermentlösung keine Fällung. Daß jedoch eine
Umwandlung des genuinen Kaseinogens eingetreten ist, beweist
der Umstand, daß sofort eine Fällung eintritt, sobald man dem
Gemisch z. B. Kalziumchlorid zusetzt. Kaseinogen selbst gibt mit
löslichen Kalksalzen keine Ausflockung.-)

Es ist trotz aller Bemühungen nicht geglückt, den Vorgang der so-
genannten Labgerinnung — besser spricht man von einer Fällung oder
Ausflockung als von Gerinnung — aufzuklären. Welche Veränderung
erleidet das Kaseinogen? Nach der einen Auffassung handelt es sich
um eine Synthese. Es sollen mehrere Kaseinogenmoleküle zu einem noch
komplizierter gebauten Produkte zusammentreten. Nach der Ansicht anderer
Forscher liegt ein Abbau vor. Endlich besteht die Möglichkeit, daß das
Kaseinogen im Molekül selbst eine Veränderung erleidet und sich dadurch
seine Eigenschaften ändern. Wohl die meisten Forscher stehen auf dem
Standpunkte, daß das Labferment das Kaseinogen spaltet.'') Die entstehen-
den Abbaustufen sind durch ihre Fällbarkeit durch Kalksalze ausgezeichnet.
Es lassen sich über die Art der Spaltung — wahrscheinlich eine Hydrolyse —
und die entstehenden Spaltprodukte keine genaueren Angaben machen. Die
Zahl der Möglichkeiten ist unübersehbar. Es ist denkbar, daß das Kaseino-
genmolekül — falls dieses überhaupt einheitlich ist! — in gleichartige
Bruchstücke zerfällt, die das Kasein darstellen. Es ist jedoch auch mög-
lich, daß aus dem Kaseinogen ein Produkt abgespalten wird, das keinen
Anteil an der Kaseinbildung nimmt, während der verbleibende Rest das
Kasein liefert.*) Da wir nicht wissen, ob das Kaseinogen einheitlich ist,
ist eine Entscheidung der vorliegenden Fragen zurzeit unmöglich.')

Was geschieht mit dem Kalksalz des Kaseins? Setzen wir
zu Milch Magensaft, dann erhalten wir nach kurzer Zeit die erwähnte
Fällung. Halten wir das Gemisch bei 37", so beobachten wir, daß die aus-
gefallene Masse allmählich wieder in Lösung geht. Die genauere Analyse
des Vorganges zeigt, daß das Kasein dnrch das Pepsin in Peptone ge-

*) Die Bezeichnung Kaseinogen wird nach dem Vorschlag verschiedener Forscher
an Stelle von Kasein verwendet. Der Name Kasein tritt an die Stelle von Parakasein.

*) Nach Samuel Barnett ScJiri/ver |Biochein. .Journ. 8. 152 (1914)] ist Kasein
nicht ein Kalksalz, sondern eine Verbindung von Kaseinogen mit einem Ferment.

') D. D. van Shjke und A. W. liosworth sind der Ansicht, daß ein Kaseinogen-
molekül zwei Moleküle Kasein liefert. The Journ. of Biol. Cheni. 14. 203 (1913).

*) Sigvul Schmidt-Nielsen: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 48. 92 (1906); Hof-
meistern, Beiträge. 9. 322 (1907). — Martin Javobi/: Binchem. Zcitsclir. 1. 53 (1906).

5) A. Kreidl und A. Neumunn: [Zentralbl. i'. Physiol. 22. 133 (1908); Pflüger^
Archiv. 23. 523 (1908)] sind der Ansicht, daß hauptsächlich physikalische Momente beim
Ausfallen des Kaseins eine Rolle spielen. — Vgl. die gegenteilige Ansicht bei D. D.
van Slyke und A. W. Bosworth: The Journ. of Biol. Chem. 14. 203 (1913).

474 XXIII. Vorlesung.

spalten wird. Gleichzeitig wird Phosphorsäure frei ^) — Kaseinogen und
Kasein gehören zu den Phosphorproteiden. Es wird somit das Kasein
ebenso von Pepsin weiter zerlegt, wie die übrigen Proteine.

Es fehlt nicht an Forschern, die das Vorkommen eines
Labfermentes bezweifeln. Es soll die Ausfällung des Kaseins als
Kalksalz nur darauf beruhen, da(i Pepsin aus dem Kaseinogen Produkte
bildet, die mit löslichen Kalksalzen schwer lösliche Komplexe und vielleicht
chemische Verbindungen bilden. Zunächst wurde die Ansicht vertreten,
daß die Pepsin- und die Labwirkung verschiedenen Gruppen ein und des-
selben Fermentes zukämen. 2) Selbstverständlich vermag eine solche, in
absehbarer Zeit nicht beweisbare und auch nicht gut widerlegbare Ansicht
den Kern der Frage nach dem Wesen der Labwirkung nicht zu treffen.
Die Annahme, daß das Labferment mit Pepsin vollständig identisch sei '),
bedeutet hingegen eine Arbeitshypothese. Man wird genau abmessen
müssen, welche Momente für eine Identität sprechen, und welche die An-
nahme stützen, daß man zwei verschiedene Fermentarten anzunehmen
hat. Zugunsten einer Identität beider Fermente wird angeführt, daß beide
den gleichen Aktivator, nämlich Salzsäure, bzw. H-lonen hai)en, ferner
werden die Wirkungen beider Fermente durch manche Einflüsse in
gleicher Art gefördert bzw. gehemmt. Dazu kommen noch folgende Beob-
achtungen. Auch der Prankreassaft zeigt Labwirkung. Ferner finden wir
im Pflanzenreich Fermente, die ganz entsprechende Wirkungen entfalten.
Diese Beobachtungen lassen es begreiflich erscheinen, daß daran gedacht
worden ist, die Wirkung jedes proteolytischen Fermentes führe bei der
Zerlegung von Kaseinogen zu Abbaustufen, die mit Kalksalzen unlösliche
Produkte ergeben.

Auf der anderen Seite hat vor allem Hammarsten^) zahlreiche Beob-
achtungen bekanntgegeben, aus denen hervorgeht, daß man die Pepsin-
wirkung eines wirksamen Auszuges vernichten und die Labwirkung allein
erhalten kann. Auch der umgekehrte Versuch gelingt. Wichtig ist vor
allem die Beobachtung, daß Pepsin nur bei Anwesenheit von H-Ionen
wirksam ist und seine Wirkung einbüßt, wenn OH-Ionen zugegen sind.
Die Labwirkung ist dagegen auch im letzteren Falle nachweisbar.

In ein ganz neues Licht rückt das Problem des Vorkommens oder
NichtVorkommens eines besonderen Labfermentes durch die wichtige Beob-
achtung, daß es außer auf Kaseinogen auch noch auf andere
Proteine w^rkt.^*) So baut es Legumin, Muskelsyntonin und wahrschein-
lich noch andere Eiweißarten ab. Nimmt man zu dieser Beobachtung noch

M B. n. Ad-e.rK Plimmer und \V. M. Bayliss: Journ. of Physiol. 33. 439 (190(i).

-) ./. P. l'au'loir und S. W. Farastschuk : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 42. 415 (1904).

■") W. Sairjalow: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 307 (190.'i). — ./. W. Gewin:
Ebeada. 54. 32 (1907/08). — Vgl. auch ('. A. Pekelharing: J'ßügerH Archiv. 167. 254 (1917).

*) Olaf Hammarsten: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 56. 18 (1908); 68. 119 (1910);
74. 142 (1911); 94.104,291 (191.'i); 102.33 (1918); 121. 240, 261 (1922). — Vgl. auch
/rar Bang: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43. 358 (1904). — Sigval Schmidt- Nielsen:
Festschrift i\\r Olaf Hammarsten. üpsala 1906. Emil Abderhalden und F. W. Stravch:
Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 71. 315 (1911). — A. Rakoczy : Zeitschr. f. physiol. Chemie.
68. 421 (1910); 84. 329 (1913). - Vgl. auch V. Dncreschi: Archiv, di Fisiol. 5. 413 (1908).
Dieser Autor berichtet, daß im Magen dos Beuteltieres kein Lab, wohl aber Pepsin sich
findet. — Agnes Ellen Porter: Journ, of Physiol. 42. 389 (1911). — W'^. van Dam: Zeitschr.
f physiol. Chemie. 86. 77 (1913).

■') 0. Hammarsten: Zeitschr. f. physiol. ('hemie. 102. 33, 115 (1918).

Eiwoißstoffe und ihre Bausteiue. 475

hinzu, daß das Labferment bei einem H-lonen-Gehalt wirkt, bei dem das
Pepsin unwirksam ist, dann erkennt man seine hohe Bedeutung beim
Eiweißabbau ohne weiteres. Wir haben es ohne Zweifel mit vier Gruppen
von proteolytischen Fermenten zu tun. Im Magen setzt zunächst bei
schwach saurer Reaktion die Wirkung des Labfermentes ein. Allerdings
scheint ihm keine allgemeine Eiweiß abbauende Wirkung zuzukommen.
Vielmehr liegt eine spezifische Einstellung auf bestimmte Proteine vor.
Darunter befindet sich auch das Kaseinogen. Aus ihm entstehen Abbau-
stufen, die unlösliche Kalksalze bilden. Diese werden weiter verdaut und
in lösliche Peptone übergeführt. Sobald die Reaktion des Chymus im
Magen stärker sauer wird, setzt die Wirkung des Pepsins ein. Nach der
Überführung des Speisebreis aus dem Magen in den Darm fließen ihm
alkalisch reagierende Sekrete zu. Die saure Reaktion wird abgeschwächt.
Bald ist jener Grad an H-lonen erreicht, bei dem das Pepsin unwirksam
wird. Das Labferment hingegen kann noch weiter Eiweiß und Peptone
spalten. Schließlich werden auch ihm die Bedingungen zur Wirkung ent-
zogen. Es setzt nun das Trypsin, ein Ferment des Pankreassaftes, ein
und hierauf das Erepsin des Darmsaftes. Auf beide Fermentarten kommen
wir gleich noch zurück. Das letztere ist kein ganz allgemein auf Proteine
eingestelltes Ferment. Es baut in der Hauptsache Peptone und Polypeptide
ab. Wir erkennen an dieser Darstellung, daß dem Labferment bei der
Eiweißverdauung eine Bedeutung zukommt, die weit über das hinaus geht,
was bisher von seiner Wirkung bekannt war. Es ist mit dieser Fest-
stellung zugleich eindeutig entschieden, daß es eine besondere Ferment-
gruppe Labferment = Chymosin gibt.

Nicht unerwähnt wollen wir lassen, daß Ivar Bang^) beim Menschen
und beim Schwein ein Labferment gewonnen hat, das sich in seiner
Wirkung w^esentlich von dem aus Kälbermagen dargestellten unterscheidet.
Er nannte es Parachymosin. Es ist empfindlicher gegen Alkalien als
das Chymosin, dagegen beständiger gegen Hitze als das letztere.

Die biologische Bedeutung der Fällung der Milch im Magen
ist ohne Zweifel die folgende. Milch ist die einzige Nahrung des Säug-
lings. Sie kommt als Flüssigkeit in den Magen. Die Beobachtung des Ver-
haltens von Wasser und von anderen Flüssigkeiten in diesem hat ergeben,
daß solche auffallend rasch an das Duodenum abgegeben werden. Würde
die Milch flüssig bleiben, dann würde sie ohne Zweifel den Magen eben-
falls rasch verlassen. Dadurch, daß das Kaseinogen in den festen Zustand
übergeführt wird, ist eine umfassendere Verdauung durch das Pepsin
möglich. Dazu kommt noch, daß die Kaseinflocken die geeignete Beschaf-
fenheit haben, um sich mit Pepsin zu beladen.-) Ferner reißen sie andere
Milchbestandteile, wie Fett, mit.

Zu erwähnen ist noch, daß im Magen Proteide in ihre Komponenten
zerlegt werden. Aus den Nukleoproteiden gehen Nukleine*) hervor.

*) Ivar Bang: Pflüger^ Archiv. 79. 425 (1900).

^) Emil Abderhalden tiiid /''. Friedl: Zeitschr. f. physiol. Themie. 71.449 (1911). —
Emil Abderhalden und Friedrich Kramm: Ebenda. 77. 462 (1912).

') Die Kerne selbst werden nach Adolf Schmidt (vfjl. Ad. Schmidt und J. Stras-
burger: Die Fäzes des Menschen im normalen und kranken Zustande. 5. AuÜ. 1910)
vom Magensaft nicht angegriffen. Erst der Pankreassaft löst sie auf. V^gl. auch F. W.
Strauch: Deutsches Archiv f. klin Med. 101 128 (1910). 7'. hashiuado: Ebenda.

104. 584 (1911).

476 XXIII. Vorlesuug.

Gleichzeitig beobachtet man, daß in der Verdauungstiüssigkeit Peptone
auftreten. Es ist dies so gedeutet worden, daß die Nukleoproteide
zunächst in Eiweiß und Nuklein zerfallen. Das letztere wird nicht
weiter umgewandelt, während das Eiweiß in Peptone übergeführt wird.
Bei manchen Kernsubstanzen läßt sich gleichzeitig Abspaltung von Phos-
phorsäure nachweisen.!) Auch das Hämoglobin wird angegriffen. Das
Hämatin wird frei und zum Teil verändert, und das Globin in Peptone
zerlegt.

Schließlich wollen wir uns noch der Frage zuwenden, ob die Magen-
verdauung für die Verwertung der Proteine im tierischen
(.)rganismus unentbehrlich ist. Die direkten Beobachtungen zeigen,
daß das nicht der Fall ist. Tiere und Menschen können ohne Magen
auskommen.-) Die Ausnützung der Proteine ist eine gute. Auch der Reagenz-
glasversuch zeigt, daß die Proteine von den in den Darmkanal sich er-
gießenden Sekreten leicht zerlegt werden. Nur Vertreter der Proteinoide =
Glyzinamine, wie Elastin, Bindegewebsproteine usw., werden entschieden
vom Magensaft leichter angegriffen als vom Pankreas- und Darmsaft.

Die Bedeutung des Pepsins für die Verdauung der Proteine
liegt nach allen Beobachtungen darin, daß aus großen Molekülen
durch Abbau ungezählte kleinere entstehen. Es wird dadurch
der Verdauung im Darmkanal wesentlich vorgearbeitet. Die
ganze Angriffsfläche ist für die proteolytischen Fermente der Sekrete der
Darmdrüsen außerordentlich stark vergrößert. Daß diese Anschauung
richtig ist, beweist der Versuch im Reagenzglas. Läßt man auf Eiweiß
direkt Pankreassaft einwirken, dann vollzieht sich der Abbau langsamer,
als wenn man den gleichen Eiweißkörper zuerst der Wirkung von Pepsin
ausgesetzt hat.») Der Unterschied in der Geschwindigkeit des Abbaus ist
ohne Zweifel in Wirklichkeit viel größer, als der Reagenzglasversuch anzeigt.
Der Abbau vollzieht sich im Darmkanal in viel kürzerer Zeit, weil die ent-
stehenden Abbaustufen stets sofort durch Resorption entfernt werden. Beim
Reagenzglasversuch bleibt das ganze Gemisch der Abbaustufen liegen Bald
zeigt sich ihre hemmende Wirkung, und so kann ein vielleicht großer
Vorsprung beim Abbau des mit Pepsin vorverdauten Eiweißes im Parallel-
versuch — direkte Verdauung des gleichen Eiweißes mit Pankreassaft —
eingeholt werden. Kurzfristige Versuche, die diese Frage klar entscheiden
könnten, sind schwer durchzuführen, weil dann die Abbauprodukte noch
nicht quantitativ bestimmbar sind. Die Verfolgung der Zunahme der freien
Aminogruppen, die uns ganz gut über den Ablauf der Spaltung unterrichtet,
ist hier nicht ohne weiteres anwendbar, weil natürlich das mit Pepsin hydro-

*) Vgl. Kmil AhderhaUlen und 7'. S. Kashiwado: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 81.
28f) (1912).

*) Czerny: Beiträge zur operativen Chirurgie. Stuttgart. 141 (1878). — M. Oqata :
Arch. f. (Anat. u.) l'hvsiol. 89 (1883). — G. CarmUo und V. Pachon : Arch. de Physiol.
5«* Serie. 6. 106 (1894). — Langcnhuch : Deutsche med. Wochenschr. Nr. 52 (1894). —
('. Schlatter: Korrespondenzhl. f. Schweizer Ärzte. 27. TOä (1897). — A. Carrel, ^'. M.
Meijer und I\ A. Lecenc : Jouru. of. l'hvsiol. 26. 3(59 (1910). — E. S. London und
ir. F. Dagaew: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 74. 330 (1911).

') Emil Fischer und Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 40. 215
(1903). - Emil Abderhalden und Alfred Gigon: Khenda. 53. 119 (1907). — Emil Abder-
halden und Ch. J. Valette J'ettibone: Khenda. 81. 458 (1912). — Vgl. auch Carl Oppen-
heimer und H. Aren: Hofmeisters Beitr. 4. 279 (1903).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 477

lysierte Produkt viel mehr NHo-Gruppen aufweist als das Eiweiß, von dem
wir beim direkten Trypsin versuch ausgehen.

Wir haben bereits festgestellt, daü der Magen immer von Zeit zu
Zeit geringe Mengen von Chymus entläßt. Dieser enthält neben den Be-
standteilen des Magensaftes und solchen, die noch vom Speichel herstammen,
die mehr oder weniger veränderten Nahrungsstoffe. Die Eiweißkörper
sind mit wenig Ausnahmen in Peptone übergeführt und die Fette und
Polysaccharide auch zum Teil gespalten. Im Duodenum setzt nun die
Wirkung des Sekretes der zahlreichen Drüschen seiner Schleim-
haut und vor allem desjenigen der Pankreasdrüse ein. Der
Pankreassaft enthält ein Fermentgemisch, das auf Eiweiß und seine
Abbaustufen eingestellt ist. Es hat den Namen Trypsin erhalten. Es ist
sicher nicht einheitlich ^), doch ist es zurzeit nicht möglich, eine genaue
Abgrenzung der Wirkungen des Pankreassaftes auf die einzelnen Proteine
und ihre Abbaustufen zu geben. Das Trypsin wird von der Pankreasdrüse
in inaktivem Zustande abgegeben. Die Überführung in die wirksame
P^orm erfolgt durch einen im Darmsaft enthaltenen Stotf, Enterokinase
genannt. Die Natur dieser Kinase ist noch nicht aufgeklärt. 2)

Der Pankreassaft enthält Fermente, die EiweißstoiTe abbauen können,
somit Fermente, die zur Gruppe der Proteasen gehören. Neben diesen
kommen auch solche vor, die Peptone und Polypeptide spalten. Sehr
wahrscheinlich erfolgt die Hydrolyse der Eiweißabbaustufen durch beson-
dere Fermente. 3) Von diesem Gesichtspunkte aus darf man sich unter
Trypsin nicht die ganze Summe der im Pankreassaft enthaltenen, auf
Eiweiß und seine Abbaustufen eingestellten Fermente vorstellen. Es muß
vielmehr der Sammelname Trypsin für die eigentlichen Proteasen vor-
l)ehalten bleiben.*)

Die Wirkung des Trypsins ist eingehend studiert worden. Sie unter-
scheidet sich scharf von derjenigen des Pepsins. Das Trypsin zerlegt
die Proteine in Peptone unter frühzeitiger Abspaltung von
Aminosäuren.5) Es ist sehr schwer, den Beweis zu führen, daß diese
Wirkung der Protease des Pankreassaftes zukommt. Man könnte ein-
wenden, daß das Trypsin Peptone bildet und diese durch Peptasen, d. h.
durch auf Peptone eingestellte Fermente, rasch weiter gespalten werden
und dabei erst Aminosäuren in Erscheinung treten. Solange es nicht gelingt,
die Wirkung der einen oder anderen Ferraentgruppe auszuschalten, sind
solche Fragestellungen nicht exakt zu beantworten. Immerhin spricht das
fast sofortige Auftreten von Aminosäuren bei der Einwirkung von Pan-
kreassaft auf Eiweiß dafür, daß die Proteasen des Pankreassaftes das Ei-
weißmolekül an anderen Stellen angreifen als das Pepsin. Ferner wirkt das

') Carl Oppenhei)ner schlägt für das Eiweiß angreifende Ferment des Pankreas-
saftes den Namen Tryptase vor. Vgl. Carl Oppenheim er: Die Fermente und ihre
Wirkungen. 1. 352 (1913). F. C. W. Vogel. Leipzig iyi3.

*) Vgl. Horace Middleton Vernon: Biochem. .Touru. 8. 494 (1914j.

'^) Vgl. Emil Abderhalden und Andor Fodor: B^'ernientforschung. 6. 248 (1922).

■*) Vgl. hierzu auch W. M. Bai/liss und E. M. Starlinq: Journ. of Physiol. 29. 174
(1903). — Karl Mays: Zeitschr. f. pliysiol. Chem. 38. 428 '(1903); 49. 124, 188(1901).
— Leo Pollak: Hofmeistern Beiträge. G. 95 (1904). — K. Kiesel: P/lügem Archiv. 108.
334 (1905).

') Emil Fischer und Emil Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Chem. 39. 81 (1903);
40. 215 (1903).

478 XXIll. Vorlesung.

letztere Ferment bei Anwesenheit von H-Ionen, während das Trypsin
durch diese bald vollständig unwirksam gemacht wird. Auch die Aktivie-
rung beider Arten von Proteasen ist eine ganz verschiedene. Pepsinzymogen
wird durch Salzsäure, Trypsinzymogen durch die Enterokinase in den
wirksamen Zustand gebracht.

Das Studium der Wirkung des Pankreassaftes mit allen seinen auf
Eiweiß und seine Abbaustufen eingestellten Fermenten ist mit großen
Schwierigkeiten verknüpft, wenn man das Ziel verfolgt, das Zusammen-
wirken der Magen- und Darmverdauung unter den natürlichen Verhält-
nissen festzustellen. Der Magen entläßt immer nur kleine Mengen von
Speisebrei in den Darm. Diese werden auf der großen Oberfläche des
Darmes rasch in dünner Schicht ausgebreitet. Alle möglichen Sekrete
vermischen sich mit den übergetretenen Produkten: Darmsaft, Pankreas-
saft und ferner Galle. Der Abbau der einzelnen im Chymus enthaltenen
Substanzen setzt sofort ein, soweit zusammengesetzte Verbindungen vor-
liegen. Während die Hydrolyse im Gange ist, erscheint ein neuer Schub
von Chymus aus dem Magen und vermengt sich mit den schon vorhan-
denen Produkten. Gleichzeitig setzt die Resorption ein. Ferner ergießen
sich neue Sekretmengen aus den verschiedenen Drüschen und Drüsen.
Fortwährend wechselt das ganze Bild. Nie kommt es zu einem bleibenden
Gleichgewicht. Unsere Kenntnisse über die feineren Vorgänge des Verdau-
ungvorganges und vor allem über das Zusammenspiel der einzelnen Faktoren,
die den Verlauf des Abbaus, der Sekretion und Resorption beherrschen, sind
noch so unvollkommene, daß wir nur ein sehr unvollständiges Bild der
Wirkung des Pankreassaftes entwerfen können. Es bezieht sich dies vor
allem auch auf die quantitativen Verhältnisse. Es wäre selbstverständlich
von ausschlaggebender Bedeutung, wenn wir feststellen könnten, innerhalb
welcher Zeit Pankreassaft unter natürlichen Verhältnissen Eiweiß bzw.
Pepton vollständig bis zu Aminosäuren abbauen kann.

Füttert man Tiere mit einer Eiweißart oder einem Gemisch von
Proteinen, und tötet man sie nach verschiedenen Zeiten, dann ergibt
die Untersuchung des Inhaltes der einzelnen Dünndarmab-
schnitte stets, daß neben Peptonen Aminosäuren vorhanden
sind.i) Niemals findet man nur Aminosäuren oder nur Peptone,
vorausgesetzt, daß die in den Darm sich ergießenden Sekrete ihre Wirkung
entfalten konnten. Das gleiche Resultat erhält man, wenn man Tiere mit
Fisteln an verschiedenen Stellen des Darmkanales verwendet. Der aus-
fließende Chymus enthält Aminosäuren und daneben Peptone. Die letzteren
tiberwiegen meistens stark.

Man hat aus dieser Beobachtung den Schluß ableiten wollen, daß der
Abbau der Proteine bzw. Peptone nicht vollständig bis zu Aminosäuren führe,
es sollten vielmehr die gebildeten Peptone direkt zur Resorption gelangen. Nur

') Kühne: Verhandl. d. naturhistor.-med. Vereins zu Heidelberg. N. F. 1. Heft 1
(1876). — F. Kutscher und J. Seemann: Zeitschr. f. physiol. Chem. 34. 528 (1001); 35.
432 (1902). — 0. Cohnheim: Ebenda. 33. 451 (1901); 4». 64 (1906); 51. 415(1907). —
Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chem. 44. 17 (1905). — Kmil Abderhalden,
E. S. London, Karl Kautzsch, L. Baumann, K. v. Körösi/ : Ebenda. 48. 549 (1906); 51.
384 (1907); 53. 148 (1907). — Emil Abderhalden: Ebenda. 74. 436 (1911). — Emil
Abderhalden, Wilhelm Klingemann und Theodor Fappenhusen: Ebenda. 71. 411 (1911).
— Emil Abderhalden: Ebenda. 78. 382 (1912).

Eiweißstoft'e und ihre Baiistoino. 479

ein relativ kleiner Teil davon soll bis zu Aminosäuren aufgespalten werden.
Ein exakter Beweis für diese Folgerung liegt nicht vor. Es kann gar nicht
erwartet werden, daß im Darminhalt jemals^) ausschließlich Aminosäuren
auftreten. Wenn wir den Darminhalt untersuchen, unterbrechen wir die
Verdauung in einem bestimmten Augenblick. Wir linden alle möglichen
Abbaustufen — hochmolekulare Peptone, einfacher zusammengesetzte und
ferner Aminosäuren. Es ist möglich, daß der Abbau einzelner dieser zu-
sammengesetzten Produkte vollendet war, d. h. daß diese zur Resorption
gekommen wären, falls man den Chymus nicht aus dem Darm entfernt
hätte. Es ist jedoch auch denkbar, daß der Abbau weiter gegangen sein
würde, wenn man die Verdauung nicht künstlich unterbrochen hätte. Nun
ließ sich feststellen, daß der aus dem Darm entnommene Chymus rasch
peptonfrei wird und schließlich nur noch Aminosäuren aufweist, wenn man
ihn bei 37° aufbewahrt. 2) Aus dieser Beobachtung könnte man den »Schluß
ableiten, daß auch unter natürlichen Verhältnissen der Abbau der Peptone
zu Aminosäuren führt, ehe die Resorption einsetzt. Doch ist auch da.s
erwähnte Ergebnis noch lange kein Beweis dafür, daß der Abbau der
Proteine und Peptone im Darmkanal ein tiefgehender sein muß, ehe die
Aufnahme von Seiten der Darmwand einsetzt. Wir werden nämlich gleich
erfahren, daß im Darmkanal Fermente sich finden, die Eiweiß und Peptone
restlos bis zu Aminosäuren abbauen können. Infolgedessen müssen schließ-
lich nur Aminosäuren übrig bleiben, wenn Peptone der Wirkung des
Darminhaltes ausgesetzt werden. Eine Wegnahme der gebildeten höheren
Abbaustufen ist nicht möglich, weil wir die Verdauung im Reagenzglas fort-
setzen! Immerhin haben die erwähnten Versuche den Beweis erbracht, daß
die Fermente des Darmkanals in sehr kurzer Zeit den Abbau der Peptone
zu Ende fuhren können. . Wahrscheinlich würde die Hydrolyse noch viel
schneller erfolgen, wenn wir die gebildeten Aminosäuren beständig aus
der Verdauungsflüssigkeit entfernen könnten. Es hat sich nämlich durch
exakte Versuche beweisen lassen, daß die Aminosäuren den Abbau von
Polypeptiden durch peptolytische Fermente hemmen. 3)

Wo wir hinblicken, überall türmen sich Schwierigkeiten auf, sobald
wir klar entscheiden sollen, wie weit der Abbau bestimmter, zusammen-
gesetzter Nahrungsstoffe im Magen darmkanal geht, bevor die Resorption
einsetzt. Jedes einzelne Ergebnis noch so sorgfältig aufgebauter Versuche
ist vieldeutig. Da der Inhalt des Darmes keine Auskunft über den Um-
fang des Abbaus der gebildeten Peptone gibt, so könnte man daran denken,
die Frage nach den zur Resorption kommenden Produkten dadurch zu ent-
scheiden, daß man diese selbst in der Darmwand oder sonst einem Resorp-
tionswege nachweist. Wir werden auf die Frage nach der Art der dem Blute
übergebenen, resorbierten Eiweißabbaustufen noch zurückkommen, hier
sei nur erwähnt, daß der Abbau der Proteine und Peptone im Darmkanal

') Theoretisch müßte man erwarten, daß ganz am Schlüsse des Verdauungsvor-
ganges nur Aminosäuren vorhanden sind, doch läßt sich dieser Augenblick praktisch
kaum feststellen.

*) Emil Abderhalden und Friedrich Kramm: Zeitschr. f. physiol. Chem. 77. 41f)
(1912).

^) Emil Abderhalden und Afred Gigon: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 53. 2',A
(1907). — Emil Abderhalden uad Leonor Michaelis: 52. S2G {1201). — Emil Abderhalden
und Markus Guggenheim; Ebenda. 54. 331 (1908).

480 - XXIII. Vorlesung.

sich stufenweise vollzieht, i) Fortwährend setzt die Resorption ein und
beseitigt die aufnahmefähigen Abbaustufen. Diese v^on der sehr großen
Oberfläche der Wandung des Darmkanals resorbierten Stoffe werden
sofort an das Blut weitergegeben. Die Gewebszellen entnehmen diesem
die aufgenommenen Produkte. Es kommt unter normalen Verhältnissen
nie zu Anhäufungen von Eiweißabbaustufen im Blute. Der tierische
Organismus arbeitet stets in sehr großen Verdünnungen. Das erschwert
den Nachweis von vom Darme aus aufgenommenen Produkten ganz
außerordentlich. Dazu kommt noch, daß die von der Darmwand resor-
bierten .Substanzen schon in dieser weitgehend verändert werden können.
Es sei daran erinnert, daß die Feststellung von Neutralfett in dem Ghylus
des Ductus thoracicus und im Blute während der Fettaufnahme uns durch-
aus nicht berechtigt anzunehmen, daß Fett als solches zur Resorption ge-
langt ist. Wir wissen vielmehr, daß die Fette im Darmkanal verseift werden.
In der Darmwand erfolgt dann wieder die Svnthese zu Neutralfett aus den
aufgenommenen Bausteinen. Schließlich stellt sich der Verfolgung der Art der
von der Darmwand resorbierten Stoffe noch eine weitere, wohl kaum überwind-
bare Schwierigkeit entgegen. Es ist dies die Feststellung der Quantität der
aufgenommenen Produkte. Es genügt nicht, daß wir eindeutig beweisen, daß
eine bestimmte Abbaustufe während der Verdauung im Blute anwesend ist.
Es müßte vielmehr ihre Menge genau derjenigen entsprechen, die aus dem ver-
fütterten Nahrungsstoff entstehen kann. Nur in diesem Falle w^äre man berech-
tigt, zu sagen, daß eine zusammengesetzte Verbindung in einem ganz bestimm-
ten Grade des Abbaues dem Blute übergeben wird. Nun folgen sich Schlag
auf Schlag der Abbau von Stufe zu Stufe, die Resorption der eben erst
entstandenen, sehr geringen Mengen von Abbaustufen und die Übergabe
an das Blut und schon sind ungezählte Zellen bereit, diesem die Nahrungs-
stoffe wieder zu entnehmen. An ungezählten Stellen des Darmkanals werden
ununterbrochen Spuren von genügend abgebauten Produkten aufgenommen.
Tötet man ein Tier in einem bestimmten Augenblicke der Verdauung, und
untersucht man dann rasch sein Blut auf resorbierte Abbaustufen, dann findet
man nur Spuren davon. Nieraals wird man imstande sein, ein in quantitativer
Beziehung lückenloses Bild dei' zur Resorption gelangenden Abbaustufen zu
erhalten. Wir werden stets auf Wahrscheinlichkeitsschlüsse angewiesen bleiben.
Fassen wir zunächst zusammen, welche Befunde über den Abbau der
Proteine im Magendarmkanal durch eindeutige Feststellungen sichergestellt
sind. Im Magen werden die Eiweißstoffe unter Bildung von Pep-
tonen gespalten. Es werden dabei keine Aminosäuren gebildet.
Im Darmkanal wird die Hydrolyse fortgesetzt. Es treten sehr
frühzeitig Aminosäuren auf. Untersucht man den Darminhalt
während der Verdauung zu verschiedenen Zeiten, so findet
man stets neben Peptonen auch Aminosäuren. Die Peptone können
in solche, die die Biuretrcaktion geben, und solche, bei denen sie negativ
ausfällt, getrennt werden. Der Befund von Aminosäuren ist sehr früh-
zeitig erhoben worden, ^j Er fand jedoch wenig Beachtung, weil ange-
nommen wurde, daß normalerweise eine Abspaltung von Aminosäuren

*) Vgl. hierzu Emil Abderhalden, E. S. London, Berthold Oppler, E. H. Reemlin :
Zeitschr. f. physiol. Chem. 55. 447 (1908); 58. 432, 435 (1908).

-) Vgl. Kühne: Vorhandl. d. naturhist.-med. Vereines zu Heidelberg. N. F. 1.
Heft 3 (187f)).

Kiweißstofi'e imd ihre Bausteine. 4g |

nicht stattfinde. Man stellte sich nämlich vor, daß die Nahrungsstofife im
Magendarmkanal nur so weit abgebaut würden, als notwendig ist, um
sie diffundierbar zu machen. Jeder weitere Abbau sollte einen Verlust
an Energie für den Organismus bedeuten. Die Feststellung von Amino-
säuren im Darminhalt glaubte man auf Bakterienwirkung zurückführen zu
müssen. Diese Vorstellungen erwiesen sich als unrichtig. Der hydro-
lytische Abbau der zusammengesetzten Nahrungsstoffe verläuft
ohne nachweisbare Wärmetönung.^) Ein Energieverlust findet bei der
Spaltung der Proteine und Peptone nicht statt. Ferner wurde nach-
gewiesen, daß reiner Pankreassaft aus Proteinen Aminosäuren
abspaltet, und endlich gelang der Nachweis, daß man nicht nur
ab und zu, sondern immer Aminosäuren im Darminhalt findet.

Wie wiederholt betont worden ist, spaltet der Pankreassaft aus Eiweiß-
stoffen frühzeitig Aminosäuren ab. Diese Beobachtung erklärt vielleicht,
weshalb man im Darminhalt stets Aminosäuren antrifft. Ihre Anwesenheit
sagt an und für sich nichts über den Grad des Abbaues der Proteine aus,
denn es können neben einigen wenigen Aminosäuren große Mengen von
aus mehreren solchen zusammengesetzten Produkten übrig bleiben. Hier
mußten zur weiteren Aufklärung des Abbaus von Eiweiß durch die Fermente
des Darmkanals zunächst Untersuchungen im Reagenzglas einsetzen. Es
galt festzustellen, welche Aminosäuren zuerst in Freiheit
gesetzt werden. Ferner mußte verfolgt werden, ob das Trypsin
imstande ist, Eiweiß vollständig in seine Bausteine aufzu-
lösen. Zahlreiche Versuche ergaben übereinstimmend, daß die einzelnen
Aminosäuren verschieden rasch abgespalten werden. Tyrosin,
Tryptophan^) und auch Zystin erscheinen sehr bald in der Verdauungs-
flüssigkeit. Das Tyrosin zeigt sich, wenn seine Konzentration in der Ver-
dauungsflüssigkeit groß genug ist, selbst an, wenn es in Freiheit gesetzt
worden ist. Es kristallisiert infolge seiner Schwerlöslichkeit direkt aus.
Das Tryptophan läßt sich mittels der Bromwasserreaktion nachweisen.
Nur die freie Aminosäure gibt eine rosarote Färbung. Solange das Trypto-
phan mit anderen Aminosäuren verbunden ist, fällt die Brorawasserreaktion
mit dem Verdauungsgemisch negativ aus. Seine Abspaltung erkennt man
am Auftreten der typischen Reaktion. Sie verstärkt sich mit der Zunahme
des Gehaltes der Lösung an freiem Tryptophan. Das Freiwerden des
Zystins läßt sich nicht ohne weiteres erkennen, weil in den meisten Pro-
teinen nur wenig von dieser Aminosäure enthalten ist. Man muß in diesem
Falle das Zystin direkt isolieren.

Die folgenden Beispiele^) zeigen, daß z. B. Tyrosin und Glutamin-
säure durch Pankreassaft sehr verschieden rasch aus Eiweiß abgespalten
werden.*) Während die erstere Aminosäure schon nach kurzer Zeit in ihrer
ganzen Menge in freiem Zustand in der Verdauungsflüssigkeit vorhanden

») Vgl. R. V. Lengyel: Pflügen Archiv. 115. 7 (1906). — Paul Hdri: Ebenda
115. 11 (19Ü6); 121. 459 (1908). — E. Gräfe: Archiv f. Hygiene. 62. 21(i (1907).

*) Vgl. hierzu auch Otto Fürth und Fritz Lieben: Biochem. Z. 109. 153 (1920).

■'') Vgl. hierzu Emil Abderhalden und Bela Reinbold: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
44. 284 (1905); 46. 1.59 (1905). — Emil Abderhalden und Karl Vöqtlin: Ebenda. 53.
315 (1907). — Emil Abderhalden und Alfred Gigon: Ebenda. 53. 119 (1907).

*) Ob die hier geschilderten Verhältnisse für jede Proteinart zutreffen, ist natür-
lich fraglich. Es wird die Zusammensetzung und der ganze Aufbau der einzelnen
Eiweißstoffe maßgebend sein.

Abderhalden. Physiologische Chemie. I, Teil, ü. AaÖ. gi

482 XXIII; Vorlesung.

ist, wird die Glutaminsäure ganz allmählich abgespalten. Die Versuche
sind in der folgenden Weise durchgeführt worden. Je 100 g Eiweiß
wurden mit einer bestimmten Menge von Wasser und Pankreassaft bzw.
Ti-ypsin in eine Flasche gefüllt. Zur Verhinderung der Fäulnis wurde
das Gemisch mit Toluol überschichtet. Nun wurden sämtliche Flaschen
gleichzeitig in einen auf 87^ erwärmten Brutschrank gebracht. An jedem
Tage wurde dann eine Flasche zur Untersuchung auf den Gehalt an freiem
Tyrosin und abgespaltener Glutaminsäure aus dem Brustschrank entfernt.
Die Ausbeuten an den beiden Aminosäuren sind im ersten Versuche in
Prozenten des Gehaltes des verwendeten Proteins an den entsprechenden
Verbindungen angegeben. Im Versuche mit Kasein sind die absoluten
Mengen der isolierten Aminosäuren angeführt:

Versuch 1: Edestin aus Baumwollsamen:
Dauer der Verdauung 1 Tag 2 Tage 3 Tage 7 Tage 16 Taire

Abgeschiedene Menge von

Tyrosin 78-4 97-6 97-6 100 100

Abgeschiedene Menge von

Glutaminsäure ... 43 7*4 10-9 311 602

Dauer des Ver-
suches: 1 Tag 3 Tage 6 Tage 9 Tage 11 Tage 13 Tage 17 Tage 21 Tage
0-75 4-40 4-66 A'M 4-20 4-50 4-46 4-HH
1-53 1-76 4-88 901 8-65 8-80 8-90 9-27

Die angewandte Menge Kasein enthielt 4*5 g Tyrosin und lOS (/
Glutaminsäure.

Gleichzeitig lassen sich auch noch andere Aminosäuren, wie Alan in.
V a 1 i n, L e u z i n, A s p a r a g i n s ä u r e, Ly s i n, Ar g i n i n und H i s t i d i n in
der Verdauungsflüssigkeit nachweisen. Vermißt werden meist vollständig Pro-
lin und Phenylalanin. 1) Die Resultate dieser Versuche sind nicht immer
gleichartige. Vor allem zeigen sich erhebliche Unterschiede in den Mengen-
verhältnissen, in denen die einzelnen Aminosäuren abgeschieden werden.
Ferner gelang es in einzelnen Fällen, auch Prolin und Phenylalanin auf-
zufinden. Diese Unterschiede sind ohne Zweifel auf die Beschaffenheit der
verwendeten Trypsinpräparate zurückzuführen. Die Handelspräparate werden
zum großen Teil durch Ausziehen der Pankreasdrüse dargestellt. Dabei
gelangen auch Zellfermente in das Präparat und auch andere Stoffe.
Manche davon hemmen die Trypsinwirkung. Es kann auch vorkommen,
daß beigemischte Zellfermente Wirkungen entfalten, die dem Trypsin fremd
sind. Aber auch dann, wenn man mit Pankreassaft arbeitet, ergeben sich
Unterschiede. Sie sind wahrscheinlich zum großen Teil durclj den Zusatz
von Darmsaft zu diesem bedingt. Er wird zugefügt, um das Trypsin-
zymogen mittels der Enterokinase zu aktivieren. Wir werden gleich er-
fahren, daß der Darmsaft über ein Ferment verfügt, das säureamidartige
Verbindungen zwischen Aminosäuren löst. Verwenden wir zur Aktivierung
des Zymogens des Trypsins Enterokinase, dann geben wir auch zugleicli
das betreffende Ferment hinzu.

Trotz der in manchen Punkten verschiedenen Resultate läßt sich als
eindeutig gesichertes Ergebnis anführen, daß durch Pankreassaft 1» e-

M Vgl. hierzu: Emil Fischer und Emil Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Chemie.
39. 81 (1903); 40. 215 (1903).

Kiweißstoffe und ihre Bausteine. 48o

Stimmte Aminosäuren sehr frühzeitig vollständig aus Ei-
weiß abgespalten werden, während andere Bausteine lang-
samer folgen, und manche sich als nicht aus ihrer Bindung
lösbar erweisen. Es sind im Eiweißmolekül offenbar Gruppen von
Aminosäuren untereinander vereinigt, die vom Trypsin bzw. den peptoly-
tischen Fermenten des Pankreassaftes nicht gespalten werden können. Es
muß noch ein weiteres Ferment eingreifen, nämlich das schon erwähnte, im
Darmsaft enthaltene. Es ist von Otto CoJinheim^) entdeckt und Erepsin ge-
nannt worden. Es löst Bindungen zwischen Aminosäuren, die den Fermenten
des Pankreassaftes nicht zugänglich sind. Dieser gegen dieses letztere Fer-
ment widerstandsfähige Rest enthält hauptsächlich Prolin und Phenylalanin.

8chon Kühne'-) war es bekannt, daß das Eiweiß von Trypsin nicht
gleichmäßig abgebaut wird. Er beobachtete schon, daß ein widerstands-
fähiger Rest zurückbleibt. Er nannte ihn Antipepton. Dieser der Try-
psinwirkung widerstehende Rest wird von Erepsin in seine
Anteile zerlegt. Ist somit das Trypsin nicht imstande,
Eiweiß restlos bis zu Aminosäuren aufzuspalten, so gelingt
dies, wenn Trypsin und Erepsin zusammenwirken. 3) Es dauert
allerdings ziemlich lange, bis im Reagenzglasversuch der Abbau von
Eiweiß durch Pankreas- und Darmsaft vollständig bis zu Aminosäuren
durchgeführt ist. Bei der Beurteilung dieses Umstandes dürfen wir nicht
außer acht lassen, daß der Reagenzglasversuch, wie schon wiederholt betont
wurde, uns nicht vollständig über den Abbau der Proteine im Magendarm-
kanal aufklären kann. Wir k(>nnen mit seiner Hilfe nur die wichtige
Frage entscheiden, in welcher Art der Abbau qualitativ verläuft und vor
allem, ob der tierische Organismus dem Darmkanal Fermente übergibt,
die die Proteine restlos bis zu den Aminosäuren abbauen können. Diese
Frage muß bestimmt bejaht werden. Im Magendarmkanal sind alle
Bedingungen gegeben, um den Abbau der Proteine und Peptone
bis zu den einzelnen Bausteinen durchzuführen.

Man könnte einwenden, daß der Abbau der Peptone bis zu den
Aminosäuren so viel Zeit in Anspruch nimmt, daß er in Wirklichkeit im
Darmkanal nie in vollem Umfange durchgeführt werden kann. Es ist sehr
schwer abzuschätzen, wie lange jeder einzelne Teil des Chymus, der den
Magen verläßt, im Darme verweilt, ehe er zur Resorption gelangt. Soviel
ist jedoch sicher, daß diese Zeit eine sehr beschränkte sein muß. Betrachtet
man nämlich den Darminhalt zu verschiedenen Zeiten der Verdauung,
dann findet man immer nur einen relativ ganz geringen Belag von
Chymus auf der Darmschleimhaut ausgebreitet. Es kommt unter normalen
Verhältnissen nie zur Ansammlung größerer Mengen von Chymus. Aller-
dings muß bei der Abschätzung der gesamten Menge des im Darmkanal
ausgebreiteten Speisebreies immer in Betracht gezogen werden, daß er
eine große Oberfläche einnimmt. Vergleicht man jedoch den Inhalt des prall

1) 0. Coknheim: Zeitschr. f. pliysiol. Clieniie. 33. 451 (1901); 35. 134 (1902); 47.
28G (1906).

-) Vgl. hierzu Emil Abderhalden und Peter Bona: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
67. 405 (1910). — Kmil Abderhalden: Ebenda. 77. 22 (1912).

■') M. Kühne: ]'irchoira Archiv. 39. 130 (18G7). — Vgl. auch Fr. Kutscher: Zeit-
schrift f. physiol. Chemie. 2ö. 195 (IH'.tS): 26. 110 {189S) und 28. 88 (1899); Ber. d.
Deutschen Chem. Gesellsch. 33. 4357 (1899); 34. .')()4 (1900). — M. Sieafried: Zchsdu-.
f. physiol. Chemie. 27. 335 (1899). — Vd. aucli el)enda. 38. 259 (1903); 45. 252 (1905).

81*

484 XXIII. Vorlesung.

gefüllten Magens mit dem des Darmkanals, dann wird sofort klar, daß
fortwährend Resorption stattfinden muß, denn sonst müßte man bei voll-
ständig entleertem klagen — beim Hunde etwa 6 — 8 Stunden nach der
Mahlzeit — viel mehr Chymus im Dünndarm finden als dann, wenn der
Magen nur einen Teil seines Inhaltes abgegeben hat. Es ist dies jedoch
nicht der Fall. Der Dünndarm zeigt während der Verdauung einer Mahl-
zeit annähernd die gleiche Füllung, wenn diese einige Zeit im Gange war.
Die Verdauung verläuft wahrscheinlich in den folgenden Phasen. Es
verläßt jeweilen eine geringe Menge des durch den Magensaft vorverdauten
Chymus den Magen. Dieser kommt sofort mit den Sekreten des Darmes
in Berührung. Die Wirkung des Pepsins wird bald ausgeschaltet, sofern
es nicht durch noch nicht gelöstes Protein geschützt ist. Länger wirkt
das Labferment. ^) Schließlich werden auch ihm die Bedingungen seiner
Wirksamkeit entzogen. Es setzt nun die Trypsin- und die Erepsin Wirkung
ein. Bald erfolgt die Abspaltung von Aminosäuren. Gleichzeitig setzt die
Resorption ein und entfernt die sich bildenden Spaltprodukte. Im Reagenz-
glasversuch fallen alle Regulationen weg. Wir geben Pankreassaft zu
einem Eiweißkörper oder zu einem Peptongemisch und vollenden dann
den Abbau durch Zugabe von Darmsaft. Wir schatten im vorneherein
ganz unnatürliche Verhältnisse, weil wir das Zusanimenspiel von Trypsin
und Erepsin in quantitativer Hinsicht gar nicht berücksichtigen. Ferner
lassen wir die Abbauprodukte liegen. Endlich bleibt die während der
Verdauung sich ausbildende Reaktion auch dann, wenn wir sie regulieren,
ohne die nötige Anpassung an die vielleicht von Fall zu Fall verschiedenen
Anforderungen an eine optimale Reaktion für bestimmte Fermentwirkungen.
Im Darmkanal wird diese ohne Zweifel stets in bestimmter Weise eingestellt
und so verschoben, daß die Ferment Wirkung sich voll entfalten kann. Es
ergibt sich aus diesen großen unterschieden in den Bedingungen, unter
denen der Abbau der Proteine und Peptone im Darmkanal und Reagenz-
glas sich vollzieht, daß wir die Zeit, die vergeht, bis im letzteren Falle
Eiweiß bis zu Aminosäuren zerlegt ist, nicht auf die Verdauung unter
natürlichen Verhältnissen übertragen dürfen. Für eine solche Auffassung-
Sprechen auch die oben erwähnten Versuche, in denen gezeigt werden
konnte, daß die Peptone des Darminhaltes auch außerhalb des Darmes
bald fast vollständig bis zu Aminosäuren abgebaut werden. Es spielt das
Mischungsverhältnis zwischen Chymus, Darm- und Pankreassaft und Galle
sicher eine große Rolle beim raschen Abbau der einzelnen zusammen-
gesetzten Nahrungsstoffe. Wir können diese Bedingungen deshalb nicht
nachahmen, weil wir sie noch nicht kennen. Wir kommen somit zum
Schlüsse, daß die Möglichkeit gegeben ist, daß im Darmkanal
die Eiweißkörper und Peptone bis zu Aminosäuren abgebaut
werden und im Wesentlichen Eiweißbausteine zur Resorption
gelangen.

M Vgl. S. 474.

Vorlesung XXIV.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

Verhalten der Eiweißstoffe im tierischen Organismus. Ihr Abbau im

Darmkanal.

Überblicken wir das, was wir über die Einwirkung der Proteasen
des Magen-, Pankreas- und Darmsaftes auf Eiweiß wissen, so kommen
wir zum Schlüsse, daß Pepsin die Eiweißkörper in Peptone
zerlegt, ohne dabei Aminosäuren in Freiheit zusetzen, während
das Trypsin frühzeitig solche abspaltet, jedoch nicht imstande
ist, alle Bindungen zwischen den Bausteinen der Proteine zu
lösen. Eine Zerlegung auch dieser Komplexe führt das Erepsin
herbei. Wenn wir von Trypsin und von seiner Wirkung sprechen, und
es bald Proteine, bald Peptone verschiedenster Art abbauen lassen, so
folgen wir einem allgemein angenommenen Brauche. Es ist jedoch durchaus
fraglich, ob das Trypsin einheitlich ist und sowohl auf die verschieden-
artigsten Proteine als auch auf viele seiner Abbaustufen eingestellt ist.
Es ist vielmehr sehr wahrscheinlich, daß das Trypsin eine Mischung ver-
schiedenartiger Fermente darstellt, und teils Proteasen, teils Peptasen,
d. h. Fermente, die Eiweiß, und solche, die Peptone angreifen, umfaßt.')
Wichtig ist, daß im inaktiven Pankreassaft Erepsin vorkommen kann.
Es scheint nicht immer zugegen zu sein. Seine Anwesenheit wurde deshalb
erschlossen, weil inaktiver Pankreassaft Kasein angreifen kann, zugleich
aber andere Proteine nicht abbaut. Nun besitzt das Erepsin die Eigen-
schaft, außer Peptonen auch Kasein abzubauen. Wahrscheinlich stellt es
auch wieder ein Gemenge von Fermenten dar.

Da wir zur Zeit noch keinen genauen Einblick in die Struktur der
Proteine haben, d. h. wohl wissen, daß Aminosäuren säureamidartig unter
einander verknüpft sind, dagegen noch nicht mit Bestimmtheit erweisen
können, ob daneben noch andere Bindungsarten — z. B. in Form von An-
hydridkomplexen — kernartige Gruppierungen bilden, die zunächst von ein-
ander gelöst werden, bevor es zum Abbau von Polypeptiden kommt, können
wir über die einzelnen Vorgänge beim fermentativen Eiweißabbau nur
wenig aussagen. Gut unterrichtet sind wir über den Abbau von Poly-

*) Vgl. L'mil Äbihrhalden und Antun Fodor: Fermentforscliung. 6. 248 (1922).

486 XXIV. Vorlesung.

Peptiden. Die bisherig-en ErfahruDgen über die Hydrolyse von solchen
mittelst peptolytischer Fermente haben ergeben, daß das zusammengesetzte
^lolekül nicht auf einmal in seine Komponenten zerlegt wird. Der Abbau
erfolgt vielmehr stufenweise. *) Es wird zunächst am Anfang oder am
Ende der Kette eine Aminosäure unter Aufnahme von Wasser abgespalten
und auf diese Weise die Aminosäurekette um ein Glied gekürzt. Dann
folgt die Abspaltung einer weiteren Aminosäure, bis schHeßlich nur noch
Eiweißbausteine übrig bleiben.

Für die Entscheidung der Frage, wie weit der Abbau der Peptone
im Darmkanal geht, ehe die Resorption einsetzt, sind die folgenden im
Keagenzglasversuch gewonnenen Befunde über den Eiweiß- und Pepton-
abbau durch die Fermente des Darrakanals von großer Bedeutung. Die
Beobachtung, daß frühzeitig bestimmte Aminosäuren abgespalten werden,
wenn man Pankreassaft auf Eiweiß oder Peptone einwirken läßt, wobei
noch hochmolekulare zusammengesetzte Verbindungen zurückbleiben können,
l)eweist, daß der Befund von Aminosäuren im Darminhalt nichts
darüber aussagt, wie weit der Abbau der Peptone geht. Es
kommt auf die Art der vorhandenen Aminosäuren an. Der
Reagenzglasversuch hat gezeigt, daß bestimmte Aminosäuren, wie Prolin
und Phenylalanin, erst dann zur Abspaltung gelangen, wenn der größte
Teil der übrigen Aminosäuren in Freiheit gesetzt ist. Treffen wir auf
jene Bausteine des Eiweißes, dann ist der Schluß berechtigt, daß ein tief-
gehender Abbau stattgefunden hat. Im Darmkanal sind die Bedingungen
für einen weitgehenden Abbau besonders günstige. Zuerst trifft der Chy-
mus, der eben aus dem Magen entlassen worden ist, auf das Sekret der
Brutmermhen Drüsen der Duodenalschleimhaut und auf das Pankreas-
sekret. Hier setzt der Abbau energisch ein. Dann wird der Chymus weiter
in tiefere Teile des Dünndarmes geschoben. Es wirkt jetzt vornehmlich
der Darmsaft, in dem das Erepsin besonders wirksam ist. Wir müssen,
falls der Abbau der Proteine und Peptone im Darmkanal ein weitgehender
ist, erwarten, daß im Darminhalt alle Aminosäuren anzutreffen
sind. Das ist nun in der Tat der Fall.-) Es sind alle bis jetzt
bekannten Aminosäuren, soweit auf sie gefahndet wurde, im
Inhalt des Dünndarms aufgefunden worden. Vor allem sind
auch Prolin und Phenylalanin festgestellt worden. •') Würden wir
den Abbau des ersten, den Magen verlassenden Chymus verfolgen können,
dann wäre zu erwarten, daß man entweder nur die zuerst abspaltbaren
Aminosäuren im Darminhalt antrefien würde oder hauptsächlich Amino-
säuren, die erst bei schon weit fortgeschrittenem Abbau der Peptone
erscheinen. Es käme ganz auf den Zeitpunkt der Untersuchung an. In
Wirklichkeit verläuft der Abbau so schnell, daß in kurzer Zeit alle Amino-
säuren zugegen sind. Außerdem wird sofort neuer Chymus nachgeschoben.

M Vgl. hierzu: Kmil Abderhalden und A. H. Koelkcr, Alfred Gigon, Carl Hrahm:
Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 51. 264 (1907); 52. 32^ (1907); 54.363 (19Ü8); 53. 251
(1907); 57. 342 (1908).

") Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chcm. 78. 382(1912); 81. 315 (1912);
114. 290 (1921). — Vgl. über den Nachweis von Aminosäuren im Darmiiihalt auch: /''.
Kutscher und J. Seemami: Zeitschr. f. physiol. Chem. 35. 432 (1902). - "A'. P. Cathcarf
und./. B. Leathes: Journ. of Physiol. 33.'4()2 (1906).

^) Neuere, noch nicht mitgeteilte Versuche bestätigen den Befund aller bis jetzt
lif-kannten Aminosäuren im Darminhalt.

Eiweißstoffe und ihre Baiistoine. ,487

Betindet sich der früher vom Magen abgejrebeue Chymus auf einer tiefen
JStufe des Abbaus, so setzt eben die Abspaltung von Aminosäuren in der
{'hymusmenge ein, die den Magen später verlassen hat. Wir müssen somit
stets, wenn wir Darminhalt untersuchen, alle möglichen Grade des Eiweiß-
und Peptonabbaus nebeneinander linden.

Die Untersuchung des Darm Inhaltes aufAminosäuren
stützt die Annahme, daß die Proteine im Magendarmkanal
tief abgebaut w^erden. Da wir jedoch aus den wiederholt angege-
benen Gründen neben Aminosäuren stets Peptone antreffen und niemals
nur Bausteine der Proteine, so dürfen wir aus dem Befunde jener Amino-
säuren im Darminhalt, die erst in Erscheinung treten, wenn das Eiweiß-
molekül schon sehr weit abgebaut ist, noch nicht den Schluß ziehen, daß
alle Peptone zu Aminosäuren aufgelöst werden, bevor die Resorption ein-
setzt. Es könnten ja fortwährend Peptone dem weiteren Abbau durch die
Aufnahme in die Darmwand entzogen werden. Es wäre in diesem Falle
von größtem Interesse, zu erfahren, weshalb einzelne Peptone tief abgebaut
werden und andere nicht. Anzunehmen, daß der tiefgehende Abbau dem
Zufall unterworfen ist und nur jene Peptone betrifft, die nicht rasch genug
zur Resorption gelangen, erscheint gezwungen. Es liegt jedoch die folgende
Möglichkeit vor. Der Abbau resorbierter Peptone kann in der
Darmwand fortgesetzt und vollendet werden. Bekanntlich hemmen
die Eiweißabbaustufen den weiteren Verlauf der Fermenthydrolyse. Durch
die fortwährende Fortnahme der sich bildenden Spaltprodukte wird ein
m(»glichst rascher Abbau der Peptone gewährleistet. Es würden in diesem
Falle der Abbau im Darmkanal und jener in der Darmwand sich gegen-
seitig unterstützen. Die weitgehende Hydrolyse im Darmkanale würde als
Vorarbeit der Spaltung resorbierter, noch zusammengesetzter Verbindungen
in den Zellen der Darmwand zu betrachten sein.

Das ganze Problem würde wesentlich klarer liegen, wenn ganz scharf
und eindeutig zu entscheiden wäre, ob die Darmschleimhaut unter
normalen Bedingungen Peptone aufnimmt. Es genügt durchaus
nicht, festzustellen, daß bestimmte Zellen zur Aufnahme eines Stotfes ge-
zwungen werden können, um die Frage zu entscheiden, wie ein bestimmtes
Gewebe sich unter normalen Verhältnissen verhält. Es sei in dieser Be-
ziehung z. B. auf die Niere verwiesen. Sie läßt unter normalen Bedingungen
keinen Zucker in den Harn übertreten. Eine Veränderung des Gebaltes des
Blutes an bestimmten Ionen und eine Änderung der Reaktion des Blutes genügt,
um sie für Glukose durchlässig zu machen, ja schon ein Ansteigen des Ge-
haltes des Blutes an Zucker reicht aus, um diesen durch die Nierenepithelien
zur Ausscheidung gelangen zu lassen. Gewiß können wir unter geeigneten
Bedingungen auch Rohrzucker im Darmkanal zur Resorption bringen. Bei
diesem Disaccharid ist ganz eindeutig festgestellt worden, daß es nicht
ins Blut übertritt, wenn wir nicht absichtlich durch Zufuhr großer Mengen
davon seinen Übergang erzwingen. ( )b nun der Rohrzucker unter normalen
Verhältnissen bereits im Darmkanal vollständig zerfällt oder zum Teil erst
in der Darmwand, ist für die Bedeutung der Hydrolyse des Rohrzuckers
gleichgültig. Er ist für die Zellen des tierischen Organismus so hinge unver-
wertbar als seine Komponenten in ihm gebunden sind, dagegen sind diese
selbst — Trauben- und Fruchtzucker — für diese von größter Bedeutung.

4gg XXIV. Vorlesung.

Die bisher durchgeführten Versuche über die Auf-
nahmefähigkeit von Peptonen durch die Darmschleimhaut
ergeben mit Wahrscheinlichkeit, daß der Abbau nicht bis zu
Aminosäuren zu gehen braucht, sondern, daß auch zusammen-
gesetzte Verbindungen zur Resorption gelangen können.
So hat man z. B. Hunden, denen eine Darmfistel angelegt worden war,
verdünnte Peptonlösungen in den Darmkanal eingeführt, i) Nach einiger
Zeit wurde der Darm wieder durch die Fistel entleert, und sein Inhalt aus-
gespült. Der Unterschied im Stickstoffgehalt des zugeführten Produktes und
desjenigen des wiedergewonnenen Darminhaltes ergibt die Menge derjenigen
stickstoffhaltigen Substanzen, die resorbiert worden sind, vorausgesetzt,
daß nicht durch Sekretion von Darmsaft stickstoffhaltige Verbindungen zu
den durch die Fistel eingeführten hinzugekommen sind. Es lassen sich
gegen derartige Versuche mancherlei Einwände erheben. Sie geben die
natürlichen Verhältnisse nicht wieder. Der physikalische Zustand verdünnter
Lösungen und derjenige des Chymus weichen zu sehr von einander ab.
Der Chymus ist in dünner Schicht auf einer großen Oberfläche des Darmes
ausgebreitet. Eine Summe von Fermenten wirkt unter ganz bestimmten
Bedingungen auf ihn ein. Ohne Zweifel wird der ganze Reaktionsverlauf
beständig in feinster Weise eingestellt. Spritzen wir eine Lösung mit einem
Gemenge von künstlich hergestellten Abbaustufen in den Darm ein. dann
schaffen wir Bedingungen, wie sie sich unter normalen Verhältnissen nie
finden. Wir schließen unter Umständen die Wirkung einer ganzen Reihe
von Fermenten, die zum raschen Abbau eines Peptongemisches notwendig
sind, ganz aus. Die Zufuhr der Peptonlösung erfolgt in einen relativ eng
begrenzten Darmabschnitt. Es fragt sich, ob dieser allein die ihm ohne
jede weitere Vorbereitung übergebenen Stoffe in geeigneter Weise zerlegen
und die entstandenen Produkte der Darmwand übergeben kann. Auch bei
der Frage der Resorption der Fettsäuren und Seifen ergaben jene Ver-
suche, bei denen diese Verbindungen in bestimmte Darmabschnitte einge-
führt wurden, keine eindeutigen Resultate.^) Die Aufnahme der zugeführten
Peptonlösung von Seiten der Darmwand war nun ungefähr eine ebenso
rasche, wie wenn Aminosäuren in gelöster Form in den Darmkanal gebracht
wurden. Aus diesem Ergebnis wurde der Schluß gezogen, daß Peptone
als solche von der Darniwand aufgenommen werden. Diese Folgerung ent-
behrt jedoch der eindeutigen Begründung. Es ist nicht ausgeschlossen, daß
der resorbierte Anteil der in den Darmkanal eingeführten Peptone vor der
Aufnahme gespalten worden ist. Daß die in Lösung zugeführten Amino-
säuren nicht sofort zur Aufnahme gelangten, kann seinen Grund darin haben,
daß ungünstige, den natürlichen Verhältnissen keine Rechnung tragende
Bedingungen vorlagen. Normalerweise finden wir im Darminhalt neben
Peptonen immer nur sehr geringe Mengen von Aminosäuren. Dem stufen-
weisen Abbau geht die Resorption parallel. Niemals begegnen wir einer
größeren Menge einer verdünnten Aminosäurelösung.

») Vgl. u. a. F. Nolf: Bull, de rAcad. royale de Belg. Nr. 12. 1149 (1903);
Nr. 2. 153 (1904): .louru. de phys. et de patli. gön^rale. 925 (1907). — Edgar Zum:
Arch. de pharmacodyuamie et de th(!rapie. 15. Nr. 3 (1908). — //. Messerli: Biochem.
Zeitschr. 54. 446 (1913). — Vgl. auch O. Cohnheim : Zeitschr. f. physiol. Chem. 84.
419 (1918).

'') Vgl. dazu ■/.. B. 0. /•. Fürth und ./. Schütz: Hofnieisten^ Beitr. 10. 462 (1907).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 489

Es ist ferner betont worden, daß schon deshalb nicht an einen Abi »au
der Peptone bis zu Aminosäuren gedacht werden dürfe, weil weit abgebaute
Peptone und manche Aminosäuren auf die Darmschleimhaut reizend wirken
sollen. Nun entstehen unter normalen Verhältnissen die Aminosäuren immer
nur in geringen Mengen. Die Resorption setzt sofort ein. Außerdem reizen
nur bestimmte Aminosäuren, wie z. B. die Glutaminsäure, das Lysin und
Arginin usw., die Darmschleimhaut etwas, jedoch erst in höherer K^on-
zentration. Die Reizwirkung der durch fermentativen Abbau gewonnenen
Eiweißabbaustufen dürfte meistens auf Produkte bakterieller Tätigkeit
zurückzuführen sein. Man findet, wenn die Verdauung nicht unter Aus-
schluß von Bakterien durchgeführt wird, im Verdauungsgemisch sogenannte
Amine. Wir kommen auf diese Verbindungen noch zurück. Sie bilden sich
auch im Darmkanal unter dem Einfluß der Darmflora. Wir kennen auch
Peptone die stark reizend wirken, sobald sie in höheren Konzentrationen
zugegen sind. Trotzdem werden sie beim Abbau der Proteine im Magen-
darmkanal gebildet. Sie entstehen jedoch immer nur in kleinsten Mengen.
Der Abbau schreitet rasch fort.

Können wir somit den vorliegenden Versuchen über die Resorption
von Peptonen und Aminosäuren keine entscheidende Bedeutung zuer-
kennen ^), so müssen wir doch unbedingt mit der Möglichkeit
rechnen, daß auch zusammengesetzte Abbaustufen der
Proteine zur Resorption gelangen.

Wenn wir alle vorliegenden Ergebnisse zusammenfassen, dann kommen
wir zum Schlüsse, daß das Eiweiß derNahrung im Magendarm-
kanal sicher zu Peptonen und Aminosäuren abgebaut wird.
Wie weit der Abbau jedes einzelnen Peptons geht, bevor
die Resorption einsetzt, darübergeben die bisherigen Unter-
suchungen keine sicheren Anhaltspunkte. Eine direkte Beweis-
führung ist unmöglich, weil wir die Verdauung im Darmkanal immer nur
in bestimmten Momenten untersuchen können. Immer kommt aus dem Magen
neuer Chymus zum bereits vorhandenen hinzu und überschwemmt den
Darm mit Peptonen. Gleichzeitig arbeitet auf der anderen Seite die Re-
sorption der Verfolgung des weiteren Schicksals der Peptone entgegen. Wir
können somit nur mit Wahrscheinlichkeitsgründen und indirekten Ver-
suchen uns ein Urteil über den Grad des Abbaus der Proteine unter natür-
lichen Bedingungen bilden. Wichtig ist, daß der tierische Orga-
nismus in den Darmkanal Fermente abgibt, die in gemein-
samer Wirkung das Protein molekül restlos bis zu den Bau-
steinen zerlegen können. Von Bedeutung ist ferner der
Befund aller Aminosäuren im Darminhalt. Selbst jene
Aminosäuren, die bei der Verdauung im Reagenzglas spät
in Erscheinung treten, sind im Darmkanal anzutreffen.

') L. Borchardt [Zeitschr. f. physiol. Chem. 51. .ÖÜB (1907); 57. 305 (1908)] gelang
es, ein Pepton aus Elastin zur Resorption zu bringen, wenn er es in größeren Mengen
einführte. Dieser Befund, der übrigens von uns [Emil Abderhalden und Ernst Rilhl :
Zeitschr. f. physiol. Chem. 69. 301 (1910)] nicht bestätigt werden konnte, gestattet keine
Schlüsse auf die Art der unter gewöhnlichen Verhältnissen zur Resorption gelangenden
Eiweißabbaustufen. Das betreffende, infolge seiner Eigenschaften leicht nachweisbare
Pepton wird offenbar sehr schwer abgebaut. Überschwemmt man den Magendarmkanal
mit ihm, dann kann man es nach Borchardt zur Resorption bringen.

490 XXIV. Vorlesung.

Die Diskussion des Problems nach dem Grade des Abbaues der Pro-
teine und Peptone im Magendarmkanal führt uns zu der Frage, ob eine
weitgehende Zerlegung der genannten Verbindungen aller
Voraussicht nach notwendig ist? Kann der tierische Organismus
in seinen Geweben nicht auch mit Peptonen und Polypeptiden auskommen?
Die Beantwortung dieser Frage ist außerordentlich schwierig. Wir müssen
vorausschicken, daß die Eiweißstoffe der Nahrung in den Geweben ganz
verschiedenen Zwecken dienen. Einmal bildet der tierische Organismus
beständig neue Proteine. Er gibt solche mit den Sekreten nach außen
ab. Ferner verrät uns jedes wachsende Haar, jeder wachsende Nagel,
daß fortwährend Keratinsubstanzen gebildet werden. Die Galle zeigt uns,
wie wir noch erfahren werden, an, daß fortwährend rote Blutkörperchen
zugrunde gehen. Sie müssen ersetzt werden. Droht ein Einwandern von
Mikroorganismen, oder dringt sonst etwas Fremdartiges in den Körper
ein, oder bilden sich in ihm Produkte, die sich sonst nicht finden —
Blutgerinnsel, Thromben, feste Eiweißmassen nach Entzündungen usw. — ,
dann beobachten wir, daß ungezählte Leukozyten an die betreffende Stelle
eilen. Sicher sind diese Zellen nicht alle vorher schon im Körprr vorhanden
gewesen. Viele davon sind neugebildet. Schon die Eigenart vieler dieser
Zellen weist auf eine Neubildung hin. Beim wachsenden Organismus kommt
noch die Vermehrung von Gewebe hinzu. Bei jeder Neubildung von
Eiweiß tritt uns die Frage entgegen, ob es durch Umwandlung aus bereits
vorhandenem Protein entstanden sein kann oder, ob ein Autbau von
einfachen und einfachsten Abbaustufen aus notwendig ist.

Überblicken wir die bisherigen, eindeutig festgestellten Ergebnisse
über die Verwendbarkeit bestimmter Eiweißabbaustufen zu bestimmten
Zwecken, dann können wir zurzeit nur eines mit voller Bestimmtheit aus-
sagen, nämhch, daß die Aminosäuren für zahlreiche Vorgänge
als Ausgangsm aterial dienen. Von ihnen aus führt der Weg zu
den Kohlehydraten und zu zahlreichen anderen Verbindungen.^) Bei ihnen
setzt der Abbau zu den Stoftwechselendprodukten ein. Über sie führt auch
der Aufbau zu zusammengesetzten Produkten. Überall, wo wir hinblicken,
stoßen wir auf Aminosäuren. Sie nehmen im Stoffwechsel die gleiche
Stellung ein, wie der Traubenzucker bei den Kohlehydraten und die Fett-
säuren und der Alkohol bei den Fetten.

Geht nun die Synthese von Zelleiweiß oder den Pro-
teinen de rKörperflüssigkeiten stets von Aminosäuren aus,
oder können zusammengesetzte Bruchstücke des Nahrungs-
eiweißes zum Aufbau verschiedenartiger Proteine ver-
wendet werden? Diese Frage, deren genaue Beantwortung uns einen
sicheren Einblick in den Umfang des Eiweißabbaues im Darmkanal bzw.
in der Darmwand ergeben würde, läßt sich deshalb zurzeit nicht exakt
beantworten, weil wir über den Aufbau der einzelnen Proteine nicht
genügend unterrichtet sind. Würde es gelingen, aus den verschiedenartigsten
Körpereiweißstoffen und denjenigen der Nahrung Polypeptide oder sonstige
Bruchstücke zu isolieren, die genau die gleiche Struktur und Konfiguration
besitzen, dann könnte man sich wohl vorstellen, daß derartige Produkte
zur Resorption kommen und nicht dem weiteren Abl)au unterliegen. Man

») Vgl. S. iy2.

Eiweißstoft'e uud ihre Bausteine. 491

müßte jedoch in diesem Falle derartige Bruchstücke in irgend einer Form
jenseits des Darmes wieder linden können. Wir können sie so lange nicht
suchen, als wir über ihre mögliche Struktur nichts wissen.

Vorläufig haben wir als einzige sichere Grundlage zur Entscheidung
der Frage nach den Beziehungen der Eiweißstolfe der Nahrung zu denen
der Gewebe des tierischen Organismus ihren Gehalt an einzelnen
Aminosäuren. Die vergleichende Hydrolyse zahlreicher
Proteine hat ergeben, daß sie mit wenig Ausnahmen die
gleichen Aminosäuren enthalten. Es zeigen sich jedoch
große Unterschiede in den Mengenverhältnissen, in denen
die einzelnen Bausteine in jeder Proteinart vertreten sind.
Es sind bis jetzt noch keine Proteine gefunden worden, die bei der
Hydrolyse genau die gleichen Mengen der einzelnen Aminosäuren ergeben
hätten. Selbst, Avenn wir Eiweißstollte antretten würden, die aus den gleichen
Bausteinen aufgebaut wären und diese in den gleichen Mengenverhältnissen
enthielten, so würde das. wie wir wiederholt betont haben, nichts über die
Struktur und Konfiguration der betretifenden Ausgangsmaterialien aussagen.
Eine gewaltige Zahl von isomeren Eiweißarten könnte das gleiche Resultat
liefern, wenn wir nur die Bausteine in Betracht ziehen, die sie beim voll-
ständigen Abbau liefern. 1)

Ein einfaches Beispiel möge zeigen, daß wir uns nach den jetzigen
Kenntnissen den Umbau eines Proteins in ein anderes mit verschiedener
Struktur nur unter der Voraussetzung eines vollständigen Abbaus zu den
einzelnen Aminosäuren vorstellen können. Wenn z. B. Glyzyl-alanin in
Alanyl-glyzin übergeführt werden soll, so spalten wir die erstere Ver-
bindung in Glykokoll und Alanin und bilden dann aus diesen Bausteinen
das Dipeptid Alanyl-glyzin. In diesem einfachsten Falle könnte man auch
einen anderen Weg versuchen. Es ließe sich aus Glyzyl-alanin Glyzyl-
alaninanhydrid gewinnen. Durch Aufspaltung dieser Verbindung entsteht
neben Glyzyl-alanin auch Alanyl-glyzin.-) Für alle höheren Polypeptide
fehlt jede Möglichkeit einer direkten Umwandlung. Das Tripeptid Alanyl-
glyzyl-ty rosin kann nur dann in die Verbindung Alanyl-tyrosyl-
glyzin übergeführt werden, wenn es durch Hydrolyse in seine Bausteine
zerlegt wird, und dann die Synthese aus den drei Bausteinen folgt. Handelt
es sich um die Gewinnung des Tripeptides Glyzyl-tyrosyl-alanin, so
würde eine Abspaltung des Alanins genügen. Glyzyl-tyrosin könnte be-
stehen bleiben. Dieses Dipeptid ergibt mit Alanin verkuppelt das ge-
wünschte Glyzyl-tyrosyl-alanin. Es werden sich bei verschiedenen Proteinen
gewiß ebenfalls Bruchstücke finden lassen, die einzelnen davon gemeinsam
sind. Manche dagegen werden überhaupt keine identischen Abbaustufen
aufweisen.

Bestimmen wir den Gehalt eines bestimmten Eiweißes an
Aminosäuren und füttern wir dann ein Tier damit, dann ergibt
uns die Analyse der verschiedensten Gewebsproteine eine Ant-
wort darauf, ob direkte Beziehungen zu dem aufgenommenen
Protein vorhanden sind. Es sei gleich hier bemerkt, daß der Versuch,
die Eiweißkörper des Blutplasmas durch die Art des verfütterten Proteins

1) Vgl. S. 367.
0 Vgl. S. 357.

492 XXIV. Vorlesung.

ZU beeinflussen, ein negatives Ergebnis hatte.') Am besten wählen wir zu
einem solchen Experimente einen Eiweißkörper, der sich in seiner Zu-
sammensetzung möglichst scharf von derjenigen der Proteine des Blut-
plasmas unterscheidet. Ein derartiges Protein ist das (lliadin. Es enthält
auffallend viel Glutaminsäure, und zwar etwa viermal so viel, wie die
Plasmaeiweißkörper. Dem Versuchstier, einem Pferde, wurden zunächst
beim Beginne des Versuches sechs Liter Blut entzogen. Aus diesem wurden
die Serumeiweißkörper abgetrennt und ihr Gehalt an Glutaminsäure und
Tyrosin festgestellt. Nach acht Tage langem Hungern wurden nochmals
sechs Liter Blut abgelassen und wiederum der Gehalt an den genannten
Aminosäuren in den Eiweißkörpern des Blutplasmas bestimmt. Nunmehr
erhielt das Versuchstier große Mengen von Gliadin. Das einige Zeit nach
erfolgter Fütterung entnommene Blut enthielt Eiweißkörper, die die gleichen
Mengen Glutaminsäure und Tyrosin aufwiesen, wie die des normalen Blutes.
Es war somit nicht gelungen, die Zusammensetzung der Eiweißkörper des
Blutplasmas durch Verfütterung einer bestimmt zusammengesetzten Eiweiß-
art zu beeinflussen, trotzdem infolge des sehr großen Blutverlustes das Ver-
suchstier unzweifelhaft gezwungen worden w^ar, sein Blut rasch wieder zu
ergänzen.

Sehr klar liegen die Verhältnisse beim wachsenden Tier und insbesondere
beim Säugling. Dieser nimmt in seiner Nahrung, der Milch, immer in
engen Grenzen das gleiche Gemisch von Eiweißstoflen auf. Neben Kaseino-
gen finden sich in der Milch noch Albumine, Globuline und in Alkohol
lösliche Eiweißstotfe. Aus diesen Proteinen bildet der rasch wachsende
Organismus all die verschiedenartigen Proteine seiner (Tewebe. Es ent-
stehen Haare, Nägel, die Eiweißkörper des Blutes, der einzelnen Zellen,
der Sekrete usw. Keines dieser Proteine zeigt direkte Beziehungen zu den
Eiweißkörpern der Milch. Kaseinogen finden wir nirgends im Organismus
als in der sezeniierenden Brustdrüse. Die Albumine und Globuline der
Gewebe und der Körperflüssigkeiten sind andere als die entsprechenden
Proteine der Milch. Bildet der Organismus die Eiweißkörper der Milch,
dann muß er sie neu bilden. Solange der Fötus im Mutterleibe seine ver-
schiedenartigen Gewebe aufbaut, ist er auf die Eiweißstofte des mütter-
lichen Blutplasmas angewiesen. Auch diese s:cigen keine direkten Bezie-
hungen zu den Proteinen der sich bildenden und wachsenden Organe. Wir
sehen ferner beständig Blut an den Zellen der Speicheldrüsen vorbeiströmen
und beobachten, daß diese nach außen Muzin abgeben, eine Eiweißart,
die dem Blute nicht zukommt. Zwar soll das Plasma einen muzinartigen
Körper aufweisen, doch ist es mehr als fraglich, ob er in Beziehungen
zum Muzin des Speichels steht. Jedenfalls werden Müzine auch dann ge-
bildet, wenn die Nahrung vollständig frei von solchen oder diesen ähnlichen
Proteinen ist. Die Zahl der Beispiele, die beweisen, daß der tierische
Organismus seine ]^roteine selbst bereitet und sie nicht direkt übernimmt,
ließe sich leicht vermehren. Die gegebenen dürften genügen, um den Be-
weis zu liefern, daß der tierische Organismus sich bei der Bereitung der
Zelll)estandteile nicht nach der Art der aufgenommenen Nahrungsstofte
richtet.

*) Emil Abderhalden uud Franz Samuely: Zeitschr. f. physiol. Chem. 46. 193
(1905). — E. Abderhalden, Casimir Funk und F. S. London: Kbenda. 51. 269 (1907).

EiweitJstoffe und ihre Bausteine

493

Die folgende Zusammenstellung VI gibt einen Überblick über das Re-
sultat der vergleichenden Bestimmung der Zusammensetzung von Proteinen
der Milch und von einzelnen Eiweißkörpern des tierischen Organismus.
Eine solche Tabelle kann natürlicb nur einen sehr rohen Einblick in den
Aufbau der erwähnten Proteinarten geben. Würden wir an Stelle der
Zahlen für die Ausbeuten an den einzelnen Aminosäuren die Strukturfor-
meln der einzelnen Proteine setzen können, dann würde der Vergleich
sich viel eindrucksvoller gestalten und jeden Zweifel ausschließen, daß
dem Umbau eines bestimmten Proteins in ein anderes ein sehr eingreifen-
der, tiefer Abbau voraus2:ehen muß.

Nahrungs-
eiweiß-)

Kasein'')

Glykokoll 0

Alanin 09

Aminovaleriansäure . . 10

Leuzin 105

Serin 02

Zystin 007

Asparaginsäure .... 12

Glutaminsäure 110

Lysin öS

Arginin 48

Phenylalanin H-2

Tyrosin 45

Prolin 81

Histidin 2M)

Albu-
min
0

2-5

0-9

19-5

( i e w e 1) s e i w e i ß

1-0
100

2-4

10
4-0

Serum-

:) 1 h u m i n

0

2-7
vorhanden
200
0-6
2-3
3 1
77

31
21
10

Serum- Globiu aus
globulin Hämoglobin

3-5
2-2

18-

0-7
2-5

8-5

3-8
2-5

2-8

0

4-2

vorhanden

29-0

0-6

0-3

4-4
1-7
4-3
5-4
4-2
1-5
2-3
ll-O

e b s 6 i w e i Ü

Fibrin

Glykokoll

Alanin

Aminovaleriansäure

Leuzin

Serin vorhanden

Z\'stin —

Asparaginsäure ....
Glutaminsäure ....

Lysin

Arginin

Phenylalanin

Tyrosin

Prolin

Histidin

3-0
3-6
10

15-0

20

8-0

20
3-5
2-5

tHiston aus
Thymusdrüse
0-5
3-5

11-8

0-5
6-9
15-5
2 2
5-2
1-5
1-5

Elastiu

260

6-6

10
21-4

0-8

0-3
3-9
0-34
1-7

Kerati u

4-7
1-5

0-9
71

0-6

100

3-7

3-2
3-4

*) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 44. 17 (1905); Zentralbl. f.
Stoffwechsel- und Verdauungskrankheiten. 5. 647 (1904); Med. Klinik. I.Nr. 1 und 2(191)5).

^) Die Zahlen beziehen sich auf lÜO y aschefreies, bei llü" bis zur Gewichts-
konstanz getrocknetes Eiweiß.

') Kaseinogen ist ähnlich zusammengesetzt.

494 XXIV. Vorlesung:.

Wir sind absichtlich etwas ausführlich auf die Frage nach dem
Abbau der Proteine im Magendarmkanal eingegangen. Die Erörterung
der Schwierigkeiten, die sich einer exakten Beantwortung des gestellten
Problemes entgegenstellen, zeigt an einem an und für sich recht einfachen
Beispiel, W'ie schwer es ist, eindeutige Beweise zu erbringen, sobald wir
es mit Vorgängen im lebenden Organismus zu tun haben. Solange es sich
zunächst nur um qualitative Studien handelt, können wir in vielen Fällen
ganz klar sehen, sobald jedoch die Quantität ausschlaggebend wird,
mehren sich die einer exakten Bestimmung entgegenstehenden störenden
iMomente, Der tierische Organismus arbeitet überall mit Spuren. Ein \'or-
gang folgt dem andern unmittelbar. Nirgends kommt es unter normalen
Verhältnissen zur Anhäufung von Zwischen- und Abbaustufen im StoÖ-
wechsel. Können wir somit zurzeit nicht mit Bestimmtheit den Grad des^
Abbaues der Proteine im Magendarmkanal abgrenzen, so ist doch soviel
ganz sicher festgestellt, daß eine sehr weitgehende Zerlegung der aus den
Eiweißstoffen hervorgehenden Peptone stattfindet. Dadurch wird bewirkt,
daß jede einzelne Zelle Bausteine zur Verfügung hat, die in nichts mehr
an die Struktur des Ausgangsmateriales erinnern. Ob nun diese Bausteine
durchwegs Aminosäuren sind, oder ob auch zusammengesetzte Verbindungen
als Baumaterial in Betracht kommen, ist für die ganze Fragestellung nicht
wesentlich. Die Hauptsache ist, daß auf direktem und in-
direktem Wege der Beweis geführt worden ist, daß die
Proteine der Nahrung erst dann für den Organismus ver-
wertbar sind, wenn eine weitgehende Zerlegung einge-
treten ist.

Die Feststellung, daß die Eiweißstoffe der Nahrung
im Magendarmkanal einem weitgehenden Abbau unter-
liegen, ehe sie zu Eiweißstoffen derGe webe werdenkönnen,
setzt voraus, daß der tierische Organismus die Fähigkeit
besitzt, aus den gebildeten Bruchstücken Eiweiß aufzu-
bauen. Daß er diese Synthese wirklich durchführen kann, beweisen Ver-
suche, bei denen Tieren kein Eiweiß, sondern Peptone verabreicht wurden i),
ja 0. Loeivi^) vermochte sogar mit einem Produkte, das keine Biuretre-
aktion mehr ergab, Hunde im Stickstoftgleichgewicht zu erhalten. W^r
sprechen dann von „Stickstoffgleichgewicht", Avenn das Versuchs-
tier gleichviel Stickstoff ausscheidet, wie es aufgenommen hat. In neuerer
Zeit hat sich allerdings ergeben, daß nur sehr lange dauernde Versuche
eindeutig sind. Es gelingt nämlich auch mit sehr großen Mengen von
Kohlehydraten und Fetten die Stickstoffausscheidung stark einzuschränken.-^)
Durch Zusatz von Ammonsalzen kann die Stickstoffbilanz ebenfalls stark

») Vgl. z. B. Leon Blum: Zeitschr. f. phvsiol. Chem. 30. 15 (1900). — A. EWngcr:
Zeitschr. f. Biol. 15. 201 (18%). — Maly: Pflüger?, Archiv. 9. 585 (1874). — PUsz uud
Gjiergyai: Pflügera Archiv. 10. 536 (1875).

2) O. Loewi: Arch. f. cxperim. Path. und Pharmak. 48. 303 (1902). — Vffl. ferner
V. Henriques und Hansen: Zeitschr. f. physiol. Chem. 43. 417 (1905); 48. 383 (1906);
49. 113(1906). — V. Henriques: Ebenda. 54. 406 (1908); 60. 105(1909). — G. Buqlia:
Zeitschr. f. Biol. 57. 365 (1912). — Vgl. auch IL Lüthje: Pflügers Arch. 113. 547 (1906)

^) Vgl. z. B. Emil Abderhalden und Paul Hirsch: Zeitschr. f. physiol. ('hcni 80
136 (1912). — Karl Thomas: Archiv, f. (A.nat. u.) Physiol. Suppl. 249 (1910).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 495

beeinflußt werden, d. li. durch eine ganze Reihe von iMaßnahmen kann
wenigstens für einige Zeit der Stickstoffstoffwechsel ganz wesentlich be-
einflußt werden, ij

Eine eindeutige Beweisführung für die Annahme einer Synthese
von Eiweiß im tierischen Organismus aus Aminosäuren war erst
möglich, nachdem Methoden bekannt geworden waren, die eine genaue
Analyse desjenigen Produktes zuließen, das verfüttert werden sollte. Es
zeigte sich nämlich, daß die Biuretreaktion eines Eiweißabbaugemisches
negativ ausfallen kann, trotzdem der Abbau noch lange nicht ein voll-
ständiger ist. 2) Jetzt können wir den Abbau eines Proteins — er wird
zu Fütterungsversuchen zumeist mit Fermenten herbeigeführt — leicht
kontrollieren, indem wir z. B. die freien Amino- bzw. Karboxylgruppen
bestimmen. Finden wir, nachdem das Verdauungsprodukt mit rauchender
Salzsäure gekocht worden ist, daß keine Vermehrung der betreffenden
Gruppen eintritt, dann wissen wir, daß keine hydrolysierbaren, polypeptid-
artigen Verbindungen mehr zugegen sind. Ferner können wir die einzelnen
Aminosäuren vor und nach erfolgter Hydrolyse mit Säuren bestimmen.
Es sind übrigens auch Versuche mit Produkten ausgeführt worden, die
durch Kochen mit Säuren aus Eiweiß bereitet worden waren. Man muß
hierbei die Hydrolyse sehr vorsichtig und ganz allmählich herbeiführen,
weil sonst einzelne Aminosäuren — insbesondere das Tryptophan — ver-
ändert werden.

Es sind zahlreiche Versuche mit verdauten Proteinen, die
nur noch aus Aminosäuren bestanden, ausgeführt worden. 3) Als
Versuchstier diente der Hund. Es gelang, nicht nur Stickstoffgleichgewicht
zu erzielen, sondern auch Zurückhaltung von Stickstoft' zu erhahen. Die
Untersuchungen sind zum Teil an erwachsenen, zum Teil an wachsenden
Tieren ausgeführt worden. Ferner wurden auch solche verwendet, die
lange Zeit gehungert und infolgedessen einen großen Verlust an Körper-
gewicht erlitten hatten. Es gelang, wachsende und ausgehungerte Tiere
zu ganz beträchtlichen Zunahmen des Körpergewichtes zu veranlassen,
wenn die Nahrung auch nicht die Spur von Ei-weißstoften, Peptonen oder
Polypeptiden enthielt, sondern ausschließlich aus Aminosäuren bestand.
Da erstens bei vielen dieser Versuche eine bedeutende
Zunahme an Körpergewicht stattgefunden hat, und die
Versuche zum Teil mehrere Wochen umfaßten, so ist ein-
deutig bewiesen, daß der tierische Organismus Eiweiß
aus Aminosäuren bilden kann.

*) E. Gräfe, V. Schlüpfer, K. Turban und H. Wintz: Zcitschr. f. physiol. Chem.
77. 1 (1912); 78. 485 (1912); 83. 25 (1913); 84. G9 (1913); 86. 283 (1913)! — Ernst
Feschek: Biochem. Zeitschr. 45. 243 (1912); 52. 275 (1913). — Emil Abderhalden, Paul
Hirsch und Arno Ed. Lampe: Zeitschr. f. physiol. Chem. 78. 1 (1912); 80. 136, 160
(1912); 81. 323 (1912); 82. 1, 21 (1912). - Emil Abderhalden: Ebenda. 96. 1 (1915).
— Hans Gessler: Ebenda. 109. 280 (1920).

2) E. Abderhalden und O. J'ri/m : Zeitschr. f. physiol. Chem. 53. 320 (1907).

^) Emil Abderhalden und Peter Bona, Berthold Oppler, fJ. S. London, Josef Olin-
qer, Emil Messner, Heinrich Windrath, Eranz Erank, Alfred- Schilf enhelm, Oskar
Frank, Fidel Glainser, Akikazu Suwa: Zeitschr. f. physiol. Chem. 42. 528 (1904); 44.
198 (1905); 47. .397 (1906); 51. 226(1907): 52. 507 (1907); 54. 80 (1907); 57, 74, 348
(1908); 59. 35 (1909); 61. 194 (1909); 63. 158 (1910): 65. 285 (1910); 67. 405 (1910):
68. 416 (1910): 76. 22 (1912); 83. 444 (1913).

496 XXIV. Vorlesung.

Es seien einige der wichtigsten Ergebnisse der Fütterungsversuche
mit vollständig abgebautem Eiweiß mitgeteilt. Gleichzeitig sei bemerkt,
daß auch die Kohlehydrate, Fette, Phosphatide und die
Nukleoproteide in abgebautem Zustande zugegen waren.
Ferner waren die anorganischen Stoffe aus ihren Bin-
dungen herausgelöst.

Ein junger Hund erhielt während drei Wochen vollständig abge-
bautes Pferdefleisch. Er nahm olO^/ an Körpergewicht zu. Ein Dachshund
hungerte 17 Tage. Er verlor 1100g an Körpergewicht. Nach Verfütterung
von vollständig abgebautem Fleisch wurde der Gewichtsverlust wieder
ausgeglichen. Ein weiteres \'ersuchstier behielt sein Körpergewicht bei,
als es 36 Tage ausschließlich die gleiche Nahrung erhielt.

Schließlich sind langfristige Versuche mit vollständig abgebautem
Eiweiß, bzw. Fleisch ausgeführt worden. Die Kohlehydrate waren durch
Traubenzucker, die Fette durch ein Gemisch von Glyzerin und Palmitin-,
Stearin- und Ölsäure und die Nukleinsäuren durch ihre Bausteine ver-
treten. Ferner wurden die anorganischen Nahrungsstoffe in Form von
Knochenasche verabreicht. Das Versuchstier erhielt somit aus-
schließlich die Bausteine der Nahrungsstoffe. Drei derartige
Versuche dauerten 74 Tage. Das Körpergewicht hatte bei den beiden
jungen Tieren beträchtlich zugenommen (1200 und 1000 (/). Schließlich ist
auch versucht worden, das vollständig abgebaute Eiweiß durch eine
Mischung von reinen Aminosäuren zu ersetzen. Es gelang auch, damit
annähernd Stickstoflfgleichgewicht zu erhalten, doch sind die einzelnen
Versuche nicht sehr lange durchgeführt worden (8 und 7 Tage). Schließlich
wurde ein Hund 100 Tage lang ausschließlich mit abgebautem Fleisch
ernährt. Dem Versuche war eine Hungerperiode von 23 Tagen voraus-
gegangen. Das Versuchstier hatte 6700 g an Körpergewicht verloren. Am
Schlüsse des lOOtägigen Versuches war das Körpergewicht um 9900^
gestiegen.

Aus den eindeutigen Ergebnissen der Fütterungsversuche an Hunden
ergibt sich, daß diese Tiere sämtliche Zellbestandteile syn-
thetisch bereiten können, wenn ihnen die Bausteine der
einzelnen N ah rungs Stoffe zur Verfügung stehen. Diese
Beobachtung zwingt uns, die bisherige Definition der
Nahrungsstoffe zu ändern. Bisher wurden als organische
Nahrungsstoffe Kohlehydrate, Fette und Ei weiß Stoffe be-
zeichnet. Jetzt wissen wir, daß jede einzelne Gruppe
durch den Zusatz „oder ihre Bausteine" ergänzt werden
muß. Es ist nicht nötig, daß wir in unserer Nahrung Eiweißstoffe auf-
nehmen, es genügt, wenn ihre Bausteine, die Aminosäuren, zugegen sind.

Mit der Feststellung, daß es gelingt, den tierischen
Organismus mit den Bausteinen der Nah rungs Stoffe zu
ernähren, ist ein Problem gelöst worden, das von jeher
der Traum der Naturforscher war, nämlich dasjenige der
künstlichen Gewinnung der Nahrungsstoffe. ^) Da wir alle
Uausteine der organischen Nahrungsstoffe synthetisch bereiten können, so

*) Vgl. Emil Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 77. 22 (1912); Synthese
ilor Zellbausteine in Pflanze und Tier. J. Springer, Berlin 1912.

Eiweißstort'e und ihre Bausteine. 497

sind wir auch imstande, die Nahrung im Laboratorium synthetisch zu
bereiten. Allerdings erhalten wir zunächst die inaktiven Bausteine. Wir
müßten sie noch in ihre optisch-aktiven Anteile zerlegen. Selbstver-
ständlich handelt es sich nur um eine prinzipielle Lösung jenes wichtigen
Problemes. Die Darstellung der einzelnen Bausteine würde viel zu teuer
werden und außerdem einen großen Aufwand an Zeit und Arbeitskräften
erfordern. Die Pflanze arbeitet viel billiger und vor allem auch viel zweck-
mäßiger. Dadurch, daß die chemische Forschung schon wiederholt bei der
Bereitung von Farbstoffen, von Alkaloiden usw. der Pflanze erfolgreich
Konkurrenz machte, hat sie mehr zur Lösung des Problems der Gewinnung
von Nahrungsstoffen beigetragen, als sie wohl je durch die Synthese der
einzelnen Bausteine leisten wird; denn dadurch, daß große Länderstrecken,
die zum Anbau von Pflanzen verwendet werden, die Alkaloide, Farbstoffe
usw. liefern, frei werden, wird Land zur Anpflanzung von Getreide,
von Kartoffeln usw. zur Verfügung gestellt.

Die Lösung des Problems der künstlichen Darstellung der organischen
Nahrungsstoffe erschien noch vor kurzem, in weiter Ferne zu liegen, glaubte
man doch abwarten zu müssen, bis es dem Chemiker gelungen sei, die
Struktur der Proteine, der Phosphatide und Nukleoproteide aufzuklären.
Jetzt wissen wir, daß es ein ganz unnötiges Beginnen wäre, zusammen-
gesetzte Nahrungsstoffe aufzubauen, weil sie ja doch vor ihrer Über-
nahme in die Gewebe im Magendarrakanal in weitgehender Weise zerlegt
werden, und es wohl ganz ausgeschlossen ist, Verbindungen zu bereiten,
die vom tierischen Organismus ohne Ab- und Umbau verwertet werden
können.

Obwohl die mitgeteilten Beobachtungen genügen, um zu beweisen,
daß eine Synthese der Nahrungsstoffe möglich ist, haben wir weitere
Versuche unternommen, Mäuse und Ratten mit Bausteinen der zusammen-
gesetzten organischen Nahrungsstoffe durch längere Zeit hindurch zu
ernähren, die fast alle synthetisch gewonnen worden waren. Dazu er-
hielten die Tiere die notwendigen Mineralstofife und Wasser. Bei einem
Teil der Versuche erfolgte außerdem noch ein Zusatz einer kleinen Menge
von Material, wie Hefe, Kleie, Kohl usw., das Nutramine^) enthielt. Es
gelang, während längerer Zeit Stickstoffgleichgewicht zu erzielen.')

Es ist selbstverständlich noch unentschieden, ob jede
Tierart der gleich umfassenden Synthesen fähig ist. Wir
wissen, daß manche Organismen Phosphatide synthetisch bereiten können,
auch wenn die Bausteine nicht in der Nahrung enthalten sind.»)
Es ist wohl möglich, daß anderen Tieren diese Fähigkeit abgeht. Im
Prinzip dürften wohl alle tierischen Organismen mit den Bausteinen der
Nahrungsstoflfe auskommen. Versuche am Menschen zeigten, daß auch er
vollständig abgebautes Eiweiß verwerten kann.*)

») Vgl. S. 77, 107.

*) Vgl. Emil Abderhalden: Pßügers Archiv. 195. 199 (1922).

') Vgl. S. 298.

*) Vgl. Emil Abderhalden, Franz Frank und Alfred Schittenhelm : Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 63. 215 (1909). — Franz Frank und Alfred Schittenhelm: Münchener
med. Wochenschr. 58. Nr. 24 (1911).

A b d e rh a I d li D , Physiologische Chemi«. I.Teil, 5. Aaü. 32

498 XXIV. Vorlesung.

Es fragt sich, ob es möglich ist, Tiere dauernd mit
den Bausteinen der Nahrungsstoffe zu ernähren. Ferner
ist die Frage zu entscheiden, ob vollständig abgebaute
Nahrungsstoffe den nicht abgebauten völlig gleichwertig
sind. Die erstere Frage ist deshalb schwer zu entscheiden, weil jede Art
der Ernährung, wenn sie gleichartig ist, Schwierigkeiten bereitet. Die
Versuchstiere verweigern schließlich die Nahrung. Ernährt man sie
unter Zwang, dann antworten sie mit Erbrechen. Es scheint ferner,
daß bei dauernder Ernährung mit vollständig abgebauten Nahrungsstoffen
die Darmschleimhaut schließlich geschädigt wird. Allerdings treten nach
unseren Erfahrungen derartige Erscheinungen erst nach monatelangem
Füttern mit den Bausteinen der Nahrungsstoffe auf. Endlich greift hier
das Problem bisher noch unbekannter, in sehr kleinen Mengen notwendiger
Nahrungsstoffe ein. Wir kommen darauf noch eingehend zurück.

A priori sollte man erwarten, daß die Ernährung mit den Bausteinen
der Nahrungsstoffe derjenigen mit den in der Natur vorkommenden zu-
sammengesetzten Produkten nicht gleichwertig sein kann. Einmal umgehen
wir dadurch, daß die Nahrungsstoffe außerhalb des Organismus vollständig
gespalten werden, einen wichtigen Regulationsmechanisraus im Darmkanal,
nämlich den stufen weisen Abbau. Normalerweise bilden sich im Darmkanal
die einfachsten Bausteine immer nur in Spuren. Stets folgt ihrer Bildung
sofort die Resorption. Auf diese Weise wird verhindert, daß eine Über-
schwemmung des Organismus mit den im Darm entstehenden Abbaustuten
eintritt. Es ist sehr überraschend, daß die vollständig abgebauten Nahrungs-
stoffe — wenigstens gilt dies für die Eiweißstoffe bzw. die aus ihnen
gewinnbaren Aminosäuren — den nicht im abgebauten Zustande zuge-
führten Verbindungen gleichwertig zu sein scheinen, i) Einzelne Autoren
fanden geringe Unterschiede 2), doch dürften diese sicher zum Teil darauf
zurückzuführen sein, daß einzelne Bausteine im Verdauungsgeraisch sekundär
verändert waren. Wird nämlich die Verdauung nicht streng steril durch-
geführt, dann kommt es immer zur Bildung von Aminen aus bestimmten
Aminosäuren. Nimmt die Umwandlung von Aminosäuren einen größeren
Umfang an, dann wird das ganze Gemisch entwertet, wenn eine uner-
setzbare Aminosäure von der Veränderung betroffen wird.

Die Feststellung, daß die zusammengesetzten Nahnings-
stoffe durch ihre Bausteine ersetzbar sind, und ihre besondere
Struktur von keiner Bedeutung für jenen Organismus ist, der
sich mit ihnen ernähren will, sofern er das zusammengesetzte
Produkt mittels seiner Fermente zerlegen kann, hat einem
ganzen Heer von Fragestellungen eine sichere Grundlage ge-
geben. Zunächst können wir uns die Frage vorlegen, welche Bausteine
der einzelnen Nahrungsstoffe unbedingt notwendig sind, und
welche entbehrt werden können. Die einzelnen Versuche können
dadurch zu eindeutigen gemacht werden, daß wir zunächst das vollständige
Gemisch der Bausteine verfüttern, dann einen bestimmten Baustein ent-

') Vgl. z. B. C. Michaud: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 59. 405 (1909). — Franz
Frank und Alfred Schittenhelm : Ebenda. 70. 98 (1910); 73. 157 (1911). — Emil Ab-
derhalden: Ebenda. 77. 22 (1912).

2) Vgl. hierzu E. Voit und J. Zisterer: Zeitschr. f. Biol. 53. 4ri7 (1910).

Kiweißstotie nnd ihre Bausteine. 499

fernen nnd schließlich den Versuch nach Zugabe des fortgenommenen
Bausteines fortsetzen. Erweist sich ein bestimmter Baustein als unent-
behrlich, d. h. ist das übrige Gemisch der Bausteine nicht mehr aus-
reichend, dann ergibt sich die Frage, ob nicht eine einfachere Abbaustufe
der betreffenden Verbindung für sie eintreten kann. Auf diesem Wege
ist es möglich, zu bestimmen, bei welcher Grenze die synthetischen
Fähigkeiten jedes einzelnen tierischen Organismus ein Ende finden. So
ist versucht worden Ty rosin durch p-Oxyphenylbrenztrauben-
säure plus Ammonsalz und* Phenylal anin durch Phenylbrenz-
traubensäure plus Ammonsalz zu ersetzen. Auch die entspechenden
Amine der genannten Aminosäuren wurden auf ihr Vermögen, für diese
einzutreten, untersucht. Die Ergebnisse waren negativ. Diese Untersuchungen
müssen weiter ausgebaut werden. Vielleicht waren die gewählten Ver-
such sbedingungen nicht die richtigen.

Die bisherigen Versuche haben ergeben, daß.Glykokoll ent-
behrlich ist. Der tierische Organismus kann diese Aminosäure in großer
Menge selbst bereiten. Kasein enthält kein Glykokoll. Dieses Protein
reicht jedoch aus, um als einzige Eiweißverbindung bzw. in Form seiner
Aminosäuren Stickstoflfgleichgewicht herzustellen. Tyrosin und Phenyl-
alanin^) sind unersetzbar. Dagegen können sich beide Aminosäuren
gegenseitig vertreten. 2) Prolin ist offenbar entbehrlich. Der tierische Organis-
mus bildet diese Aminosäure vielleicht aus Glutaminsäure über die Pyrrolidon-
karbonsäure.3) Nicht fehlen darf das Zystin*), dem eine wichtige Rolle
beim Wachstum und bei den Oxydationsvorgängen in den Zellen zukommt.
Auch Argini n, Lysin und Histidin sind nicht ersetzbar. &) Vielleicht
können einzelne Monoaminosäuren der 6-Kohlenstoffreihe sich vertreten.^)
Die Dikarbonsäuren A s p a r a g i n - und Glutaminsäure scheinen auch
unentbehrliche Eiweißbausteine zu sein^).

Als eine unentbehrliche Aminosäure erwies sich ferner auch das
Tryptophan.'') Ernährt man z. B. Hunde oder Ratten mit vollständig ab-
gebautem Kasein, dann läßt sich mit einer bestimmten Menge Stickstoff
Stickstoffgleichgewicht herstellen. Gibt man alle Aminosäuren des Kaseins
im gleichen Mengenverhältnis ohne Tryptophan, dann genügt das Amino-

^) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 76. 1 (1915); Pßügers Arcb.
195. 199 (1922).

*) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 96. 1 (1915); Pßügers Archiv.
195. 199. (1922). — H. B. Lewis: The of biol. Chemie. 31. 363 (1917); 42. 289 (1920).
— Carl 0. Johns und A. J. Türks: Ebenda. 41. 379 (1920). — Barnett Sure: Ebenda.
50. 103 (1922).

=>) Vgl. S. 334.

*) Vgl. Thomas B. Osborne und Leonh. B. Mendel: The J. of biol. Chem. 25. 1
(1916); 26. 293 (1916). — H. H. Mitchell: Ebenda. 26. 231 (1916). — A. Akroijd und
F. G. Hopkins: Biochem. J. 10. 551 (1916). — Emil Abderhalden : Pßügers Archiv. 195.
199. (1922).

*) Vgl. PJmil Abderhalden: Pßügers Archiv. 195. 199 (1922). — G. J. Shiple
und Carl P. Shernin [Journ. of the American Chem. Soc. 44. 618 (1922)] sind der
Ansicht, daß der Mensch Glutamin aufl)auen kann.

") Willkock und F.G. Hopkins: Journ. of Physiol. 35. 88 (1907). — Emil Abder-
halden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 57. 348 (1908): 77. 22 (1912); 83. 444 (1913). —
Vgl. auch Thomas B. Osborne und Leonh. B. Mendel: The .1. of biol. Cheniie. 25. 1 (1916).

') Vgl. hiezu auch H. li. Lewis und L. E. lioot : The of biol. Chem. 43. 79
(1920).

32*

500 XXIV. Vorlesung.

Säuregemisch nicht mehr. Es wird bedeutend mehr Stickstoff ausgeschieden
als aufgenommen wurde. Vielleicht gestattet diese Beobachtung festzu-
stellen, wieviel Eiweiß der tierische Organismus täglich neu aufbaut. Es
ist vermutet worden, daß das Tryptophan — und das Gleiche gilt auch
für die übrigen unersetzbaren Aminosäuren — als solches im tierischen
Organismus eine bedeutsame Rolle spielt und aus ihm ferner ein Produkt
gebildet wird, das bei bestimmten Organfunktionen und vor allem für den
normalen Ablauf des Zellstoflfwechsels unentbehrlich ist. Gewiß ist die
Störung des Stickstoffgleichgewichtes beim Fehlen des Tryptophans nicht
nur nach dieser Richtung zu suchen. Es wäre sonst nicht recht einzusehen,
weshalb die negative Stickstoffbilanz so rasch eintritt. Offenbar liegen die
Verhältnisse, wie folgt. Der tierische Organismus, wenigstens gilt dies
für die untersuchten Tierarten (Hund, Maus, Ratte), vermag nicht, Trypto-
phan synthetisch zu bilden. Fehlt nun diese Aminosäure in der Nahrung,
so vermag er aus den übrigen Bausteinen kein Zelleiweiß zu bereiten,
weil zum Aufbau der Gewebsproteine Tryptophan notwendig ist. Es sind
dann in gewissem Sinne alle zugeführten Bausteine wertlos, wenn man
sie nach ihrer Befähigung, Eiweiß zu bilden, beurteilt, und der Organismas
nicht gerade ein Protein aufzubauen hat. an dessen Aufbau Tryptophan
nicht beteiligt ist.

Fügt man dem Aminosäuregemisch, dem man Tryptophan entzogen
hat, diese Aminosäure wieder hinzu, dann ist es wieder vollwertig. Es
wird nun sehr interessant sein, festzustellen, ob einfachere Abbaustufen
des Tryptophans für diese Verbindung eintreten können, d. h. es wird zu
prüfen sein, welches Bruchstück dieser Aminosäure zu ihrer Synthese
durch den tierischen Organismus noch genügt.

Es gibt nun Proteine, die, wie eine reiche Erfahrung gezeigt hat, als
Nährmaterial nicht vollwertig sind. Dahin gehört z.B. die G e 1 a t i n e. Sie
genügt nicht, um den tierischen Organismus dauernd im Stickstoftgleich-
ge wicht zu halten. Nun fehlt dem Leim das Tryptophan und auch das
Tyrosin. Phenylalanin ist nur in geringen Mengen zugegen. M Sollte
das Fehlen der genannten beiden Aminosäuren die Ursache dafür sein,
daß die Gelatine nicht vollwertig für die übrigen Eiweißstoffe eintreten
kann? Es ist in der Tat gelungen, durch Zusatz der fehlenden Amino-
säuren und Zugabe jener Bausteine, die in der Gelatine in nur geringen
Mengen zugegen sind, vollständig abgebaute Gelatine für die Ernährung
vollwertig zu machen. 2)

Fassen wir alle erwähnten Beobachtungen zusammen, dann ergibt
sich, daß es gelingt, Eiweiß vollständig durch seine Bausteine
zu ersetzen. Der tierische Organismus hat die Fähigkeit, aus
Aminosäuren Eiweiß aufzubauen und auch die übrigen mit
diesem oder seinen Abbauprodukten in Zusammenhang stehen-
den Funktionen mit den Bausteinen der Proteine zu bestreiten.

*) Die käufliche Gelatine enthält oft Tyrosin, weil ihr noch andere Proteine hci-
gemengt sind. Darauf ist hei Stoffwechselversuchen nicht immer Rücksicht genommen
worden.

^) Emil Abderhalden und IHmitrie Manoliv : Zeitscli. f. physiol. Chemie. 65. 'i'M\
(1910). Emil Abderhalden: Ehenda. 77. 22 (1912). - Vgl. hierzu auch M. Kauff-
mann: Pßügers Archiv. 109. 1 (1905). — F. Rona und W. Müller: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 50." 203 (1907).

Kiweißstofte und ihre Bausteine. 501

Man kann somit mittels Pepsin, Trypsin und Erepsin Eiweiß außerhalb
des tierischen Organismus vollständig abbauen und damit in gewissem
Sinne der ganzen Verdauung vorgreifen. Die verabreichten Abbauprodukte
werden resorbiert und gerade so gut verwertet, wie wenn Eiweiß in den
Magendarmkanal eingeführt worden wäre.

Darf man aus diesen Tatsachen den »Schluß ziehen, daß die
Proteine im Darmkanal vollständig bis zu den Aminosäuren
abgebaut werden, und nur diese einfachsten Bausteine zur
Resorption gelangen? Wir müssen das verneinen. Eine solche Schluß-
folgerung wäre nicht genügend gestützt. Unsere Fragestellung war:
Gelingt es. Eiweiß vollständig durch Aminosäuren zu ersetzen?
Diese Frage ist bejaht worden, d. h. der tierische Organismus versagt
auch dann nicht, wenn er gezwungen wird, sich ausschließlich mit den
einfachsten Bausteinen zu behelfen. Die weitere Frage ist nun die, ob
der tierische Organismus auch unter normalen Verhältnissen die Proteine
soweit abbaut. Wir sind damit wieder bei den schon früher erwähnten
SchAvierigkeiten angelangt. Sie haften jeder indirekten Beweisführung an.
Wir können jedenfalls zum Ausdruck bringen, daß der Annahme einer
vollständigen Zerlegung der Peptone zu Aminosäuren im Darmkanal in-
sofern kein Hindernis entgegensteht, als der tierische Organismus seine
Proteine aus Aminosäuren aufbauen kann und bei den übrigen mit dem
Eiweiß bzw. seinen Abkömmlingen zusammenhängenden Vorgängen wohl
fast ausnahmslos von diesen ausgeht.

Die Annahme, daß der Abbau der Proteine im Darmkanal
wenigstens soweit führen muß, bis jeder einzelnen Eiweißart
ihre besondere Struktur genommen ist, hat eine sehr große Stütze
durch biologische Experimente erhalten. i) Führen wir einen Ei-
weißkörper direkt in die Blutbahn oder ganz allgemein parenteral ein,
dann ergeben sich Erscheinungen, die man nicht beobachtet, wenn das
Protein per os gegeben wird und der Verdauung unterliegt. Wir haben
bereits früher die Präzipitinbildung und das Auftreten einer Sensibilisierung
(Anaphylaxie) erwähnt.-) Ferner beobachten wir regelmäßig das Auf-
treten von Fermenten im Blutplasma, die Eiweiß abbauen können, sobald
nicht umgebautes Eiweiß direkt in die Blutbahn gelangt, ^i Diese Fest-
stellung ist deshalb von besonderem Interesse, weil sie uns eine Er-
klärung dafür abgibt, daß der tierische Organismus auch parenteral zuge-
führte Eiweißstotfe verwerten kann.*) Er holt in der Blutbahn den Abbau

') Schon Hamintrger (Arteigenheit und Assimilation. Franz Deuticko, Leipzig
und Wien 1903) hat aus den vorliegenden Erfahrungen der eiffeuartigen Reaktionen des
Organismus, sohald ihm Proteine parenteral zugeführt werden, den Schluß gezogen,
daß die Verdauung den genannten Zweck hat. — V'gl. auch Ludimar Hermann: Ein
Beitrag zum Verständnis der Verdauung und Ernährung. Antrittsvorlesung 2;'). Nov.
1868. Meyer und Zeller. Zürich 1869. — Huppert: Über die Erhaltung der Arteigen-
fechaften. Joseph Koch. Prag 1896. — Emil Abderhalden: Der Artenlegriff und die Arten-
koDStanz auf biologisch-chemischer Grundlage. Naturwiss. Rundschau. 19. Nr. 44 (1914).

*) Vgl. S. 402.

') Yg\. Emil Abderhalden: Abderhaldensche Reaktion. 5. Aufl. J.Springer. Ber-
lin 1914. Hier findet sich die ganze liiteratur.

*) Vgl. hierzu Carl Oppenheimer: Hofmeisters Beiträge. 4. 263 (1903).— C Friede-
mann und R. Isaac : Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther, 1. 513 (1905). — Felix Lommel :
Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 58. 50 (1907). — Ernst Heilmr: Zeitschr f. Biol. 50.

502 XXI V. Vorlesung.

nach und verwendet dann die Abbaustufen. Ferner zeigen viele Peptone
direkt giftige Eigenschaften, wenn sie in die Blutbahn übergeführt werden.
Manche sind allerdings wieder ganz ungiftig. 0 Alle diese Beobachtungen
stehen im Einklang mit der Annahme, daß auch bei den Proteinen,
genau so wie bei den Kohlehydraten und zum Teil auch bei den Fetten die
\'erdauung den Zweck hat, nicht nur die hochmolekularen, im kolloiden
Znstand befindlichen Verbindungen abzubauen, bis diffundierbare Produkte
entstanden sind, sondern darüber hinaus die spezifische Struktur der
Nahrungsei weißstotfe zu zerstören. Es werden indifferente Abbaustufen
gebildet, die dann von den Körperzellen zu den verschiedensten Zwecken
verwendet werden können. Es ist noch unentschieden, ob als in-
differentes Material für die Körperzellen nur Aminosäuren in
Betracht kommen, oder aber auch aus mehreren Aminosäuren
zusammengesetzte Verbindungen. Daß der Abbau im Darmkanal
und vielleicht zum Teil erst in der Darmwand bis zu Aminosäuren führt,
erscheint sehr wahrscheinlich. Einmal ist es bisher nicht geglückt, in den
Geweben und vor allem nicht im Blute in einwandfreier Weise Produkte
mit Peptoncharakter nachzuweisen, die sich mit Sicherheit auf von der
Darmwand aufgenommene Verdauungsprodukte zurückführen lassen. *)
Dagegen sind Aminosäuren, wie wir gleich erfahren werden, zugt^gen.
Für die Annahme eines sehr weitgehenden Abbaus der Eiweißkörper im
Magendarmkanal sprechen, es sei dies hier nochmals hervorgehoben, die
folgenden Momente. Einmal ist der Magendarmtraktus mit Fermenten
ausgerüstet, die einen raschen und vollständigen Abbau der Pro-
teine ermöglichen. Ferner findet man im Darminhalt alle Amino-
säuren und vor allem auch jene, die erfahrungsgemäß erst frei
werden, wenn schon der größte Teil der übrigen Aminosäuren in
Freiheit gesetzt ist. Endlich ist bewiesen, daß der tierische Or-
ganismus nach Verfütterung eines Aminosäuregemisches, das
alle unentbehrlichen Bausteine der Proteine enthält, gerade so
gut alle mit dem Eiweißstoffwechsel in Zusammenhang stehen-
den Vorgänge bestreiten kann, wie wenn Eiweiß verabreicht wird.
Schließlich sind die Aminosäuren jene Abbaustufen der Proteine,
von denen alle weiteren Fäden des Stoffwechsels ausgehen, und
bei denen sie auch zusammenlaufen. Ob nun die Zerlegung der

2(5 (1907). — Leonor Michaelis und Peter Bona: Pflügerv, Archiv. 12t. 163 (1908); 123.
40() (1908): 124. 57H (1908). — W. Cramer : Journ. of Physiol. 37. 146 (1908). — Harold
Ringle und W. Cramer: Ebenda 37. 157 (1908). — E. Abderhalden und E. S. London:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 62. .339 (1909). — Kornel v. Körösy: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 62.68 (1909); 69.313 (1910). — Sigmund r. Somogi/i: Ebenda. 71. 125(1911).
— E. Heilner: Zeitschr. f. Biologie. 50. 26 (1907).

*) Vgl. z. B. Edgar Zunz: Archiv, internal, de Physiol 11. 37 (1911). —
A. Schitfenhelm, und W. Weichardt : Zeitschr. f. Immunitätsforschung und exporini.
Therapie. 14. (509 (1612). — K. Abderhalden: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 81. 315
(1912).

-) Vgl. hierzu R. Neuineister : Zeitschr. f. Biologie. 24. 272 (1888). — Gustav FJtnh-
den und Er. Knoop: Hofmeistern Beitr. 3. 120(1902). — /*. Morawitz und R. Dietschg:
Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 54. 88 (1905). — Kmil Abderhalden und Carl Oppen-
heimer: Zeitschr. f. physiol. Chem. 42. 153 (1904). — Emil Abderhalden, Casimir hunk
und E. S. London: Ebenda. 51. 269 (1907). — E. Ereund : Biochem. Zeitschr. 7. 361
(1908). — Emil Abderhalden: Ebenda. 8. 368 (1908). - Neuere Versuche ergaben
stets die Abwesenheit von Peptonen im Blutplasma.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 5()^

Peptone in Aminosäuren quantitativ im Darmkanal selbst erfolgt oder erst
in der Darmvvand oder sonstwo vollendet wird, ist im Prinzip natürlich
gleichgültig.

Dadurch daß unter normalen Verhältnissen stets nur Abbaustufen des
Eiweißes in die Blutbahn und zu den Körperzellen gelangen, die in nichts
mehr in ihrer Struktur an diejenige des Ausgangsmateriales erinnern, wird
verhindert, daß den Körperzellen beständig ganz verschiedenartige und immer
wieder wechselnde Aufgaben gestellt werden. Sie erleben keine Überraschungen
und sind in weitgehendem Maße von der Art der aufgenommenen Nahrung
unabhängig. Es kommt nur darauf an, daß alle Bausteine des Eiweißes,
die der Organismus nicht selbst bereiten kann, zur Stelle sind und jede
einzelne der unentbehrlichen Aminosäuren auch in genügender Menge sich
findet. Man kann sich wohl vorstellen, daß eine Aminosäure, die vom Or-
ganismus nicht synthetisch bereitet werden kann, ausschlaggebend für die
Verwertbarkeit der übrigen Eiweißabbaustufen wird, wenn es sich darum
handelt, Proteine aufzubauen. Die im Minimum vorhandene Aminosäure
würde für die Verwendbarkeit aller übrigen bestimmend sein. Ein Amino-
säuregemisch, das in seiner Zusammensetzung den in der größten Menge
vorhandenen Proteinen der Gewebe am nächsten steht, müßte für den Ei-
weißaufbau die beste Ausnützung bieten, i) Es läßt sich jedoch kaum für
alle Fälle eine bestimmte Regel aufstellen, weil ohne Zweifel die Aminosäuren
ipa tierischen Organismus mancherlei Aufgaben zu erfüllen haben, und viele
Beziehungen zu anderen Verbindungen angebahnt werden. Ferner wird
es von Fall zu Fall darauf ankommen, welche Proteine gerade aufgebaut
werden soll.

Nicht unerwähnt wollen wir lassen, daß man den Durchtritt von
Eiweiß und von höhermolekularen Abbaustufen, die noch den Charakter des
Ausgangsmateriales tragen, durch die Darmwand erzwingen kann, wenn
man namentlich genuine, an und für sich schwer angreifbare Proteine,
wie Plasma- bzw. Serumeiweißkörper, Hühnereiweiß usw., in großer Menge
per OS zuführt. In diesem Falle erhält man alle Erscheinungen, die auch
bei parenteraler Zufuhr zu beobachten sind. Vielleicht beruhen manche
nach Genuß bestimmter Nahrungsmittel bei bestimmten Personen auf-
tretende Erscheinungen, wie z. B. die Urtikaria, auf dem Durchtritt noch
ungenügend zerlegter Produkte. Vielleicht fehlt ein Ferment, das den Abbau
vollendet, oder es handelt sich um sonst eine Störung bei der Verdauung
oder Resorption.

*) Vgl. hierzu Emil Abderhalden : Zentralbl. f. Stoftw. u. V'erdaaungskrankh. 5. 647
(1904). — L. Michaud: Zeitschr. f. physiol. Chem. 59. 405 U909J. — Franz Frank und
Alfred Schittenhelm : Ebenda. 73. 157 (1911). — Emil Abderhalden : Ebenda. 77. 27 (1912);
96. 1 (1915).

Vorlesung XXV.
Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

9.
Verhalten der Aminosäuren im Darmkanal. Die Wirkung der Darmfiora.

Als wesentlichstes Ergebnis der Studien über das Verhalten der Pro-
teine im Magendarmkanal haben wir kennen gelernt, daß ein weitgehender
Abbau einsetzt, der zu Peptonen und Aminosäuren führt. Es wird das
Nahrungseiweiß, das in irgend einer Zellart eine besondere Funktion er-
füllt und dementsprechend auch eine besondere Zusammensetzung und
Struktur hat, mindestens so weit zerlegt, bis alle Anklänge an die ur-
sprüngliche Eigenart des Moleküls verschwunden sind. Vieles spricht dafür,
daß der Abbau der Eiweißstoffe und Peptone vollständig bis zu Amino-
säuren führt, bevor die Körperzellen mit ihren Vorgängen einsetzen. Ob
nun dieser vollständige Abbau im Darmkanal selbst oder in der Darmwand
und vielleicht zum Teil erst in der Leber oder den einzelnen Geweben
erfolgt, ist schwer zu entscheiden.

Bevor wir auf die Frage eingehen, welchen Weg die Eiweiß-
abbauprodukte einschlagen, um zu den einzelnen Körper-
zellen zu gelangen und in welcher Form dieser Transport
erfolgt, müssen wir noch der Tätigkeit der Darmflora ge-
denken. Wir haben bei den Kohlenhydraten und Fetten schon bemerkt,
daß immer ein Teil der zugeführten Nahrungsstoffe von den im Darmkanal
anwesenden Bakterien verwendet und dabei umgewandelt wird. Einmal
bauen diese Lebewesen ihren Zelleib aus der zugeführten Nahrung auf
Sie wachsen, d. h. sie vermehren sich. Außerdem brauchen auch sie Energie,
und ferner formen sie Sekretstoffe, Fermente usw. aus den zur Verfügung
stehenden Materialien. Es treten je nach der Zellart besondere Formen
des Abbaus der Proteine auf Manche dieser Mikroorganismen werden die
Peptone direkt angreifen können, andere benützen die Aminosäuren, und
wieder andere sind auf Ammoniak als erstes Ausgangsmaterial angewiesen.
Sie können dieses vielleicht nicht in allen Fällen selbst aus Aminosäuren
bereiten. Der Abbau der Eiweißabbaustufen wird, wie Versuche im Reagenz-
glas bewiesen haben, durch die Menge und Art der übrigen zur Verfügung
stehenden Nahrungsstoft'e nicht unerhel)lich beeinflußt. Ohne Zweifel arbeiten
sich die einzelnen Bakterienformen gegenseitig vor, d. h. die eine Art
bildet Abbaustufen, die von einer anderen weiter verwertet werden können.

P^ivreißstofte und ihre Bausteine. ÖOf)

Oft ist die Existenz der einen Or^anismenart an diejenige einer anderen
geknüpft. Es kommt jedoch sicher auch vor, daü eine Bakterien art Pro-
dukte erzeugt, die einer anderen schädlich sind. Ein heftiger Kampf ums
Dasein entbrennt. Immer mehr überwuchern bestimmte Mikroorganismen-
arten, während andere zurückgedrängt werden. Auch die Art des „Nähr-
bodens", d. h. der Gehalt des Chymus an einzelnen Bestandteilen hat
einen großen Einfluß auf die Art der Zusammensetzung der Darmtlora.
Bald findet die eine Art von Mikroorganismen besonders günstige ^ er-
hältnisse zum Wachstum, bald eine andere. Geringfügige Änderungen in
den augenblicklichen Bedingungen können die Art des Abbaus der Amino-
säuren stark beeinflussen. So wird die Gegenwart von Sauerstoff die
aeroben Bakterien in ihrer Wirkung unterstützen, während die anaeroben
ungünstiger gestellt sind. Ist der Sauerstoff aufgebraucht, dann finden wir
im Darminhalt Produkte, die vornehmlich der Tätigkeit der anaeroben
Bakterien entstammen. Von diesen Gesichtspunkten ans ist es verständlich,
daß die Darmflora mit der Art der Zusammensetzung der Nahrung und
den durch sie geschaffenen Bedingungen wechseln kann. Hierauf beruht
unzweifelhaft ein großer Teil des Erfolges einer bestimmten Diät. Sie muß
allerdings über eine lange Zeit hinaus innegehalten werden, soll ein wirk-
licher Florawechsel eintreten. Es handelt sich bei den am Abbau der
Aminosäuren beteiligten Bakterien zum größten Teil um an aerobe.^) Vor
allem kommt der Bacillus putrificus in Betracht. Die gleichzeitig
vorhandenen aeroben Mikroorganismen, insbesondere das Bacterium
coli und lactis aerogenes, unterstützen die Tätigkeit der ersteren
durch Wegnahme von Sauerstoff. Es unterliegt keinem Zweifel, daß jedoch
die aeroben Bakterien manche Abbaustufe aus Aminosäuren bereiten können,
die auch von den anaeroben hervorgebracht werden. Im allgemeinen sind
jedoch die von den einzelnen Bakterienarten gebildeten Abbaustufen für
diese charakteristisch. Femer ist erwiesen, daß manche dieser Abbau-
produkte auch von den Zellen der hochorganisierten Tiere gebildet werden.
Es sind keine durchgreifenden Unterschiede im Zellstoffwechsel der ver-
schiedenartigsten Organismen vorhanden.

Es ist von Interesse, daß der Darm des Neugeborenen keine
Bakterien enthält. Sein erstes Ausscheidungsprodukt, das sog. Meko-
nium, ist ganz steril. Erst allmählich dringen verschiedenartige Lebe-
wesen mit der Nahrung in unseren Verdauungstraktus ein. Man sollte
erwarten, daß sie besonders in den Anfangsteilen des Darmkanales, in der
Mundhöhle und im Magen lebhaft wachsen. Das ist jedoch nicht der Fall.
Es finden sich besondere Einrichtungen, die der Entwicklung der Bakterien
nicht günstig sind. Zunächst wird durch den reichen Zutritt von Luft die
Entwicklung der anaeroben Bakterien ganz unterdrückt. Außerdem ver-
weilen die Nahrungsstoffe unter normalen Verhältnissen insbesondere in der
Mundhöhle nur kurze Zeit. Nur dann, wenn die Zähne Unebenheiten .und

') Vgl. u. a. Escherich: Die Darmbakterien de.s Säuglings. Stuttgart 1886. —
A. Macfaydn, M. Nencki und N. Sieber: Arch. f. experim. Patb. u. Pbarm. 28. 311 (1891).
— Bienstoek: Zeitscbr. f. kliu. Med. 7. 1 (1884); Arcb. f. Hygiene. 36. 3.ö5 (1899);
39. 390 (1900); Ann. d. l'Institut Pasteur. 17. 8.^0 (1903); 20. 407 (1906). — Rolh/:
Deutsche med. Wochenschr. Nr. 43 1733(1906). — Vgl. auch D. Gerhardt: Über Darm-
fäulnis. Ergebnisse d. Physiol. 3. I. 107 (1904). — A. Ellinger: Die Chemie der Eiweiß-
fäulnie. Ebenda. 6. 29. (1907). — Vgl. auch F. IL Cannon: Journ. of infect. disease
29. 869 (1921).

Ö06 XXV. Vorlesung.

vor allem kariöse Stellen aufweisen, können Speisereste liegen bleiben, die
dann der Zersetzung durch Mikroorganismen anheimfallen.

Eine sehr große Rolle in der Einschränkung der Bakterientätigkeit
ist ferner der Salzsäure des Magens zugeschrieben worden, und lange
Zeit galt diese Funktion als ihre vornehmste Aufgabe. Der Gehalt des
Magensaftes an Salzsäure genügt, wie N. Sieber^) nachgewiesen hat, um
die Entwicklung der Bakterien zu verhindern. Schon SpallanzanP) war
diese Eigenschaft des Magensaftes bekannt. Er stellte fest, daß bei einer
Schlange, die eine Eidechse verschluckt hatte, die im Mageninhalt befind-
lichen Verdauungsprodukte nach 16 Tagen noch keinen Fäulnisgeruch
zeigten. Auch fand er, daß die Fäulniserscheinungen zurücktraten, wenn
er Tieren faules Fleisch in den Magen einführte. Es ging auch der vor-
handene Fäulnisgeruch verloren. Doch darf man nicht erwarten, daß
die Wirkung der Salzsäure sich in allen Fällen in gleicher Weise äußert
oder sich gar quantitative Unterschiede in der Bildung jener Produkte
aus Aminosäuren ergeben, die durch die Tätigkeit der anaeroben Bak-
terien bedingt sind. Die im Darmkanal sich abspielenden Vorgänge sind
viel zu komplizierter Natur, als daß man derartig einfache Beziehungen
erwarten darf. Es ist die Frage des Einflusses der Salzsäure auf den
Abbau von Aminosäuren durch die Darmbakterien insbesondere an Hand von
pathologischen Vorgängen verfolgt worden. Wir kennen Zustände, bei denen
es zu einer Überproduktion von Salzsäure — Hypersekretion — kommt.
In anderen Fällen ist im Gegenteil die Menge der sezernierten Salzsäure
herabgesetzt Hyposekretion. Man hat nun erwartet, daß diese

Zustände die Menge und Art der durch die Darmflora gebildeten, be-
stimmten Aminosäuren entstammenden Abbauprodukte beeinflussen würden.
Es war dies jedoch nur zum Teil der Fall. In manchen Fällen fand
man selbst bei einem vermehrten Salzsäuregehalt des Magensaftes keine
Verminderung jener Abbaustufen. Umgekehrt folgte der Verminderung
der Menge der sezernierten Salzsäure nicht immer eine Zunahme jener
Produkte. Ja, man hat festgestellt, daß bei völligem Fehlen des Magens die
Bakterien durchaus nicht größere Wirkungen als sonst zu entfalten brauchen.

Wir wollen einige Gründe angeben, weshalb sich die Wirkung der
Salzsäure nicht unmittelbar zu offenbaren braucht. Beginnen wir mit dem
letzten der erwähnten Fälle. Fehlt der Magen, dann gelangt die Speise
direkt in den Darm. Gleichzeitig mit ihr wird immer auch Luft aufge-
nommen. Ihre Bestandteile — N, 0, CO2 — w^erden normalerweise wohl
zum größten Teil oder auch vollständig im Magen resorbiert. Es ist dies
auch der Grund, weshalb im Magen insbesondere die aeroben Bakterien zur
Entwicklung gelangen, falls nicht die vorhandene Salzsäure ihre Entwicklung
ausschließt. Sie selbst bilden unter den gegebenen Bedingungen keine
jener Produkte, die für die anaeroben Bakterien des Darmkanales typisch
sind. Sie halten sich hauptsächlich an die Kohlehydrate, deren Gärung
eine besonders lebhafte ist, wenn die freie Salzsäure fehlt, wie das Auf-
treten von Buttersäure und Milchsäure zeigt. Die antiseptische Wirkung
der Salzsäure ist somit mehr nach dieser Richtung zu suchen. Diese Be-

') Nadina Sieber: Jourii. f. prakt. Chcm. 19. 433 (1879).

^) Spallanzani: Exp^riences sur la dige.stion. Trad. par Senebier. Nouvelle «dition.
(ieaeve 1784. Deutsch Leipzig 1875.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. ö07

merkungen gelten auch für den Labmagen der Wiederkäuer. Daß in den
drei zwischen Speiseröhre und Labmagen eingeschalteten, biologisch zum
Teil zur Mundhöhle hinzuzurechnenden Magenabschnitten die (xärungs Vorgänge
eine bedeutsame Rolle spielen, haben wir bei der Besprechung der Ver-
dauung der Kohlehydrate bereits erwähnt. i) Im Darm hindert vorhandene
Luft die Wirkung der anaeroben Bakterien. Sie können schon deshalb bei
fehlendem Magen nicht ohne weiteres aufkommen.

Die Salzsäure des Magens hat auch manche indirekte Wirkungen. Sie
ist bei der Verdauung der Proteine beteiligt. Einmal aktiviert sie das
Pepsin- und Chymosinzymogen und dann verändert sie die physikalische
Beschaffenheit der Eiweißstofte. Ferner hat die Salzsäure noch einen
bedeutsamen Einfluß auf die Absonderung des Pankreassaftes. Sie wirkt
als Reiz und gleichzeitig setzt sie sehr wahrscheinlich einen vStoff —
Sekretin genannt — in Freiheit, der die Pankreasdrüse zur Abgabe ihres
Sekretes anregt. Endlich müssen wir noch erwähnen, daß die Salzsäure
bei der Regelung der Abgabe des Chymus von Seiten des Magens an den
Darm beteiligt ist. Die saure Reaktion des den Magen verlassenden Sekretes
löst einen Reflex aus, der bewirkt, daß der Pylorus sich schließt. Hat der
Magensaft seine normale Zusammensetzung, dann werden die aufgenommenen
Eiweißstoffe zum größten Teil und vielleicht ausschließlich in Form von
Peptonen in den Darm übertreten. Dem Trypsin ist in weitgehendem
Maße vorgearbeitet. Der weitere Abbau erfolgt nun sehr rasch. Außerdem
gelangen immer nur geringe Chymusmengen auf einmal in den Darm-
kanal. Diese können rasch auf eine große Oberfläche ausgebreitet und
in die zur Resorption notwendige Form gebracht werden. Durch die Auf-
nahme der Abbaustufen durch die Darmwand werden sie der Wirkung
der Darmflora rasch entzogen.

Findet sich eine Hypersekretion. dann folgt bald einer Störung eine
ganze Reihe anderer. Einmal wird die Entleerung des Magens beeinflußt.
Der Pylorus öffnet sich offenbar erst dann wieder, wenn die in den Darm
übergetretene Salzsäure zu einem großen Teil neutralisiert worden ist. Bei
einem Zuviel an Salzsäure wird es länger als normalerweise dauern, bis
der Pylorus sich wieder öftnen kann. Gleichzeitig wird durch die stark
saure Reaktion im Anfangsteil des Darmes sicher die Wirkung der Fermente
des Darm- und Pankreassaftes beeinflußt. Sie wirken bei schwach alkalischer
bis neutraler Reaktion. Schließlich wird es darauf ankommen, in welchem
Umfange die Neutralisation der in den Darm gelangten Säure erfolgt.
Gelangt sie bis in die tiefen Darmabschnitte, dann wird den Bakterien
die Wirkung zum großen Teil sehr beschränkt sein. Ist dagegen die Salz-
säure schon in den obersten Teilen des Darmkanals zum größten Teil
gebunden worden, dann kann selbst bei einer hochgradigen Mehrabgabe
von Salzsäure die Darmflora sich außerordentlich stark entfalten. Man
darf sich nicht vorstellen, daß die saure Reaktion allein schon genügt,
um die Wirkung der Darmflora einzuschränken, bzw. ganz aufzuheben. Es
gehört eine gewisse Konzentration von H-Ionen dazu.

Bei einer verminderten Salzsäurebildung können sich ebenfalls sekun-
där alle möglichen Störungen und Folgeerscheinungen anschließen. Die Ent-
leerung des Magens kann eine beschleunigte sein, weil der in den Darm

•) Vgl. z. B. r. Tabora: Deutsches Arch. f klin. Med. 87. 254 (1908).

508 XXV. Vorlesung.

Übertretende Chyraus bald in genügender Weise neutralisiert ist. Dadnrch
kann der weitere Abbau im Darmkanal beeinflußt werden. Einerseits ist
er dadurch begünstigt, daß die Reaktion eine für die Wirkung der Darm-
und Pankreasfermente günstige ist. Zugleich werden jedoch ohne Zweifel
weniger tief abgebaute Produkte in den Darm übergeführt, weil der Magen
sich zu rasch entleert und außerdem die Eiweißverdauung durch die unge-
nügende Menge der Salzsäure beschränkt ist.

Viele dieser Überlegungen sind theoretischer Natur. Wir wissen, daß
der tierische Organismus sich dann, wenn irgend eine Funktion beein-
trächtigt ist, oft in erstaunlicher Weise den neuen Verhältnissen anpaßt.
Eine Hyperazidität des Magensaftes braucht nicht eine langsame Ent-
leerung des Magens zur Folge zu haben und umgekehrt eine Hypoazidität
nicht eine rasche. Es können sich Vorgänge herausbilden, die auf lange Zeit
hinaus einen annähernd normalen Ablauf der Verdauung gewährleisten.

Schließlich darf bei der Frage nach der Beeinflussung der Darmflora
durch die Salzsäure des Magens nie übersehen werden, daß auch die Art der
Nahrung von großem Einfluß ist. Endlich ist von großer Bedeutung, daß die
anaeroben Bakterien unter normalen Verhältnissen ihre Wirkung überhauj)t
nur im Dickdarm und vielleicht noch dem unmittelbar benachbarten
Dünndarmabschnitt in größerem Umfange entfalten. Es wird sich von Fall
zu Fall fragen, ein wie großer Teil jener Produkte in diese tiefen Teile
des Darmkanales gelangen, aus denen die Darmflora typische Abbau-
stufen bilden kann. Die Raschheit der Resorption wird auch be-
stimmend auf die Menge der durch die Bakterien gebildeten
Verbindungen sein. Diese wird wieder von der Schnelligkeit der Ver-
dauung beeinflußt. Es spielen somit sehr viele Momente bei der Bildung
von bakteriellen Stoffwechselprodukten aus bestimmten Aminosjiuren mit.

Auch der Galle ist immer wieder eine die Darmflora beschränkende
Wirkung zugeschrieben worden. Man beobachtet nämlich, daß oft bei ver-
hindertem Zufluß der Galle zum Darm der Kot auffallend stark riecht.
Ferner hat man wiederholt, jedoch nicht immer, bei Ikterus — einem
Symptomenkomplex, der dann eintritt, wenn durch irgend welche Ur-
sachen der Abfluß der Galle nach dem Darm behindert ist — ein An-
steigen jener Produkte, wie Indoxyl, Kresol, Phenol beobachtet, die sich
auf den Abbau bestimmter Aminosäuren durch Mikroorganismen zurück-
führen lassen. Oft fehlt jedoch diese Vermehrung auch. Nun wachsen
auf der Galle die verschiedenartigsten Bakterien ganz vorzüglich. Sie
bilden unter geeigneten Bedingungen auch bei Anwesenheit A^on viel Galle
Indol, Kresol, Phenol usw. Das Sekret der Leber kann somit die Wirkung
der Darmflora kaum wesentlich beeinflussen. Die Bedeutung der Galle ist
vielmehr eine indirekte. Sie ist, wie wir bereits erfahren haben, in her-
vorragender Weise an der Verdauung der Fette und der Resorption der
gebildeten Spaltprodukte beteiligt. Die Galle aktiviert mittels der in ihr
enthaltenen Gallen säuren die Vorstufe der Lipase, ferner ist sie ein ausge-
zeichnetes Lösungsmittel für Fettsäuren und Seifen. Setzt nun der Zufluß
der Galle zum Darme aus, dann ist die Verdauung der Fette sehr stark
eingeschränkt. Sie bleiben zum großen Teil unzerlegt im Darme liegen
und erscheinen in den Fäzes. Gleichzeitig ist auch der Abbau der Proteine
und Peptone beeinträchtigt. Die Fette umhüllen nämlich Nahrungsstofle
und verhindern den Fermenten dadurch rein mechanisch den Angriff. Es

KiwoilSstofi'e iiml ihre Bausteine. 509

gelangen viel nngespaltene und vor allem unresorbierte Produkte in die
tieferen Abschnitte des Darmkanals. Den Darmbakterien wird somit
beständig eine große Menge von Nahrungsstoffen zugeführt.

Eine in ihren Einzelheiten noch viel zu wenig erforschte Erscheinung
ist die Beobachtung, daß bei Stauungen im Dünndarm der Gehalt
des Harnes an Indol, Kresol usw. bedeutend ansteigt. i) Wir werden
gleich erfahren, daß sehr wahrscheinlich die meisten der genannten Pro-
dukte ausschließlich im Darmkanal entstehen und nicht in den Geweben
von den diese zusammensetzenden Zellen gebildet werden. Nur dann, wenn
in solchen Bakterien sich ansiedeln, die jene Stoff'wechselprodukte zu bilden
vermögen, entstehen auch jenseits des Darmkanals Indol, Kresol usw. Es
läßt sich eine bestehende Behinderung der Vorwärtsbewegung des Darm-
inhaltes im Dünndarm aus dem Ansteigen des Gehaltes des Harnes an
den genannten Produkten direkt feststellen. Findet sich das Hindernis im
Dickdarm, dann tritt zunächst keine vermehrte Bildung von Indol und von
Phenolen ein. Erst dann, wenn die Stauung auf den Dünndarm übergreift,
tritt ein erhöhter Gehalt des Harnes an jenen Verbindungen auf. Diese
ICrscheinung ist wohl daraaf zurückzuführen, daß im allgemeinen wenig
Eiweißabbauprodukte in den Dickdarm gelangen. Sie werden vorher von
der Dünndarmschleimhaut aufgenommen.

In besonders überzeugender Weise haben die Versuche von Ellinger
und P'iitz^} bewiesen, daß Stauungen zur Vermehrung der spezitischen,
auf bestimmte Aminosäuren zurückführbaren Abbauprodukte führen. Sie
schnitten Hunden Stücke aus dem Darm aus und schalteten diese in
umgekehrter Richtung wieder ein, so daß also das proximale Ende des
ausgeschnittenen Darmstückes mit dem distalen Teil des gesamten Darmes
in Verbindung trat und umgekehrt das distale Ende mit dem mit dem
Magen in Verbindung gebliebenen Darmteil. Dieses Darmstück behält nun
den ursprünglichen Verlauf der Peristaltik bei und verhindert die Weiter-
beförderung des Chymus bzw. des Kotes, indem es der Tätigkeit des
übrigen Darmes fortwährend entgegenarbeitet. Es trat je nach der Stelle, an
der das Hindernis in der Weiterbeförderung des Chymus geschaffen wurde,
verschieden rasch eine starke Vermehrung des Indogehaltes des Harnes auf.

Die Feststellung, daß auch dann, wenn das Hindernis in tiefen Dünn-
darmabschnitten sitzt, der Indolgehalt des Harnes bald ansteigt, beweist
ohne Zweifel, daß die Resorption der Eiweißabbauprodukte sich nicht in
so einfacher Weise vollzieht, wie es meistens dargestellt wird. Wenn die
Aufnahme der Eiweißabbaustufen nur daran geknüpft wäre, daß aus Ei-
weiß diffundierbare Produkte entstehen, dann wäre es schwer verständlich,
weshalb bei einer Stauung der Chymus so langsam aufgenommen wird.
Man sollte erwarten, daß die Resorption einen Ausgleich schaffen würde.
Offenbar werden die Eiweißabbauprodukte an ganz verschiedenen Stellen
des Darmkanals abgebaut. Es genügt nicht, daß Peptone entstanden sind.
Der Abbau muß ohne Zweifel weiter gehen. Die Bedingungen zu einem
vollständigen Abbau sind nicht überall im Darmkanal gleich günstig. Haben
sich die Abbaustufen an einer Stelle angehäuft und wird dadurch der Fer-
mentwirkung Einhalt geboten, dann kann einmal die Resorption durch Weg-

') M. Joffe: Virchows Archiv. 70. 72 (1877).

^) Alexander Ellinger u. Wolfgany I'rutz: Zeitschr. f. physiol. Chem. 38. 399 (1903).

510 XXV. Vorlesung.

nähme einfacherer Abbaustufen regelnd eingreifen, es kann jedoch auch die
Verteilung des Abbaugemisches auf verschiedene Teile des Üarmrohres
für den weiteren Abbau günstige Bedingungen schaffen. Eine exakte
Analyse des Inhaltes der einzelnen Teile des gesamten Dünndarms wird
sicher weitere Anhaltspunkte über den Grad des Abbaus der Proteine im
Darmkanal und über die Bedeutung der einzelnen Darmfermente geben.
Auf Grund der Reagenzglas versuche müßte man erwarten, daß bereits im
Duodenum alles Tyrosin und Tryptophan abgespalten wird. In Wirklichkeit
kann man oft auch im Ileum noch Peptone antreffen, die diese Amino-
säuren gebunden enthalten.^) Manchmal fehlen solche Abbaustufen auch
ganz. Es ist nicht ausgeschlossen, daß die einzelnen Eiweißabbaustufen an
verschiedenen Stellen des Darmkanales zur Aufnahme gelangen. Es liegt
hier noch ein viel zu wenig berücksichtigtes Forschungsgebiet vor.

Im Anschluß an die Besprechung des Abbaus von Eiweißspaltpro-
dukten durch die Darmflora sei kurz die Frage gestreift, ob die Be-
wohner unseres Darmes nicht auch die Verdauung der Proteine
durch Abgabe von proteolytischen Fermenten unterstützen. Bis
jetzt ließen sich noch keine eindeutigen Befunde erheben, die für eine Teil-
nahme der Bakterien am Eiweiß- und Peptonabbau sprechen. Wir dürfen
jedoch aus Beobachtungen über die Einwirkung einzelner Bakterienarten und
von Gemischen solcher den Schluß ziehen, daß manche der die Darmflora zusam-
mensetzenden Mikroorganismen lebhaft Eiweiß und Peptone zerlegen können
und auf diese Weise den Abbau der genannten Verbindungen fördern. Es
kommen nicht nur jene Bakterien in Betracht, die Indol, Kresol usw. bilden, ja
es ist wohl möglich, daß diese überhaupt nicht am Eiweißabbau beteiligt sind.

Schheßlich wollen wir noch des interessanten Umstandes gedenken,
daß wir beständig Lebewesen beherbergen, die fortwährend Stoff-
wechselprodukte liefern, die zum Teil für unsere Körperzelleu
durchaus nicht gleichgültig sind. Der Organismus muß ununter-
brochen eingreifen, um diesen Verbindungen ihre schädigende Wirkung
zu nehmen. Mancher Krankheitsvorgang dürfte auf chronische Vergiftung
durch Stoffe zurückzuführen sein, die dauernd durch Bakterien gebildet
und vielleicht nicht immer genügend entgiftet werden. Die Leber
spielt diesen Produkten gegenüber eine bedeutungsvolle Rolle. Sie fängt
sie ab, und verändert sie so, daß sie keinen Schaden mehr stiften können.
Von Interesse ist auch, daß die Darmflora die Darmwand unter normalen
Verhältnissen nicht durchdringt. Ja selbst bei Wunden braucht es durch-
aus nicht immer zu einer allgemeinen oder auch nur umfassenderen lokalen
Infektion zu kommen. Sobald jedoch der Tod eintritt, beobachten wir,
daß nunmehr die Insassen des Darmes rasch die Gewebe durchsetzen.
In kurzer Zeit beginnen sie am Abbau der Zellsubstanzen teilzunehmen.
Sie helfen mit, ihren Wirt, der Generationen von ihnen beherbergt hat, zu
zerstören. Sie sind die ersten am Platze!

Unter normalen Verhältnissen bewirken die Mikroorganismen des
Darmkanales keine Störungen. Sie werden zwar immer einen Teil der
Nahrung verwenden, jedoch sind diese Mengen so gering, daß sie kaum
in Betracht kommen. Außerdem wird sicher mancher Mikroorganismus
innerhalb des Darmkanals zugrunde gehen und dann der Verdauung unter-

') Eigene Beobachtungen.

Eiweißstotfe uud ihre Bausteine. 511

liegen. In diesem Falle findet eine nachträgliche Verwertung der gebildeten
Zellbestandteile statt. Man hat der Synthese von Eiweiß durch Mikroorga-
nismen insbesondere beim Pflanzenfresser eine große Bedeutung zugesprochen.
Man hat nämlich gefunden, daß die Zugabe von Amiden — Glutamin
und Asparagin — zur Nahrung den Eiweißstolfwechsel insofern günstig
beeinflussen kann, als herbivore Tiere dann mit weniger P^iweiß auskommen. i)
Man kann somit einen Teil des Eiweißes in der Nahrung durch diese
Amide ersetzen. Man hat nun daran gedacht, daß die insbesondere beim
Pflanzenfresser in großen Mengen vorhandenen Bakterien aus den Säure-
amiden Eiweiß aufbauen und dieses dann nachträglich vom Wirte über-
nommen, d. h. nach erfolgter Verdauung resorbiert wird.^) In der Tat
können zahlreiche Mikroorganismen aus Säureamiden Eiweiß aufbauen,
während die Zellen des tierischen Organismus mit so wenigen Grund-
stoifen nicht auskommen. Die Mikroorganismen desaminieren ohne Zweifel
die ihnen dargebotenen Aminosäuren und Säureamide und benutzen das
freigewordene Ammoniak zur Synthese. Sie bilden das Kohlenstoffgerüst
der einzelnen Aminosäuren, wie wir früher schon gesehen haben, wahr-
scheinlich aus Kohlehydraten und den Bausteinen der Fette. Die gegebene
Erklärung der Wirkung der Säureamide auf die Ernährung der Herbivoren
ist zurzeit nur eine Hypothese. Es gilt dies vor allem für den Umfang und
die Bedeutung des ganzen Vorganges. Es liegen nämlich noch keine diesen
Vorgang quantitativ belegenden Versuche vor. Es ist auch denkbar.
daß aus den Säureamiden Aminosäuren — Glutaminsäure und Asparagin-
sänre — hervorgehen, welche die aus dem zugeführten Eiweiß entstandenen
Bausteine in vorteilhafter Weise ergänzen. Schließlich muß auch daran
gedacht werden, daß bestimmte Aminosäuren das Ausgangsmaterial zur
Synthese wichtiger Sekretstoffe und sonstiger unentbehrlicher Verbindungen
bilden. Wir werden z. B. erfahren, daß das Adrenalin, ein von den
Nebennieren gebildeter Stoff, nahe Beziehungen zu Aminosäuren hat, und
femer werden wir im Blutfarbstoff eine Verbindung kennen lernen,
die sich höchstwahrscheinlich aus solchen bildet. Endlich müssen wir stets
mit der Tatsache rechnen, daß der tierische Organismus manche Amino-
säure aus vorhandenen bilden kann. Ein sehr wichtiger Punkt bei der
Beurteilung der Beteiligung mancher Verbindungen am Eiweißstoffwechsel
ist der folgende. Wir wissen, daß aus Aminosäuren andere, für den Orga-
nismus wichtige Verbindungen hervorgehen können. Es sei z. B. an die
Bildung von Zucker aus einzelnen Aminosäuren erinnert. Es braucht eine
beim Abbau von Eiweiß entstandene Aminosäure jenseits des Darmes in
gar keine Beziehungen zu Proteinen zu treten. Es kann der Resorption
die Desaminierung sich anschließen und nunmehr die verbleibende Kohleu-

') Vgl. zu diesem noch viel umstrittenen Problem: Weiske: Zeitschr. f. Biol. 17.
415 (1881); 20. 279 (1884). — /. Munk: Virchows Archiv. 94. 436 (1883). — Politis :
Zeitschr. f. Biol. 28. 492 (1891). — Mauthner: Ebenda. 28. 507 (1891). — S. Gabriel :
Ebenda. 29. 115 (1892). — C. Voit: Ebenda. 29. 125 (1892). — Weiske: Ebenda. 30. 254
(1894). — O. Kellner, A. Köhler, F. Barnstein, W. Zielstor ff", R. Eivert und K. Wedetneyer :
Ebenda. 39. 313 (339) (1900). — W. Voeltz: Pflügers Archiv. 107. 360 (1905); 107.
415 (1905); 117. 541 (1907). — E. Schulze: Journ. f. Landwirtschaft. 65 (1906). —
V. Henriques und C. Hansen: Zeitschr. f. physiol. Chem. 54. 169 (1907). — Max Müller :
Ebenda. 117. 497 (1907); 127. 497 (1907). — W. Vültz und G. Yakuwa: Ebenda. 121.
117 (1908). — 0. Kellner: Ebenda. 116. 203 (1907); Journ. f. Landwirtschaft. 49 (1908).
— Vgl. auch W. Voeltz: Verhandlungen der phvsiol Gcsellsch. zu Berlin. 44. 4 (1919)

-) Vgl. 0. Hagemann: Landwirtsch. Jahrb." 20. 261 (1891).

512 XXV. Vorlesung.

stofl'kette in den Kohlehydratstotfwechsel eingreifen oder sonst eine Funk-
tion erfiillen. Ist für derartige Zwecke genügend Material zugegen, dann
können unter Umständen Aminosäuren gespart werden, die zur Bildung
von Eiweiß notwendig sind.

Die Bestandteile der Darmflora liefern beim Abbau einzelner Amino-
säuren Verbindungen, die von den Körperzellen entweder nicht mehr ver-
wertet werden können, oder sie werden sofort nach der Resorption in eine
Form gebracht, in der sie dem Zellstoffwechsel entzogen sind. Die Pro-
dukte der bakteriellen Tätigkeit aus Aminosäuren haben wir bereits be-
sprochen, i) Wir haben gesehen, daß der Abbau ein mannigfacher sein kann.
Es kimnen sich Fettsäuren bilden und ferner gewiß auch Oxysäuren.
Auch Ketonsäuren dürften entstehen und Alkohole der um ein Kohlen-
stoffatoni ärmeren Reihe. Vor allem interessieren uns auch jene Produkte,
bei deren Abbau oxydative Vorgänge eingreifen. Ferner stoßen wir im Darm-
kanal auf Amine, die sich auf bestimmte Aminosäuren zurückführen lassen.

Aus allen aromatischen, homozyklischen Bausteinen der Eiweißstoffe
und ferner aus Tryptophan und Histjdin bilden Angehörige der Darmflora
charakteristische Stoffwechselprodukte. Diese werden resorbiert und der Leber
zugeführt. Hier wird ein Teil dieser Produkte mit Schwefelsäure oder
Glukuronsäure gepaart. Es erscheinen dann diese Verbindungen im Harn.

Wir wollen nunmehr alle jene Verbindungen besprechen, die mit
Sicherheit als Produkte der Einwirkung von Bakterien auf bestimmte Amino-
säuren erkannt worden sind. Wir sind ihnen allen schon begegnet, als wir
die Frage nach dem Abbau der einzelnen Bausteine des Eiweißes durch
Bakterien beantworteten. Es erübrigt sich nur noch, festzustellen, ob der
tierische Organismus die betreffenden Verbindungen verwertet, und in
welcher Form er sie zur Ausscheidung bringt. Wir gehen bei der Be-
sprechung der durch Bakterien aus Aminosäuren erzeugten Verbindungen
am besten vom Harne aus. In ihm sind nämlich alle diese Produkte auf-
gefunden worden. Ferner hat man sie zum Teil auch in den Fäzes festgestellt.

Der Harn enthält stets Parakresol und Phenol. Diese beiden
Verbindungen sind zum Teil an Schwefelsäure, zum Teil an Glukuron-
säure gebunden. Die Konstitution dieser Verbindungen ist die folgende:
Cg H, (CH3) . 0 . SO3 H Ce Hg . 0 . SO3 H

p- Kr esol schwefelsaure Phenol seh wefelsäure.^)
CH . 0 . Cß H, . CH, CH . 0 . C^ H^

H . C . OH

H . C . OH

HO.C.H 0 HO.C.H 0

H.C.-/ H.C.— /

I I

H . C . OH H . C . OH

I I

COOH COOH

p-Kresol -glukuronsäure Phenol-glukuron säure.')

') Vgl. Vorlesung XXII, S. 451 ff.

-) Vgl. die Synthese bei E. Baumann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 6. 186 (1882).

') Carl Neuherg und \V. Neimann : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 44. 114 (1905).

KiweißstoÜ'o und ihre Baustoiiio. Ö13

Beide Verbindungen lassen sich unter Wasseraufnahme in ihre
Anteile spalten. So geht z. B. Phenolschwefelsäure in Phenol und Schwefel-
säure über:

Ce H, . 0 . SO, H + IL 0 = Ce H5 . OH + OH . S( »3 H.

Umgekehrt vereinigen sich beide Anteile unter Wasseraustritt zur
gepaarten Schwefelsäure. Man hat Verbindungen der letzteren Art,
entsprechend ihrer Konstitution, auch Ätherschwefelsäuren genannt.^)
Über die Menge ihres Vorkommens lassen sich selbstverständlich ihrer
ganzen Entstehung nach keine bestimmten Angaben machen. Einmal
kommt in Betracht, wie umfangreich die Tätigkeit jener Angehörigen der
Darmflora ist, die p-Kresol und Phenol bilden können. Ferner ist der
Umfang der Bildung dieser Produkte selbstverständlich in erster Linie von
der Anwesenheit ihrer Ausgangsmaterialien abhängig. Die Bildung der
sog. Ätherschwefelsäuren läßt sich künstlich durch Eingabe von Phenolen
steigern. Verfüttert man z. B. Phenol, dann findet man im Hara Phenol-
schwefelsäure bzw. ein phenolschwefelsaures Salz.') Gleichzeitig ließ sich
bei derartigen Versuchen feststellen, daß nicht alles eingegebene Phenol
im Harn wieder erscheint. Lin Teil wird in den Geweben so verändert,
daß er nicht mehr nachweisbar ist.'^j Diese Beobachtung ist sehr wichtig,
weil sie zeigt, daß ohne Zweifel auch nicht alle aus dem Darme aufge-
nommenen Phenole quantitativ im Harne wieder erscheinen. Von Ver-
bindungen, die nach ihrer Einführung in den Organismus in Form von
Ätherschwefelsäuren im Harn ausgeschieden werden, seien erwähnt: die
K r e s 0 1 e, CR^ . C, 0, . OH, T h y m 0 1. C3 H, (CH3) CV, H3 . OH , die D i 0 x y-
benzole, CeHi(OH,), ferner Methvlhvdrochinon, CHj.O.C« H4.OH,
Orzin, CH3 . C, H3 (OH),, Pyrogallol, CrHj (0H)3, Tribromphen ol.
Bro . Cß Ho . OH. o-Nitrophenol, NO., . Cg H^ . OH, p- A m i n 0 p h e n o l,
NHo . i\ H, . (.)H. Protokatechusäure, HOOO . C« H3 . fOH)„ Tannin.
Salizylamid, m- und p-Oxy ben zoesäu r e. P^in Teil dieser Ver-
Inndungen ist meistens auch mit Glukuronsäure verknüpft. Ferner tritt
manchmal ein Teil davon, ohne vorher gekuppelt worden zu sein, in den
Harn über.

Wir haben früher schon bei der Besprechung der Glukuronsäure*) und
ihrer Paarlinge auf die interessante Tatsache hingewiesen, daß der tierische
Organismus Verbindungen, die an und für sich zur Kuppelung ungeeignet
sind, so verändert, daß nunmehr die zur Bindung notwendige Gruppe vor-
handen ist. Die gleiche Beobachtung ist auch bei den Ätherschwefelsäuren
gemacht worden. Wenn wir z. B. Benzol verfüttern, erscheint Phenol-
schwefelsäure im Harn. Es ist das Benzol somit zunächst zu Phenol oxy-
diert und dann mit Schwefelsäure verbunden worden.

auch E. Baumann und ('. l'reiisfie: Ebenda. 3. 155 (1879).
-) E. Baumann und E. Uertir: Ber. d. Deutschen Cheni. Ges. 9. 1747 (187(5).
•■') Vgl. K. F. Pelkan und C IL Whipple: The .1. of. l)i«)l. Chcni. 50. 499 (1922>.
*) Vgl. S. 27.

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 5. Aufl. 33

514 XXV. Vorlesung.

Im Menschenharn finden sich unter normalen Verhältnissen nur sehr
geringe Mengen von Phenol (O'OIT — Ol (7).!) Der Harn des Pflanzen-
fressers enthält erheblich größere Mengen davon. 2) Der Harn des Neuge-
borenen weist keine oder doch nur Spuren von Phenolen auf. 3) Interessanter-
weise fehlten sie auch jenen Hühnchen ganz, die steril aufgezogen worden
waren.*)

Das p-Kresol überwiegt an Menge das Phenol des Harnes etwas.
Siegfried und Zimmermann^) geben als Durchschnittswert 58"/o Kresol
und 42% Phenol an. Außerdem findet man im Harn der Omnivoren und
der Herbivoren regelmäßig Brenzkatechin-schwefelsäure. Im Urin
der Karnivoren wurde diese Verbindung stets vermißt. Das Brenz kate-
chin = Ortho-dioxybenzol = 1, 2-Dioxybenzol^), Cr H4 (OH).,, kann, wie
Fütterungs versuche mit Benzol und Phenol gezeigt haben, aus diesen Ver-
bindungen hervorgehen. Seine normale Abstammung ist ohne Zweifel die
von der Prot ekatechusäur e= 13, 4-Dioxybenzoesäure, Cg H3 (OH) 2 . COOH,
der Pflanzennahrung. Auch Hydrochinon = Para-dioxy benzol = 1,
4-Dioxy benzol, C6H4(OH)2, kommt im Harn vor, doch scheint diese
Verbindung bis jetzt nur im Pferdeharn in Spuren sichergestellt zu sein.

Diese beiden letzteren Phenole haben offenbar mit den durch Bakterien
im Darmkanal gebildeten Produkten nichts zu tun. Wir haben sie hier kurz
erwähnt, weil es sich auch um Verbindungen handelt, die als Bestandteile
von Ätherschwefelsäuren auftreten können.

Von großem Interesse ist das Auftreten einer Säure ini Harn der
folgenden Struktur:

Cß H5 . CH2 . CO . NH . CH2 . COOH.

Diese Formel zeigt unschwer die Zusammensetzung dieser Verbindung
an. Sie zerfällt unter Wasseraufnahme in Phenyl essigsaure und G 1 v-
kokoll:

OH;H

Ce H5 . CH2 . CO . NH . CH2 . COOH^Ce H5 . CH2 . COOH-f- NH, . CH, . COOH.
Phenazetursäure Phenylessigsäure Glykokoll.

Synthetisch ist sie aus Phenylessigsäurechlorid und Glykokoll er-
halten worden^):

Cß H5 . CH2 . CO . Cl -h HiNH.CH^. COOH=Ce H^.CH^.CO.NH.CHo.Ci )( )H
+HC1.

*) A. Kassier und E. Penny: Zeitschr. f. physiol. Chem. 17. 139 (1892). — Cnrl
Neuberq: Ebenda. 27. 123 (1899).

2) Z. Mmik: Archiv f. (Anat. u.) Physiol. Suppl. 23 (1880); Virchow^ .Archiv. 131.
Suppl. 110 (1893).

2) Vgl. z. B. H. Senator: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 4. 1 (1879).

*) Vgl. S. 106 ff.

'") M. Siegfried und R. Zimmermann: Biochein. Zeitschr. 34. 471 (1911).

') Die Zahlen 1, 2 gehen die Stellung im Benzolring an, dessen Atome liek.inat-
lich, wie folgt, numeriert sind :

') E. Uotter: Joui-n. f. prakt. Chemie. 38 (2). 117 (1888).

Eiweißstoffe iiiul ihn» Baiisteiue. 515

Die Verbindung hat den Namen Phenazetursäure = Phenyl-aze-
tyl-glyzin erhalten. Sie tindet sich im Harn des Pferdes') und kommt
auch zuweilen im Urin des Menschen vor. Nach Verfütterung von Phenyl-
essigsäure findet man Phenazetursänre im Harn. 2) Es unterliegt keinem
Zweifel, daß sie ihre Entstehung der Bildung von Phenylessigsäure ver-
dankt, s) Diese entsteht wenigstens zum Teil im Darm. Sie wird dann
nach erfolgter Resorption mit Gl y kokoll gekuppelt. Dieser letzteren Ver-
bindung sind wir bereits begegnet. Sie nimmt am Aufbau vieler Eiweiß-
stoife teil. Sie bindet sich noch mit anderen Säuren, wie wir bald erfahren
werden. Sie spielt im tierischen Organismus die gleiche Rolle, wie die
Schwefel- und Glukuronsäure. Von besonderem Interesse ist die Beobach-
tung, daß manche Menschen (nach eigener Feststellung nicht alle) im
Gegensatz zum Affen nach Zufuhr von Phenylessigsäure Phenyl-azetyl-
glutamin ausscheiden.*)

Im Harne finden sich auch aromatische Oxysäuren. Sie kommen
unter normalen Verhältnissen nur in sehr geringen Mengen, jedoch regel-
mäßig vor. Sie entstehen nur zum Teil im Darmkanal. Ein Teil davon
bildet sich auch in den Geweben. Das gleiche gilt wabrscheinlich auch
von der Phenylessigsäure, während p-Kresol und Phenol als typische
Produkte der Bakterientätigkeit gelten. Die schon erwähnten steril auf-
gezogenen Hühnchen schieden keine Phenole, wohl aber Oxysäuren aus.
Sic finden sieh zum größten Teil frei im Harn vor. Ein kleiner Teil davon
kann an Schwefelsäure gebunden sein.

Die folgenden beiden ^ erbindungen sind im Harn des Menschen, des
Pferdes, Kaninchens und Hundes und auch im Kloakeninhalt des Huhnes
aufgefunden worden: Para-oxyphenyl-propionsäures), OH. C.iH^.CH, .
CHa.COOHundPara-oxyphenyl-essigsäure^j, OH. C« H, . CR, . COOH.

Im Harne finden sich ferner auch heterozyklische Verbindungen, die
sich auf die Wirkung von Bakterien zurückführen lassen. Schon lange
bekannt"^) ist das Indoxyl. ''^) Es findet sich an Schwefelsäure^) und

*) E. Salkowski: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 17.3310(1884); Zeitschr f.
physiol. Chem. 9. 229, 501 (1885).

2) E. und H. Salkowski: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 12. ()ö3 (1879); Zeit-
schrift f. physiol. Chem. 7. 162 (1882/83). — F. Knoop: Hofmeistern^ Beitr. 7. 154 (1905).

') C. P. Sherwin und Max Helfand [The .1. of BioL Chem. 40. 17 (1919)] fanden
nach Verfiitterung von p-Nitrophenylessigsäure : beim Menschen keine Kuppelung, beim
Hunde Ausscheidung von p-Nitropheuazetursäure im Harn, beim Huhn trat im Kloakcn-
inbalt p-Nitrophenazetornithursäure auf.

*) Carl P. Sherwin:The J. of biol. Chem. 36. 309 (1918). — VgLauchrar/ 1'. Sherwin,
Max H'olf und W. Wolf: Ebenda 37. 113 (I9l9j.

*) E. Baumann: Ber d. Deutschen Chem. Gesellsch. 12. 1450 (1879); 13. 279
(1880). — //. Salkowski: Ebenda. 12. 1438 (1879). - E. und h. Salkoiiski: Ebenda.
12. 650 (1879). — E. Baumann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 4. 304 (1880); 6. 183
(1882). — //. Blendermann: Ebenda. 6. 234 (1882).

«) Arthur Hill Hassal: Philos. Magaz. 6 (4.) 22(i (1853). -- Sicherer: Liehuß
Annal. 90. 120 (1854). — E. Baumann: Pßügers Archiv. 13. 304 (1876).

') Vgl. seine Gewinnung: D. Vorländer und B. Drescher: Ber. d. Deutschen
Chem. Ges. 34. 1856 (1901) und 35. 1701 (1902).

*) Das Indoxyl des Harns wird aucli als Indikau bezeichnet. Doch ist diese
Bezeichnung irreführend. Den Namen Indikau trägt niinilich auch das in bestimmten
Pflanzen vorkommende Glukosid. Vgl. S. 71.

*) E. Bauinann: Zeitschr. f. physiol Chemie. 1. (')7 (1877/78). — l'ßücjer?, Archi .
3. 291 (1870). — E. Baumann und Brieger: Zeitschr. f. physiol. Cheniie. 3. 254(1879).
— E. Balimann und E. Herter: Ebenda. 1. 267 (1877).

33*

516

XXV. N'oilesiiiiir.

an Glukuronsäure ') gebunden. Nachuntersuchungen von Stern^) wird
mehr Indoxyl mit Sclnvefelsäure gepaart, während l'henol und Kresol die
Bildung der Glukuronsäurepaarlinge begünstigen.

Das Indoxyl geht, wie Ja/f'e^) durch Fütterungsversuche beweisen
konnte, aus Indol durch Oxydation hervor:

CH

c.ori

y CV, H, CH + OH.SO.H

NH

NH

Indol

1 n d 0 X y 1

V.O. SO3 H

Cß H, CH -j. H, 0 '

NH

Indoxylschwefelsäure.*)

Vom verfütterten oder eingespritzten Indol wird ein erheblicher Teil
nicht als Indoxyl ausgeschieden. &) Es ist noch unentschieden, was aus
ihm wird.

Beim Stehen des Harns läßt sich oft die Abscheidung eines dünnen,
blaugefärbten Häutchens oder Sedimentes nachweisen. Die genauere Tnter-
suchung dieses Farbstoifes hat ergeben, daß es sich um Indigoblau =
Indigo handelt. Es läßt sich auch künstlich aus Harn bereiten, indem
man diesem Oxydationsmittel zufügt.

Die näheren Beziehungen des Indigos zum Indol bzw. Indoxyl er-
geben sich aus der folgenden Formel''):

CH

(^H

CH

\

-C . OH

eil

CH

NH

2 Moleküle Indoxvl

+ 20 =

M Carl Neuherg und /'. Mayer: Zeitsclir. f. physiol. Cheini«'. 21). 2.")6 (l'.IUO).

*) F. SIern: Zeitschr. f. physiol. Chcnii«'. 68. 52 (l'.UO).

=') M. Jaffr: Zentralhl. f. iL med. Wissonsch. 1. 2 (1«72); l'Jfügers Arcliiv. ;i.
449 (1870): Virchous Arcliiv. 70. 77 (1877).

*) A. V. Baeyer: Ber. d. Doutscli. Chem. (ies. 14. 1745 (1881).

*l /•;. Wang : Zeitschr. f. piiysiol. (Ihemie. 27. 556 (1899). — M. Kaufmann:
Ebenda. 71. 1(58 (1911).

*) Vfjfl. A. V. liaeyer : Zur (iescliichtc der Iiidigo-Syntheso. Bor. d. Deutsch. Cliein.
fies. 33. 4(J (19(J(J).

+ '1 H., ( )

Kiwpiüstoffe uihI ihre Bausteiue. oYl

CH CH

HC ("— CO ÜC C CH

HC C C— C C CH

\ x'\ / \ /\ /

CH NH NH CH

liidigoblau.

Indigoblau tritt auch ab und zu in ganz erheblichen Mengen im
Schweiß auf. Es verdankt seine Entstehung der Zersetzung der Indoxyl-
glükuronsäure. Die entsprechende Schwefelsäureverbindung ist nicht so
leicht spaltbar. Ganz vereinzelt ist beobachtet worden, daß der frisch ge-
lassene Urin bereits Indigoblau enthielt. ^j Das Indigoblau ist manchmal
von einem zweiten Farbstoft", dem sog. Indigorot, auch Indirubin ge-
nannt, begleitet 2j:

CO CO

/ \ / \

Ce H, C rn C NH.

\ / \ /

NH C« H,

Er entsteht gleichfalls aus Indoxyl.

Es ist auch das Vorkommen von Skatox vi schwefelsaure be-
schrieben worden. Ferner sollen sich manche Harnfarbstoffe vom
Skatoxyl, dem Oxydationsprodukt des Skatols, ableiten. =^) Es ist jedoch
nicht gelungen, zwingende Beweise für diese Annahme zu erbringen.

Skatol = Pr H-methylindoI*j,

C . CH3

/\^
CßH^ CH

\ /
NH

') /;. Wunq: Festschr. f. E. Salkowski. 397. Berliu 1904.

') Plosz: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 6. 504 (1882): 8. 85 (1883). — Leube:
Archiv, f. pathol. Anat. 106. 418 (1886). — liosin: Ebenda. 123. 519 (1H91).

'') Vgl. speziell über das Skatolrot: Ch. Porcher und Ch. Hervieu.r : Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 45. 486 (1905); Journ. de physiol. et de path. gener. 7.812(1905).
— Ferner über PrS-lndolkarbonsäure : Ch. I'orcher: Compt. rend. de l'Acad. d.
Sciences. 148. 1210 (1909).

*) Die Bezeichnung der vom Indolkern .sich ableitenden Verbindungen ergibt sich
aus der folgenden Formel :

(.:

/4\C

% l f

I B I Pr
/'2 61 «In

V, N

Die Zahlen geben die Stellung der einzelnen C-Atome lizw. des N-Atoms an. Pr be-
deutet Pyrrolring und B Benzolring. Im vorliegenden Fall wird durch Pr3 augegeben,
daß im Pyrrolring am Kohlenstoffatom 3 eine Substitution eingetreten ist, und zwar
durch den Methyl-, bzw. bei der Indolessigsüure durch den Essigsäurerest.

^■[g XXV. Vorlesung.

ist in den Fäzes nachgewiesen worden. Es wird jedoch häufig ganz
vermißt. 1) Früher nahnii man an, daß Skatol die N'orstufe des Indols sei.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß für diese Annahme keine eindeutigen
Beweise vorliegen. Es sprechen vielmelir alle Beobachtungen dafür, daß
es Bakterien gibt, die- Skatol bilden, und andere, die direkt Indol er-
zeugen.

In engem Zusammenhang mit dem Indol bzw. Indoxyl steht die
Indolessigsäure-):

C . CH, . CÖOH.

/\
Ce E, CH

\/
NH

Die genaue Bezeichnung dieser \'erbindung lautet lndol-Pr3-essig-
säure.3) Ihre Struktur ist von A. EUinger*) festgestellt worden. Sie findet
sich offenbar nicht regelmäßig und nur in Spuren im Harn. Nur unter
pathologischen Verhältnissen — umfangreiche Zersetzungsvorgänge im
Darmkanal — ist sie in großen Mengen im Harn angetroffen worden. ß)
Sie bildet sich, wie Fütterungsversuche mit Indoläthylamin ergeben haben,
auch in den Geweben. Sie wird vielleicht nie frei, sondern stets gekuppelt
ausgeschieden, und zwar scheint sie mit GlykokoU gepaart zu sein.«) Wir
kommen auf diese der Phenazetursäure entsprechende Verbindung noch
zurück.'')

Auf der Gegenwart von Indolessigsäure im Harn beruht nach den
Versuchen von C. A. Herter^) die Bildung von Urorosein. Dieser Farbstoff
tritt auf. wenn Harn mit Schwefel- oder Salzsäure versetzt wird. Es ent-
steht eine rötliche bis rosarote Färbung. Die Reaktion gelingt nur dann,
wenn Nitrite zugegen sind. Urorosein findet sich nicht als solches im Harn.
Es entsteht erst bei der Anstellung der Reaktion. Über das Auftreten
der IJroroseinreaktion liegen zum Teil widersprechende Angaben vor. Sie
dürften darauf beruhen, daß zum Zustandekommen der Reaktion einmal
Indolessigsäure und ferner Nitrite — diese sind vielleicht durch andere
Oxydationsmittel ersetzbar — notwendig sind. Oft erhält man mit ganz
frischem Harn keine oder nur eine geringfügige Reaktion. Der gleiche
Urin zeigt jedoch, wenn er einige Tage gestanden hat, eine ganz ausge-
sprochene Reaktion. Diese Erscheinung erklärt sich offenbar dadurch, daß
Nitrate des Harns, die ja meist in wechselnden, allerdings kleinen Mengen
zugegen sind, während der Aufbewahrung des Urins durch Bakterien in

*) C A. Herter: .Journ. of Ijiol. (Jhem. 4. 253 (1908).

") E. und //. Salkoirski: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 13. 191, 2217(1881); Zeit-
schrift f. physiol. Chemie. 9. 13 (1885).

») Vgl. Zitat ^) auf Seite 517.

*) A. FAlinqer: Ber. d Deutsch. Chem. Ges. 37. 1801 (1904).

^) CA. Herter: Journ. of biol. Chem. 4. 238, 2.53 (1908).

«) Arthur James Kwins u. Patrick Plai/fair LaicUaw : The Biochem. .1. 7. 18(1913).

') Vgl. S. 523.

8) C. A. Herter: .Tourn. of biol. Chem. 4. 239, 253 (1908). — Vgl. auch E. //.
Steensma: Nederl. Tijdschr. voor (icneosk. 2. 425 (1904). — E. Salkoimki: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 42. 21G (1904).

Eiweißstotie und ihre Bausteine. 519

Nitrite übergeführt worden sind. Ellinger'^) vermutet, daß das L'rorosein
zu den Triindylmethanfarb.stoffen Beziehungen hat.

Fassen wir das Ergebnis der Untersuchung des Harnes auf aro-
matische Bestandteile zusammen, dann ergibt sich, daß die folgenden Ver-
bindungen sich auf Bakterienwirkung im Darmkanal zurückführen lassen :
Phenyl essigsaure (Phenazetursäurej, p-Kresol und Phenol, ferner
Indol. Außerdem können auf entsprechende Vorgänge die Oxy säuren:
p-Oxyphenyl-propionsäure. p-Oxyphenyl-essigsäure und Indol-
essigsäure zurückgeführt werden. Wir haben jedoch bereits hervorgehoben,
daß diese letzteren Verbindungen auch jenseits des Darmkanals in den Ge-
weben sich bilden können. Es ist wiederholt vermutet worden, daß auch
die übrigen der genannten Verbindungen in den Körperzellen entstehen
können, doch liegen bis jetzt keine einwandfreien Beweise für eine solche
Annahme vor. -) Geringe Mengen von Phenolen und von Indoxyl können
auch bei vollständigem Ausschluß der Nahrung ihren Ursprung in der
Bakterientätigkeit des Darmes haben, ^j Es werden nämlich beständig
Eiweißstofte z. B. in Form von Muzin von den zahllosen Drüschen des Ver-
dauungstraktus abgesondert. Ferner wird auch muzinhaltiger Speichel ver-
schluckt. Endlich können auch Bakterien selbst im Darmkanal zugrunde
gehen und für andere Mikroorganismen die Quelle der genannten Ver-
bindungen abgeben. Selbstverständlich wird man auch dann Phenole und
Indoxyl im Harn antreffen, wenn jenseits des Darmes Bakterien in den
Geweben ihre Tätigkeit entfalten, die die erwähnten Verbindungen zu
bilden vermögen. Der Zusammenhang dieser Produkte mit der Tätigkeit
bestimmter Bakterien ist durch zahlreiche experimentelle und auch kli-
nische Beobachtungen vollständig sichergestellt. Einmal läßt sich zeigen,
daß zahlreiche Bakterien aus Eiweiß, Peptonen und den gleich zu be-
sprechenden Aminosäuren Phenole und Indol bereiten. Ferner steigern
alle Bedingungen einer vermehrten Wirkung der Bakterien des Darmes
die Menge der Ätherschwefelsäuren und der entsprechende Glukuronsäuren
im Harn. Daß es vor allem auch auf die Art der Bakterien ankommt,
l)eweisen zahlreiche Beobachtungen. So ist z. B. festgestellt worden, daß
der Harn von Kaninchen nach \'erfütterung von Kartoffeln viel Indoxyl-
schwefelsäure aufwies, während sie nach Aufnahme von Rüben ganz ver-
schwand.*) Die Menge des Phenols blieb unbeeinflußt. Bei beiden Arten
der Fütterung wurden die gleichen Bakterienarten aufgefunden. Es überwog

*) A. ElUnger und Claude Flamand: Zeitschr. f. pbysiol. Chemie. 62. 276 (1909);
71. 7 (1911): 78. 365 (1912). — 0. Riesser: In.-Diss. Königsberg-Berlin (1911). — Vgl.
dazu auch M. SchoHz : Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 46. 2539 (1913).

^) Vgl. die Literatur über dieses Problem: Biochemisches Handlexikon. 4. 845 ff.
(1911) (bearbeitet von G. Zmiplrn). J. Springer. Berlin 1911. — A. Ellinger in Ansilyse
des Harns. Zweite Hälfte. 799 ff. C. W. Kreideis Verlag. Wiesbaden 1913.

^) Friedrick Müller: Mitteilung aus der Würzburger med. Klinik. 2. 341 (1881).
— F. Tuczek: Arch. f. Psychiatrie. 15. 784 (1885). — Aler. ElUnger: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 39. 44. (1903). — B. Baumstark und L. Mohr: Arch; f'. exper. Path. u. Ther. 3.
687(1906.) — Vgl. auch Fritz Rosen teld: Hofmeister Beitr. 5. 83 (1903). Hier finden
sich Angaben über die Beol)achtung von Indol im Harn bei Abwesenheit von solchem
im Darminhalt. — Vgl. ferner Ferdinand Blumenthal und Ernst Jacoby: Biochem.
Zeitschr. 29. 472 (1910). — Chüai Asayama: Acta scholae niedic. Univ. imper. Kioto.
1. 115 (1915).

"1 V<rl. z. R lirrtrand: Ann. Institut I'asteiir. 27. 7i; (1913).

520

XX\. \'oil('siiug.

jedoch bei der Karioft'elfütterung die Menge des Bacterium coli. Von
diesem wissen wir. daß es ein typischer Bildner von Indol ist.

Die Herkunft der einzelnen Verbindungen ist vollständig klar ge-
stellt. Phenylessigsäure stammt von Phenylalanin. p-Oxyphenyl-
propionsänre, p-()xyphenylessigsäure, p-Kresol und Phenol sind
auf Tyrosin und Indolessigsäure. Indol und Indoxyl endlich
auf Tryptophan zurückzuführen. Die Beziehungen der besprochenen
Verbindungen zu den einzelnen Aminosäuren ergeben sich aus der folgenden
Zusammenstelluno; ' ) :

CH

HCy AH NH2

C . CR, . ('H . COOH
Phenyl-y.-a min opropion säure

C . OH
HC CR

CH

HC-'^^NcH

HC^ A^H

HC CH NH,

\/
C . CH, . CH . COOH

p-Oxyphenyl-x-amino-
propionsäure

C . OH

C . CH, . COOH
Phenyl- essigsaure

C . OH

/\
HC CH

I i
HC CH

\/
C . CH, . CH, . COOH

p-Oxyphenyl-propion-
säure

— >►

C..OH

C . OH

HC CH

I II
HC CH

\/
C . CH, . COOH

p-Oxyphenyl-essig-
säure

CH

HC^ \C-

NIl,

C.CH, .eil .C(K>H

HC CH

HC CH

C . CH3
p-Kresol

c;h

HC ru

HC CH

X/

CH

Phenol.

HC,^ C. /CH
CH NH

1 n d 0 1 - '/ - a m i n o p r ( ) j ) i o n -
säure

Hc/^Xc^^t; . CHa . ('OOH

CH NH

Indol-essiffsäure

') Vhor die Art dor Kntstolmiif; dieser Verliiiidiintreti vtrl. S. .^)23ff.

Kiweißstofte iiud ihre Banstoiiie. 521

CH

HC C CH

HC C ('H

CH NH
Indol.

Den direkten Zusammenhang der Indolessigsäure und des liidols
mit Tryptophan bewiesen Versuche über die Einwirkung von Bakterien
auf diese Aminosäure. ^) Daß auch im Darmkanal das Indol der gleichen
Quelle entstammt, zeigen die folgenden Untersuchungen. Wurde Kanin-
chen Tryptophan per os gegeben, dann ließ sieh im Harn keine Vermeh-
rung des Indoxylgehaltes feststellen. Sie trat jedoch bald in Erscheinung,
als diese Aminosäure in den Dickdarm eingeführt wurde. Von ganz be-
sonderem Interesse war die Prüfung, o!j Tryptophan, das mit Umgehung
des Darmkanals direkt in die Gewebe eingeführt wird, den Gehalt des
Harnes an Indoxyl beeinflußt, ^i Es war dies nicht der Fall. Diese Beob-
achtung stützt die Ansicht, daß in den Geweben keine Bildung von Indol
aus Tryptophan erfolgt. P^s sei schließlich noch erwähnt, daß Eiweißstoflfe,
denen das Tryptophan fehlt, den Gehalt des Harnes an Indoxyl nicht be-
einflussen, ^l

Wir kennen somit eine Anzahl von Verbindungen, die sich auf be-
stimmte Aminosäuren zurückführen lassen und bereits im Darmkanal so
verändert werden, daß sie unzweifelhaft für mancherlei Vorgänge in den
Geweben nicht mehr vollwertig sind. Ein Teil dieser veränderten Produkte
wird in den Geweben weiter umgewandelt. Ein erheblicher Teil davon wird
jedoch durch Verbindung mit Schwefelsäure, Glukuronsäure oder Glykokoll
festgelegt und in gebundener Form zur Ausscheidung gebracht. Die Paar-
linge sind verschiedener Abstammung. Die Glukuronsäure geht ohne Zweifel
aas Glukose hervor. Das Glykokoll stammt entweder direkt von Eiweißstoffen
ab, oder es wird, wie wir gleich noch erfahren werden, neu gebildet. Die
Schwefelsäure endlich kann auf Sulfate der Nahrung zurückgeführt werden,
oder aber es bildet der Schwefel des Eiweißes und insbesondere des Zy-
stins das Ausgangsmaterial. Aus der Beobachtung, daß nach Verabreichung
von großen Phenolmengen nur dann im Harn eine Vermehrung der Phe-
nolschwefelsäure auftrat, als gleichzeitig Sultide verabreicht wurden, wäh-
rend Sulfate keinen Einfluß hatten, ist der Schluß gezogen worden, daß
zunächst eine Bindung des Phenols an schweflige Säure und erst dann
die Oxydation zu Schwefelsäure erfolgte.'*) Wir hätten in diesem Falle ähn-
liche Verhältnisse vor uns, wie bei der Glukuronsäure. die nach der Ansicht
mancher Forscher ebenfalls erst nach erfolgter Kuppelung von Traul)en-

') F. G. Hopkins- und N. W. Cole: Journ. of Physiol. 29. 451 (1<)03).

") A. Ellinger und M. Gentzen: Hofmeistern Beiträge. 4. 171 (1904). — Chuai
Asayama: Acta scholae medic. Univ. iniper. Kioto. 1. 115 (1915).

3) F. P. Underhill: Americ. .Journ. of physiol. 12. 17G (1905).

*) Tauber: Archiv f. experiin. Path. und Pharniak. 36. 197 (1895); Zeits^chr. t.
physiol. Chem. 2. .SSR (1878/79).

522 XXV. Vorlesung.

zucker mit der festzulegenden Verbindung entstehen soll, i) Die vorlie-
genden Beobachtungen reichen zu einer bestimmten Schlußfolgerung noch
nicht aus.

Die Bildungsstätte der gepaarten Verbindungen ist die
Leber^) und vielleicht auch die Darrawand. Ob diese Organe die einzige
Möglichkeit von Kuppelungen der genannten Art bieten, ist noch unent-
schieden. 3)

Bei der Besprechung der aus Aminosäuren durch Bakterien sich
bildenden Abbauprodukte haben wir die Amine kennen gelernt. vSie ent-
stehen entweder durch Abspaltung von Kohlensäure oder von Ameisen-
säure bei gleichzeitiger Reduktion.*) Im Darmkanal findet sich diese Art
des Abbaues von Aminosäuren ebenfalls. Bis jetzt sind im Harn die
folgenden Amine aufgefunden worden: Putreszin=:Tetramethylen-
diarain und Kadaverin = Pentamethylendiamin. Das erstere stammt,
wie wir früher schon festgestellt haben ^j^ von Arginin bzw. Orni-
thin ab. Das letztere ist auf Lysin zurückzufübren.^) Beide Amine sind
bei einer Stoffwechselanomalie, nämlich der Zystinurie, beobachtet
worden.'') Über den Zusammenhang der Entstehung dieser Amine und
der Ausscheidung von Zystin im Harn ist nicbts bekannt. Unter nor-
malen Verhältnissen ist man den Aminen im Harne nicht begegnet
oder doch nur sehr selten. Auch im Darminhalt und den Fäzes scheinen
sie nicht in nachweisbarer Menge zugegen zu sein. Wir müssen trotz-
dem mit der Möglichkeit rechnen, daß die Darmflora aus Amino-
säuren auch Amine bereitet. Wahrscheinlich werden sie in den Geweben
normalerweise umgewandelt. Vielleicht vermag der an Zystinurie Leidende
nicht nur Zystin nicht abzubauen, sondern auch gebildete Amine nicht
zu spalten.^)

Sehr wichtig ist die Feststellung, daß in der Darmschleimhaut
(Ü-Imidazolyläthylamin nachweisbar ist.^) Es entstammt vielleicht
dem Darmkanal. Es ist nämlich gelungen, aus der Darmflora einen Ba-
zillus zu isolieren, der aus Histidin dieses Amin bildet.^") Es ist jedoch
auch möglich, daß die Darmzellen es bereiten. Die Beobachtung, daß
mancherlei Organextrakte eine dem ß-lmidazolyläthylamin nahestehende
Wirkung entfalten, hat zu der Vermutung geführt, daß dieses Amin oder

*) Vgl. hierzu auch Yvho Hämäläinen: Skand. Archiv, f. Physiol. 30. 196 (1913).

^) Vgl. auch K. F. Pelkan und G. H. Whipple: The J. of Biol. Chem. 50. 499,
513 (1922).

■') Vgl. hierzu Fritz Lade: Zeitschr. f. physiol. Chem. 79. 327 (1912). Hier findet,
sicli die Literatur ühcr diese Frage.

*) Vgl. hierzu S. 459. ^) Vgl. S. 321. «) Vgl. S. 324.

') L. V. Udränsky und £" Baumann: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 21. 2744,
2939 (1888); Zeitschr. f. physiol. Chem. 13. 562 (1899). — Stadfhagen und L. Brieger:
Virchows Archiv. 115. 490 (1889). — A. E. Garrod: Inboru errors of metabolisni.
Croonian lectures. 1908. - - A. E. Garrod und W. H. Hurtlei/: Journ. of Physiol. 34. 21(5
(1906). — A. Loewy und C. Neubcrg: Zeitschr. f. physiol. Chem. 43. 338 (1904).

*) Vgl. hierzu Fmil Abderhalden und Ernst Wertheimer : l'Jiügers Archiv. 197.
( 1922).

") G. Barger und //. JI. Dale': .lourn. of Physiol. 41. 499 (1911). — Vgl. auch
über ß-Imidazolyläthylamin aus Fischfieisch. IJ. Suzuki, U. Mihata, S. Otsuki, R. Junge,
l\. C. BItaratkar, Y. Okuda, S. Odake, K. Yoshimura und Y. Tanaka: Journ. (3oll. Agri-
cult. Tokio. 5. 1 (1912).

'») Edmund Mellanby und F. W. Twort : Journ. of Physiol. 45. 53 (1912).

Eiweißstoft'e und ihre Bausteine.

523

eine ihm nahe verwandte Verbindung in bestimmten Geweben gebildet
wird. Besonders wirksam sind die Extrakte aus der Hypophyse, und
es scheint, daß dieses Organ Verbindungen bereitet und sezerniert, die den»
Imidazolyläthylamin nahe steheni), jedoch nicht mit ihm identisch sind.-)

Über den Abbau von Aminen im tierischen Organismus unterrichten
die folgenden Beobachtungen. 3) Wurde Indoläthylamin — das aus
Tryptophan sich bildende Amin — durch die Leber geleitet, dann ent-
stand Indolessigsäure. Wurde dieses Amin Hunden verfüttert, dann
erschien im Harn Indolazetursäure. Sie ist ganz entsprechend auf-
gebaut, wie die Phenylazetursäure, d. h. es hat sich die gebildete Indol-
essigsäure mit Glykokoll unter Wasseraustritt vereinigt:

CH

HC

C . CH.. . (^OOH + HNH . CH., . COOH =

HCy ,C\ JCR

Aminoessigsäure

CH NH
Indolessigsäure
CH
HC^^Ci C . CH, . CO . NH . CH, . COOH -f H, 0

HCV /^'

CH
CH NH
Indolazetursäure

Indolazetyl-'glyzin.

Die Bildung der Indolazetursäure ist von ganz besonderem Interesse,
weil diese Verbindung höchstwahrscheinlich das sogenannte „Chromo-
gen" des Uroroseins darstellt.*) Ferner lehrt das Ergebnis der Ver-
fütterung von Indoläthylamin, daß die Indolessigsäure auch über das
entsprechende Amin gebildet werden kann 5):

CH

HC^\C-

NH,

HC

x.

•c^

C . CH, . CH . ICOO H HC

CH

NH

CH

HC

c-

.C

CH

Tryptophan=:Indol-
a-am in ©Propionsäure

CH NH
Indoläthylamin

C.CH.3.CH0.NH2 + CO.,
CH

M Hermann Fiihner: Therap. Moiiatsh. März (1913); Deutsche med. Wochenschr.
Kr. 11 (1913).

^) Vgl. John J.Ahel und Seiko Kubota: The J. of pharm, and experim. Ther. 13.
243 (1919). — John J. Abel unüi D.J.Macht: Ebenda. 14.279(1919). — II.W. Dudley:
Ebenda. 14. 295 (1919). — M. 1. Hanke und Karl K. Koeßlcr: The J. of biolog. ehem.
43. 557 (1920). — H. H. Dale u. H.W. J)udlei/: The J. of pharm, and experim. Ther.
18. 27 (1921).

■') Arthur James Eivins und Patrick Flayfair Laidlaiv: The biochem. Journ, 7.
18 (1913). — M. Guggenheim und W. Lößler: Biochem. Zeitschr. 72. 325 (1916).

*) Vgl. hierzu' S. 518. =) Vd. hierzu S. 520.

524

XW . Vorlesung.

CH

+ 20 — NH,

HC
HC

nC. CH, . COOH

c.

T.H

C'H NH

Indolessigsäure.

Dali auch die Ph en y lessii>;sä ure und die p-Oxypheuyl-
essigsäure in ganz entsprechender Weise aus den zugehörigen Aminen,
nämlich dem Phen y lät hy 1 ami n und dem p-Oxy phenyläthy 1-
amin gebildet werden können, haben direkte Versuche ergeben. Wurde
Hunden per os p-O xyphenyl äthy laniin gegeben, dann erschien im
Harn p - 0 x y p h e n y 1 e s s i g s ä u r e. ') Das gleiche Resultat gaben Durch-
blutungen von Leber und lUerus.

Es ist auch möglich, daß die Umwandlung des Amins in die Säure
über den entsprechenden Alkohol führt. Dieser Weg sei am Beispiel der
Bildung von p-()xyphenylessigsäure aus p-Oxyphenyläthylamin unter
Fortlassung etwaiger Zwischenstufen, wie z. B. des Aldehyds, dargestellt :

C . OH

C.ÜH

HC^^|CH

HC^ JcH NH2

C.CHo.CH.COOH

Tyrosin = p-O xyphenyl-
a-aminopropionsäure

+ H.,0"NH3 -

CO,

HC CH

I II
HC CH

y C . CH, . CH,

p-Oxyj)henyl-äthylamin

HC

C . OH

CH

\,

CH

C . (^H, . CHa . OH
p - O X y p h e n y 1 ä t h y 1 a 1 k 0 h 0 1

C . (JH

+ 20 — EJ)

llCi

CH

C . CH, . COOH
p-O xyphenyl -essigsaure.

Die Amine haben alle einen mehr oder weniger ausgesprochenen
Einfluß auf den tierischen Organismus. G. Bar<jer und H. H. Dale^) ver-

*) A. J. Ewinn und P. J'. Laidlau-: .lourn. of Piiysiol. 41. 7H (191U).

») //. JI. Dale und W. K. Diron: .lonrn. of Physiol. 39. 2:') (U)09). — G. liarger
.irid //. //. Dale: Ebenda. 41. 19 (1910): 41. 499 (191U). - H. II. Dalr und /'. /'.
Laidlau- : Ebenda. 41. 318 (1910).

Kiwoißstoffe und ihro Bausteine. ö-Jfi

gleichen die Wirkung der Amine mit der des Adrenalins, eines Inkret-
stoftes der Nebenniere. Sie wirken alle erregend auf das sympathische
Nervensystem, i-1 midazolyläthylamin steigert z.B. vorübergehend
die Schlagfolge des Herzens sehr stark. ') Es bewirkt ferner Verengerung
der Blutgefäße und damit Steigerung des Blutdruckes. Besonders inter-
essant ist die Wirkung der Amine insbesondere des Imidazolyläthylamins
auf die glatte Muskulatur und im besonderen auf den Uterus. Es bewirkt
kräftige Kontraktionen. Diese Beobachtung ist deshalb l)esonders bedeu-
tungsvoll, weil dieses Amin neben anderen im Mutterkorn vorkommt und
otfenbar dessen Wirkung mit bedingt. Indoläthy l.amiu wirkt ganz
ähnlich. -j Ee bewirkt in Dosen von 20 mg subkutan injiziert bei Katzen
heftige Krämpfe. A g m a t i n hat nur geringe Wirkungen, p -0 x y j) h e n y 1-
äthylamin wirkt durch Vermittlung des N. symi)athicus auf die glatte
Muskulatur, während dem Imidazolyläthylamin eine direkte Wirkung zu-
kommt.^l Phenyläthylamin und p-Uxyphenyläthylamin erhöhen den Gesamt-
umsatz des Organismus.*)

Schließlich sei noch schwefelhaltiger Produkte gedacht, die
in Dickdarmgasen enthalten sind und ihre Entstehung ohne Zweifel in
erster Linie der Einwirkung von Bakterien auf Zystin verdanken. Yj& sind
dies Methy Imerkaptan. CH, . SH und Schwefelwasserstoff.
H.tS. Was die erstere Verbindung anbetrifft, so kann sie. wie direkte
Versuche ergeben habendi, durch Bakterien aus Eiweiß und aus Zystin
entstehen. Meistens ist jedoch die im Harn auftretende Verbindung in der
Nahrung schon vorgebildet.''! Im Hundeharn ist ferner Diäthy Isnlfid.
CiHg . S . C.j H5. festgestellt worden. -j Es ist wahrscheinlich auch ein Pro-
dukt der Bakterienwirkung, ■'i

Außer den genannten Verbindungen der Phenol- und Indolgruppe
und den schwefelhaltigen \'erbindungen finden sich ohne Zweifel im Harn
noch mancherlei Produkte, die direkt oder indirekt der Darmflora ent-
stammen. Darauf deuten manche Beobachtungen über die allmähliche
Abspaltung von Indol beim Versuch, diese Verbindung zu isoHeren, hin.')
Da sich die einzelnen Produkte meist nur in sehr kleiner Menge vorfinden,
ist es schwer, ihre Natur festzustellen.

') W. Etoins: Bloch. Zeitschr. 52. DB (1913). — Vgl. auch Henry (i. Barbour und
Edward M. Franke! : Jouin. of Pharmacnl. and experim. Therap. 7. 511 (1915). — Vgl.
über weitere Wirkungen: L\ Rothlin und R. <Uindlach: Arch. interuat. Physiol. 17
.')9 (1921). — Paul Schenk: Archiv f. e.xperim. Path. u. Pharm. 92. 34 (1922).

2) J\ F. Laidlaic: Biochemical Journal. 6. 141 (1911).

3) G. (^uagliariello: Zeitschr. f. Biol. 64. 2B3 (1914).

*) J. Abeiin und J. Jafi'e: Biochem. Z. 102. 39 (1920). — Vgl. über weitere
Wirkungen : M. Kuf/etia^na : Acta scholae medic. l'uiversitatis imp. in Kioto. 1. 229 (191(5).

^) M. Nencki und A'. Sieber: Monatsh. f. Chemie. 10. 526 (l890i. — C. Wohl-
(jemuth: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43. 4()9 (190öj. — C A. Ucrter : Jouru. of liii)l.
Chem. 1. 421 (1906).

'^) M. Nencki: Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 28. 206 (1891). — Max Rubner,
F. Niemann und Staqnitta Balistreri : Arcliiv f. Hygiene. 19. 136(1893).

■) .;. J. Abel: "Zeitschr. f. physiol. Chem. 20. 253 (1894).

>*) ./. Wohlgemuth: Zeitschr. f' physiol. Chemie. 43. 469 (1905). — Vgl. auch Carl
Neuberg und Groser: Zentralbl. f. Phvsiol. 19. 316 (1905).

^) Vgl. M. Jaft': Archiv f. experim. Path. u. Pharm. Suppl. 299(1908). — Ch. l'or-
eher: C. r. de l'Acad. d. Sc. 148. 1210 (1909).

526 XXV, Vorlesung,

Sicher sind uns noch nicht annähernd alle Prodakte der Täti«:keit
der Darmflora bekannt. Auch die aliphatischen Aminosäuren, wie Glykokoll,
Alanin, Valin, Leuzin usw., werden von Bakterien angegriffen. Es dürften
unter Abspaltung von Ammoniak Fettsäuren und Oxysäuren entstehen.
Auch Amine und Alkohole sind zu erwarten.

Die weitere Erforschung der Wirkung der einzelnen Bakterien auf die
verschiedenen Abbaustufen der Proteine und insbesondere auf die einzelnen
Aminosäuren wird namentlich für die Beurteilung der sog. intestinalen
Vergiftungen von größtem Werte werden. Es spricht nichts dagegen,
daß bei gestörter Verdauung und namentlich bei Bedingungen, die der
Darmflora eine ausgiebige Wirkung ermöglichen, Produkte im Darmkanale
gebildet werden, die zu Störungen führen können. Es wird das nament-
lich dann der Fall sein, wenn die Bewohner des Darmkanals bereits im
Dünndarm ihre Wirkung entfalten können. Im Dickdarm finden die Bak-
terien normalerweise nicht mehr viel Material zur Bildung der genannten
Verbindungen vor, weil im Dünndarm durch Resorption bis auf geringe
Reste alles aufgenommen wird, was durch die Fermente des Darmkanales
in die geeignete Form gebracht ist. Auch wird die Leber, die als ein
mächtiges Schutzorgan zwischen den vom Darm kommenden Blutstrom
und den großen Kreislauf gelagert ist, auch dann, wenn aus dem Darm
größere Mengen von Produkten bakterieller Tätigkeit zur Resorption ge-
langen, noch regulierend eingreifen können. Sie verbindet geeignete Pro-
dukte mit den genannten Paarungen. Manche Verbindung wird erst ab-
gebaut und umgewandelt, bis sie zur erwähnten Synthese geeignet ist,
wieder andere werden vollständig abgebaut. Versagt die Leber aus irgend
einem Grunde, dann können vielleicht schon geringe Mengen von Stofl-
wechselprodukten der Bakterien zu schweren Schädigungen führen. Viel-
leicht darf die Beobachtung, daß Hunde, deren Darmblut künstlich durch
Anlegung der £'cÄ:schen Fistel unter Umgehung der Leber in die Vena
Cava geleitet wird, besonders leicht Vergiftungserscheinungen zeigen, wenn
sie eiweißreiche Nahrung aufnehmen, im Sinne eines durch dieses Organ
bewirkten Schutzes gedeutet werden, i)

Die Verl)indungen Kresol, Phenol und Indol werden ganz allgemein
als charakteristische Stotfwechselprodukte bestimmter, den Darm bevöl-
kernder Bakterien aufgefaßt. Ihre Bildung jenseits des Darmkanales durch
Gewebszellen wird im allgemeinen für ausgeschlossen betrachtet. Wir
müssen gestehen, daß eine restlose Sicherung einer solchen Annahme zur
Zeit nicht vorliegt. Im Gegenteil eröffnet der Umstand, daß Beobachtungen
bekannt sind, wonach der tierische Organismus einen Teil der genannten
Verbindungen in seinen Zellen abbauen kann, die M()glichkeit, daß er sie
auch zu erzeugen vermag. Sie entstehen in den Zellen vielleicht nur in
ganz geringen Mengen und werden sofort weiter zerlegt. Die Kuppelung
der erwähnten Produkte an Schwefelsäure, Glukuronsäure und Glykokoll
ist vielleicht bestimmten Zellarten vorbehalten. Vor allem kommt den

*) M. Hahn, O. Massen, M. Nencki und ./. Pawlow : Archiv f. cxperim. Patli. und
Pharm. 32. IB! (1892). — F. Fischler: Deutsches Archiv f. klin. Med. 104. 300 (1911).
— Dieser Autor konnte durch Einfrabc von Säure die Vergiftungserscheinungen be-
kämpfen, bzw. durch rechtzeitige Säurezufuhr sie verhindern. Vielleicht wirkte die
Säure indirekt, indem sie die Tätigkeit der Darmtiora einschränkte.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 527

Leberzellen diese Fähigkeit zu. Die Synthese tritt vielleicht nur dann in
Funktion, wenn eine gewisse Menge an den Verbindungen Phenol, Kresol
und Indol überschritten wird. Mit der eingetretenen Synthese mit den
erwähnten Produkten ist die Abbaufähigkeit aufgehoben. Die vom Darm
her resorbierten Abbaustufen bestimmter Aminosäuren, wie Phenol, Kresol,
Indol, werden offenbar immer in der Hauptsache gekuppelt. Man wird im
allgemeinen, mögen die Dinge nun liegen wie sie wollen, die im Harn
auftretenden Mengen an Kresol, Phenol und Indol auf die Tätigkeit der
Darmfiora beziehen dürfen; denn wenn auch die KJirperzellen die Fähigkeit
besitzen sollten, jene Produkte aus bestimmten Aminosäuren zu erzeugen, so
würden sie im allgemeinen doch nicht zum Vorschein kommen, weil sie
dem weiteren Abbau unterliegen. Eine andere Frage ist die, ob es nicht
Fälle gibt, bei denen diese Zerlegung gestört oder gehemmt ist. In diesem
Falle müßte es zu einer Anhäufung dieser Verbindungen jenseits der
Darmwand kommen. Die Kuppelung und die damit verbundene Ent-
giftung würden nicht rasch genug einsetzen können. Es müßten Folge-
erscheinungen aller Art einsetzen. Manche bisher unerklärbare Störung
des Wohlbefindens läßt sich vielleicht mit derartigen Vorgängen in Zu-
sammenhang bringen, doch liegen bisher nur Vermutungen und keine
zwingenden Beweise vor. Immerhin muß der ganzen Frage der Bildung
von Kresol, Phenol und Indol und vor allem auch von Aminen und
andersartigen Abbauprodukten in den Zellen und der Störung des normalen
Ablaufs der raschen weiteren Zerlegung der einzelnen Abbaustufen erhöhtes
Interesse entgegengebracht werden.

Schließlich wollen wir nicht unerwähnt lassen, daß wir ohne Zweifel

, mit unseren Nahrungsmitteln immer kleine Mengen der oben erwähnten

Verbindungen aufnehmen. Besonders reich an Aminen ist der Käse. Aus

ihm konnte z. B. Tyranin gewonnen werden. i) Histamin ist wiederholt

als Bestandteil der Nahrung, z. B. im Fleisch festgestellt worden. 2)

*) E. Winterstein and Alb.Küng: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 59. 138 (1909).
') Vgl. J. Abel und Ä Kubota: .T. of Pharm. 13. 243 (1919).

Vorlesung XXVI.

Eiweißstoffe und ihre Hausteine.

10.

Verhalten der von der Darmwand aufgenommenen Abbaustufen der
Proteine jenseits des Darmkanals.

Der Darminhalt enthält unter normalen N'erhältnissen Peptone und
Aminosäuren. In den dem Dickdarm benachbarten Teilen des Ueums
trifft man außerdem meistens auch Abbaustufen von aromatischen Amino-
säuren an. Im Dickdarminhalt sind sie wohl immer vorhanden. Es ist
.sehr wahrscheinlich, daß im ganzen Dünndarm beständig Abbaustufen des
Eiweißes von Bakterien zu ihren Zwecken verwertet werden. Es brauchen
nicht nur jene Produkte zu entstehen, die nach stattgehabter Resorption
zum Teil durch Kuppelung mit Schwefelsäure, Glukuronsäure oder Glykokoll
vor der weiteren Zerlegung bewahrt werden und infolgedessen im Harn
zum Vorschein kommen. Es können Fettsäuren. Oxysäuren oder auch
Alkohole gebildet werden, je nach der Art der Zusammensetzung der
Bakterienflora und den herrschenden Bedingungen. Auf alle Fälle wird unter
normalen Verhältnissen immer nur ein kleiner Teil des aufgenommenen
Eiweißes von den Bewohnern des Darmes verwendet. Der bei weitem
größte Teil der Eiweißabbaustufen kommt direkt zur Resorption. Wir
haben bereits hervorgehoben, daß es zurzeit ganz unmöglich ist, die Frage
nach der Art der zur Aufnahme gelangenden Produkte sicher zu be-
antworten. Unzweifelhaft werden beständig Aminosäuren auf-
genommen. Daneben kann es sehr wohl auch zur Resorption von Pep-
tonen kommen.

Wir kommen nun zu der wichtigen Frage,- was aus den von der
Darmwand aufgenommenen Eiweißabbauprodukten wird. A priori
sollte man glauben, daß dieses Problem nicht allzuschwer zu lösen sei,
kann man doch z. B. einem Hunde große Mengen Eiweiß zu fressen geben
und feststellen, daß innerhalb relativ kurzer Zeit — in (3 bis 8 Stunden
— das aufgenommene Material fast vollständig aus dem Darm versehwunden
ist. Es ist somit nur notwendig, innerhalb dieser Zeit nachzusehen, was
aus den aufgenommenen Produkten wirdi So einfach die Fragestellung
ist, so schwierig ist ihre Beantwortung!

Der Abbau der Proteine und Peptone vollzieht sich im
Diirmkanal stufenweise. Der vom Magen dem Darme übergebene

Eiwoiüstort'e uiiil ihre Bausloine. 529

Chymus wird auf eine durch Faltenbildang — Zotten -gewaltig;- vergrüücrte
Oberfläche ausgebreitet. Er wird von den Sekreten der Darmschleimhaut und
der Pankreasdrüse und ferner von Galle durchtränkt. Der Abbau setzt sofort
energisch ein. Gleichzeitig werden die gebildeten Abbaustufen durch die
peristahischen Bewegungen des Darmes weiter geschoben. Sie kommen
mit neuen Sekretmengen in Berührung. Die Bedingungen, unter denen der
Abbau sich vollzieht, wechseln. Die Reaktion, die in dem oberen Teil des
Darmes noch ausgesprochen sauer ist, verliert in den tieferen Abschnitten
des Jejunums und im Ileum mehr und mehr den sauren Charakter. Es
werden im Darme beständig Abbaustufen gebildet, die zur Resorption
geeignet sind. Sie entstehen normalerweise immer nur in kleiner Menge
an den verschiedensten Teilen des langen Dünndarms. Bald wird hier
etwas aufgenommen, bald dort. Fortwährend strömt an den Zellen des'
Darmes Blut und ferner Lymphe vorbei. Beide Flüssigkeiten sind durch
die ungezählten Kapillaren, die jede einzehie Zotte versorgen, auf eine
gewaltig große Oberfläche ausgebreitet.

Die aufgenommenen Produkte können in den Zellen des Darmes
Halt machen, sie können jedoch auch sofort an das Blut und die Lymphe
weiter gegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, daß schon inner-
halb der Darmwand Veränderungen vor sich gehen. Den aufgenommenen
Spuren von Abbauprodukten zu folgen, ist außerordentlich schwierig. Es
bestehen nämlich alle Zellen des tierischen Organismus und auch alle
Zwischensubstanzen, wie Bindegewebe usw., vornehmlich aus Eiweiß. Auch
das Blut enthält große Eiweißmengen. Ferner werden im Organismus
beständig Eiweißstoffe zerlegt. Es entstehen, wie wir bald erfahren
werden, in den Zellen Peptone und Aminosäuren. Die letzteren werden
weiter abgebaut. Zwischenprodukte im Abbau von Aminosäuren, solche
selbst und ihre letzten Abbauprodukte können beständig dem Blute über-
geben werden. Wie sollen wir entscheiden, ob ein im Blute gefundenes
Produkt soeben vom Darme aufgenommen worden ist oder irgend einer
Zelle des Körpers entstammt?!

Die ganze Fragestellung würde viel einfacher zu beantworten sein,
wenn von der Darmwand aus dem Chymus eigenartige, charakteristische
Abbaustufen aufgenommen würden, oder wenn jenseits des Darmes Pro-
dukte entstehen würden, die sich ohne weiteres in direkte Beziehung zur
Resorption von Eivveißabbaustufen bringen ließen. Endlich würde unzweifelhaft
das ganze Problem nach der Art der den Körperzellen zugeführten Eiweiß-
abbaustufen schon längst klar entschieden sein, wenn der tierische
Organismus in irgend einem Organ Lagerstellen besäße, die von aufge-
nommenen Verbindungen, die zum Eiweiß in Beziehung stehen, gespeist
würden. Wohl kann nach neueren Beobachtungen die Leber Eiweiß in
gewissem Umfange speichern \), wir sind jedoch nicht imstande, wie das
bei den Kohlehydraten und Fetten der Fall ist, Eiweiß in gewissen Grenzen
nach Belieben zum Ansatz zu bringen. Wir finden viehnehr die zunächst über-
raschende Tatsache, daß mit der Zunahme der in Form von Eiweiß ver-
fütterten Stickstofl"men}2;e bei gleichbleibender Zufuhr von stickstofl"frcien

») Vgl. yV. Berq: Biochcm. Zeitschr. 61. 428 (l'.)U). — W. ßir;/ luul ('. l'ahn-
Bronner: Ebenda. 61."4B4 (li)14). — Hans Stiibel: Pßiif/ers Archiv. 185. 74(1920).—
/'. Junkersdorf: Fjlüger?, Archiv. 186. 254 (1921).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, .t. Aufl. 34

530 XXVI. Vorlesung.

Nahrangsstoffen — Kohlehydraten und Fetten — die Ausfuhr stickstofi-
haltiger Stoflfwechselendprodukte annähernd Schritt hält. Je mehr Eiweiß
wir zuführen, um so mehr stickstoffhaltige Produkte erscheinen im Harn.
Wir dürfen aus dieser Erscheinung nun nicht, wie dies früher oft ge-
schehen ist, den Schluß ziehen, daß der ausgeschiedenen Stickstoffraenge
ein vollständiger Verbrauch der das Eiweiß aufbauenden Bestandteile ent-
spricht. Es hat vielmehr die exakte Untersuchung des Eiweißstoffwechsels
und besonders des Verhaltens der Aminosäuren im Zellstoffwechsel ergeben,
daß wir bei der Beurteilung des Eiweißumsatzes nicbt, wie es allgemein
üblich war, nur die im Eiweiß aufgenonynene Menge Stickstoff der im
Harn ausgeschiedenen und im Kot verbliebenen Stickstoffmenge gegen-
überstellen dürfen. Es verläßt nämlich, wie wir gleich erfahren werden,
nur ein relativ kleiner Teil des Kohlenstoffs des Eiweißes den Organismus
mit dem Stickstoff zusammen. Der übrige Kohlenstoff tritt, wie wir bereits
wiederholt hervorgehoben haben, in Beziehungen zu Kohlehydraten und
vielleicht auch zu Fetten. Es können somit sehr wohl Teile des auf-
genommenen Eiweißes gespeichert werden, nur nmß zuvor der Stickstoff
austreten und zugleich eine Umwandlung erfolgen, welche die direkte Be-
ziehung zum Eiweiß bzw. zu seinen Bausteinen löst.

Diesem Umbau von Aminosäuren in Zucker können wir leider l)ei
Untersuchungen, die den Stoffwechsel des ganzen Tieres betreffen, nicht
direkt folgen. Wir können ihn nur in seiner Gesamtheit aus Stoffwechsel-
versuchen erschließen und ihn durch Versuche am überlebenden Organ
wahrscheinlich machen. Diese Umwandlung vollzieht sich sicher nicht in
großem Umfange auf einmal, sondern immer nur bald hier, bald dort in
kleineren Schüben.^) Daher kommt es, daß wir den Zwischenstufen der
Überführung von Aminosäuren in Traubenzucker in den Geweben und
auch im Blute nicht begegnen. Wird es einmal möglich sein, Spuren von
einzelnen Verbindungen zu folgen, dann wird gewiß auch hier mancher
Weg, den bestimmte Produkte zurücklegen, bis sie in andere übergeführt
sind, klar sichtbar werden. Vorläufig vermögen uns die Beziehungen der
Bausteine der Proteine zu den Kohlehydraten nichts über die Art der
vom Darm aufgenommenen Eiweißabbaustufen und der zum Transport
gelangenden auszusagen.

Da wir die gestellte Frage nach der Art der vom Darm auf-
genommenen Eiweißabbaustufen und die Form, in der ihre Überführung
zu den Körperzellen erfolgt, nicht eindeutig beantworten können, so bleibt
uns nichts anderes übrig, als die wahrscheinlichsten Möglichkeiten zu
besprechen. Zunächst müssen wir die Frage entscheiden, welchen Weg
die aufgenommenen Eiweißabbauprodukte einschlagen. Es unter-
liegt keinem Zweifel, daß im wesentlichen der Blutweg benutzt wird, doch
findet ohne Zweifel stets auch ein Transport v^on Eiweißabkömmlingen
von Seiten der Lymphe statt. 2)

Wir wollen nunmehr versuchen, den von der Darmwand aufgenom-
menen Produkten zu folgen. Zunächst interessiert uns ihr Ver-

*) Es scheint, daß die Leber an diesen Umwandlungen besonders Ijeteiliirt ist
Vgl. P. Junkersdorf: Pflüger?, Archiv. 186. 254 (1921).

*) Emil Abderhalden, Arno Ed. Lampe und E. S. Ijondon: Zoitschr. f. plivsiol.
Chemie. 84. 213 (1913).

Kiweißstoffc und ihre Bausteine. 531

halten in der Darm wand. Wir haben gesehen, daß die aus dem
Darmkanal aufgenommenen Bausteine der Fette in dieser wenigstens zum
Teil zu Neutralfett zusammengefügt und dann in dieser Form durch des
Ductus thoracicus dem Blute zugeführt werden. Sollten nicht auch
die resorbierten Eiweißabbaustufen in den Zellen des
Darmes wieder zu Eiweiß vereinigt werden? Es wäre z. B.
denkbar, daß in der Darmwand von bestimmten Zeliarten beständig jene
Proteine gebildet Averden, die sich im Bhite und im besonderen am Blut-
plasma tinden. In diesem Falle kimnten wir die Zellen der Darmwand
mit solchen von Drüsen vergleichen, die ja auch beständig Stoffe auf-
nehmen, sie umwandeln und dann nach außen oder in die Lymph- bzw.
Hhitbahn Sekret- bzw. Inkretstoffe abgeben, die eine ganz bestimmte Zu-
sammensetzung haben. Genau ebenso könnten die Zellen der Darmwand
aus dem aus dem Darmkanal aufgenommenen Gemisch von Verdauungs-
produkten ein gleichartiges Gemenge von ^'erbindungen und insbesondere
von Proteinen bereiten, das dann als Xährmaterial der Gewebe dem Blute
übergeben würde. Auf diese Weise würden dem Blute stets quantitativ
und qualitativ die gleichen Produkte zugeführt. Die Zellen des Darmes
könnten bei der Synthese dieses Eiweißgemenges manchen Stoff' zurück-
halten, ihn umwandeln und vielleicht aucli schon manche wichtige Syn-
these in die Wege leiten, die v^on bestimmten Aminosäuren ihren Ausgang
nimmt. Bei dieser Überführung des heterogenen Gemisches von Abbau-
stufen in ein homogenes Material würden sicher viele Abfallstoffe entstehen.
Bald würde dieser, bald jener Baustein un verwertbar sein. Er könnte
umgewandelt oder zur weiteren Benutzung der Leber oder auch anderen
Körperzellen zugeführt werden. Manches Eiweißabbauprodukt dient ferner
vielleicht im tierischen Organismus auch ganz bestimmten Aufgaben und
wird direkt übernommen.

D i e A n n a h m e e i n e r E i w e i ß b i 1 d u n g in d e r D a r m w a n d
konnte durch keine \' ersuche bewiesen werden. Es wurde
die Frage aufgeworfen, ob die Darmwand während der Resorption von
Eiweißabbauprodukten einen höheren Gehalt an Eiweiß aufweist, als vor
der Resorption.^) Es ließ sich kein deutlicher Unterschied feststellen. Ein
solcher fehlt vielleicht deshalb, weil die Möglichkeit besteht, daß das
gebildete Eiweiß sofort dem Blute übergeben wird. Ferner ist versucht
worden, eine Eiweißsynthese im überlebenden Darm festzustellen. Es wurde
in einen solchen ein Gemisch von Eiweißabbaustufen eingeführt. Eine
Bildung von Eiweiß war nicht nachweisbar. 2) Auch dieser Versuch schließt
nicht aus, daß unter normalen Verhältnissen in der Darmwand sich eine
Synthese von Plasmaproteinen vollzieht, weil ihre Bildung sich wahrschein-
lich nach dem Bedarf richtet, und es sicher in hohem Maße auf die vor-
handenen Bedingungen ankommt, ob ein Aufbau aus zugeführten Bau-
steinen eintritt. Es sei noch bemerkt, daß man selbstverständlich niciit
an eine Bildung einzelner Zeliproteine in der Darmwand denken darf.
Die Zellen der Darmwand können ja nicht über den Eiweißbedarf der
einzelnen Körperzellen unterrichtet sein. Wohl aber ist die Möglichkeit
gegeben, daß vom Darme aus je nach Bedarf die Menge der Plasma-

M Etiiil Abderhalden und E. S. London: Zeitschr. f. physiol. Chem. 55. 251 (1910).
==) Peter Rona: Biochem. Zeitschr. 46. .307 (1912).

34*

5;',2 XXVI. N'orlesuiiij.

eiweißstüffe ergänzt wird. Diese stellen ottenbar - zum Teil wenigstens
— das Nährmaterial der Körperzellen dar. Die erfolgreichen Versuche
von Carrel^), dem es gelang, Gewebe in Blutplasma zu züchten und sie
zur Zellvermehrung zu bringen, beweisen ohne Zweifel, daß die Organ-
zellen auf Kosten der im Plasma enthaltenen Stoffe leben können. Sicher
kommen auch die vorhandenen Eiweißstoffe in Betracht, denn der Gehalt
des Blutes an nicht eiweißartigen, stickstoffhaltigen Produkten ist sehr
gering. Leider sind bis jetzt noch keine eindeutigen Beobachtungen über
die wirkliche Zunahme der explantierten. in Plasma gezüchteten Gewebe
an neugebildetem Material gemacht worden.

Eine weitere Möglichkeit ist die, daß in der Darm wand die
aufgenommenen Ei w ei ßab bau stufen weiter verändert
werden. Einmal könnten etwa aufgenommene Peptone a ollständig zu
Aminosäuren abgebaut werden. Es könnte jedoch auch eine Umwandlung
der einzelnen Aminosäuren sich vollziehen. Es wäre z. B. denkbar, daß
aus ihnen Traubenzucker gebildet wird, oder sich Beziehungen zu anderen
Verbindungen anbahnen. Diese Umwandlung brauchte nicht alle aufge-
nommenen Aminosäuren zu betreffen. Nun wissen Avir, daß der Abbau
der Aminosäuren in den Geweben in der Regel in der Weise erfolgt,
daß frühzeitig die Aminogruppe abgespalten wird. Es müßte somit im
Falle eines umfangreicheren Abbaues von Aminosäuren in der Darmwand
während der Periode der Aufnahme von Eiweißabbauprodukten aus dem
Darmkanal im Blute in größerer Menge Ammoniak erscheinen. In der
Tat linden sich Angaben, daß während der Verdauung von Eiweißstoffen
das Blut der Pfortader einen erhöhten Gehalt an diesem aufweise. 2) Dieser
Befund ist nicht eindeutig. Es kann sich auch um Ammoniak handeln,
das im Darmkaual entstanden ist. Wir haben ja erfahren, daß Bakterien
Ammoniak aus Eiweißbausteinen abspalten, denn nur auf diesem Wege
ist die Entstehung von Phenol und Indol aus den entsprechenden Ami-
nosäuren möglich. Daß das im Blute auftretende Ammoniak zum großen
Teil durch Resorption aus dem Dickdarm in dieses gelangt, hat Folin-')
durch direkte Beobachtungen über seine Herkunft gezeigt.

Es liegen keine Beweise für die Annahme vor, daß
in der D a r m w a n d resorbierte E i w e i ß a b b a u p r 0 d u k t e in
i r g e n d w i e i n B e t r a c h t k 0 m m e n d e n M e n g e n über d i e A m i n 0-
säuren hinaus verändert werden. Selbstverständlich werden die
Zellen der Darmwand genau so, wie die übrigen Organzellen beständig
Eiweiß bzw. Aminosäuren umsetzen. Jede einzelne wird solche ihrer
Aminogruppe berauben und den Abbau weiter führen können. Es ist
jedoch nicht erwiesen, daß die Zellen der Darmwand über ihren eigenen
Bedarf hinaus Aminosäuren zerlegen.

') Alexis Carrel und M. /', Jiurroirs: Journ. Americ. med. Ass. 1379 (1910). —
Vgl. weitere Literatur im Haiidb. d. biochem. Arbeitsmethoden. ,3. 836 (1912); 0. .'il9
(1912). — Ferner Alber/ Oppcl: Zentralbl. f. Zoologie, ullgem. u. expcrim. Biologie. 3.
209 (1913).

^) M. Hahn, 0. Massen, M. Nencki und ./. Pawloir: Arcliiv f. experim. Patli. u.
Pharm. 32. 161 (1896). — M. Nencki, J. I'awlow und ./. Zaleski: Ebenda. 37. 26 (18'.)iii.
— Vgl. auch <). Cohnheim: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 33. 9 (1901); Dh 396 (1902).

■') Offo Folin und VV. />rnis: .lourn. of Biol. Chem. 11. 1(')1 (1912).

Kiweißstorti' uiul ihre Bausteine. 58^

Es bleibt nun noch die folgende Miiglichkeit. Die aus dem Darm-
kanal a u f g e n 0 ni m e n c n E i av e i ü a b b a u s t n f e n durchwandern
als solche das Darniepithel und gehen in das Blut über.
Zunächst gelangen sie in die Pfortader und in dieser zur Leber. Es ergibt
sich die Frage, ob dieses Organ Eiweißabbaupiodukte verändert oder aber
direkt durchläßt. Im einen Falle würden wir die resorbierten Eiweißabbau-
stufen nur im Pfortaderblut antreffen, im anderen wären sie auch im
Ulnte des ül>rigen Kreislaufes zugegen. Es ist lange Zeit unermüdlich nach
Aminosäuren und Peptonen im Blute geforscht worden, ohne daß es ge-
lungen wäre, zu eindeutigen Resultaten zu gelangen. Einzig im Rinderblut
wurde freies Gly kokoll aufgefunden i), doch dürfte dieser Befund kaum
mit der Resorption von Aminosäuren aus dem Darmkanal in Zusammen-
hang stehen, weil die Eiweißkörper der Nahrung im allgemeinen nur über
geringe Ulykokollmengen verfügen. Das festgestellte Glykokoll entstammt
ohne Zweifel dem Zellstoftwechsel. Wir werden noch erfahren, daß der
tierische Organismus diese Aminosäure in großen Mengen bilden kann.
Der Umstand, daß bis vor kurzem weder Aminosäuren noch Peptone im
Blute aufgefunden werden konnten, kann mehrere Ursachen haben. Ein-
mal ist es Avohl möglich, daß die »Spuren von Am inosäur en,
die in jedem Zeitpunkt zur Resorption gelangen, sofort
d e n G e w e b e n zugeführt und dort festgehalten werden. Wir
können ja immer nur das Blut in einem bestimmten Augenblick dem
Organismus entnehmen und auf diese Weise auf jene Aminosäuren fahnden,
die sich eben auf dem Wege vom Darm zu der Leber bzw. zu den übrigen
Geweben befinden. Es ist versucht worden, Vergleiche zwischen dem
Gehalt des Blutes an Aminosäuren vor, während und nach stattgehabter
Eiweißverdauung zu ziehen. Die Resultate waren nicht befriedigend.

Man mußte ferner mit der Möglichkeit rechnen, daß die Amino-
säuren in irgend welchen Zellen zum Transport gelangen.
Es wäre ja möglich, daß die weißen und auch die roten Blutkörperchen
sich mit solchen beladen. ^) Ferner ist wiederholt die Vermutung geäußert
worden, es könnten die Proteine des Blutplasmas und viel-
leicht auch der Lymphe Aminosäuren locker binden. Es ist
schwer, diese Möglichkeiten eindeutig zu prüfen. Die Zellen des Blutes
brauchen für ihren eigenen Stoftwechsel Eiweißstofle bzw. Aminosäuren.
Ferner wissen wir, daß sie über Fermente verfügen, die Eiweiß und
Peptone spalten können. Wie alle anderen Körperzellen werden auch die
roten und weißen Blutkörperchen aus Eiweiß Aminosäuren bilden. Ein
Gehalt der Zellen des Blutes an bestimmten Stoffen darf somit nicht ohne
weiteres mit einer Überführung nach den Geweben in Verbindung gebracht
werden. ^)

Die wichtigste Ursache des Versagens der bisherigen
Versuche, im Blute Eiweißabbauprodukte nachzuweisen,
liegt 0 h n e Z w e i f e 1 i n d e r M e t h o d i k. Zunächst ist versucht worden,
den Gehalt des Blutes an stickstoffhaltigen Produkten nicht eiweißartiger
Natur im Hungerzustand und während der Verdauung von Eiweiß fest-

') A. Bitif/el: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 57. 382 (1908).

^) Vgl. hierzu auch A. Constanfiiio: Biochem. Zeitschr. 55. 402, 411 (1913).

3) \gl. hierzu Emil AhderhaJdcn und //. Kiirfen: Pjlik/eri^ Archiv. 189. 311 (1921).

534 XXVI. Vorlesung.

zustellen.!) Die Ergebnisse waren widerspreebend. Offenbar war die rest-
lose Beseitigung der Eiweißstoffe nicbt immer gelungen. Nach Verbesserung
der Methodik der Stickstoffbestimmung in kleineren Mengen von Blut und
\'erwendung einer zweckmäßigen Art der Enteiweißung ist es FoJin und
Denis^) gelungen, zu zeigen, daß während der Aufnahme von
Eiweißabbaustufen von seiten des Darmes im Blute die
Menge jener stickstoffhaltigen Verbindungen ansteigt,
dienichteiweißartigerNatursind. Ferner konnten diese Forscher
durch Bestimmung einzelner stickstoffhaltiger Bestandteile des Blutes, wie
des Kreatins, des Harnstoffes, des Ammoniaks, es sehr wahr-
scheinlich machen, daß die Vermehrung der nicht Eiweiß darstellenden
Verbindungen im Blute auf eine Zunahme von Aminosäuren zu beziehen
ist. Meyer und van Slijke ») konnten diesen Wahrscheinlichkeitsschluß noch
dadurch stützen, daß sie nicht nur den Stickstoffgehalt des
enteiweißten Blutes bestimmten, sondern auch die Menge
des Am inos tick Stoffs. Wir haben früher erwähnt*), daß das Eiweiß
über nur wenige freie Aminogruppen verfügt. Je weiter es abgebaut wird,
um so mehr Aminogruppen werden frei. Vergleicht man in einem Gemisch
von Eiweißabbauprodukten das Verhältnis von Gesamtstickstoif zum Amino-
stiekstotf. dann kann man beurteilen, ob es viele einfachere Eiweißabbau-
stufen oder gar Aminosäuren enthält. Schließlich ist es noch geglückt •'),
mittels Triketohydrindenhydrat, eines Reagenzes, das mit Aminosäuren,
Polypeptiden und Peptonen auch in großer Verdünnung eine Blaufärbung
gibt, zu beweisen, daß während der Verdauung von Eiweiß das Blut eine
deutliche Zunahme von solchen Verbindungen zeigt, die sicher nicht Eiweiß
sind, denn sie dialysieren leicht. ^^

Die vorliegenden Ergebnisse zeigen eindeutig, daß während der Au f-
nahme von Eiweißabbauprodukten im Blute Verbindungen auftre-
ten, die nicht Eiweiß sind, dagegen zu Eiweißabbaustufen direkte
Beziehungen haben. Diese Produkte, die auch dann zu finden sind, wenn
man Peptone oder direkt Aminosäuren in den Darmkanal einführt, können
der Gruppe der Peptone angehören oder aber Polypeptide und endlich

*) Vgl. hierzu u. A.: Gustav r. Bergmann und Leo Langstein: Hofmeüters Beitr.
6. 27 (1904). — G. V. Bergmann: Ebenda. 6. 40 (1904). — H. Holdweg uud H. Meyer:
Ebenda. 11. 381 (1908). — ' H. Pringle und W. Cranier: Jonrn. of Physiol. 37. 158 (1908).

2) Otto Folin und W. Denis: The Journ. of biol. Chem. 11. 87, 493 (1912); 12.
141 (1912): 12. 253 (1912). — Vgl. auch zu diesem Problem 0. Folin: Americ. Journ.
ot Physiol. 13. 117 (1905). — Otto Folin und //. Berghmd : The J. biol. Chem. 51
395 (1922). — Vgl. ferner Paul Ggörgy und Edgar Zunz: Journ. of biol. Chem. 21.
511 (1915).

3) Donald, D. van Slgke und Gustav M. Meyer: Journ. of biol. Chem. 12. 399
(1912). — Vgl. auch H. Delaunuy: Contribution ä l'ätude du röle des acides amines
dans l'organisme animale. A. Destout, aine et Cie., Bordeaux 1910. — E. S. London.
X. A. Dobroivolskaja uud A. 1>. Wolkotc: Zeitschr. f. plivsi(d. Chemie. 87. 325. 334 (1913).

*) Vgl. S. 373 ft".

^) Emil Abderhalden und Arno Ed. Lanipr: /eitsclir. f. physiol. (Tieniie. 81.
478 (1912).

*) Der l'mstand, d;iß uucli andere A'erbindungen als Eiweiß und seine Aiikömm-
linge mit Triketohydrindenhydrat reagieren [vgl. W. Halle, K Lonrenstein und 7?. Piihram:
Biochem. Zeitsclir. 55. 3r)7\l913); Carl Neuhrrg : Ebenda. 56. 495 (1913)]. vermag die
Beweiskraft dieser Versuche niclit zu erschüttern, weil unter den angewandten Bedin-
gungen kaum andere Produkte für die Farl»reaktion in Betracht kommen, uud außer
(b^m sr-hließlich die Isolinrung von Amiuosäureu geglückt ist.

Eiweißstotfe und ihro Bausteine. 535

Aminosäuren sein. Nun haben frühere Versuche schon ergeben, daß das
Blutplasma unter normalen Umständen keine Produkte enthält, welche
die Biuretreaktion geben und nicht eiweißartiger Natur sind. ') Auch neuere,
mit besonders scharfen Methoden durchgeführte Untersuchungen haben
gezeigt, daß die Zunahme des Blutes an nicht eiweißartigen Produkten
auf Verbindungen entfällt, die keine Biuretreaktion geben. 2) Es können
somit jene stickstoffhaltigen, dialysierbaren, nicht koagulierenden, während
der Resorption von Eiweißabbauprodukten an Menge zunehmenden Pro-
dukte nur noch Peptone, die die genannte Farbreaktion nicht zeigen, ferner
einfacher zusammengesetzte Polypeptide und endlich Aminosäuren sein. Es
t^ei gleich erwähnt, daß alle Beobachtungen dafür sprechen, daß im Blute
während der Verdauung der Proteine Aminosäuren in vermehrter
Menge zugegen sind.

Es darf nicht verschwiegen werden, daß die vorliegenden Beobach-
tungen die Anwesenheit von Aminosäuren im Blute nur sehr wahrscheinlich
machen, jedoch nicht direkt beweisen. Als letztes Glied der ganzen Be-
weisführung mußte die Darstellung von Aminosäuren aus Blut gefordert
werden. Es ist nun gelungen, durch Dialyse großer Mengen von
Blut Aminosäuren nachzuweisen, und zwar sind alle bis jetzt be-
kannten Eiweißbausteine aus diesem in reinem Zustand isoliert worden.')

Es sei gleich hervorgehoben, daß sowohl im Pfortaderblut, als
auch im übrigen Blut Aminosäuren anzutreffen sind. Dagegen
stößt man, wie schon oben hervorgehoben, nirgends auf Ver-
bindungen, die die Biuretreaktion geben und nicht eiweiß-
artiger Natur sind. Aus dieser Beobachtung geht hervor, daß entweder
die im Darminhalt nachgewiesenen Peptone vor ihrer Resorption voll-
ständig bis zu Aminosäuren oder doch zu Verbindungen abgebaut werden,
die die Biuretreaktion nicht mehr geben, oder es vollzieht sich dieser
Abbau in der Darmwand. Der Leber dürfte kaum eine Rolle bei der
Überführung resorbierter zusammengesetzter Verbindungen in ihre Bau-
steine zukommen, denn man findet auch dann keine die Biuretreaktion
gebenden Stoffe im Blute, wenn sie mittels der Eckschen Fistel aus-
geschaltet worden ist.*) Allerdings sind Versuche dieser Art nie ganz
eindeutig, weil die Leber ja in Wirklichkeit nicht ganz aus dem Kreislauf
entfernt ist. Sie steht noch mit ihm durch die Leberarterie und die Leben-
venen in Verl)indung. Immerhin müßten sich im vorliegenden Falle dann,
wenn von der Darmwand Peptone ins Blut entlassen würden, im Körper-
blute solche nachweisen lassen, denn diese Verbindungen könnten erst dann
zur Leber gelangen, nachdem sie den übrigen Kreislauf durchlaufen haben.

Dürfen wir aus der Tatsache, daß während der Verdauung
.der Proteine und der mit ihr parallel gehenden Resorption von

') Vgl. S. 503.

-) Zahlreiche eigene Beobachtungen.

•') Kmif Abderhalden: Z. f. physiol. Chemie. 114. 250 (192lj. — ./. Abel de-
monstrierte auf dem internationalen Physiologenkongreß in Groningen (September 1913)
ein Verfahren, um aus dem Blute dialysierbare Stoffe abzuscheiden. Er laßt das Blut des
lebenden Tieres durch Dialysierschläuche strömen und wieder in den Körper zurückHießen.
Mit diesem Verfahren ist es Abel ebenfalls geglückt, Aminosäuren im Blute nachzu-
weisen. — Vgl. auch A Slo^se: Arch. internat. de physiol. 18. 242 (1921).

*) Emil Ahder/ialdPTi. Casimir Funk und E. S. London: Zeitschr. f. physiol. Chem.
."1I 279(1907).

536 XXVI. Vorlei^uujr.

Eiweißabbaustiifen im Blute Aminosäuren auftreten, den Schluß
ziehen, daß den Körperzellen das aufgenommene tLiweiß aus-
schließlich in Form von Aminosäuren zugeführt wird?^) Es ist
verlockend, anzunehmen, daß eine einheitliche Form der Übermittlung der
dem Eiweiß zugehiu-enden Verbindungen vorhanden ist. Es würden in dem
Falle, daß nur Aminosäuren zum Transport gelangen, die Gewebe die ein-
zelnen Eiweißbausteine nach Bedarf aufnehmen und verwenden können In
der Tat ist es auch geglückt zu zeigen, daß insbesondere das Muskelgewebe
während des Transportes der nicht eiweißartigen, stickstoffhaltigen Ver-
bindungen eine beträchtliche Zunahme aa diesen Stoffen zeigt.

Wir können die gestellte Frage am besten beantworten, wenn wir
mitteilen, welche Anforderungen an die strikte Beweisführung, daß die
Aminosäuren die einzige Form des „Eiweißtransportes" darstellen, zu
stellen sind. Zunächst genügt der (lualitative Nachweis der Aminosäuren
durchaus nicht, um festzustellen, ob die Gesamtheit der vom Darm auf-
genommenen Eiweißabbauprodukte den Körperzellen in Form von Amino-
säuren zugeführt werden. Hier können nur quantitative Untersuchungen
eine eindeutige Entscheidung bringen. Man wird durch zahlreiche Ver-
suche zu prüien haben, wie groß die Vermehrung des Blutes an Amino-
säuren innerhalb bestimmter Zeiten ist. Daran anschließend wird man
festzustellen haben, in welcher Zeit sich die Resorption einer bestimmten
Menge von in den Darmkanal eingeführten Proteinen vollzieht.

Der einfache Nachweis von Aminosäuren im Blute läßt mannig-
faltige Deutungen zu. Es kimnte nämlich auch dann zu einem Übergange
von solchen in dieses kommen, wenn in der Darmwand Plasmaproteine,
gebildet würden. Wie die vergleichende Untersuchung der Zusammensetzung
der verschiedenen Proteine ergeben hat, besitzen diese zwar die gleichen
Aminosäuren, jedoch tinden sich in den Mengenverhältnissen, in denen die
einzelnen Bausteine vorhanden sind, große Unterschiede. Würden die Zellen
der Darmwand aus dem resorbierten Gemisch von Aminosäuren und viel-
leicht auch von zusammengesetzten Eiweißabbaustufen bestimmte Eiweiß-
stoffe aufbauen, dann würden ohne Zweifel viele Aminosäuren übrig bleiben,
für die keine Verwendung vorhanden ist. Es würde sich die Verwend-
barkeit jeder einzelnen Aminosäure nach der im Minimum vorhandenen
richten — vorausgesetzt, daß keine Umwandlung der einen Aminosäure in
andere eintritt. 2)

Ferner muß noch das folgende Bedenken beseitigt werden. Wir beob-
achten, daß auch im Hunger beständig im Harn stickstoffhaltige Produkte
auftreten, von denen wir wissen, daß sie mit dem Eiwcißstoffwechsel in
Zusammenhang stehen. Es muß nach allen Beobachtungen in den Körper-^
Zellen stets Eiweiß zum Abbau Jvommen. Wir können seine Menge auf ein'
Minimum einschränken, indem wir reichlich stickstofffreie Nahrungsstoffe
verfüttern. Es gelingt jedoch niemals, den Eiwcißstoffwechsel auch nur für
kurze Zeit ganz zum Stillstand zu bringen. Verfüttern wir Eiweiß, dann
erscheint im Harn je nach den Versuchsbedingungen und dem Zustand

*) Vgl. hierzu aiirh Joint ./. MkI, M. C. l'incoll's und ('. A. Rouillcr: Auicric.
J. of Physiol. 44. 320 (1917).

^) Emil Ahdirhuldeii : /ontrallil. f. Stoff wocliscl- und Verdauungskrankheiteii. 5.
647 (1904).

Ei\veißst.i)He uud ilue Bausteine. ÖH7"

des Tieres eine seinem KStiekstofl'^ehalt mehr oder weniger vollständig-
entsprechende iMenge Stickstoff. Es fragt sich nun. ob dieser Stick-'
Stoff unmittelbar auf das aufgenommene Eiweiü zurückzuführen ist oder
aber, ob er wenigstens zum Teil immer Proteinen entstammt, die schon
vorher in den Zellen vorhanden waren. Es spricht alles dafür, daß die
Herkunft des im Harn erscheinenden Stickstoffes eine mannigfaltige ist.'
Sicher werden ununterbrochen Eiweißstoffe der Körperzellen zerlegt und
durch neues Eiweiß ersetzt. Es wäre denkbar, daß bei reichlichem Angel)ot
von Eiweißbausteinen der Abbau innerhalb der Zellen ein gesteigerter ist.
und der Ersatz durch Proteine, die aus den zugeführten Aminosäuren ge-
bildet werden, ein besonders lebhafter ist. Sei dem nun, wie ihm wolle,
jedenfalls — und das ist für uns die Hauptsache — ist erwiesen, daß die
Körperzellen selbst Eiweiß zu Anunosäuren abbauen können. Es fragt sich
nun, was aus ihnen im einzelnen Falle wird. Sie können in den Zellen
selbst weiter abgebaut werden. Sie können jedoch auch ins Blut über-
gehen und zum Transport kommen. Diese letztere Möglichkeit führt zu
der Forderung, daß in jedem einzelnen Falle ausgeschlossen wird, daß die
im Blute und auch in den Geweben beobachteten Aminosäuren dem Zell-
stoftwechsel entstammen. Die Tatsache jedoch, daß w^ährend der Auf-
nahme von Eiweißabbaustufen von Seiten der Darmwand eine
Vermehrung des Gehaltes des Blutes an Produkten eintritt,
die wahrscheinlich zum größten Teile und vielleicht vollständig
den iVminosäuren angehören, macht es im höchsten Maße wahr-
scheinlich, daß diese Verbindungen vom Darme aus in den Kreislauf ge-
langen. Es w^äre gesucht, wollte man annehmen, daß während der Resorp-
tion von Eiweißabbaustufen auch die Körperzellen in vermehrtem Maße
Eiweiß zum Abbau bringen und dem Blute Aminosäuren übergeben. Immer-
hin muß dieser Möglichkeit gedacht werden.

Überblickt man die bisherigen Ergebnisse der Erforschung des Schicksals
der Eiweißstoffe im tierischen Organismus, dann ergibt sich mit größter
Wahrscheinlichkeit, daß die Aminosäuren im Mittelpunkt des
ganzen Eiweißstoffwechsels stehen. Über sie führt die Umwandlung
eines Eiweißkörpers in einen anderen. Sie bilden den Ausgangspunkt von
Synthesen aller Art. und über sie geht auch der Abbau zu den End])ro-
dukten des Eiweißstoffwechsels.

Die Aminosäuren werden von den einzelnen Körperzellen
in mannigfaltiger Weise verwendet. Einmal dienen sie zum Aufbau
von Eiw^eiß. Jede Zelle enthält in der ganzen Organismenwelt mehrere
Eiweißkörper. Je nach der Art der Zelle sind diese verschieden beschaffen.
Jede Tierart hat eigene Eiweißstoffe und auch jedes Organ bildet in jeder
Organismenart wieder, wie die chemische Untersuchung zeigt, besondere
Proteine. Es ist wohl möglich, daß jede Zelle Proteine ganz verschiedener
Bedeutung enthält. Es ist denkbar, daß es Eiweißkörper gibt, die aus-
schließlich Bausteine der Zelle sind. Andere dagegen bilden vielleicht das
Ausgangsmaterial zu mannigfachen Vorgängen. Es könnte auch sein, daß in
gewissem Sinne jede einzelne Zelle Keserveeiweiß enthält. Es ist nicht
auf bestimmte Zellen festgelegt und wird vielleicht nach Verbrauch immer
wieder ersetzt. Es tritt nicht in Erscheinung, wie das Reservefett und das
Glykogen, weil es sich nicht von deni übrigen Eiweiß der Zelle abhebt.
Vielleicht werden weitere Fortschritte auf dem Gebiete der Eiweißchemio

f)38 XXVI. Vorlesung.

eine Unterscheidunji; der einzelnen Zellproteine ermöglichen. Vorläufig
sind wir auf die Fermente als feinste Reagenzien auf Unterschiede im
Aufbau nahverwandter Verbindungen angewiesen. Wir finden in der
ganzen Organismenwelt neben den abbaufähigen Verbindungen auch die
zugehörigen Fermente. Ein sehr schönes Beispiel für diese Tatsache ergeben
die mannigfaltigen Glukoside der Pflanzenwelt. Stets treffen wir mit diesen
auch Fermente an, das sie in ihre Bausteine zerlegen können. Es war zu
erwarten, daß auch die Zellen des tierischen Organismus über Fermente
verfügen, die Eivveißstoffe abbauen können. Die Fahndung auf solche hat
ergeben, daß sowohl Proteasen in allen ~Körperzellen anzutreffen sind, als
auch Fermente, die Peptone und Polypeptide bis zu Aminosäuren abzubauen
vermögen. Würde die Annahme eines allen Körperzellen zukommenden, in
gewissem Sinne für den täglichen Bedarf bestimmten Reserveeiweißes in
der Form zutreffen, daß dieses Proteingemisch für jede Tierart einheitlich
ist, dann wäre zu erwarten, daß alle Zellen der verschiedensten Organe über
Fermente verfügen, die diese Eiweißart abbauen können. Die direkte Prüfung
hat ergeben, daß jede Zellart proteolytische Fermente besitzt,
die zelieigene Proteine spalten können, dagegen vermag z. B. der
fermenthaltige Preßsaft aus Leberzellen nicht aus Nierenzellen
stammende Eiweißstoffe zu zerlegen, i) Aus dieser Beobachtung folgt,
daß offenbar jede Zellart über eigenartige Proteine verfügt und sich auf
dem erwähnten Wege kein „Umsatzeiweiß", das allen Körperzellen
gemeinsam ist, feststellen läßt. Es spricht vielmehr alles dafür, daß sich
jede Zelle eigene Proteine bereitet.

Die Zelle baut ohne Zweifel beständig Eiweißstoffe ab, weil sie Bruch-
stücke davon zur Bildung von allen möglichen Produkten braucht. Es spricht
vieles dafür, daß manche Fermente in nahen Beziehungen zum Eiweiß
stehen. Auch andere Sekretstoffe dürften den Proteinen verwandt sein.
Ferner bedarf der tierische Organismus beständig der Aminosäuren. Je
weiter die Forschung der Funktionen der einzelnen Organe vordringt,
um so eindringlicher hebt sich die wichtige Tatsache hervor, daß alle
untereinander in Wechselbeziehung stehen. Die gegenseitige Beeinflussung
bestimmter Organe untereinander kann durch Vermittlung des Nerven-
systems erfolgen. Vielfach und vielleicht immer spielen auch bestimmte
Inkretstoffe als Sendboten eine große Rolle. Diese werden an das Blut
abgegeben und gelangen auf diesem Wege zu jenem Organ, das zu irgend
einer Funktion angeregt werden soll. Diese Stoffe müssen eine ganz spezi-
fische Struktur und Konfiguration haben und vermittelst dieser auf ein be-
stimmtes Substrat eingestellt sein. Dieses wird durch jene Zellart darge-
stellt, auf die der Inkretstoff eine Wirkung entfaltet. Wir könnten ohne diese
Annahme nicht verstehen, weshalb ein bestimmter, dem Blute übergebener Stoff'
nur auf eine bestimmte Zellart einwirkt und an allen anderen vorübereilt,
ohne seine Wirkung geltend zu machen. Es können chemische Beziehungen
maßgebend sein, es können jedoch auch physikalische eine Rolle spielen.
Damit der Inkretstoff einen Einfluß ausüben kann, muß er ohne Zweifel

') Emil Abderhalden und Andor Fndor: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 87. 220(1913).
— Emil Abderhalden und hruin Schiß': Ebenda. 87. 231 (1913). — Vgl. auch Martin
Jacoby: Hofmeister?, Beitr. 3. 446 (19Ö3). — Ch. Eichet: Compt. rend. de la soc. de biol.
05. O.iß (1903). — Vgl. auch Tscherikowski: Zeitschr. f. physiol. Ohouiio. 111 76(1920).

Fiiweißstoffe und ihre Bausteine. 539

in die Zelle eindringen. Vermag er das nicht, dann ist er für die be-
treffende Zelle wirkungslos. Neuere Ergebnisse machen es nun sehr
wahrscheinlich, daß manche dieser Inkretstoffe sich direkt auf bestimmte
Aminosäuren zurückführen lassen. Wir haben bereits erwähnt, daß in der
Hypophyse sich wirksame Verbindungen finden^), die dem Imidazolyl-
äthylaniin nahestehen. Ferner haben wir im Adrenalin eine Verbindung
kennen gelernt, die nahe Beziehungen zu aromatischen Aminosäuren zeigt. Von
großem Interesse ist auch die Beobachtung, daß die Zephalopoden in ihren
Speicheldrüsen p-Oxyphenyl-äthylamin bilden und nach außen abgeben. -j

Werden den Zellen von außen Aminosäuren bestimmter Art zuge-
führt, dann wird vielleicht der Eiweißabbau in der Zelle selbst wesentlich
eingeschränkt. Es scheint, daß zu den Inkretstoffen vornehmlich Amino-
säuren der aromatischen Reihe \'erwendung finden. Braucht eine Zelle solche,
dann werden wahrscheinlich nach erfolgtem Abbau von Eiweiß zahlreiche
Aminosäuren tÜr den weiteren Eiweißstoffwechsel entwertet sein. Sie werden
ihrer Aminogruppe beraubt und dann in Form von Kohlehydraten der Zelle
zur \'erfügung gestellt und, falls kein Bedarf an solchen ist, auch als
(rjykogen oder Fett gespeichert. Vielleicht erklärt sich aus diesem Umstände,
weshalb der tierische (Organismus stets beträchtliche Mengen von Stickstoff"
im Harn zur Ausscheidung bringt, auch wenn ihm so viele stickstofffreie
l'rodukte zur Verfügung stehen, daß er seinen ganzen Energieumsatz
damit bestreiten und außerdem noch solche ablagern kann. Es muß jedoch
auch hier, wie bei den Kohlehydraten, mit der Möglichkeit gerechnet werden,
daß zu bestimmten Funktionen nur Aminosäuren als Energiequelle dienen
können.

Mit der Annahme, daß die Aminosäuren im Mittelpunkt
des ganzen Eiweißstoffwechsels stehen und dieser eigentlich
besser als Aminosäurestoffwechsel bezeichnet wird, ergibt sich
für folgende, eigenartige Erscheinung eine verständliche
Erklärung. Wenn wir einem Tiere und auch dem Menschen Eiweißstoffe
zuführen und gleichzeitig Kohlehydrate und Fett geben, dann können wir
bei einer bestimmten Menge der ersteren ein sog. Stickstoftgleichgewicht
erreichen. Es wird gerade soviel Stickstoff ausgeschieden, wie im Eiweiß
zugeführt wird. Steigern wir nun die Eiweißmenge bei gleich bleibender
Zufuhr an stickstofffreien Nahrungsstoffen, dann wird nicht etwa das nun
als überschüssig zu betrachtende Eiweiß als solches im Organismus abge-
lagert, sondern es erscheint annähernd ebensoviel mehr Stickstoff' im Harn,
als in Form von Eiweiß mehr zugeführt wurde. Diese Feststellung läßt
sich vielleicht, wie folgt, erklärend Die Eiweißstoffe werden im Magen-
darmkanal weit abgebaut. Zum Transport in. der Blutbahn nach den Ge-
weben gelangen offenbar hauptsächlich und vielleicht ausschließlieh Ami-
nosäuren. Diese werden den einzelnen Körperzellen zur Verfügung gestellt.
Hier ergänzt eine Zelle ihren Bedarf an Eiweiß, dort verwendet eine andere
eine bestimmte Aminosäure zu einem bestimmten Zwecke. Wieder andere
Zellen brauchen größere Mengen von Aminosäuren zur Bildung von Sekreten
und Inkreten. Es werden z. B. von ungezählten Zellen des >'erdauungs- und
Kespirationstraktus l>estimrate Eiweißarten — Muzin - gebildet und nach

•) Vgl. S. b23.

-) M. Henze: /eitsfhr. f. physiol. Chcm. 87. .'-.1 (1918).

540 XXVI. Voilesiiug.

außen abgegeben. Alle sieb in denDarnikanal ergießenden Säfte sind eiweiß-
haltig. Schließlich bleiben Aminosäuren übrig, für die keine \'erwendung
vorhanden ist. Eine Speicherung von Aminosäuren in gr()ßerem Umfang
ist nicht möglich. Die einzelnen Zellen haben ihr „Umsatzeiweiß" ergänzt.
Die überschüssigen Aminosäuren werden desaminiert. Der Stickstoff'
erscheint in organischer Bindung im Harn. Die verbleibenden Kohlenstott-
ketten kininen sofort über manche Zwischenstufen bis zu Kohlensäure und
Wasser abgebaut werden, falls gerade Bedarf an Energie ist. Ist dies
nicht der Fall, dann setzt die Umwandlung der nach der Desaminierrtng
verbliebenen Kohlenstoffketten in Kohlehydrate ein. Wenn längst schon
aller Stickstoff den Organismus verlassen hat, können Kohlen- und
Wasserstoff" der zerlegten Aminosäuren noch im Organismus vorhanden
sein und mitten im Kohlehydratstoft'wechsel stehen. Vielleicht ist auch
der Kohlenstoff mit dem Wasserstoff" über die Kohlehydrate herüber in
Fette übergegangen! Vielleicht tinden sich von Kohlenstott'ketten, die
von Aminosäuren abstammen, auch direkte Beziehungen zu den Bausteinen
der Fette. Wir können in der Tat kaum je wissen, woher die Elemente
stammen, die eine bestimmte in den Geweben vorhandene Verbindung
aufbauen. Wir dürfen nach dem heutigen Stand unserer Kenntnisse des
Zellstoffwechsels weder den Kohlehydrat-, noch den Fett-, noch den Eiweiß-
stoff"wechsel eng umgrenzen. Der Stoff'wechsel jeder einzelnen Art von
Verbindungen greift in den anderer Stoff"e ein. Infolgedessen, das sei noch-
mals nachdrücklich hervorgehoben, ist es nicht angängig, den Eiweiß- bzw.
Aminosäurestoff'wechsel allein von der Stickstoff bilanz aus zu beurteilen.
Nur die Verfolgung des Gesamtstoff'vvechsels ergibt ein vollständiges Bild des
Umsatzes von Aminosäuren und Eiweißstoff'en. Steigern wir nun die Zu-
fuhr von Eiweiß, so stehen dem Organismus weitere Aminosäuren
zur Verfügung, für die er keine direkte Verwertung hat. Spei-
chern kann er sie nur in Form von Kohlehydraten bzw. von Fett. Es setzt
die Desaminierung ein, und daran schließt sich dann der Umbau an.
Im Harn erscheint eine der vermehrten Eiweißzufuhr entsprechende
Zunahme des Stickstoffgehaltes. Ist diese Vorstellung richtig, dann muß
man mit Eiweiß mästen können, denn jene Eiweißzufuhr, die über jenen
Anteil herausgeht, der unbedingt notwendig ist, um Lücken im Zellstott-
wechsel und im Bau der Zelle auszufüllen, muß zur Vermehrung des
Kohlehydrat- bzw. Fettbestandes des Organismus führen. Je höher wir
den Eiweißgehalt der Nahrung halten, um so mehr muß die Stickstoff'-
ausscheidung im Harn ansteigen und um so mehr Kohlen stoft'ketten stehen
den Zellen zu den verschiedensten Zwecken zur Verfügung.

Es fragt sich nun. in welchen Zellarten die Umwandlung be-
stimmter Aminosäuren in Zucker erfolgt. Kann jede einzelne Kör-
perzelle aus diesen Zucker bilden oder ist eine besondere Zell-
art mit dieser Aufgabe betraut? Im letzteren Falle müßten die in den
einzelnen Organen frei werdenden Aminosäuren der betreff"enden Stelle
zugeführt werden. Da wir jedoch, soweit unsere Kenntnisse reichen, im
Blute unter normalen A'erhältnissen nie eine irgendwie in Betracht kommende
Menge von diesen A'erbindungen antreffen, so müssen unzweifelhaft Mo-
mente vorhanden sein, die den Transport der Aminosäuren regeln. Wenn
wir nämlich solche ins Blut einführen, dann kommt es leicht zu ihrer
Ausscheidung im Urin. Eine Aminosäure, das Glykokoll. wird oft im

Eiweißstort'e und ilirt' Bausteine. 54[

Harn angetroffen. 'j Sie wird, wie selion erwähnt, in den Geweben
gebildet. Es mag sein, daß sie manchmal im Überschnß entsteht und e-;
zur Hyperglyzinoplasraie kommt. Die Xiere scheidet dann das über-
schüssige Glykokoll aus. Es ist jedoch auch mitglich. daß die Xiere diese
Aminosäure selbst zu besonderen Zwecken bereitet und dabei über das
Ziel hinausschießt. Es sei daran erinnert, daß rhenylessigsäure und
ferner die Benzoesäure an Glykokoll gepaart im Harn erscheinen.-)
Es werden noch manche andere .Säuren auf diese Art gebunden. Wir
kommen auf diese interessante Synthese noch zurück. ^Yir kennen
mehrere Zustände, bei denen es zur Überschwemmung des Blutes mit
Aminosäuren kommt. So beobachten wir bei Phosphorvergiftung
das Auftreten von Aminosäuren im Harn.^j Ihrer Ausscheidung geht ein
erhöhter Gehalt des Blutes an diesen voraus. Auch bei der akuten,
gelben Leberatrophie*), bei der es zu raschem Zerfall von Zellen
kommt, finden wir erhebliche Mengen von Aminosäuren im Blut und
gleichzeitig eine .,Amiuoazidurie".

Normalerweise enthält das Blut, wie schon erwähnt, sicher
nur geringe Mengen von Aminosäuren. Es müssen daher unzweifel-
haft, besonders während der AufMahme von solchen von der Darm wand aus,
\'orgäuge eingreifen, die verhuidern, daß der Aminosäurespiegel im Blute
ein bestimmtes Niveau überschreitet. Ob dem Blute eine bestimmte Menge
von Aminosäuren lieständig zukommt, die nur zur Zeit des Transportes von
solchen vom Darm nach den Geweben ansteigt, ist noch unentschieden,
jedoch nach allen Erfahrungen sehr wahrscheinlich. Eigene Beobachtungen
haben ergeben, daß das Blut wohl nie frei von Aminosäuren ist.

Die Regelung der Zufuhr der Aminosäuren zum Blute dürfte eine
mehrfache sein. Auf der einen Seite wachen die Xieren darüber, daß ein
bestimmtes Xiveau des Aminosäuregehaltes des Blutplasmas nicht über-
sehritten wird. Normalerweise treten sie wohl kaum in Funktion. Immerhin
ist es wohl möglich, daß sie viel öfter, als wir es wissen, eingreifen. Es ist
durchaus nicht gesagt, daß die Niere nur dann, wenn im Harn bestimmte
Verbindungen, wie Zucker. Aminosäuren usw. erscheinen, regulierend in
Tätigkeit getreten ist. Sie wird gewiß manches Produkt aus dem Blute
abfangen, es zurückhalten und vielleicht nach Benutzung zu Synthesen
oder in sonst einer Weise umgewandelt dem Blute zurückgeben. Weiter-
hin dürfte der stufenweise Abbau der Proteine und Peptone im Magen-
darmkanal jeder Überschwemmung des Blutes mit Aminosäuren vor-
beugen. Es muß jedoch von der Darm wand oder der Leber s) aus noch

*) V"gl. u. A. Gustav Enibden und Hetterich Reese: Hofmeisters Bcitr. 7. 411 (190.")).

— G. Forstner: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 47. 15 (1906). — E'mil AbderhaMen und
Alfred Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chem. 47. 339(1900). — Gustaf Kinhden und
Alfred Marx: Hofmeisters Beiträge. 11. 308 (1905). — Franz Samuel;/: Zeitschr. f. pbvsiol.
<;hem. 47. 376 (1906). — J. Wohlqemuth und Varl Xeuberq : Med". Klinik Nr. 9. (1906).

") Vgl. S. 5U, 555.

') Vgl. u. a. Emil Abderhalden uud Peter liergell : Zeitschr. f. physiol. Chem. 39.
464 (1903). — Emil Abderhalden und Lewclhjs F. ' Barker: p:benda 42. 524 (1904 1.

*) Carl Neuberg und P. Fr. Richter: Deutsche med. Wochenschr. 30. 499 (1904).

— H. Gideon Wells: Jouru. of experim. Med. 9. 627 (1907). — Vgl. auch Joh. Fei<jl :
Biochem. Zeitschr. 86. 1. 48 (1918).

*) Vielleicht ist auf ein Versairen der Leber der l.'mstand zurückzuführen. dalJ
bei manchen Erkrankungen nach Kingahe von Aminosäuren per os leichter solche im
Harn erscheinen als hei normalen Individuen. Doch sind die vorliegenden An<;aben nocli

542 XXVI. Vorlesung.

ein weiteres Moment eingreifen, damit nicht auf einmal große Mengen
von einfachsten Bausteinen der Proteine ins Blut übertreten. Wir beob-
achten nämlich, daß bei der Verfütterung von vollständig bis zu Amino-
säuren abgebautem Eiweiß im Harn nur sehr geringe Mengen von Amino-
säuren auftreten. Ja selbst bei jenem Versuche, bei dem ein Hund aus-
schließlich mit vollständig verdautem Fleisch gefüttert worden war —
Kohlehydrate und Fett wurden nicht verabreicht — , war der Gehalt des
Harns an Aminosäuren gering, i) In dfesem Falle waren große Mengen
von Aminosäuren aufgenommen worden. Es ist möglich, daß die
Geschwindigkeit ihrer Resorption von dem Gehalt der Darmwand an
.\minosäuren abhängig ist. Diese selbst entledigt sich vielleicht der auf-
genommenen Abbaustufen nach Maßgabe des Gehaltes des Blutes an diesen.
Dieser ist wiederum abhängig vom Zuspruch der Gewebe. Entziehen sie
ihm viele Aminosäuren, so können weitere Mengen von solchen nachge-
schoben werden. Ist der Bedarf der Zellen an Aminosäuren vollständig
gedeckt, dann werden wahrscheinlich die weiteren Aminosäuremengen, die
noch zur Verfügung stehen, direkt zur Bildung von Kohlehydraten ver-
wendet. Es spricht sehr vieles dafür, daß dieser Umbau sich in der Leber
vollzieht. Dieser werden ja die resorbierten Aminosäuren auch in erster
Linie zugeführt. Sie kann sehr wohl Aminosäuren zurückhalten und so den
Gehalt des Blutes an solchen regeln. Da sie das Ammoniak, das bei der
Abspaltung der NHg-Gruppe aus den Aminosäuren sich bildet, direkt zur
Bildung von Harnstoff bzw. von Harnsäure verwenden kann, so braucht
es beim Abbau von Aminosäuren in den Leberzellen nicht zum Übertritt von
Ammoniak in das Blut zu kommen.

Wir müssen uns nun noch der Frage zuwenden, woher die Ei-
weiß Stoffe des Blutplasmas stammen, und welche Bedeu-
tung ihnen zukommt. Wir verfügen zurzeit über folgende Befunde.
Die im Plasma sich findenden Eiweißkörper stellen ein Gemenge ver-
schiedener Eiweißarten dar. Wir kennen Albumine und Globuline. Beide
Gruppen sind auch chemisch gut charakterisiert. Die Globuline enthalten
Gl y kok oll, den Albuminen fehlt diese Aminosäure. Auch sonst zeigen
beide Eiweißarten große Unterschiede in der Zusammensetzung. Es ist
ganz ausgeschlossen, daß Globuline in Albumine übergehen, ohne daß ein
tiefgreifender Abbau vorausgeht und eine Synthese nachfolgt. Der Gehalt
des Plasmas an diesen beiden Proteinen wechselt. Im Hungerzustand hat
man z. B. eine Abnahme von Albuminen beobachtet. 2) Man hat auch bei
verschiedenen Tierarten Unterschiede festgestellt. Ferner wird ein Einfiaß
des Alters der Tiere angegeben. »j Uns interessiert hier nur die Tatsache,
daß die Proteine des Plasmas einem Wechsel unterworfen sind. Entziehen
wir einem Tiere Blut, dann wird dieses bald wieder ergänzt. Dabei müssen

sehr vieldeutig und unsicher. Vgl. z. B. v. Jaksch : Zeitschr. f. kliu. Med. 47. 1 (1902),
50. 167 (1903). — J. Ignatoirski: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 42. 388 (1904). — F. Erben:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43. 320 (190.i). — Ä. Lippstein. Hofmeistern Beiträge. 7. 527
(1906). — W. Frey: Zeitschr. f. kliu. Medizin. 72. 383 (1911).

^) Emil Abderhalden und Äkikazu Suwa: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 68. 416
(1910).

^) Albrecht Burckhardt: Archiv f. experim. Patli. 11. Pharm. 16. 322 (1883).
Johann Lewinski: Fflügers Archiv. 100. 611 (1903).

») Vgl. J. Homer Woosley: Journ. of biol. Chemie. 14. 453 (1913). — C. E. Wells:
p:benda. 15. 37 (1913).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 54ä

auch Plasmaproteine neu gebildet werden. Woher stammen diese Eiweiß-
stoffeV Welche Beziehungen unterhalten ferner die Kfirperzellen zu den
Eiweißstoffen des Blutes und insbesondere zu denen des Plasmas?

Im allgemeinen stellt man sich vor. daß das Blut die Nährlösung
der Zellen der Gewebe darstellt. Es ergänzt seine Vorräte entweder vom
Darme aus oder aber von den Reservestätten. Organische Nahrungsstoffe
der Körperzellen sind in erster Linie Traubenzucker, die Bausteine der
Fette und Aminosäuren. Kommen nun auch die Eiweißstoffe des Plasma-
als solche in Frage? Es ist dies im höchsten Grade wahrscheinlich. \ iel-
leicht stellen bestimmte Plasmaeiweißkörper eine Art von Reserveeiweiß dar,
das angegriffnen wird, wenn irgendwo Bedarf an Aminosäuren ist und gerade
keine solchen vom Darme aus zur Verfügung gestellt sind. Die dem Plasma
entnommenen Proteine würden dann wieder ergänzt, sobald Eiweiß zur
Verdauung gelangt. Die Bildung dieser Proteine könnte sich sehr wohl
in der Darmwand vollziehen. Ihre Bildung wäre vom Bedarf des Blutes
an solchen abhängig. Diese Annahme würde erklären, weshalb man nicht
ohne weiteres eine Synthese von Eiweiß in der Darmwand feststellen kann,
wenn mau ein Gemisch von Abbaustufen aus solchem und insbesondere
Aminosäuren in den Darm einführt. Abgesehen davon, daß der „über-
lebende" Darm nur sehr kurze Zeit als normal funktionierend anzusehen
ist, sind die Bedingungen zur Eiweißbildung noch gänzlich unbekannt.
Sie können daher im Reagenzglas versuch auch nicht nachgeahmt werden.

Es ergibt sich ohne weiteres aus der Art der Darstellung unserer
Kenntnisse des Verhaltens der vom Darm aus resorbierten Eiweißabbau-
produkte, daß sie noch außerordentlich lückenhaft sind. Wir würden einen
großen Fehler begehen, wenn wir den qualitativen Befund von Amino-
säuren im Blute und die Feststellung, daß ihre Menge während der Eiweiß-
verdauung ansteigt, jetzt schon als Beweis dafür hinstellen würden, daß
vom Darm aus den Zellen ausschließlich solche zugeführt werden. Es dürfte
nach den bis jetzt vorliegenden Ergebnissen das folgende Bild über das
Schicksal der vom Darm aus aufgenommenen Eiweißal)bauprodukte den
wirklichen Verhältnissen am besten entsprechen.

Der stufenweise, durch die Wirkung der Fermente des Pankreas-
und Darmsaftes herbeigeführte Abbau der Peptone im Darmkanal führt
zu Produkten, die zur Resorption geeignet sind. Es entstehen immer nur
von Augenblick zu Augenblick kleine Mengen davon. Entweder geht der
Abbau schon im Darmkanal bis zu Aminosäuren, oder er wird nach er-
folgter Aufnahme von noch zusammengesetzten Produkten in der Darm-
wand vollendet, sofern sich keine Eiweißsynthese in dieser anschließt.
Die gebildeten Aminosäuren w^erden dem Blute übergeben. In diesem
werden sie der Leber zugeführt und von da ganz oder je nach dem
eigenen Bedarf teilweise auf dem Blutweg den übrigen Geweben über-
mittelt. Alle Zellen des Organismus — auch die Zellen des Blutes —
nehmen Aminosäuren auf. Dadurch sinkt der Gehalt des Blutes an diesen.
Der Darm entläßt weitere Mengen von einfachsten Bausteinen der Proteine.
Wieder greifen die Gewebszellen ein. Schließlich haben die Zellen ihren
Bedarf gedeckt. Sie haben „Lücken" ausgefüllt, das Umsatzeiweiß ergänzt
oder ganz ersetzt, Zellbausteine neu aufgebaut, Sekret- und Inkretstoff"e
in Arbeit genommen usw. Infolgedessen werden nun dem Blute keine
Aminosäuren mehr entzogen. Es müßte jetzt zu einer Anhäufung von

544 X\\VI. V(u■l^'sun^^

solchen im Blute kommen, wenn der Zustrom keine Unterbrechung erlitte
Diese erfolgt dadurch, daü entweder die Darmwand oder die Leber Amino-
säuren zurückhält. Einerseits werden Proteine aufgebaut, die den ßeservc-
vorrat des Blutplasmas an Eiweiß ergänzen. Ferner setzt der Abbau der
Aminosäuren und die Bildung von Traubenzucker und von anderen \er-
bindungen ein. Hierbei wird Ammoniak gebildet. Ferner haben vielleicht
auch die Körperzellen bei der Bildving von »Sekret- und Inkretstoffen
manche Aminosäuren ihrer Aniinogruppe beraubt. Außerdem geht der
Stoffumsatz in den Zellen weiter. So kommt es, daß sehr bald der größte
Teil des mit dem Eiweiß aufgenommenen Stickstoffs im Harn zur Aus-
scheidung gelangt. Nun ist die Resorption vollendet. Den Körperzellen
steht nur noch ein geringer Vorrat an freien Aminosäuren zur Verfügung.
In der Hauptsache sind sie jetzt auf Eiweiß angewiesen. Braucht irgend
eine Zelle Eiweiß bzw. Aminosäuren, dann entzieht sie dem Blute Eiweiß.
Sie kann dieses für ihre besonderen Zwecke nicht direkt verwenden. Sie
muL) es vielmehr zuerst tief abbauen, wohl meist bis zu Aminosäuren. Auf
diese Weise büßt das Plasma Eiweißstoft'e ein. Vielleicht findet ein Ersatz
von den Organzellen aus statt. Diese verfügen vielleicht über Eiweiß, das
nicht unmittell)ar zur Zelle hinzugehört, d. h. nicht als Baustein der Zelle
zu betrachten ist. Es ist jedoch auch möglich, daß bestimmte Zellarten
die Aufgabe haben, die Zusammensetzung des Plasmas nach allen Rich-
tungen zu überwachen und zu verhindern, daß es zu einer Hyper- oder
Hy po j)roteinoplasm ie und zu einer Hyper- oder Hypoamino-
azidoplasmie kommt. Wir sind der Ansicht, daß der Darmwand und
der Leber gemeinsam mit den Nieren eine sehr große Bedeutung in dieser
Richtung zukommt. Wird nun wieder Eiweiß aufgenommen, so sind zahl-
reiche Bedürfnisse zu befriedigen. Es muß das verbrauchte Plasmaeiweiß
ersetzt werden. Die Zellen füllen die Lücken, die im V^orrat an aufge-
stappeltem Fmsatzeiweiß entstanden sind, wieder aus usw.

Schließlich müssen wir noch auf die Frage zurückkommen, ob jede
einzelne Körperzelle Eiweiß ab- und aufbauen kann, und ferner jede Zell-
art zur Bildung von Glukose aus bestimmten Aminosäuren befähigt ist.
Eine sichere Beantwortung dieser Fragen ist zurzeit nicht möglich. Immer-
hin darf aus allen Beobachtungen geschlossen werden, daß jede einzelne
Gewebszelle selbständig in den Eiweißstoffwechsel eingreift und ohne Zweifel
bei Bedarf auch aus Aminosäuren Zucker hervorgehen lassen kann. Dagegen
scheint dann, wenn es sich darum handelt, größere Mengen von nicht ver-
wertbaren Aminosäuren in Form von Zucker oder über diesen in Form von
Fett zu speichern, insbesondere die Leber mit ihren Zellen einzugreifen.

Mögfi sich nun der Eiweiß- und Aminosäurestoff'wechsel in manchen
Einzelheiten auch anders abspielen, als es dargestellt wurde, so bleibt
doch als wesentlichster Punkt, daß nicht das Eiweiß als solches,
sondern die Aminosäuren im Mittelpunkt aller Probleme
des Zel 1 Stoffwechsels stehen. Jede Umwandlung führt über diese
Verbindungen, sei es nun, daß Eiweiß aufgebaut werden soll oder be-
stehendes in anderes übergeführt wird. Von den Aminosäuren aus führt
auch der Weg zu anderen Verbindungen. Aus diesem Grunde werden wir
der Entstehung von Aminosäuren im Zellstoff'wcchsel und den sie betreffen-
den L'mwandlungen ein besonderes Interesse entgegenbringen.

Vorlesung XXVÜ.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

11.

Die Bildung von Aminosäuren im Zeilstoffwechsel.

Durch die Beobachtung, daß Aminosäuren vom Darmkanal zur Auf-
nahme gelangen und als solche ins Blut übertreten, ist bewiesen worden,
daß die Zellen des tierischen Organismus ohne Zweifel ganz allgemein
diese als Material zu ihren Stoffwechselvorgcängen verwenden können. "Wir
haben früher schon den Beweis geführt, daß der tierische Organismus aus
Aminosäuren Eiweiß aufbauen kann, als wir der Versuche gedachten, das
Eiweiß der Nahrung durch das bei der vollständigen Hydrolyse von solchem
entstehende Gemisch von Bausteinen zu ersetzen, i) Diese Untersuchungen
waren von einem vollen Erfolge gekrönt. Sie zeigten, daß Aminosäuren
genügen, um den ganzen Eiweißstoffwechsel aufrecht zu erhalten. Es hat
sehr vieles für sich, anzunehmen, daß die Aminosäuren ganz allgemein
im Mittelpunkt des ganzen Eiweißstoffwechsels stehen. In diesem Falle
müssen wir uns vorstellen, daß die Zellen des tierischen Organismus nicht
nur Eiweißstoffe aus Aminosäuren bilden, sondern umgekehrt auch Proteine
zu den Bausteinen abbauen können.

Unsere nächste Aufgabe ist nun die, Beweise dafür zu erbringen,
daß die Zellen der Gewebe befähigt sind, Eiweiß unter Wasser-
aufnahme zu spalten. Überall, wo wir im tierischen Gewebe auf Abbau
gestoßen sind, kamen Fermente in Frage. Wir werden somit auch hier
zunächst festzustellen versuchen, ob die tierische Zelle über Proteasen
verfügt. Das ist in der Tat der Fall. Schon die Beobachtung, daß
Gewebe, das abgestorben ist, auch dann, wenn sicher keine Mikroorganismen
zugegen sind, rasch in seine Bestandteile zerfällt, wobei auch bald Amino-
säuren in Erscheinung treten, beweist, daß die Zellen über proteolytische
Fermente verfügen. 2) Sie brechen, nachdem die Zelle endgültig die
Führung der Stoffwechselvorgänge aufgegeben hat, regellos alle Zell-
bestandteile nieder und bauen die zusammengesetzten VerbinduDgen zu
einfacheren Produkten und zum Teil zu ihren Bausteinen ab. Außer

') Vgl. S. 494.

-) Vgl. E. Salkowski: Zeitschr. f. klin. Med. 17. Suppl. 77(1890). - M.Jacoby.
Zeitschr. f. physiol. Chem. 30. 149 174 (1900). — R. L. Benson und II. G. ^Vells : Journ.
<)f biol. Chem. 8. 61 (1910). — H. Wiener: Zentralbl. f. Physiol. 19. :^49 (1905).

Abderhalden. Physiologische Chemie. I. Teil, n. .-Vufl. 35

546 XX VII. Vorlesung.

Proteasen sind Fermente vorhanden, die Peptone und Poly-
peptide in ihre Bausteine spalten.^) Unter diesen dürfte auch das
Efepsin sich finden, vorausgesetzt, daß dieses überhaupt einheitlich ist."^)

Der Nachweis der Fermente der Zellen ist aulJerordentlich erleichtert
worden, seitdem Eduard Buchner uns gelehrt hat, aus Hefezellen Preß-
saft zu bereiten. Die Zellen werden zunächst durch Verreiben mit Quarz-
sand vollständig zertrümmert. Dann wird die die Zelltrümmer enthaltende
Masse mit Kieselgur vermischt. Diese hat die Eigenschaft, lebhaft Wasser
aufzunehmen. Sie entzieht dem Gemenge der Zellpartikelchen den flüssigen
Anteil. Nun wird der Kieselgur ihr Inhalt wieder durch Anwendung sehr
hoher Drucke — bis 300 Atmosphären — abgepreßt. Derartig bereiteter
Saft enthält fast gar keine unverletzten Zellen mehr, wohl aber Proto-
plasmaanteile. In genau der gleichen Weise kann man aus jedem be-
liebigen Organ Preßsäfte darstellen und sie auf ihren Fermentgehalt
prüfen. An Stelle des Preßsaftes kann man auch — in einzelnen Fällen,
nicht allgemein») — Mazerationssäfte*) oder Auszüge mit Glyzerin
verwenden. Im ersteren Falle zerhackt man das Organ und bringt es mit
isotonischer Kochsalzlösung zusammen in den Brutschrank. Dabei gehen
die Fermente aus den Zellen heraus und in die Kochsalzlösung hinein.
Selbstverständlich muß man vor der Verarbeitung des Organs auf
Fermente das Blut sorgfältig aus ihm entfernen, wenn man erfahren will,
ob seine Zellen bestimmte Fermentarten enthalten.

Die fermenthaltigen Auszüge oder den Preßsaft kann man nun auf
Eiweiß einwirken lassen. Am besten geschieht dies in einem Dialysier-
schlauch. Die Bildung von Peptonen zeigt den Abbau des Pro-
teines und damit die Anwesenheit von Proteasen an. Sie diffun-
dieren durch die Membran hindurch und lassen sich im Dialysat z. B.
mittels der Biuretreaktion erkennen. Ferner können wir einen Eiweiß-
körper wählen, der Tyrosin enthält. Diese sehr schwer lösliche
Aminosäure fällt aus, wenn sie abgespalten wird. Oder wir benutzen ein
a,n dieser Aminosäure reiches Pepton oder ein Polypeptid und prüfen
so auf die ganze der auf Eiweiß und Eiweißabbaustufen eingestellte
Fermentereihe, s) Endlich können wir auch mit Vorteil Verbindungen
wählen, die Tryptophan enthalten. Das Auftreten der Brom was ssor-
reaktion zeigt an, daß diese Aminosäure in Freiheit gesetzt worden i.^t.**)
Sehr überzeugende Resultate erhält man auch, wenn man ganz frische
Organschnitte mit an gebundenem Tyrosin reicher Seidenpeptonlö.sung

*) Vgl. hierzu Emil Abderhalden und Peter Bona, Yutaka Teruuchi, Alfred
Schittenhelm, Andrew Hunter, Filippo Lussana, Robert Heise, Eugen Steinbeck: Zeit-
schrift f. physiol. Chemie. 46. 176 (1905); 49. 31 (1906); 47. 4ß6 (1906); 49. 1(1906):
49. 26 (1906); 48. 537 (1906); 55. 390 (1908); 62. 136 (1909); 68. 312 (1910); 74, 409
(1911); 78. 344 (1912). — Vgl. auch Emil Abderhalden: Die AhAerhaXdenschQ RdAkiiou.
5. Aufl. .1. Springer. Berlin 1922.

■') H. AI. Vernon: Journ. of Physiol. 32. 33 (1904); 33. 81 (1905); Ergebnisse
(1. Physiol. 9. 147 (1910).

=>) Vgl. Emil Abderhalden und A. Fodor : Fermentforschung 6. 248. (1922).

*) Vgl. hierzu A. v. Lebedew : Zeitschr. f. physiol. Chem. 73. 447 (1911).

') Vgl. Emil Abderhalden und Alfred Schittenhelm, Hans l'ringsheim: Zeitschr.
f. physiol. Chem. 66. 137 (1910); 60. 421 (1909); 65. 180 (1910). — Vgl. auch Ilaud-
buch der l)iochemischen Arbeitsmethoden. 5. 575 (1911) (bearl)eitet von Emil M>der-
halden). TIrban & Schwarzenberg. Berlin-Wien 1911.

•) Vgl. S. 328.

Eiweißstoffe und ihre Baueteiue. 547

bestreicht und feststellt, ob diese Aminosäure auskristallisiert. Schließlicli
kann man auch Peptone und Polypeptide in Lösung mit Preßsäften zu-
sammenbringen und mittels eines Polarisationsapparates verfolgen, ob
eine Änderung der Anfangsdrehung des Gemisches sich bemerkbai-
macht. Ist dies der Fall, dann beweist es, wie eindeutige Versuche
ergeben haben, daß ein Abbau des verwendeten Peptons oder Polypeptide
eingetreten ist. Es läßt sich durch Benützung genau bekannter Polypeptids
leicht beweisen, daß der Drehungsänderung ein bestimmter Abbau entspricht.')
Am zweckmäßigsten ist es, verschiedene Methoden zugleich zum Nachweis
von Formenten anzuwenden, die P'.iweiß und seine zusammengesetzten
Abbaustufen unter Wasseraufnahme zerlegen können.

Durch zahlreiche Untersuchungen ist festgestellt worden, daß sich
in allen Zellen des tierischen Organismus Fermente finden, die
Eiweißstoffe bis zu Aminosäuren abzubauen vermögen. Auch die
Plutkörperchen und die Blutplättchen enthalten solche Fermente.^) Sie
fehlen nur dem Plasma unter normalen Verhältnissen. Sic treten jedoch
bald in Erscheinung, wenn blutfremdes Eiweiß oder eine höher molekulare,
zusammengesetzte Abbaustufe davon ins Blut gelangt.^) Es sind somit in
den Geweben die Bedingungen zum Abbau von Proteinen gegeben. Mit
dieser Feststellung dürfen wir uns nicht begnügen. Es könnte ja sein, daß
diese Fermente nur in ganz bestimmten Fällen in Wirkung treten und
ganz besondere Aufgaben erfüllen. Sie könnten z. B. ausschließlich der
Synthese von Eiweiß aus Aminosäuren dienen. Wir müssen uns nach
Ei'gebnissen umsehen, die beweisen, daß im normal ablaufenden Zellstoff-
wechsel Aminosäuren auftreten.

Wir sind jedesmal, wenn es sich darum handelte, Stoffwechsel-
Zwischenprodukte nachzuweisen, auf große Schwierigkeiten gestoßen. Die.
einzelne Zelle läßt es nie zu Anhäufungen von solchen kommen. Sie ent-
stehen nur in Spuren und werden sofort weiter verarbeitet. Es wird
auch wohl selten der Fall sein, daß eine große Anzahl von Zellen bestimmte
Verbindungen gleichzeitig in der gleichen Art und genau der gleichen
(^«eschwindigkeit abbauen, so daß bei einer plötzlichen Unterbrechung des
Zellstoffwechsels eine bestimmte Abbaustufe nachgewiesen werden kann.
Dazu kommt noch, daß es ein plötzliches Aufhören der Zelltätigkeit unter
Erhaltung der natürlichen Verhältnisse nicht gibt. Die Zellen sterben
langsam ab. Bereits begonnene Vorgänge werden noch weiter geführt.
Während einzelne Zellen in den Geweben bereits jede Herrschaft über
ihre Fermente verloren haben, arbeiten andere zum Teil wenigstens noch
in geregelter Weise weiter. So kommt es, daß uns die Untersuchung
frischer Gewebe auf Aminosäuren keine einheitlichen Resultate ergibt. Bald
macht sich die sogenannte Autolyse geltend. Sie führt rasch zu einem
ausgedehnten Abbau der Zelleiweißstoffe. Es ist nun außerordentlich schwoi-,

') Handbuch der biochemischen Arbeitsmethoden. 5. 575 (1911); 0. 223 (1912)
(bearbeitet von Emil Abderhalden). Urban & Sehwarzeuberi,'. Berlin-Wien 1912.

') Kmil Abderhalden und H. Deetjen, Berthold Oppler, Feter Bona, Wilfred
Manicaring, James Mc Lester: Zeitschr. f. physiol. Chem. 51. 334 (1907); 53. 280 (1907);
53. 294 (1907); 53. 308 (1907); 55. 377 (1908); 55. 371 (1908).

^) Vgl. Etnil Abderhalden: Die Abderhaldenschc Reaktion. 5. Aufl. J. Springer.
Berlin 1922. Hier findet sich die Literatur. Arbeiten von Kmil Abderhalden und Mit-
arbeiter (Ludwig Pincussohn, Wolfyang Weichardt, K. B. Immisch, A. Israel, J. G.
Sleesicyk, E. Rathsmann, Benovar Schilling, Ernst Kämpf).

3fv^

548 XXVIl. Vorlesiinsr.

festzustellen, wann der normale Abbau der Eiweilistoffe aufhört und die
Autolyse einsetzt. Sehr wahrscheinlich liegen die Verhältnisse so,
daß die autolytischen Vorgänge an und für sich durchaus nor-
malen Vorgängen in der lebenden Zelle entsprechen. Es wird nur
der weitere Verlauf der Hydrolyse nicht mehr in bestimmter Weise ge-
regelt, und ferner werden die entsprechenden Abbaustufen nicht in vollem
Umfang weiter verarbeitet. Endlich fehlt die Fortführung der enstandenen
Verbindungen. Dadurch muß notwendigerweise der weitere Abbau der
einzelnen Zellbestandteile wesentlich beeinflußt werden, so daß schließlich
der Verlauf der einzelnen Fermentvorgänge in abgestorbenen Geweben uns
kein getreues Bild der normalen Vorgänge mehr geben kann.

Wir wollen uns nach Beobachtungen umsehen, die für eine Ent-
stehung von Aminosäuren im Zellstoffwechsel sprechen. Wir
wollen gleich bemerken, daß der Umstand, daß solche vom Darm aus zur
Aufnahme gelangen, die Beurteilung der Herkunft der Bausteine der Pro-
teine sehr erschwert. Es muß in jedem Falle ausgeschlossen werden, daß
es sich um resorbierte Aminosäuren handelt. Bei der Besprechung der
Herkunft des Traubenzuckers kamen wir zu der sicheren Feststellung, daß
Aminosäuren solchen liefern können. Diese Schlußfolgerung wurde zunächst
nicht am normalen Organismus erhoben. Die Tatsache, daß im tierischen
Organismus Glukose aus anderer Quelle als aus Kohlehydraten entstehen
kann, ergab sich vielmehr aus Beobachtungen, die bei gestörtem Kohle-
hydratstoffwechsel erhoben worden sind. Sind keine Störungen des
Eiweißstoffwechsels und insbesondere des Aminosäurestoff-
wechsels bekannt? Wir werden später erfahren, da(j bestimmte Drüsen,
z. h. die Schilddrüse, einen bedeutungsvollen P^influß auf den pjweißstoff-
wechsel haben. i) Er kann beschleunigt oder verlangsamt werden. Ferner
aht man bei vielen Erkrankungen und vor allem bei Infektionskrank-
heiten, die mit Fieber verknüpft sind, einen Einfluß auf den Eiweiß-
umsatz beobachtet. Das Studium dieser Störungen des Eiweißstoffwechsels
ergab bis jetzt im großen und ganzen nur quantitative Unterschiede.
In einzelnen Fällen, so bei V'ergiftungen, z. B. auch beim Coma diabeticum
und bei tiefen Narkosen, fand man Aminosäuren im Harn. 2) In anderen
Fällen zeigten die in ihm auftretenden Verbindungen, daß der Abbau
zwar über die Bausteine der Proteine hinausgeführt hatte, daß er jedoch
verlangsamt und teilweise gehemmt war. Wir werden bald erfahren, daß
der Schwefel der Proteine bzw. des Zystins unter normalen Verhältnissen
zum größten Teil in Form von Schwefesäure im Harn erscheint. Nur ein
kleiner Teil davon wird in reduziertem Zustand ausgeschieden. Ist der
Stoffwechsel aus irgend einem Grunde geschädigt, dann beobachten wir in
manchen Fällen, daß der Harn mehr von der letzteren Art von Schwefel-
verbindungen enthält. Lassen schon diese Beobachtungen den Schluß zu,
daß mit größter Wahrscheinlichkeit der Abbau der Proteine üi)er Amino-

') Nach Jlans Sfiibel bewirkt Adronaliu ein Verschwinden von in der Leher
gespeichertem Eiweiß [lyfiigers Archiv. 185. 74 (1920)].

^) Mies: Münchener med. Wocheuschr. Nr. 34 (1904). — Emil Abderhalden und
E. F. Barker: Zeitschr. f. physiol. Cbem. 42. 524 (1904). — Emil Abderhalden : Ebenda.
44. 17 (1905). — C. Neuberg und //. Strauss: Berliner klin. Wochenschr. 43. 258 (190B).
— J. Wohlgemuth: Zeitschr. f. physiol. Chem. 44. 74 (1905). Ad. Lneiv)/: Biocliom.
/citschr. 3.' 439 (1907).

Eiweißstoffc uinl ihre Buiistoiue. 549

säuren führt und diese selbst wieder stufenweise weiter abgebaut werden,
so können mr aus ihnen allein doch noch keine eindeutigen Rückschlüsse
auf den Verlauf des normalen Eiweißstoffwechsels ziehen, weil immer noch
der Einwand möglich ist, dal» die Ergebnisse von Stoffwechselversuchen,
bei denen der Organismus sich unter pathologischen Bedingungen befindet,
nicht auf normale Verhältnisse übertragbar sind.

Nun kennen wir eine sehr interessante Stoffwechselanomalie, bei der
es zur Ausscheidung einer Aminosäure, nämlich von/ystin kommt. Man
spricht von einer Zy s tinur ie. i) Sie ist sehr selten und tritt manchmal
bei mehreren Generationen und Gliedern einer P'amilie auf. ^) Diese Ano-
malie ist dadurch charakterisiert, dali im Harn Zystin enthalten ist. Gleich-
zeitig hat man in einigen F'ällen auch Dia m ine angetroffen. 3) Ferner
sind aulJer Zystin wiederholt auch andere Aminosäuren beobachtet worden.
Offenbar handelt es sich bei der Zystinurie um eine mehr oder weniger
vollständige Hemmung des Abbaus des Zystins. Es gibt Fälle von Zystinurie,
bei denen im Harn nur Zystin angetroffen wird. In anderen hat man
daneben noch Leuzin und Ty rosin festgestellt.*) In den einen Fällen
ist die Störung des Aminosäurestoffwechsels offenbar beschränkter als in
anderen. Bei den letzteren kann man von einer Aminoazidurie
sprechen.

Es handelt sich bei der teilweisen Störung des Abbaus bestimmter
Aminosäuren nicht um einen etwa dem Diabetes melitus an die Seite zu
stellenden Vorgang. Den betreffenden Individuen entgeht mit der Ausschei-
dung der betreffenden Aminosäuren Material, das noch in mannigfacher
Weise verwertbar wäre, und ferner geht mit ihnen Energie verloren. Da
jedoch der ganze Vorgang auf einige wenige, ja oft auf eine einzige Amino-
säure beschränkt ist, so ergeben sich für den mit Zystinurie Behafteten
zunächst keine schwereren und vor allem keine akuten Folgeerscheinungen.
Auch die Diaminurie, d.h. die Ausscheidung von Diaminen, und
zwar insbesondere von Kadaver in und Putreszin, verursacht keine
Störungen. Die Zystinurie wird meistens erst dann entdeckt, wenn
das Zystin Anlaß zur Bildung von Nieren- oder Blasensteinen
gegeben hat. Das Zystin ist in Wasser schwer löslich. Tritt es im
Harn in größerer Menge auf, dann kann es in diesem, während er noch
im Nierenbecken oder der Harnblase weilt, zur Abscheidung kommen.
Im Laufe der Zeit entstehen so oft ganz große Steine. Sie machen be-

') Vgl. u. a. : W. F. Loebisch: Liebigs Annaleu. 182. 231 (1876). — A. Niemann:
Deutsches Archiv f. klin. Med. 18. 232 (1876). — Wilhelm Ebstein: Ebenda. 19. 138
(1877); 30. 594 (1882). — Bruno Mesfer: Zeitschr. f. physiol. Chem. 14. 109 (1890). -
A. Loeivy und Carl Neuberf/: Ebenda. 43. 338 (1904). — CajJ Arlsberc/ und Otto Folin :
Americ. Journ. of Physiol. 14. 54 (1905). — Emil Abderhalden und A. Schiitenhelm:
Zeitschr. f. physiol. Chem. 45. 468 (1905). — Archibald Garrod und W. H. Hurtley:
The Journ. of Physiol. 34, 217 (1906). — A. Loeu-y und Carl Xeuberff: Biochem. Zeit-
schrift. 2. 438 (1907). — Charles G. L Wolf und Philipp A. Schafer: The Journ. of
Biol. Chem. 4. 439 (1908); 6. 337 (1909). ~ Achilles Müller : Wiener med, Wocheuschr.
Nr. 37 und 38 (1911).

^) Vgl. hierzu Archibald E. Garrod: Inborn errors of metabolism. Eaucet. 4., 11,,
18. und 25. Juli 1908. — Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chem. 38. 557 (1903),

'•') L. r. Udrdnszky und E. Baumann: Zeitschr. f. physiol. Chem. IH. 562 (1889).

*) Emil Abderhalden und Alfred Schittenhelm : Zeitschr. f. physiol. Chem. 45. 468
(1905); 104, 129 (1919). — Vgl. auch Emil Fischer und Umetaro Suzuki: Ebenda. 45,
405 (1905).

5oO XXVil. Vorlesung.

sonders dann Beschwerden, wenn sie die Ureter oder auch die Urethra
passieren wollen und infolge ihrer Größe einmal dem Harn den Weg
verlegen, und ferner durch Dehnung und zum Teil auch durch Ver-
letzung der genannten Gebilde zu Schmerzen führen. Der Umstand,
daCi manche an Zystinurie Leidende über Schmerzen in Muskeln und oft
auch in Gelenken klagen, ergibt die Möglichkeit, daß es auch zur Ab-
scheidung von Zystin in den Geweben kommen kann. In einem Fall von
Zystinurie bei einem Kinde ergab die direkte Betrachtung der einzelnen
Organe eine dichte Infiltration mit den charakteristischen, sechsseitigen
Tafeln von Zystin. ^ Daß das bei Zystinurie zur Beobachtung gelangende
Zystin auf dasjenige des Eiweißes zurückzuführen ist, hat die vergleichende
Untersuchung beider Zystinarten ergeben.-) Das Zystin ist, wie schon
früher erwähnt wurde, zuerst in einem Harnstein aufgefunden worden. »)

In diesem Zusammenhang möchten wir die Möglichkeit betonen, daß
die Störung im Zystin-Zellstoffwechsel vielleicht eine tiefer gehende Be-
deutung hat. Es ist wohl möglich, daß in der Zystinurie — vielleicht nicht
in allen Fällen — eine Störung in der Bildung des von F. G. Hopkins*)
entdeckten, aus Zystein und Glutaminsäure bestehenden, für die Oxy-
dationsvorgänge so bedeutungsvollen Produktes vorliegt. Der von mir be-
ol)achtete Fall von familiärer Zystinurie weist besonders auf eine solche
Möglichkeit hin. Es starben drei Kiudei- unter Erscheinungen von Inanition,
ohne daß eine bestimmte Ursache zu finden war. Vielleicht waren die
Zellen dieser Kinder in ihrem Stoffwechsel durch das Ausbleiben des für
die Oxydationsvorgänge so wesentlichen Wechselspiels zwischen Zystin und
Zystein, auf das wir in Band II, Vorlesung 14, noch zurückkommen, gestört.
Man wird in Zukunft Fälle von Zystinurie in der erwähnten Richtung zu
untersuchen haben. Von großem Interesse ist auch, daß Mäuse und Ratten,
die vollkommen zystinfrei ernährt werden, bald Störungen im [Wachstum
zeigen. Die Gewebe dieser Tiere und insbesondere die Lei)er zeigen nur
eine sehr schwache Reaktion auf Zystein. 5)

Die Aminoazidurie und insbesondere die Zystinurie zeigen, daß der
Abbau der Aminosänren in den Geweben nicht in einheitlicher Weise ge-
regelt ist, es müßte sonst eine Störung im Abbau von Aminosäuren stets
alle betreffen. Offenbar erfolgt die weitere Veränderung der einzelneu
l)austeine der Proteine durch besondere Fermente, die der Struktur und
Konfiguration der abzubauenden Verbindung genau angepaßt sind. Fehlen
einzeln(^ dieser Fermente, oder können sie aus irgend einer Ursache ihre
Wirkung nicht voll oder auch gar nicht entfalten, dann bleiben die ihnen
entsprechenden Aminosäuren als solche erhalten und erscheinen infolge-
dessen im Harn. Auch die Diaminurie darf vielleicht als eine Störung be-
stimmter Art des Zellstoffwechsels aufgefaßt werden. Es ist leicht möglich,
(laß. wie wir früher schon betont haben, der Abbau der Aminosäuren unter
anderem auch über Amine führt. Sie gelangen unter normalen Verhält-

') Emil Abderhalden: Zeitschr. 1. physiol. Chcm. 38. 057 (1903)

'^) Emil Fischer und Umetaro Suzuki: Zeitschr. f. physiol. Cheni. 45. 405 (1905).
— Kmü Abderhalden: Ebenda. 51. 391 (1907); 104. 129 (1919).

») Vgl. S. 318.

*) F. G. Hopkins: The hiochemical .1. 15. 286 (1921).

5) Emil Abderhalden: Pflügers Archiv, 195. 199. (1922) F.mil Abderhalden

uikI Hrnst Wfrfheinter: Elieiida. 196. (1922).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 551

nissen nicht zur Beobachtung, weil sie rasch weiter zerlegt werden. Auch
die vom Dannkanal aufgenommenen Amine werden sicher zum großen
Teil in den Geweben abgebaut. Der un Diaminurie Leidende vermag diesen
Abliau nicht durchzuführen. Er hydrolysiert noch Arginin in Harnstoff
und D i a m i n 0 V a 1 e r i a n s ä u r e = Ornithin, spaltet aus der letzteren
Verbindung Kohlensäure ab und bildet Tetramethylendia min =
? u t r e s z i n. Ferner führt er auf dem gleichen Wege L y s i n in P e n t a-
methylendiamin = Kadaver in über. Der Abbau der genannten
beiden Aminosäuren bleibt auf dieser Stufe stehen, weil die Bedingungen
zu seiner weiteren Durchführung fehlen.

Diese Vorstellungen über die Ursache der genannten Stoffwechsel-
anomalie sind, das sei besonders betont noch nicht eindeutig bewiesen.
Vieles spricht dafür, daß die Verhältnisse nicht so einfach liegen, wie wir
sie eben dargestellt haben. Wir wissen nämUch, daß das Zystin von den
Leberzellen als Ausgangsmaterial zur Bildung von Taurin verwendet
wird.i) Dieses verläßt die Leber in der Galle mit Chol- bzw. Desoxy-
cholsäure gepaart. Auch der an Zystinurie Leidende bildet Taurin und
scheidet dieses in Form von Taurochol- und Taurodesoxycholsäure aus.
Somit muß die Möglichkeit eines Abbaus von Zystin in einem gewissen
Umfang gewahrt sein. Vielleicht vermögen ihn die Leberzellen noch zu
vollziehen, während andere Zellarten zum Teil oder ganz versagen. Die
Störung des Zystinabbaus braucht nicht auf alle Zellen des Körpers aus-
gedehnt zu sein.

Die Bildung von Taurin aus Z y s t i n bzw. Zystein zeigt, daß der
tierische Organismus in seinen Geweben Aminosäuren unter Kohlensäure-
abspaltung abbauen kann. Zugleich wird das wahrscheinlich als Zwischen-
stufe entstehende Thioäthylamin oxydiert:

S . CH2

I
I

NH2 • C . H NHa . C . H -h 2 H m 2

I !

COOH COOK

CH2 . SH

NH2 . C , H

I
COOH

CO, =

Zystin 2 Moleküle Zystein

CH, .SH -h 30 = CH, .SO, .OH

I I ' '

CH2 . NH., CHj . NH3

Thioäthylamin Taurin

Es ist jedoch auch möglich, daß die Oxydation zuerst einsetzt, und
dann die Abspaltung von Kohlensäure folgt :

CH2 . SH CH, . SOa . OH CH, . SOj . OH

I r r

NH2 . C . H -h HO = NH., .CR — (JO2 VU^ . NH,

1 " !

COOH COOH

Zystein Zysteinsäure Taurin.

') Vel. S. .^18.

552 XXVII. Vorlesung.

Daß Zystin und Zystein wirklich als Ausgangsmaterial für die Bil-
dung des Taurins in Betracht kommen, beweisen Versuche an einem
Hunde, dem eine Gallenblasenfistel angelegt worden war. i) Es wurde der
Gehalt der ausfließenden Galle an Taurocholsäure bestimmt. Dann erhielt
das Tier Zystin. Es trat keine Zunahme an der genannten Gallensäure auf.
Wurde jedoch gleichzeitig mit dem Zystin auch Natriumcholat, d. h. der
andere zur Bildung von Taurocholsäure notwendige Anteil verabreicht,
dann erschien sie in vermehrter Menge in der Galle. Versuche am
Kaninchen bestätigten diese Befunde. 2)

Mit der Feststellung, daß ein Baustein der Proteine, nämlich das
Zystin, direkte Beziehungen zu einem Bestandteil der Taurochol- bzw.
Taurodesoxycholsäure hat, ist bewiesen worden, daß eine bestimmte Amino-
säure das Ausgangsmaterial zur Bildung eines bestimmten Produktes des
Zellstoffwechsels sein kann. Wir müssen nun die Frage entscheiden, ob
das Zystin, aus dem Taurin hervorgeht, aus Eiweißstoffen der (lewebe
herstammt oder aber, ob nur die im Darmkanal aufgenommene Amino-
säure Verwendung findet. Es wäre denkbar, daß die Leber dem mit resor-
bierten Aminosäuren versehenen Blute Zystin entnimmt, um es sofort oder
nach einiger Zeit in Taurin umzuwandeln. In diesem Falle würde den
Körperzellen nur der nicht zur Taurinbildung verwendete Teil des in so
wie so geringer Menge vorhandenen Zystins zugeführt. Würde die Tauro-
cholsäure und die Taurodesoxycholsäure eine Verbindung darstellen, ohne
die der tierische Organismus nicht auskommt, wäre sie z. B. für den
Zellstoffwechsel bestimmter Organe unentbehrlich, dann wäre es verständ-
lich, daß der tierische Organismus in erster Linie dafür Sorge trägt, daß
sie gebildet wird. Schon der Umstand, daß die Gallensäuren in den Darm
abgegeben werden, und daß ihre Menge sehr schwankt, macht es sehr
wahrscheinlich, daß das Taurin, die Cholsäure und die Desoxycholsäure
Produkte darstellen, die zu den Stoffwechselendprodukten zu rechnen sind.
An dieser Auffassung ändert die Beobachtung nichts, daß die Gallensäuren
als Aktivatoren der Vorstufe der Lipase eine bedeutungsvolle Rolle spielen. ^)
Wir wissen nämlich, daß der tierische Organismus auch andere Stoff-
wechselendprodukte, wie z. B. die Kohlensäure, noch zu wichtigen Funk-
tionen nutzbar macht. Ferner können die Taurin enthaltenden Gallensäuren
durch die Glykocholsäure und Glykodesoxycholsäure in ihrer Wirkung auf
das Lipasezymogen vertreten werden. Es hat mehr Wahrscheinlichkeit für
sich, daß das Zystin zunächst den Gew^eben zur Verfügung gestellt wird.
Ihre Zellen verwenden es zum Aufbau von Proteinen. Besonders die Kera-
tine brauchen zu ihrer Bildung sehr viel von dieser Aminosäure. Ob sie
synthetisch aus Serin oder Alanin oder einer anderen Aminosäure unter An-
lagerung der Thiogruppe bereitet werden kann, wissen wir nicht. Sehr wahr-
scheinlich ist diese Bildungsweise nicht, denn der tierische Organismus müßte
zur Bildung der Thiogruppe energische Keduktionsvorgänge durchführen.
Als einziges Material für diese käme wohl die Schwefelsäure in Betracht.

Nun wird sicher immer Zystin, das eben vom Darme resorbiert wurde,
direkt zur Taurinbildung zur Verfügung stehen. Ohne Zweifel wird jedoch

') V. Bergmann: Hofmeisters Beitr. 4. 132 (1908).

^) J. Wohlgemuth: Zeitschr. f. phvsiol. Cheniio. 40. 81 (1908).

») Vgl. 8.261.

Eiweißstofle und ihre Bausteine. OOH

den Leberzellen auch Zystin zugeführt, das Baustein von Zelleiweili ge-
worden war. Beweisend für diese Annahme ist die Tatsache, daß auch bei
lang andauerndem Hunger Taurin enthaltende Gallensäuren zur Aus-
scheidung gelangen. Wenn auch mit der Tatsache gerechnet werden muß,
daü solche nach erfolgter Ausscheidung vom Darme wieder aufgenommen
und der Leber wiederum zugeführt wird, so sprechen doch alle Beobach-
tungen dafür, daß immer auch eine Neubildung von Taurin erfolgt.

Wir werden noch eingehend') auf die Beobachtung zurückkommen,
daß alle Zellarten mit lebhaftem Stoffwechsel ständig Zystein als solches
oder in Verbindung mit Glutaminsäure'^) bzw. mit anderen Aminosäuren
enthalten. Wir werden erfahren, daß der SH-Gruppe eine große Bedeutung
bei Oxydations- bzw^ Reduktionsvorgängen in den Zellen zukommt.
Zystein geht durch Oxydation leicht in Zystin und dieses wieder durch
Reduktion in Zystein über.

Kehren wir nunmehr zur Zystinurie zurück. Zu einer Zeit, als man
annahm, daß der Abbau der Proteine im Darmkanal nicht bis zu Amino-
säuren führe, sondern hochmolekulare Peptone zur Resorption gelangen
und sofort wieder in Eiweiß übergehen sollten, war man geneigt, die Aus-
scheidung von Zystin auf seine Entstehung im Darmkanal zurückzuführen. Der
Organismus sollte mit dieser Aminosäure nichts anzufangen wissen. Daß diese
Vorstellung ganz unbegründet war, ergab die Feststellung, daß der normale
Organismus selbst sehr große Cystinmengen abbauen kann. 3) Auch Poly-
peptide, an deren Aufbau Zystin beteiligt ist, ergeben eine Steigerung des
Schwefelsäuregehaltes im Harn.*) Der aufgenommene Schwefel gelangt fast
ausschUeßlich in dieser Form zur Ausscheidung. Die Bildung von Zystin
bei der Verdauung der Proteine kann somit auf keinen Fall die Ursache
der Zystinurie sein. Würde ferner das Zystin nicht mehr verwertbar sein,
wenn es in freiem Zustand in den Organismus gelangt, dann müßte man
erwarten, daß in jenen Fällen von Zystinurie, in denen annähernd soviel
Zystin im Harn zur Ausscheidung kommt, als mit der Nahrung aufgenommen
wird, die Proteine der Gewebe diesen Baustein nicht besitzen. Die Bestim-
mung des Zystingehaltes von Geweben und insbesondere von Haaren und
Nägeln bei Personen, die eine Zystinurie zeigten, ergab, daß kein Unter-
schied gegenüber der Zusammensetzung der entsprechenden Proteine von
normalen Individuen vorhanden ist.'')

Das bei der Cystinurie zur Ausscheidung gelangende Zystin dürfte so-
mit mindestens zwei Quellen entstammen. Einmal wird solches direkt von
der aus dem Darmkanal resorbierten Aminosäure abstammen können. Wird
diese von den Zellen der einzelnen Organe und insbesondere auch von den
Leberzellen nicht gebraucht, dann wird es ohne Zweifel durch die Nieren
ausgeschieden. Ferner entsteht Zystin beim Abbau von Zellproteinen. Die
Herkunft der erwähnten Aminosäure aus dieser Quelle beweist, daß im
Zellstoffwechsel Aminosäuren gebildet werden. Die Aminoazidurie und

*) Vgl. Band 2, Vorlesung 14.

^) Vgl. S. 333.

') Vgl. u. a. //. Blum: Hofmeister» Beitr. 5. 1 (1903). Hier tiudet sich weitere
Literatur. — C. H. Rothera: Journ. of Physiol. 32. 175 (1905). — //. li. Lewis und
Lude E. Boot: The J. of Biol. Chem. 50. 303 (1922).

*) Emil Abderhalden und Franz Samueli/: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 187 (190.')).

0 Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 38. 557 (1903).

554 XXVII. Vorlesung.

die Diaminurie deuten in gleicher Weise darauf hin, daß die
Körperzel len Eiweiß bis zu den einfachsten Bausteinen abbauen
können.

Bei Hunden und Kaninchen läßt sich noch auf eine andere Weise
der Beweis erbringen, daß Zystin im Zellstoffwechsel auftritt. Verfüttert
man nämlich diesen Tieren Halogenbenzol, z. B. Brombenzol, CeHg.Br,
dann tritt im Harn eine schwefelhaltige Verbindung — Merkaptursäure
genannt — auf.i) Sie hat die folgende Struktur 2):

CH^ . S . Ce H, . Br

I
CH3.CO.NH.C.H

I
COOH

Merkaptursäure.

Vergleicht man den Aufbau dieser Verbindung mit demjenigen des
Zysteins, dann erkennt man leicht die nahen Beziehungen, die zwischen
diesen beiden Verbindungen bestehen. Das verabreichte Halogenbenzol ist
mit der Thiogruppe des Zysteins in Verbindung getreten. Es hat außerdem
noch eine zweite Reaktion stattgefunden. Mit der Aminogruppe hat sich ein
Essigsäurerest verbunden. Die folgenden Formehi bringen die beiden
Reaktionen zum Ausdruck:

CH2.SH + CeHs.Br + 0 CHa.S.CoH^.Br

I Brombenzol — >- |

NH2C.H + HOOC.CH3 CHs.CO.NH.C.H + 2H2O

I Essigsäure |

COOH COOH

Zystein Merkaptursäure.

Die Bindung des aufgenommenen Halogenbenzols durch Zystein und
Essigsäure ist im Prinzip ein ähnlicher Vorgang, wie die Paarung mancher
Verbindungen mit Schwefelsäure und Glukuronsäure und die Kuppelung von
Säuren mit Glykokoll. Es wird ohne Zweifel Zystein, das sonst in den Ge-
weben zum weiteren Abbau gelangen würde, abgefangen. Wir erhalten damit
ohne Zweifel auch Zystin bzw. Zystein, das aus Zelleiweiß hervorgegangen
ist. zu Gesicht, denn es tritt auch beim hungernden Hunde die Bildung
von Merkaptursäuren ein.

Das Auftreten von Zystin bei der Zystinurie, die Bildung
von Taurin und die Möglichkeit, große Mengen von Zystein durch
Verfütterung von Halogenbenzol abzufangen — d. h. künstlich
eine Zysteinurie zu erzeugen — und endlich die Beobachtung,
daß auch beim hungernden Tiere zystinreiche Proteine, wie
Haare und Nägel, gebildet werden, alle diese Feststellungen zu-
sammen beweisen, daß im Zellstoffwechsel Aminosäuren und
insbesondere Zystin bzw. Zystein entstehen. s) Es ist nach den vor-

*) E. Baumann und C. Preusse: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 12.806(1879);
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 5. 309 (1881). — Vgl. ferner W. Mc Kim Marriot und C. G.
('. Wolf: Biochem. Zeitschr. 7. 213 (1907).

-) Bj. Friedmann: Hofmeistern Beitr. 4. 486 (1903).

^) Vgl. auch //. B. Letcis und D. A. Mc Ginfy : The J of hiol. Chem. 5.'{
.•549 (1922).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 555

liegenden Ergebnissen sehr unwahrscheinlich, daß Zystin allein aus vor-
handenem Zelleiweiß abgespalten wird und ein an dieser Aminosäure ärmeres
Protein in der Zelle zurückbleibt. Es spricht vielmehr alles dafür, daß die
Loslösung einzelner Aminosäuren mit einem weitgehenden Abbau des
ganzen Eiweißmoleküls verknüpft ist.

Wir kennen noch zwei weitere Aminosäuren, die sich abfangen lassen,
wenn man bestimmte Verbindungen verfüttert oder solche im Organismus
selbst entstehen. Der einen sind wir schon begegnet, nämlich dem Gly ko-
koll. Wir stellten fest, daß Phenylessigsäure im Harn als Phenazetur-
säure erscheint.') Diese liefert bei der Hydrolyse Gly kokoll und Phenyl-
essigsäure. Schon lange bevor diese Verbindung zur Beobachtung kam,
war festgestellt worden, daß im Harne eine Verbindung vorkommt, die
aus Glykokoll und Benzoesäure hervorgegangen ist. Liebic/ hatte im Jahre
1829 die Hippursäure im Harn von Pferden entdeckt. Bald darauf
stellten Fre"^), Kel Ir r nnd Wöhlcr^) fest, daß verfütterte Benzoe-
säure nicht oder doch nur zum kleinsten Teil als solche im
Urin auftritt, sondern eine Zunahme der Hippursäure zur
Folge hat. Mit dieser Beobachtung war die erste Synthese im
tierischen Organismus festgestellt. Hatte man bis dahin nur der
Pflanzenzelle die Fähigkeit, Synthesen zu vollziehen, zuerkannt, so konnte
nach der wichtigen Feststellung von Wähler bald an zahlreichen Beispielen
gezeigt werden, daß auch die Zellen der Tiere aus Bausteinen zusammen-
gesetzte Verbindungen aufzubauen vermögen. Die Entstehung der Hippur-
säure ergibt sich ohne weiteres aus dem Resultat ihrer Hydrolyse:

( \ H, . CO . NH . GH, . G0( )H + Hg 0 ^ C« H^ . COOK -f NH, . GH., . COOH
Hippursäure Benzoesäure Glykokoll.

CV,H, .GOOH + H NH. GHa. COOH — HoO^CfiHs. CO. NH.CH^. COOH
Benzoesäure Glykokoll Hippursäure.

Hippursäure ist synthetisch z. B. aus Benz am id und Monochlor-
essigsäure erhalten worden:

Ce Hg . CO . NHa + Gl . GH., . COOH = C« H^ . ('0 . NH . CHg . COOH -h HCl
Benzamid Monochloressigsäure Hippursäure.

Man erhält sie ferner, indem man Glykokoll und Benzoesäure im
eingeschlossenen Ptohi- 1 — 2 Stunden auf 160" erhitzt.
Die Phenazetursäure stellt die nächste Homologe der Hippursäure dar:

C„ H5 . CO . NH . GH., . COOH C^ H5 . GH, . CO . NH . CH^ . COOH
Hippursäure Phenazetursäure.

Es sind noch zahlreiche Paarungen von Säuren mit Glykokoll be-
kannt geworden. So wurde beobachtet, daß in den Organismus von Ka-
ninchen und Hunden eingeführte Naphtoesäuren im Harn als Naph-

•) Vgl. S. 514.

^) Vre: Proc. med. and surg .louni. (1841).

3) Wilh. Keller (und Wühler): Liebigs Annaleu. 43. 108 (1843). - F. Wähler und
F. Frerichs: Ebenda. 65. 33ö (1843). — Vgl. weitere Literatur hei Wilhelm Wiechouski:
llo/ni ei steril Beitr. 7. 204 (190.^).

5,")6 XXVII. Vorlesuiigr.

tursäuren wieder erscheinen. ') Die Bildung dieser Verbindunj^en ist der-
jenigen der Hippursänre ganz entsprechend:

C,oH, COOK + HiNH . CR, . COOH = C,oH,CO.NH . CH^ . COOK + H,()

Naphtoesäuro Glykokoll Naphtursiäure.

Ebenso wird auch Salizylsiiiire mit (ilykokolP) gepaart. Es ent-
steht Oxyhippursäure:

()H.C6H,.COOH-hHNH.CH2.C()UH=()H.cyi4.C().NH.CHs.COOH + H.,()

Salizylsäure Glykokoll o-Oxyliippursäure=Salizylursäure.

Von Interesse ist, dali auch alkylierte Benzoesäuren, wie z. B.
die Toluylsäure^), an Glykokoll gekuppelt werden und dann als alkylierte
Hippur säure zur Ausscheidung gelangen:

CH, .an,. CO OH -i- h nh . ch, . cooh =

Toluylsäure Glykokoll

= CH3 ■ CeH, ■ CO . NH . CH2 . cooh + HaO.

Tolursäure.

Wir haben schon bei der Besprechung der Glukuronsäure, die im
tierischen Organismus eine ganz gleiche Rolle spielt, wie das Glykokoll,
gesehen, daß die Zellen Stoffe, die an und für sich zur Kuppelung nicht
geeignet sind, teils durch Oxydation, teils auch durch Reduktion und unter
Umständen auch durch Kombination beider Prozesse vorbereiten. So wird
Toluol*) zunächst in Benzoesäure übergeführt und dann mit Glykokoll
gekuppelt. Ganz ebenso verhalten sich Äthyl- und Propylbenzol. ^)
Ferner wird Xylol zu Toluylsäure oxydiert. Von Interesse ist auch die
Oxydation von Aldehyden zu Säuren. Als Beispiele eines solchen Vor-
ganges seien die Überführung von Nitrobenzaldehyd in Nitrobenzoesäure
und die nun erfolgende Bildung von Nitrohippursäure^) und ferner die
Entstehung von Pyromykursäure=Brenzschleimsäure-glykokoll an-
geführt:

NO2 . Ce H, . CHO 4- O = NO2.CeH4.COOH

Nitrobenzaldehyd Nitrobezoesäure

NO2 . Cß H, . COOH + NHo . CHg . COOH =

Nitrobenzoesäure Glykokoll

NO2 . Ce H4 . CO . NH . CH2 . COOH + H, O.

Nitrohippursäure.

») Rudolf Cohn: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 18. 112. (119) (1894).

') Bertagnini : Liebigs Annalen. 97. 248. (1856) und E. Baumann und /'>'. Herfer:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 1. 244 (253) (1877/78).

») Schnitzen und Nauni/n: Archiv f. (Anat. u.) Physiol. 352 (1867).

*) E. und //. Salkou'ski: Zeitschr. f. physiol, Chemie. 7. 161 (1882/83). — K. Sal-
kowski: Ebenda. 9. 229 (1885).

') M. Nencki und P. Giucooa: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 4. 325 (1880).

*) Rudolf Cohn: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 17. 224 (292) (1893).

EiweiBstoffe iinrl ihr*» Bausteine 557

CH = C. C<H CH = C . CO OH + H NU . ('H, . COOH =

I >0 — )^ i >()

CH r:r CH CH = CH

a-Furfurol— Brenzschleim- Glykokoll.

Brenzschleim- säure

Säurealdehyd

CH = C.CO.NH.CH, .COOH

I >0 4- H.,0.

CH = CH

Brenzsch leim Sau re-gly kokoll.

Von besonderem Interesse ist die Cherführung von Benzaraid') in
Hippursäure, denn hier muß unter Wasseraufnahme zunächst Benzoesäure
gebildet werden:

Cß H5 . CO . NH, + H., O =: Cß H, . COOH + NH^.

Benzaraid Benzoesäure

Die Fähigkeit des Organismus. Verbindungen mit Glykokoll zu
kuppeln, erstreckt sich nicht nur auf die Benzoesäure und ihre Derivate,
sondern auch auf Karbonsäuren des Furan-, Thiophen- und Pyridin-
kerns. So wird aus Thiophenaldehyd-j zunächst Thiophensäure ge-
bildet und diese mit Glykokoll in die Thiophenursäure verwandelt:

C, H3 S . CHO + O = C, H3 S . COOH ; C, H3 8 . COOH + NH, . CH, . COOH =

Thiophenaldehyd Thiophensäure

C, H3 S . CO . NH . CH, . COOH + H, 0.

Thiophenursäure.

Die Verfolgung des Verhaltens derartiger Verbindungen im Orga-
nismus hat in mehr als einer Hinsicht großes Interesse. "Wir erhalten
durch diese Untersuchungen einen klaren Einblick in die Leistungen der
tierischen Zelle. Wir sehen sie mit der größten Leichtigkeit Oxydations-
und auch Reduktionsvorgänge ausführen, Wasser abspalten und Wasser
anlagern, je nachdem die Umstände es verlangen.

Die Fähigkeit des tierischen Organismus, alle möglichen Verbin-
dungen, die ihm mit wenig Ausnahmen normalerweise nie zugeführt
werden, mit bestimmten Produkten, wie Glykokoll, Zystein, Schwefelsäure
und Glukuronsäure und auch mit Harnstoff zu verknüpfen, hat zu der Frage
geführt, welchen Zweck wohl diese Paarung haben mag. Es werden die ein-
zelnen dem Organismus zum größten Teil ganz fremden Stoffe bald nach
ihrem Eintritt in den Organismus in eine bestimmte Form gebracht, in dieser
durch den Körper geleitet und durch die Nieren ausgeschieden. Man hat

*) Leon r. Nenrki: Archiv f. expcrini. Path. u. l'hanuak. 1. 42U tl873).

■-) Budolf Cohn: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 17. 281 (1893). — \g\. Kmil
Fromm: Die chemischen Schutzmittel des Tierkorpors bei Vergiftungen. Karl J. Trüt)ner.
Straßliurg 1V)03. S. 14 ff. und in Marceli Xencki „Opera omnia" die zahlreichen dieses
Gebiet berührenden Untersuchungen dieses Forschers (Viewcg & Sohn, Braunschweig 190'i).

558 XXVIl. Vorlesung.

vielfach den ganzen Vorgang als einen Schutz des tierischen Organismus
gegen fremdartige Produkte aufgefaßt. Manchmal entledigt er sich ihrer durch
Abbau. Ist aus irgend einem Grunde eine völUge Zerstörung des eingeführten
Moleküls unmöglich, dann kommt es, wenn irgend möglich, zur Paarung.
Daß in der Tat in vielen Fällen durch die Kuppelung mit den genannten
Verbindungen eine schädliche Verbindung in eine unschädliche oder doch
viel weniger schädliche verwandelt wird, zeigen die folgenden Ergebnisse.*)
Die tödliche Dosis von Phenylpropionsäure, Cg H5 . CH„ . CH2 . COOH,
ist ca. O'Qg pro Kilogramm Körpergewicht. Phenylpropionyl-glykokoU,
Cg H5 . CH2 . CH2 . CO . NH . CH2 . COOK, bewirkt selbst in einer Menge von
15^ keine Erscheinungen. Zimtsäure ist zwar weniger giftig als Phenyl-
propionsäure, aber immerhin nicht ganz unwirksam. Sie wird nach erfolgter
Paarung mit Glykokoll ganz ungiftig.

Hippurs äure ist immer im Harne vorhanden. Ihre Menge ist beim
Karnivoren am geringsten und am größten beim Herbivoren.2) Mit der
Pflanzennahrung werden stets aromatische Verbindungen aller Art auf-
genommen. Soweit diese in Benzoesäure verwandelt werden können, treten
sie in Form von Hippursäure in den Harn über. Ferner trifft man im
Harn Phenazetursäure. Endlich haben wir schon erwähnt, daß Glykokoll
die einzige Aminosäure ist, die sich häufig im Urin auch im freien Zu-
stande vorfindet. Uns interessiert zunächst die Frage, ob der Bildung von
Hippursäure im tierischen Organismus Grenzen auferlegt sind, und wo
diese beginnen. A priori ist zu erwarten, daß er nicht allzuviel Hippur-
säure bilden kann, denn die meisten Eiweißkörper enthalten sehr wenig
Glykokoll, ja manchen, wie den Albuminen, fehlt diese Aminosäure ganz.
Wir treffen nur in jenen Eiweißstoffen viel Glykokoll an, die im Orga-
nismus eine mechanische Rolle spielen. So enthalten das Elastin, das
Kollagen usw. viel von diesem Eiweißbaustein. Schon die großen Hippur-
säuremengen, die manche Pflanzenfresser bei Aufnahme von Heu aus-
scheiden, erweckten Zweifel, ob ihre Bildung von der Menge des im Eiweiß
zur Verfügung stehenden GlykokoUs abhängig ist. Dazu kamen dann noch
die Erfahrungen, die bei Versuchen über die Hippursäurebildung nach Ver-
fütterung von Benzoesäure gemacht worden sind.^) Es zeigte sich, daß
man hungernden Tieren durch Eingabe dieser Säure große Mengen von
Glykokoll entziehen kann. Nun wurden die Versuchstiere getötet und der
Gehalt ihres gesamten Körpers an Glykokoll festgestellt. Die erhaltene
Ausbeute an dieser Aminosäure war nicht geringer als diejenige, die
Hungertiere lieferten, die keine Benzoesäure erhalten hatten.*) Dieses
Ergebnis beweist in einwandfreier Weise, daß der tierische

') H. D. Dakin: The Journ. of Biol. Chem. 5. 413 (1909).

^) Vgl. z. ß. Henneherg, Stohmann und Rautenberg: Liehig^ Annalen. 124. 200
(1862). — Weiske, Wildt und Pfeiffer: Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch. 6. 1410
(1873).

'■*) Wilhelm Wiechowski: Hofmeisters Beiträge. 7. 204 (1905). — Rudolf Cohn:
Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 53. 435 (1905). — Adolf Magnus- Levij : Biochem.
Zeitschr. 6. 523 (1907). — Johann Letvinski: Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 58.
397 (1908). — W. H. Parker und Graham Lusk: Amer. Journ. of Pliysiol. 3. 472 (1900).

— A. J. Ringer: Journ. of Biol. Chem. 10. 327 (1911). — Albert A. Epjystein und Samvel
Bookman: Ebenda. 10. 327 (1911).

*) Emil Abderhalden und Paul Hirsch: Zeitschr. f. physiol. Cliem. 78. 292 (1912).

— Vgl. auch Emil Abderhalden, Alfred Gigon und Eduard Sirauss: Ebenda. 51. 311 (1907).

Eiweißstofl'e und ihra BauBteinc. 559

Organismus große Mengen von Glykokoll selbst bereiten kann.
Es ist noch unentschieden, ob seine Bildung durch Abbau von anderen
Aminosäuren erfolgt, oder ob eine Synthese vorliegt. Es ist wohl möglich,
daLi beide Wege eingeschlagen werden. Übrigens entgeht bei sehr reichlicher
Zufuhr von Benzoesäure eine geringe Menge davon der Kuppelung mit
Glykokoll.') Ein kleiner Teil kann sich auch mit Glukuronsäure paaren. 2)

Wir können somit den Nachweis von Glykokoll nicht un-
mittelbar als Beweis dafür anführen, daß diese Aminosäure als
solche bei der Hydrolyse von Zellproteinen entsteht. Würde es
sich feststellen lassen, daß Glykokoll beim Abbau von bestimmten Amino-
säuren gebildet wird, dann wäre durch die Beobachtung der Hippursäure-
bildung erwiesen, daß im Zellstoffwechsel Aminosäuren gebildet werden.
Es kämen ganz besonders die Versuche an hungernden Tieren in Betracht.
Vielleicht erfolgt die Bildung der Hippursäure nicht immer in der gleichen
Art. Es wäre z. B. auch denkbar, daß die Benzoesäure mit irgend einer
aliphatischen Monoamino-monokarbonsäure verbunden und diese dann
sekundär durch Abbau bis auf den GlykokoUkomplex zerlegt würde.

Die Synthese von Hippursäure aus Glykokoll und Benzoesäure hat
nicht nur deshalb allgemeinere Bedeutung erlangt, weil sie die erste im
tierischen Organismus nachgewiesene Synthese darstellt, sondern vor
allem auch deshalb, weil Bunge und Schwiedeherg'^) zum ersten-
mal diesen Aufbau als Prüfstein dafür wählten, ob derartige
Vorgänge auch von bestimmten Organen dann vollzogen werden,
wenn sie nicht mehr mit dem Körper in Zusammenhang stehen
Diese beiden Forscher entfernten Hunden eine Niere und leiteten durch
das frische Organ Blut, das ungerinnbar gemacht worden war. Es wurde
durch die Nierenarterie zu- und durch die Nierenvene abgeleitet. Gleich-
zeitig wurde die aus dem Ureter ausfließende Flüssigkeit — Harn — auf-
gefangen. Es wurde nun festgestellt, ob das Blut und der Harn Hippursäure
enthielten. Dann wurden der Durchströmungsflüssigkeit Glykokoll und
Benzoesäure zugesetzt. Die überlebende Niere vollzog die Synthese zu
Hippursäure. Wurde nun Benzoesäure durch die Niere geleitet, dann kam
die Synthese bald zum Stillstand. Es fehlte an Glykokoll. Sie kam wieder
in Gang, wenn diese Aminosäure zur Verfügung gestellt wurde. Die Syn-
these der Hippursäure erfolgte sowohl, wenn bei ST" gearbeitet wurd(\ als
auch bei Zimmertemperatur.

Für das Zustandekommen der Hippursäuresynthese haben sich die
roten Blutkörperchen und die lebenden Zellen der Niere als von großer
Bedeutung erwiesen. Wird das Nierengewebe durch Zerhacken zerstört oder
noch besser durch Zerreiben mit Glasscherben, so findet die Kuppelung von
Glykokoll und Benzoesäure anscheinend nicht mehr statt. Auch wenn die
Niere auf — 20° abgekühlt und bei 40" wieder aufgetaut worden war,
bildete sie keine Hippursäure mehr aus den Komponenten. Ebensowenig
gelang es, die Synthese zu bewirken, wenn statt des ganzen Blutes nur
Blutserum durch die Niere geleitet wurde. Daß dem Sauerstoff eine wich-

*) Vgl. z. B. Theodor Brtigsch und Rahel Hirsch: Zeitschr. f. experim. Path. u
Ther. 3. 663 (1906) — .1. ./. Rinqer: The Journ. of Biol. Chem. 10. 327 (1911).

^) Vgl. S. 40.

^) G. V, Bunge und O. Schmiedeberg : Archiv f. experim. Path. 11. Fharniak (i
233 (1877).

560 XXV II. N'orlesung.

tige Rolle bei dieser Synthese zukcrmmt, geht aus den folgenden Ver-
suchen hervor. ij Leitet man Blut durch die Niere, in dem der Sauerstoff
durch Kohlenoxyd verdrängt ist, so erhält man keine Hippursäuresynthese.
Es konnte den Niereuzellen auch durch Chinin die Fähigkeit genommen
werden, Hippursäure zu bilden.

Es ist sehr wahrscheinlich, daß die Synthese der Hippursäure aus
(ilykokoll und Benzoesäure unter Wasserabspaltung einem Ferment zuzu-
schreiben ist. Man hat versucht, ein solches zu isoheren. Einige Ver-
suche, in denen es — im Gegensatz zu früheren — glückte, auch
in zerhackter Niere die Hippursäuresynthese festzustellen ^j, lassen hoffen,
da(j es gelingen wird, die Kuppelung von Glykokoll und Benzoesäure auch
ohne direkte Verwendung von Organen und Zellen zu vollziehen.

Was den Ort der Hippursäurebildung im tierischen Organismus an-
betrifft, so ist zu bemerken, daß das eben Angeführte nur für Hunde gilt.
Frösche bilden auch nach Entfernung der Niere und der Leber s) Hippur-
säure. Ebenso ließ sich bei Kaninchen nach Wegnahme der Nieren nach
Eingabe von Benzoesäure reichlich Hippursäure feststellen.*) Diese Beob-
achtung wird durch die Feststellung ergänzt, daß die Leber von Kaninchen
beim Durchleiten von Benzoesäure Hippursäure liefert.^) Es ist möglich,
daß beim Fleischfresser die Hippursäuresynthese eine lokalisiertere ist als
beim Pflanzenfresser, weil bei ihm die Hippursäure unter normalen Ver-
hältnissen nur in geringer Menge gebildet wird. Die Menge der vom
Menschen pro Tag ausgeschiedenen Hippursäure beträgt im Mittel bei ge-
wöhnlicher Kost 0-7 g/) Sie kann nach reichlichem Genuß von Gemüse
und Obst auf mehr als 2 g ansteigen.

Es ist in Erwägung gezogen worden, ob nicht die aromatischen Bau-
steine des Eiweißes — insbesondere das Phenylalanin und das Tyrosin —
in den Geweben zu Benzoesäure abgebaut werden. Es scheint dies jedoch
nach allen vorUegenden Beobachtungen nicht der Fall zu sein. Dagegen
kann die im Darm durch Bakterien aus Phenylalanin entstehende Phenyl-
propionsäure in Benzoesäure übergeführt werden.

Das Glykokoll findet im tierischen Organismus nicht nur zur Kuppelung
der erwähnten Verbindungen Verwendung, sondern es tritt regelmäßig
gepaart mit ('holsäure und Desoxycholsäure in der Galle auf.
Die Glykochol- und Glykodesoxycholsäure, oder richtiger Cholyl-
bzw. Desoxycholyl-glyzin genannt, sind entsprechend wie die Taurochol-
und Taurodesoxycholsäure zusammengesetzt. Beide enthalten den gleichen
Paarling, nämlich die Cholsäure bzw. die Desoxycholsäure. Der Umstand,
(laß beständig zur Bildung dieser Gallensäuren (jrlykokoll verwendet wird,
entzieht der Hippursäurebildung bei Verabreichung von Benzoesäure und
anderen zur Paarung fähigen Verbindungen diese Aminosäure zum Teil.

') A. Hoffmann: Archiv f. experim. Path. u. Pharmak. 7. 233 (1877).

*) Wilhelm Kochs: rßür/ers Archiv. 20. 64 (1879). — ./. K. Abelons et H. Ribaut :
Compt. rend. de la Soc. hiol. 1). juiii 1900. — M. E. Berminzone : Bollettino acad. med.
di Genua. 16. 1 (1901).

^) G. V. Bunge und O. Schmiedeberq : 1. c. S. 559. Zitat ').

*) W. Salom'on: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 3. 365 (1879).

') E. Friedmann und Hermann Tachau: Biochem. Zeitschr. 35. 88. (1911).

«) Halluachs: Licbix/s Annalen. 106. 164 (1858). — 6'. Platt: Journ. of the Americ.
Chem. Soc. 19. 382 (1897).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 561

Die Notwendigkeit einer unter Umständen sehr umfassenden Neubildung
von Glyzin erhellt auch aus dieser Beobachtung.

Interessanterweise bil(^en die Vögel, wenn ihnen Benzoesäure ver-
füttert wird, keine Hippursäure.'j An ihrer Stelle tritt im Kloakeninhalt
eine Säure auf, die zwei Benzoylgruppen trägt. Sie wurde bald als Di-
benzoyl-ornithin = Dibenzoyl-a-£-diamino-valeriansäure erkannt.
Sie ist Ornithur säure genannt worden :

CH2 . CH., . CH. . CH . COOH

I " I

Cs H5 . COOH + NHs NH, -f HOOC . C, H,

Ornithin =
Benzoesäure a,£-Diamino-valeriansäure Benzoesäure

i

CH2 . CH2 . CH, . CH . COOH + 2 H, 0.

i l

C« H5 . CO . NH NH . CO . C« H,

Es liegt genau die gleiche Synthese vor, wie bei der Bildung von
Hippursäure aus Glykokoll und Benzoesäure:

CH. . COOH CHg . COOH

1 ' =1

NH, + HOOC . C« n, NH . CO . C, H,

Das Ornithin stammt ohne Zweifel aus dem Arginin. Es wird unter
normalen Verhältnissen weiter abgebaut und kommt nur zum Vorschein,
wenn es durch Eingabe von Benzoesäure abgefangen wird.

In diesem Zusammenhang sei der interessanten Beobachtung gedacht,
daß Menschen nach Eingabe von Phenylessigsäure Phenylazetylglut-
amin im Harn ausscheiden. 2)

Wir kennen nun noch eine Stoffwechselanomalie, bei der im Harn
eine Verbindung erscheint, die mit bestimmten Bausteinen der Proteine
in Zusammenhang steht. Es ist dies die Alkaptonurie. Bei ihr treten
zwar nicht Aminosäuren als solche auf, wohl aber eine Abbaustufe aus
solchen, die sicher nur aus ihnen selbst und nicht aus zusammenge-
setzten Verbindungen hervorgegangen sein kann. Infolgedessen können
wir diese Stoffwechselanomalie ebenfalls als Beweis dafür heranziehen, daß
im Zellstoffwechsel aus Zelleiweiß Aminosäuren gebildet werden. Die
Alkaptonurie ist im Jahre 1859 von Boedeker *) entdeckt worden. Er
beobachtete, daß der Harn bei dieser Stoffwechselanomalie stark reduzierende

') M. Joffe: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges. 10. 1925 (1877); 11 401 (1878). —
Vgl. auch ./. Yoshikawa: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 68. 79 (1910).

2) Vgl. S. 515, Zitat *).

«) Boedeker: Zeitschr. f. ration. Med. 7. 130 (1859); Liebig?, Annalen. 117 98
<1861).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, ö. Ana. ■'><>

5H2 XXVII. Vorlesung.

Eigenschaften besitzt und ferner beim Stehen an der Luft sich bei alkalischer
Reaktion bald dunkel färbt. Schließlich wird er ganz schwarz und scheidet
braune Flocken ab.-) Baedeker beobachtete ferner, daß sich das „Alkapton"«;,
so wurde die den eigenartigen Eigenschaften des Harns bei Alkaptonurie
zugrunde liegende Substanz genannt, mit basischem Bleiazetat ausfällen
läßt. Zerlegt man das entstandene Bleisalz durch Schwefelwasserstoff, dann
gelangt man zu einer kristalüsierenden Verbindung. Ihre Zusammen-
setzung wurde von Wolkow und E. Baumann'^) erkannt. Es handelt sich
um eine 1, 4-Dioxjphenyl-3-essigsäure=:Hydrochinonessigsäure*),
auch Homogentisinsäure genannt :

CH.OH

HC
HC

<\CH

C . CH, . COOH

C.OH
Homogentisinsäure.

Die genannten beiden Forscher erkannten auch schon eine Mutfer-
substanz der erwähnten Verbindung, nämlich das Ty rosin. Eingabe dieser
Aminosäure führte nämlich nicht nur zu einer starken Vermehrung der Homo-
gentisinsäure, sondern es entsprach die Zunahme genau der eingeführten
Menge der erwähnten Verbindung. W. Falta und E. Längstem^) erhoben
den gleichen Befund für Phenylalanin. Tryptophan ergab keine Zunahme
der Homogentinsäure im Harn des mit Alkaptonurie Behafteten.

Die nahen Beziehungen von Phenylalanin und Tyrosin zur Homogen-
tisinsäure zeigen die folgenden Formeln :

CH C . OH C . OH

HC CH HC CH

H.C

HC CH NH, HC CH nH, ^\/
\/ • \/ • C.OH

C . CH, . CH . COOH C . CH. . CH . COOH

C.CH,.C()OH

•^2

ß-Phenyl-a-amino- ß-p-Oxyphenyl-a-amino- 1, 4-Dioxypheny!-3-
propionsäure Propionsäure essigsaure

*) Vgl. hierzu Carl Th. Mörner: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 69. 329 (19101.

*) Der Name Alkapton gründet sich auf die Eigenschaft des Harns, bei Zusatz
von Alkali und Sauerstoff (Luft) sich rasch dunkel zu färben. xa:iT£iv = begierig ver-
schlucken.

*) M. Wolkow und E. Baumann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 15 . 228 (1891).
Hier findet sich die Literatur über alle bis 1891 gemachten Beoba;;htu ngen. — Vgl;
auch Kirk: British med. Journ. 2. 1017 (1886); Journ. of. anat. and p hysiol. 23. 69
(1889). — Archihald E. Garrod und W. H. Hurtley: Journ. of physiol. 3 6. 13G (1907).
— G. Katsch: Münchener med. Wocheaschr. Nr. 48. S. 1337 (1918).

*) Vgl. die Synthese der Homogentisinsäure bei E. Baumann und S. Fränkel:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 20. 219 (1894).

') W. Falta und Leo Langstein: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 37. 513 (1903).

Eiweißstofle und ihre Bausteine. 56H

Wir werden auf diese interessante Stoffwechselanomalie noch zurück-
koramen.i) Sie hat viele Aufschlüsse über die Art des Abbaus von Amino-
säuren im tierischen Organismus gebracht. Hier wollen wir sie nur insofern
besprechen, als sich Beweise für die Bildung von Aminosäuren aus Zell-
eiweiß aus den Ergebnissen der an Personen, die eine Alkaptonurie auf-
weisen, angestellten Versuche ergeben haben.

Das Studium der im Harn erscheinenden Menge an'Homogentisinsäure
ergab, daß ein Einfluß der Art und Quantität des aufgenommenen Eiweißes
unverkennbar ist.^) Je mehr Tyrosin und Phenylalanin die verabreichten
Proteine besitzen, um so mehr Homogentisinsäure wird im allgemeinen
gebildet. Die mit Alkaptonurie Behafteten sind ausgezeichnete Objekte
zum Studium des Eiweißstoffwechsels. Wir können bei ihnen einmal das.
Verhalten des mit dem Eiweiß zugeführten Stickstoffs und Schwefels ver-
folgen. Außerdem gibt uns die Feststellung der im Xahrungseiweiß ent-
haltenen homozyklischen Verbindungen und der ausgeschiedenen Homo-
gentisinsäm-e Auskunft darüber, ob Teile von Tyrosin und Phenylalanin
in irgend einer Form im Organismus zurückgebUeben sind. Je mehr
Anhaltspunkte wir für das Verhalten des Nahrungseiweißes im tierischen
Organismus besitzen, um so eindeutiger werden die Ergebnisse.

Zunächst glaubte man, daß die Bildung der Homogentisinsäure sich
im Darmkanal vollziehe. Es sollte eine Bakterienwirkung vorliegen. Bald
erkannte man jedoch, daß ihre Entstehung in die Gewebe verlegt werden
muß. In vielen Fällen von Alkaptonurie wird offenbar unter bestimmten
Bedingungen 3) überhaupt kein Phenylalanin und Tyrosin ganz abgebaut.
Es bleibt die Zerlegung dieser Aminosäuren bei der Homogentisinsäure
stehen. W^ürde, bevor diese in die Gewebe übertreten, aus ihnen die
genannte Säure gebildet, dann müßten die Zelleiweißstoffe jener Individuen,
die mit Alkaptonurie behaftet sind, frei von Phenylalanin und Tyrosin
sein, oder es müßte eine Neubildung dieser Aminosäuren in den Zellen
eintreten. Eine solche von aromatischen Aminosäuren ist nun nach allen
bisherigen Erfahrungen sehr unwahrscheinlich. Es sei in dieser Beziehung,
an die Erfahrungen mit Gelatine erinnert, mit der der tierische Organismus
als einziger Eiweißart nicht auskommt.*) Ihr fehlen die aromatischen'

') Vgl. Leo Lanqstein und Erich Meyer: Deutsches Arch. f. klin. Med. 78. 161.
(1903). — A. E. Garrod und F. Shirley Hele: Ebenda. 33. 198 (1905) ; 35. 15. Dez. (1906).
— A. E. Garod und ./. Wood Clarke : The Biochem. .Jouru. 2. 219 (1907). — Oscar
Gross und Eduard Allard: Zeitschr. f. klin. Med. 64. H. -544 (1908). — Oskar Adler:]
Biochem. Zeitschr. 21. 5 (1909). — Emil Abderhalden und i?. Massini: Zeitschr. f.,
physiol. Chemie. 66. 140 (1910). — Vgl. auch die Zusammenfassung von Konrad From-.
herz: Über- Alkaptonurie. In.-Diss. Karl .1. Trübner. Straßburg 1908. — Ludwig Pincus-
sohn : Ergebn. d. inneren Med. und Kinderheilk. 8. 454 (1912). — Gotthard Söderbcrgh.\
Nordisk Med. Arkiv. Abt. IL 1 (1915). — M. W. Scheltema: Nederl. Tijdschr. voor
Geneesk. Nr. 18. 1464 (1914); Nr. 25. 2659 (1915). — Ratsch: Deutsches Archiv f..
klin. Med. 127. H. 3 u. 4 (1918).

2) Vgl. W. Falta: Archiv f. klin. Med. 81. 231 (1904). — Emil Abderhalden und
Bruno Bloch: Ebenda. Zeitschr. f. physiol. Cheni. 53. 464 (1907).

') Es ist von großem Interesse, daß die Ausscheidung der Homogentisinsäure bei
Alkaptonurie zum Verschwinden gebracht werden kann, wenn in der Nahrung die Kohle-
hydratzufuhr stark herabgedrückt bis aufgehoben wird. Gleichzeitig zeigt sich Azeton-
bildung. Diese Beobachtungen von G. Katsch [Deutsches Archiv, f. klin. Med. 127. 210
(1918); 134. .59 (1920)] müssen weiter verfolgt Averden.

*) Vgl. S. .500.

' 36*

5(i4 XXVn. Vorlesung.

Bausteine. Erst tMue Zugabe von splchen bewirkt, daß die (lelatine anderen
Proteinen gleichwertij2: wird. Ferner haben Stoffwechsel versuche ergeben,
daß zwar eine der beiden homozyklischen Aminosäuren in der Nahrung
fehlen darf, es werden jedoch nicht beide von den Zellen aus ersetzt. Die
direkte Untersuchung von Eiweißstoffen eines an Alkaptonurie
Leidenden hat ergeben, daß sie ebensoviel Tyrosin und Phenyl-
alanin enthalten, wie die entsprechenden Proteine normaler
Individuen. M Daß die Bildung der Homogentisinsäure in den Geweben
erfolgt, konnte auch noch dadurch bewiesen werden, daß subkutan ein-
geführtes Glyzyl-l-tyrosin zu einer Vermehrung der Homogen-
tisinsäure führt.-)

Die Alkaptonurie beweist mit voller Schärfe, daß im Zellstoffweclisel
aus Eiweiß Aminosäuren entstehen. Auch das hungernde, an Alkaptonurie
leidende Individuum scheidet beständig Homogentisinsäure aus. Da ihre
Entstehung ohne Zweifel von den erwähnten Aminosäuren ausgeht, so
müssen diese gebildet werden. Bei Verabreichung von Eiweiß in der
Nahrung wird, falls seine Menge bzw. sein Gehalt an Phenylalanin und
Tyrosin nicht sehr gering ist, wohl stets ein Teil der ausgeschiedenen
Homogentisinsäure direkt auf die resorbierten Aminosäuren zurückzuführen
sein. Ein Teil stammt jedoch sicher immer aus abgebautem Zelleiweiß.

Man könnte auch hier den Einwand erheben, daß gerade die Bil-
dung von Tyrosin und Phenylalanin im Zellstoffwechsel die Ursache der
Entstehung von Homogentisinsäure sein könnte, während normalerweise
diese Aminosäuren in den Geweben nicht entstehen. Diese Annahme ist
jedoch ganz unhaltbar. Wir wissen, daß zugeführtes Tyrosin und Phenyl-
alanin nicht zur Bildung von Homogentisinsäure führen, wenn nicht sehr
große Mengen davon gegeben werden. 3) Es erscheinen im Harn ganz
geringe Mengen von aromatischen Verbindungen, der allergrößte Teil der
verfütterten homozyklischen Aminosäuren wird vollständig über den Benzol-
kern hinaus abgebaut.

Wir wollen noch bemerken, daß die mit Alkaptonurie behafteten
Personen zumeist keine besonderen Erscheinungen zeigen. Sie wird meistens
erst in den Krankenhäusern entdeckt. Das Dunkelwerden des Harns führt
gewöhnlich zu ihrer Auffindung. Oft fällt den betreffenden Personen auch auf,
daß ihr Ohrschmalz tiefbraun gefärbt ist. Es liegt unzweifelhaft eine ganz
lokalisierte Stoffwechselanomalie vor. Sie kann verschiedene Ursachen haben.
Einmal ist es denkbar, daß die Homogentisinsäure ein ganz normales Ab-
bauprodukt der beiden homozyklischen Aminosäuren darstellt. Diese An-
nahme wird dadurch gestützt, daß es, wie eben erwähnt wurde, gelungen
ist, bei einem Individuum, das keine Alkaptonurie aufwies, durch reichliche
Aufnahme von Tyrosin Homogentisinsäure zur Ausscheidung zu bringen.
Es könnte jedoch auch sein, daß die experimentell hervorgerufene Bildung
von Homogentisinsäure eine Nebenreaktion beim Abbau der homozyklischen
Verbindungen darstellt. Wir haben frühci- schon erwähnt, daß bei \'er-

') Awu'/ Abderhalden und H'. Falta: Zeitschr. f. physiol. Chem. 39. 14B (V.M\).
*) I'Jmil Abdirhdlden, Bruno Bloch und l'eter Rona ; Zeitschr. f. physiol. Clicin.
52. 435 (1907).

') Vgl. hierzu Kmil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Cheni. 77. 4.54 (1912).

KiweilistdHe iiiid ihre Bausteine. 555

fütterung von allen möglichen Verbindungen in geringer Menge Abbaustufen
im Harn auftreten, die ohne Zweifel nicht solche darstellen, über die der
Abbau der ganzen Menge der betreffenden Substanz geht, sondern vielmehr
als ein in geringem Umfange eingeschlagener Nebenweg zu betrachten
sind.') Der Umstand, daß Individuen, die keine Alkaptonurie besitzen, ver-
fütterte Homogentisinsiiure leicht vollständig abbauen, läßt es jedoch als
wahrscheinlich erscheinen, daß die bei einem normalen Individuum fest-
gestellte Bildung dieser Säure in dem Sinne zu deuten ist, daß der Abbau
der homozyklischen Aminosäui'en auch normalerweise über die Homogen-
tisinsiiure führt. Es liegt offenbar eine Hemmung in der weiteren Zer-
legung dieser Bausteine der Proteine vor. Damit tritt die Alkaptonurie in
die Reihe jener Stoffwechselanomalien ein. bei denen Fermente fehlen, oder
sich Bedingungen finden, unter denen diese ihre Wirkung nicht entfalten
können. Es ist sehr wohl möglich, daß irgend ein Organ versagt, das
beim Abbau dieser Verbindungen teilzunehmen hat. Es ist z. B. denkbar,
daß die Fermentvorstufe zugegen ist, es fehlt jedoch der Aktivator, der
aus dieser das wirksame Ferment bereitet. Auch der umgekehrte Fall ist
natürlich möglich. Es ist von größtem Interesse, daß derartige Stoff wechsel-
anomalien vererbbar sind. Auch die Alkaptonurie tritt oft bei mehreren
Oliedern der gleichen Familie auf.

Interessant ist die Beobachtung, daß die sogenannte Ochronose 2)
direkt oder indirekt mit der Alkaptonurie zusammenhängt. Man findet
bei dieser neben anderen Veränderungen eine mehr oder weniger aus-
gesprochene Schwarzfärbung der Knorpel. Es spricht vieles dafür, daß
dieses Pigment auf die aromatischen Bausteine der Proteine zurückzuführen
ist. Welche Beziehungen zur Homogentisinsäurebildung bestehen, ist zurzeit
noch unbekannt. Sie scheinen nicht direkter Natur zu sein. Es gibt ohne
Zweifel auch Fälle von Ochronose, bei denen die Alkaptonurie fehlt. 3) Die
Veränderung des Knorpels bei der Ochronose kann auch Ursache der
Arthritis deformans (alcaptonurica) sein.*)

W^ir hatten die Frage aufgeworfen, ob die Zellen des tierischen
Organismus unter normalen Verhältnissen Eiweiß bis zu Amino-
säuren abbauen. Zunächst konnten wir feststellen, daß in allen Zellen
sich Fermente finden, die einen solchen Abbau durchführen können. Ferner
haben wir Stoffwechselanomalien — Aminoazidurie, Zystinurie, Diaminurie
und Alkaptonurie — kennen gelernt, die unzweifelhaft beweisen, daß es
in den (ieweben zur Bildung von Aminosäuren aus Eiweiß kommt. Ferner
ergab sich, daß es gelingt, bei Zufuhr bestimmter Verbindungen einzelne
Aminosäuren abzufangen. So glückte es durch Eingabe von Halogenbenzol.
Zystin bzw. Zystein festzulegen und als Merkaptursäure zur Ausscheidung zu
bringen. P'erner konnte bei Vögeln Ornithin, ein Baustein des Arginins,
durch Eingabe von Benzoesäure festgelegt werden. Auch die Entstehung von
Glutamin - Amid der Glutaminsäure — ließ sich beweisen, indem nach
Eingabe von Phenylessigsäure das Kuppelungsprodukt Phenylazetylglutumin

1) Vgl. hierzu S. 284.

') Virchow: Virchous Archiv. 37. 217 (186G).

') Vgl. u. A. Leo Langsfein: Hofmeisters Beiträge. 4. 145 (19ü3). — Valdemar
Foulsen: Beiträge zur path. Anat. u. zur allg. Path. 48. 346 (1910). Hier finden sich
viele Literaturangaben.

*) Vgl. z. B. Gotthard Söderhergh: Nordish Med. Archiv. Abt. II. 1. (1915).

566 ^ XXVII.^Vorlesunj,'.

lUT Ausscheidung" kam. Auch Glykokoll läßt sich in großen Mengen zur
Ausscheidung im Harn in Form gepaarter Verbindungen bringen, doch
vermag uns dieser Umstand nichts über die Bildung dieser Aminosäure
aus Eiweiß auszusagen, weil sicher festgestellt werden konnte, daß sie
von den Zellen des tierischen Organismus — wenigstens ist dies für die
Säugetiere bewiesen — neu gebildet werden kann. Wir kommen somit
zum Schlüsse, daß die Zellen des tierischen Organismus nicht
nur die mit dem Blute ihnen zugeführten, vom Darme auf-
genommenen Aminosäuren zum Ausgangspunkt aller möglichen
Vorgänge machen, sondern daß sie selbst solche durch Ab-
bau von Eiweiß bereiten können.

Vorlesung XXVIII.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

12.

Der Abbau der Aminosäuren im Zellstoffwechsel. Die Endprodukte des
Eiweiß- und Aminosäurestoffwechsels.

Die Feststellung, daß der Abbau von Eiweißstoffen in den Zellen zu
Aminosäuren führt, ist von grundlegender Bedeutung, denn wir müssen
genau wissen, von welchen Produkten aus wir die Bildung der Stoff-
wechselendprodukte des Eiweißstoffwechsels zu verfolgen haben. Es sei schon
hier festgestellt, daß beim Menschen, bei den Säugetieren, den eigent-
lichen Amphibien und, soweit unsere Kenntnisse reichen, auch den
Irischen der Harnstoff das charakteristische, stickstoffhaltige End-
produkt des Aminosäurestoffwechsels darstellt. Bei den Vögeln und Rep-
tilien und vielen Wirbellosen finden wir Harnsäure an Stelle der er-
wähnten Verbindung. Stellen wir diese beiden Verbindungen irgend einer
Aminosäure, z. B. dem Leuzin, gegenüber, dann erkennen wir sofort, daß
eine direkte Entstehung dieser Abbaustulen aus den Bausteinen der Pro-
teine nicht denkbar ist:

NH.,

CH3

^jj'>CH . CH2 . CH . COOK
Leuzin
HN CO

i i
OC C NH. /NH.,

I II >co c^o

HN C NH/ \NH2

Harnsäure. Harnstoff.

Eine Ausnahme macht nur das Ajginin, das durch hydrolytische
Spaltung in Harnstoff und Ornithin übergeht.»)

Es muß unzweifelhaft bei allen übrigen Aminosäuren ein weiterer
Abbau eintreten, bis Produkte entstanden sind, die Harnstoff bzw. Harn-

*) Vgl. S. 32(\

568 XXVIU. Vorlesung.

Säure liefern können. Ist schon eine direkte Beziehung der einzehien Amino-
säuren zu den genannten Stoffwechselendprodukten nicht denkbar, so
kommt eine direkte Entstehung von Harnstofl' aus Eiweiß, Peptonen oder
auch aus Polypeptiden erst recht nicht in Frage. Es sei als Beispiel ein
Tripeptid dem Harnstoff gegenübergestellt:

NHj . CHj . (^O . XH . CH . (CH,) . CO . NH . CH (C,Hg) . COOH
(ilvzyl-alanyl-leuzin.

/NH,

\NH,
Harnstoff.

Es muß unzweifelhaft der Bildung der Stoffwechselend-
produkte aus Eiweiß ein Abbau zu den einzelnen Bausteinen
vorausgehen. Die Beobachtungen über das« Auftreten von Aminosäuren
im Zellstoffwechsel geben die einfachste Erklärung der Art des Abbaus
der zusammengesetzten Eiweißabkömmlinge. Die Frage der Bildung
des Harnstoffes bzw. der Harnsäure aus Eiweiß deckt sich
mit derjenigen nach der Art des Abbaus der einzelnen Amino-
säuren.

Als ein weiterer Beweis dafür, daß die Bildung von Harnstoff bzw.
von Harnsäure von den Aminosäuren ausgeht, können wir die Tat-
sache anführen, daß verfütterte und auch mit Umgehung des
Darmkanals eingeführte Aminosäuren zu Harnstoff bzw. Harn-
säure abgebaut werden, i) Es erscheint der in ihnen enthaltene Stick-
stoff beim Hunde bis zu SOVo und mehr in Form von Harnstoff im Harne
wieder. Das gleiche Resultat erhält man, M'enn an Stelle von Aminosäuren
Polypeptide verfüttert werden. 2) Man muß allerdings zu derartigen
Versuchen diejenigen Aminosäuren verwenden, die in der Natur vor-
kommen, s)

Verfüttert man z. B. dl-Leuzin, dann tritt im Harn d-Leuziu
auf. Das im Eiweiß vorkommende 1-Leuzin ist abgebaut worden. Die
Konfiguration des d-Leuzins ist den Zellen des Organismus „fremd^*. Sie
sind nicht auf den Abbau dieser Verbindung, die ihnen ja unter nor-
malen Verhältnissen nie zugeführt wird, eingerichtet.

Wir kennen noch eine ganze Pteihe weiterer Tatsachen, die uns zu
der Annahme zwingen, daß in den Geweben Eiweißkörper unter

») O. Schultzen and M. Neneki: Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 2. 566'{18(i9);
Zeitschr. f. Biol. 8. 124. (1872). — M. Neneki: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 5.
890 (1872). — \V. r. Knieriem: Zeitschr. f. Biol. 10. 263 (1874). - E. Salkowski: Zeit-
schrift f. physiol. Chem. 4. .o4. 100 (1880). — S. Salaskin und Kafh. Koxvalew.sky :
Ebenda: 42. 410 (1904).

*) Vgl. Emil Abderhalden und Franz Samuely, l'eter Rona, Yutaka Teruurhi,
Boris Bahkin, Karl Kautzsch: Zeitschr. f. physiol. Chem. 46. 17(5, 187 (1905); 47. 159,346,
391 (19(J6); 48. 557 (1906). Vgl. auch P. A. Lerene und (J. M. Meyer: The Americ.
.lourn. of Physiol. 25. 214 (1909).

") J. Wohlgemuth: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 38. 2064 (1905). — M. Plaut
und H. Reese: Hofmeistern Beitr. 7. 425 (1905). — A. Schittenhilm und A. Katzenstein:
Journ. f. experim. Path. u. Ther. 2. 560 (1906). — P^mil Abderhalden und F. Samuely:
Zeitschr. f. physiol. Chem. 47. 346 (1906). — H. D. Dakin: Journ. of biol. Chem. 8 25
(1910). — Emil Abderhalden und Artur Weil: Kbenda. 77 435 (1912).

KiweilistofiV iiiul ihn- Baiistpiuo. 569

Wasseraufnahme gespalten werden. Wir beobachten nämlich
auch dann eine Neubildung von Proteinen, wenn kein Eiwei(\
von außen zugeführt wird. Wir sehen, da(J beim hungernden
Tier manche Drüsen ihre P'unktionen nicht einstellen. Die Schleim-
drü sehen bilden immer noch eiweißhaltiges Sekret. Auch die Milch-
drüse arbeitet weiter. Ferner wachsen die Haare und die Nägel.
Kndlich beobachten wir, daß beständig rote Blutkörperchen zu-
grunde gehen. Wir werden bald erfahren, daß der Gallenfarbstoft'
aus dem Blutfarbstoff hervorgeht. Die Menge des erste ren gibt uns
einen Einbhck in den Umfang des Zerfalls roter Blutkörperchen. Da
das Blut annähernd den gleichen (iehalt an Hämoglobin beibehält, so
muß der verloren gegangene Blutfarbstoff immer wieder ersetzt werden.
Er enthält einen Eiweißanteil, das Globin. Kein Protein der (Ge-
webe besitzt einen dem Eiweißpaarling des Hämoglobins ähnlichen Bau.
Das Globin enthält auffallend viel Histidin. Es ist nicht denkbar, daß
irgend ein Protein der Zellen oder des Blutplasmas direkt in Globin
übergeht. Wir müssen vielmehr annehmen, daß der Überführung
eines Eiweißkörpers in einen anderen ein tiefer Abbau vor-
ausgeht. Aus den entstandenen Spaltprodukten wird dann das neue, eigen-
artige Molekül zusammengefügt. Beim Kaseinogen der Milch liegen
die Verhältnisse ganz gleich. Es ist uns kein Eiweißkörper des Orga-
nismus bekannt, der nach geringfügigen Veränderungen in jenes Protein
übergeführt werden könnte. Die Zellen der Milchdrüse müssen ohne Zweifel
ihnen zugeführtes Eiweiß, sofern ein Transport von solchem überhaupt
stattfindet, weitgehend abbauen und dann das Kaseinogen synthetisch
bereiten. Das gleiche gilt für jeden Eiweißkörper, der in irgend welchen
Zellen neu gebildet werden muß. Stehen Aminosäuren zur Verfügung,
die durch Piesorption in die Blutbahn gelangt und den Körperzellen
zugeführt worden sind, dann werden diese als Baumaterial verwendet.
Sind jedoch keine solchen zur Verfügung, dann müssen sich durch
Abbau von Eiweiß die Zellen diese selbst bereiten. Es ist wohl möglich,
daß dann, wenn eine bestimmte Zellart Eiweiß für eine andere liefert, sie
dieses zunächst selbst spaltet und die Abbaustufen dem Blute übergibt.
Ein sehr schönes Beispiel der Umwandlung von Proteinen im tieri-
schen Organismus hat Friedrich Miescher^) beim Lachs beobachtet.
Dieser Fisch wandert bekanntlich während seiner Laichzeit aus dem
Meer ins Süßwasser, so auch in den Rhein. Von der J]inwanderung des
Lachses in die Flüsse bis zur Abgabe der Geschlechtsprodukte nimmt er
keine Nahrung auf. Dies war schon Barfurth-) und His^) bekannt. Miescher
berechnet, daß der größte Teil der Lachse 6 — 9^2 Monate im Rhein sich
aufhält, ein kleiner Teil Q^/o — 12 Monate, und einige wenige bleiben so-
gar bis über 15 Monate. Während dieses ganzen Aufenthaltes im Süß-
wasser nehmen diese Tiere nichts zu sich. Stets wird ihr Magen und Daim

') Friedrich Mies-cher: Histochemische und physiologische Arbeiten. 2. V. C. W.
Vogel. Leipzig 1897. — Vgl. auch F. Zschokke: Der Lachs und seine Wanderungen.
Krwin Nägele. Stuttgart 1906. — Charles W. Greene : The. .1. of Biol. Cliem. 39.
435, 457 (1919).

») Barfurth: Troscheh Arch. f. Maturgesch. Jg. XLl. 1. 122 (1875).

*) Tlis: Untersuchungen über das Ki und die Entwicklung bei Knochentisciien.
Leipzig. 24 (1873).

f)70

XXVIII.- Vorlesung.

leer gefunden, ja, Miescher hat auch festgestellt, daß die Verdauungsdrüsen
keine wirksamen Säfte abgeben. Betrachtet man den Lachs auf seiner Wande-
rung, dann sieht man eigentümliche Wandlungen seiner Körperbeschaffen-
heit und seines gesamten Aussehens sich vollziehen. Der in das Süßwasser
übergehende Lachs ist nicht geschlechtsreif. Seine Geschlechtsorgane sind
noch wenig entwickelt. Ausgestattet mit einer kräftigen Rumpfmuskulatur,
überwindet er alle Strömungen des Rheins, ja sogar die Stromschnellen.
Vergleicht man den eben eingewanderten Lachs mit dem kurz vor der
Laichzeit befindlichen, dann glaubt man zwei ganz verschiedene Fisch-
arten vor sich zu haben. Der große Rumpfmuskel ist zusammen-
geschrumpft, die Geschlechtsorgane dagegen haben stark an Masse zu-
genommen. Beide Vorgänge gehen parallel. So sah Miescher z. B. das
Gewicht der Eierstöcke des Lachses von 04 g bis auf 15 </ anwachsen.
Gleichzeitig ließ sich ein Sinken der Trockensubstanz und des Eiweißge-
haltes des Rumpf muskels feststellen, wie die folgenden Mittelzahlen zeigen:

Länge in
Millimetern

Körper-
gewicht in
Gramm

Eierstock in
Prozenten

des Körper-
gewichtes

Gehalt des Knmpf-
muskels an

Eiweiß in
Prozenten

Trocken-
substanz in
Prozenten

Mittel Monat März . . .
Mittel Juli und August .
Mittel November u. Dezember

872
886
879

9305
8953
7428

0U61

4-78

18-55

17-5

13-2

33(j
26-8
18-5

Der Eiweißverlust, den der große Rumpfmuskel erleidet, wird offenbar
zum Teil zum Aufbau der Geschlechtsdrüsen — einerseits der Eier, andrer-
seits der Samenzellen - — verwendet. Dies bestätigt auch die direkte Beobach-
tung. Die mikroskopische Untersuchung der Eierstöcke und der Hoden er-
gibt die lebhaftesten Wachstums- und Umbildungsvorgänge. Gleichzeitig
zeigt der große Rumpfmuskel alle Zeichen einer weitgehenden Auflösung
seines aufgespeicherten Materials und sogar des Inhalts seiner Zellen, der
Muskelfasern. Sie selbst gehen nicht zugrunde. Sie geben nur alles her, was
sie entbehren können, um, sobald der Lachs in das Meer zurückkehrt,
wieder ihren früheren Bestand herzustellen. Der große Rumpfmuskel be-
streitet den ganzen Stoffumsatz des hungernden Lachses, während die
übrige Muskulatur des Körpers keinerlei Veränderungen zeigt, die auf eine
Stoff Wanderung hindeuten. In welcher Form der Transport bewerkstelligt
wird, ist noch unaufgeklärt. Miescher beschreibt das Auftreten von Fett-
tröpfchenreihen zwischen den Muskelfibrillen. Ihre Menge kann derartig
zunehmen, daß die ganze Muskelfaser undurchsichtig wird. Offenbar macht
sich hier die Vorbereitung zum Fetttransport bemerkbar. Neben Eiweiß,
Fetten und Kohlehydraten müssen auch die übrigen Stoffe, wie Chole-
sterin usw. und die zum Aufbau der Kerne nötigen Substanzen, dem großen
Rumpfmuskel entnommen werden. So sehen wir hier eine Stoffwanderung und
-Umwandlung von gewaltigem Ausmaße vor uns. Unzweifelhaft muß eine
Verfolgung dieses interessanten biologischen Experimentes mit den heutigen
Methoden uns einen tiefen Einblick in den Umfang der vom tierischen
Organismus ausführbaren Synthesen gewähren. Jede Zufuhr von außen ist

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 571

dem Lachse abgeschnitten. Seine ganzen Geschlechtsprodukte muß er aus dem
Materiale der Rumpfmuskulatur sich bilden. Es ist klar, daß eine Vergleichung
des Gehaltes des Rumpfmuskels an Phosphatiden, an Nukleinsäuren usw. mit
demjenigen der Geschlechtsprodukte ein eindeutiges Bild des ganzen Stoff-
umsatzes und der damit verbundenen chemischen Vorgänge geben muß.

Auch bei den übrigen Tieren geht trotz Fehlens von
Nahrungszufuhr die Bildung der Geschlechtsprodukte —
Spermatozoon, Eier — weiter. Ganze Zellen werden auf Kosten von
im Körper vorhandenen Produkten ausgerüstet. Nur eingreifende chemische
\'orgänge — Analyse und Synthese — können zu den für jede Zellart
spezifisch aufgebauten Bestandteilen führen.

Wie ökonomisch der tierische Organismus mit dem seinem Körper
einverleibten Material umgeht, beweist eine Beobachtung von E. Pflüger. ^)
Die Larve der Geburtshelferkröte, Alytes obstetricans, ist gegen
Ende Mai ausgewachsen. Sie hat dann eine Länge von 8' 1 cm erreicht. Von
dieser entfallen ungefähr 3 cm auf den eigentlichen Körper. Der Rest
kommt dem mächtigen Ruderschwanz zu. Ist die Larve auf diesem
Entwicklungsstadium angelangt, so nimmt sie keine Nahrung mehr auf.
Zu gleicher Zeit beginnt der Schwanz einzuschrumpfen. Sein Zellmaterial
wird flüssig gemacht und wandert dem eigentlichen Körper zu, aus dem
heraus parallel mit der Rückbildung des Schwanzes die Vorder- und
Hinterbeine hervorsprossen. Welch bedeutende Umwandlungen müssen sich
vollziehen, bis aus dem im Ruderschwanze aufgestapelten Material die Ex-
tremitäten sich voll entwickelt haben! Sobald der Schwanz völlig auf-
gesaugt ist, setzt die Nahrungsaufnahme wieder ein. 2)

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß beim hungernden
Organismus nicht alle Organe gleichmäßig an Gewicht verlieren.
Wir sehen, daß solche Organe, deren Funktionen für die Fortdauer des
Lebens unerläßlich sind, lange Zeit ihren Bestand erhalten und offenbar
zur Deckung ihres Energiebedarfes und zur Aufrechterhaltung des Zellbaues
von anderen, weniger wichtigen Zellarten Material geliefert bekommen.

Fassen wir alle Beobachtungen über den Eiweißstoffwechsel in den
Zellen zusammen, dann kommen wir zum Schlüsse, daß er sicher über
Aminosäuren führt. Auf die Frage, ob nur eine einzige Art des Abbaus
der Proteine, nämlich die Hydrolyse, stattfindet, oder ob nicht vielmehr
das Eiweißmolekül im Stoffwechsel auch in anderer Weise verändert werden
kann, werden wir noch zurückkommen. Soviel können wir jetzt schon aus-
sagen, daß der weitaus größte Teil des Eiweißes, ja wahr-
scheinlich das gesamte Protein über Aminosäuren zum Ab-
bau gelangt. Wir haben somit bei den Proteinen ganz entsprechende
Verhältnisse, wie bei den zusammengesetzten Kohlehydraten, den Fetten
und Phosphatiden. Auch bei diesen Verbindungen stehen ihre Bausteine
im Mittelpunkt des ganzen Zellstoffwechsels. Über sie führt der Aufbau
und auch der Abbau. Wir dürfen in Übereinstimmung mit dem Abbau
der Proteine im Darmkanal annehmen, daß die einzelnen Zellen zunächst

1) Eduard Pflüger: Pflüf/ers Archiv. 29. 78 (1892); 54. 333. (403) 19U3).

*) Diese Erscheinung gilt gewiß nicht nur für die Larven der Geburtshelferkröte,
sondern ganz allgemein für alle dieses Stadium durchmachenden Amphihienlarven. Die
Larven von Rana fusca und von Rana temporaria zeigen wenigstens ein ähnliches Ver-
halten, nur scheint bei ihnen ein gegenseitiges Anfressen der Ruderschwänze vorzukommen.

572 XXVIII. Vorlesung.

das Eiweiß in Peptone spalteo. (Gleichzeitig werden auch Aminosäuren frei.
Es scheint, nach allen Erfahrungen, daß gewisse Aminosäuren, wie Tyrosin,
Tryptophan und Cystin, frühzeitig vollständig abgespalten werden.
Schließlich führt der Abbau zu immer einfacher zusammengesetzten Abbau-
stufen, bis endlich ausschließlich Aminosäuren entstanden sind. Es ergibt
sich auch hier die Frage, ob dann, wenn aus einem bestimmten Protein
ein anderes entstehen soll, der Abbau unbedingt bis zu den einfachsten
Bausteinen gehen muß, oder ob nicht auch zusammengesetzte Abbaustufen,
wie z. B. Polypeptide, direkt in den neuen Bau übernommen werden könuen.
Die Möglichkeit, daß bestimmte Gruppierungen von Aminosäuren direkt
Verwendung finden können, ist zuzugeben. Entscheiden läßt sich diese
Frage zurzeit noch nicht. Unaufgeklärt ist augenblicklich auch noch die Art
der Zusammenfügung der Aminosäuren zu zusammengesetzten Produkten,
vor allem zu Poypeptiden bis hinauf zum Eiweißmolekül. Es bestehen
mehrere Möglichkeiten. Man könnte an die Bildung von Aldehyden aus
Aminosäuren denken, die dann entweder mit einander oder mit Amino-
säuren allein in Verbindung treten könnten.i) Betrachtet man den Ab-
bau von Eiweiß und von Eiweißabkömmlingen als umkehrbaren Ferment-
vorgang, dann muß mit einer direkten Verkuppelung der Aminosäuren
selbst gerechnet werden. Leider war es bis jetzt nicht möglich, einen
Einblick in die feineren Vorgänge solcher Synthesen in Zellen zu gewinnen.

Sehen wir uns nun genau so, wie bei der Frage des Abbaues der
Glukose und der Bausteine der Fette um, auf welchem Wege der
Abbau der einzelnen Aminosäuren zu den Stoff Wechselend-
produkten vor sich geht. Wir wollen zunächst die Bildung des
Harnstoffs betrachten und später auf diejenige der Harnsäure eingehen.

Es sei zuerst der Beobachtung von Kossei und Dakin'^) gedacht, daß
der tierische Organismus über ein Ferment verfügt, das aus
Arginin Harnstoff abspalten kann. Es ist Arginase genannt worden.
Es kommt nur in der Leber der Säugetiere vor. Es fehlt der Leber der
Vögel und Reptilien ganz.^) Die Arginase spaltet Arginin unter
Wasseraufnahme unter Bildung von Harnstoff und Ornithin.
Auch im Pflanzenreich findet sich Arginase.*)

NH2

5{}2\C . NH . CH2 . CH2 . CHj . CH . GOGH
MH ^

+ HÖH Arginin

I

NH, NH..

NH
NH

Harnstoff Ornithin.

i\r,^0 + V\\^ . OH^ . GHo . CH . GOGH

') Herrn. J'auh/: Zcitsclir. f. phvsiol. Chemie 99. 161 (1917). ~ Emil Abderhalden
iirul Hans Spinner: Ebenda. 106. 30f) (1919).

2) A. Kossei und //. D. Dakin : Zeitschr, f. physiol. Chemie. 41. 321 (1905); 42. 181
(1904) und Münchener med. Wochenschr. Nr. 13(1904). — Vgl. auch Otto Messer:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 49. 210 (1906). — Vgl. ferner Charles Richet: Compt. rend.
deia soc. de biol. 46. 525 (1894); Compt. rend. de l'Acad. des Sciences. 118. 1127 (1895).

») .S'. Edlbacher: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 95. 81 (1915).

*) Vgl. hierzu A. Kiesel: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 118. 267 (1922).

Kiwp.iÜstotlo und ihre Baustoiiip f)78

Arginin ist die einzige bis jetzt bekannte Aminosäure, aus
der direkt Harnstoff abgespalten werden kann. Die Bildung des
dem Ornithin und den übrigen Aminosäuren des Eiweißes entsprechenden
Harnstoffs muß auf einem anderen Wege erfolgen.») Nur ein kleinei- Teil
des erwähnten Stoffwechselendproduktes verdankt seine Entstehung der
Wirkung der Arginase, weil jene Proteine, die sich in unserer Nahrung
und in unseren Geweben finden, im allgemeinen nur über etwa ö bis
lOo/o Arginin verfügen.

Die Entstehung des Harnstoffs aus den einzelnen Aminosäuren ist
seit langer Zeit Gegenstand eifrigster Forschung. Es ist nicht geglückt, sie
in allen Phasen aufzuklären. Wir wollen diejenige Hypothese hier erwähnen,
die durch die meisten Beobachtungen gestützt ist. Sie stammt von Nenrki^)
und Sehmiedeberg. ^) Wir haben wiederholt darauf hingewiesen, daß eine
Art des Abbaus der Aminosäuren mit der Abspaltung der NHo-
(Jruppe einsetzt. Vielleicht wird immer dieser Weg- der Zerlegung der
Bausteine der Proteine eingeschlagen, es ist jedoch auch möglich, daß je
nach Bedarf verschiedene Arten des Abbaus einsetzen. Die Abspaltung der
Aminogruppe — Desaminierung genannt — kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Die NH-^-Gruppe kann durch Hydrolyse, durch Reduktion
und endlich durch Oxydation entfernt werden. Die folgenden Formeln
geben diese drei Arten der Desaminierung am Beispiel des Alanins wieder.
Wir werden später die Frage besprechen, welche von diesen drei Arten
<ler Desaminierung im tierischen Organismus die wahrscheinlichste ist.

CH3 . CH . COOH + H.O = CU, . CH (OH) . COOH + NH,

NH2

Alanin Milchsäure.

CH3 . CH . COOH + 2 H = ( H3 . CH, . COOH + NH,

I

HH.,

Alanin Propionsäure.

CH3 .CH.C()()H + 0 =CH,.CO.COOH + NH;,

NH«

Alanin Brenztraubensäure.

Im ersten Falle entsteht eine Oxy säure, im zweiten eine Fettsäure
und im dritten eine Ke tonsäure. In allen drei Arten der Desaminierung
kommt es zur Bildung von Ammoniak. Von diesem aus erfolgt nunmehr
die Entstehung des Harnstoffs. Ammoniak verbindet sich mit Kohlen-
säure zu kohlensaurem Amnion, und dieses geht dann unter

^) W. H. Thompson hat die interessante Beobachtung gemacht, daß Hunde nach
Eingabe von Arginin zwei zeitlich getrennte Vermehrungen der Harnstoffausscheidung
zeigen. Die erste entspricht dem durch Arginase in Freiheit gesetzten Harnstoff und
die zweite dem aus dem Ornithin stammenden. Vgl. Journ. of Phvsiol. 32. 137 (1905);
33. 106 (1905).

^) M. Nencki: Ber. d. Deutschen Chcm. üeselisch. 5. 890 (1872).

*) 0. Schmiedeberg : Archiv f. exper. Path. u. Pharm. 8. 1 (1879)

574 XXVIII. Vorlesung.

Verlust von zwei Molekülen Wasser in Harnstoff iiber.O Als
Zwischenprodukt könnte karbaminsaures Ammon auftreten, wie die
folgenden Formeln zeigen:

/OH /O.NH4 /O.NH,

C^O + 2NH, = C^O — H,0 = C^O ^H.O—y

\0H ^O.NH» ^NH,

Kohlensaures Karbamin-

Ammon saures Ammon

/NH.,

^NH.,
Harnstoff.

Für diese Auffassung der Bildung von Harnstoff sprechen die fol-
genden Befunde. Verfüttert man Ammoniumkarbonat oder Ammonsalze
von Fettsäuren, wie z. B. essigsaures Ammon usw., dann tritt der mit
diesen Verbindungen eingeführte Stickstoff in Form von Harnstoff auf.^)
Besonders wichtig ist die Beobachtung von v. Schröder'^), daß
auch aus Ammoniumkarbonat Harnstoff entsteht, wenn dieses
mit Blut durch die Leber durchgeleitet wird. Interessant
ist, daß die Bildung nicht erfolgt, wenn das kohlensaure Ammon in
ii*m^erscher Lösung den Leberzellen zur Verfügung gestellt wird.*)
Bedeutungsvoll ist ferner, daß im Blute und im Harne karbaminsaures
Ammon festgestellt worden ist^), doch erwies sich dieser Befund nicht
als eindeutig, weil bei Anwesenheit eines Ammonsalzes und eines kohlen-
sauren Salzes, z. B. von Natriumkarbonat, sich in wässeriger Lösung
Ammoniumkarbonat bildet. «) Eine sekundäre Entstehung des aufgefundenen
karbaminsauren Ammons ist somit nicht ausgeschlossen. Auch beim Durch-
leiten von Aminosäuren durch die Leber wurde Harnstoff sichergestellt.^)

Eine weitere sehr wesentliche Stütze für die Annahme einer syn-
thetischen Bildung von Harnstoff aus Kohlensäure und Ammoniak ergeben
die zahlreichen Beobachtungen über die Art des Abbaus der
Aminosäuren. Es spricht alles dafür, daß zunächst Ammoniak neben
einer stickstofffreien Säure entsteht.

') Vgl. zu diesem Problem auch Fr. Fichter: Zeitschr. f. Elektrochemie. 24. 41
(1918).

*) W. V. Knieriem: Zeitschr. f. Biol. 10. 203 (1874). — E. Salkowski: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 1. 1 (1877). — Ludwig Feder: Zeitschr. f. Biol. 13. 256 (1877). —
Immanuel Munk: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 2. 29 (1875/79). — E. Hallervorden : Archiv
f. exper. Path. u. Pharm. 10. 124 (1879). — Vgl. auch M. Nencki, J. Paivlow und ./. Zaleski:
Ebenda. 37. 26 (1895).

3) W. V. Schröder: Archiv f. exper. Path. u. Pharm. 15. 364 (1882); 19. 373 (1885).

*) Antonio Clementi: Arch. di Farmac. sperim. 23. 289 (1917).

') E. Drechsel: Journ. f. prakt. Chemie. 12. 417 (1875); 22. 476 (1880). — John
J. Abel und E. Drechsel: Archiv f. (Anat. u.) Physiol. 236 (1891). — John J. Abel und
Archihald Murhead: Archiv f. exper. Path. u. Pharm. 31. 15 (1893); 32. 467 (1893). —
M. Hahn und M. Nencki: Ebenda. 32. 185 (1893).

«) P. Nolf: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 23. 505 (1897). — J.J. R. Macleod und
//. D. Haskins:' Journ. of biol. Chem. 1. 319 (1905); 12. 444 (1905).

') Vgl. u. a. B. C. I'. Jansen: Journ. of biolog. Chem. 21. 557 (1915). — Vgl. auch
Wilhelm Löffler: Biochem. Zeitschr. 85. 230 (1918).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 575

Die Abspaltung der NHo-Gruppe wird einer besonderen F'ermentgruppe
zugeschrieben. Sie ist Desaminase genannt worden. Es sei gleich hier
festgestellt, daß es bis jetzt nicht geglückt ist, dieses Ferment aus Zellen
zu isolieren.') Ja, es gelingt sogar in vielen Fällen nicht, die desaminierehde
Wirkung von Geweben nachzuweisen, wenn man diese zerhackt und dann
dem Brei Aminosäuren zugibt. Offenbar erfolgt die Desaminierung nur
anter ganz bestimmten, in der unverletzten Zelle gegebenen Bedingungen.
Daß Fermente vorhanden sein müssen, die desaminieren können, lehren
zahlreiche Versuche. Wir beobachten, daß viele niedere Organismen
Bakterien, Pilze, Hefezellen usw. — aus ganz verschiedenen Aminosäuren
gleichartiges Eiweiß aufbauen. Ein Baustein genügt, um alle anderen her-
vorgehen zu lassen. Auch Ammonsalze genügen oft als einzige Stickstoff-
quelle. Offenbar verwenden die genannten Organismen nicht die einzelne
Aminosäure als solche als Ausgangsmaterial zur Synthese der übrigen
Bausteine des Eiweißes, sondern die NHa-Gruppe bzw. das Ammoniak.
Übrigens hängt die. Frage nach dem Vorhandensein bestimmter Desaminasen
eng mit derjenigen nach der Art des Abbaus der Aminosäuren zusammen.

Eine weitere Stütze für die Ansicht, daß die Entstehung des Harn-
stoffs von Ammoniak ausgeht, ergibt die Beobachtung, daß seine Menge
direkt von derjenigen der im Organismus vorhandenen, nicht
abbaufähigen Säuren abhängig ist. Der tierische Organismus hat das
Bestreben, die Reaktion in seinen Geweben und Flüssigkeiten annähernd
neutral zu halten, d. h. weder einen erheblichen Überschuß an H- noch an
OH-Ionen zu belassen. Gegen ihm zugeführte oder in seinen Geweben
entstehende Säuren kann er sich auf verschiedene Weise schützen. Einmal
kann er solche durch vollständigen Abbau beseitigen. Ferner können sie
durch Kuppelung mit Paarungen unschädlich gemacht werden. Ein
solcher Paarung 2) und sicher der wichtigste ist das Ammoniak.
Es sei daran erinnert, daß es beim Diabetes melitus häufig zur Aus-
scheidung von [i-Oxybuttersäure und Azetessigsäure kommt. Auf
das Vorkommen dieser Säuren wurde man nicht direkt aufmerksam,
sondern erst durch den auffallend hohen Ammoniakgehalt des Harns
von an Diabetes Leidenden. ») Man fragt sich, weshalb der Harn
soviel Ammoniak enthält, und fand dann, daß seine Menge mit der-
jenigen der genannten Säuren anstieg. Gleichzeitig läßt sich fest-
stellen, daß der Gehalt eines solchen Harnes an Harnstoff ein ge-
ringerer ist als unter normalen Verhältnissen. Am übersichtlichsten
werden die Beziehungen zwischen Ammoniak und dem Harnstoff des
Harnes, wenn man den Gesamtstickstoffgehalt des Harnes mit der auf
Harnstoff und Ammoniak entfallenden Stickstoffmenge vergleicht. Führt
man einem Tier Säure, z. B. Salzsäure zu. dann fällt die Harnstoff-

*) Vgl. hierzu Ä Lang •.Hofmeister?, Beitr. 5. 321 (1904). — E. Abderhalden und
Ä. Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 49. 26 (1900). — Bans Prinqsheim: Biochem.
Zeitschr. 12. 15 (1908). — F. Ehrlich: Ebenda. 18. 416 (1909). — G. R. Bostock: Bio-
chem. Journ. 6. 48 (1911).

*) Ob das Ammoniak eine chemische Verbindung eingeht oder ausschließlich durch
Neutralisation wirkt, ist für die Auffassung des Ammoniaks als „Paarung" gleichgültig.

*) E. Stadelmann: Deutsche med. Wochenschr. 46 (1889). — E. Münzer und
Ä. Sirusser: Archiv f. experim. Path. und Pharm 32. 372 (1894).

öTH

XXV III. Vorlesung.

meuge, und es steigt, der Gehalt des Harues an Ammonniak.i) Wir können
von diesen Gesichtspunkten aus das Ammoniak als wichtigen Schutzstoff
des tierischen Organismus auffassen. Es neutralisiert Säuren und schützt
vor Verlust an fixem Alkali. Man kann umgekehrt durch Verabreichung
von Alkali die Menge dos Ammoniaks herabsetzen, ja sogar zum Ver-
schwinden bringen. 2)

Die mitgeteilten Beobachtungen machen es sehr wahrscheinlich, daü
die Entstehung des Harnstoffs an das Freiwerden von Ammo-
niak geknüpft ist. Es ist jedoch auch möglich, daß die erwähnte Art
der Entstehung von kohlensaurem Amnion und von Ammoniumkarbaminat
nur einen Weg der Harnstoffbildung darstellt, und auch andere eingeschlagen
werden. Zunächst ist es nicht notwendig, daß aus Ammoniak und Kohlen-
säure kohlensaures Ammon entsteht, es kann vielmehr direkt kar-
baminsaures Ammon gebildet w^erden. das dann unter Austritt von
einem Molekül Wasser in Harnstoff übergeht. Man kann sich die Entstehung
des Ammoniumkarbaminates auch, wie folgt, vorstellen. Wir haben früher
schon erwähnt, daß Aminosäuren unter Kohlensäureabspaltung in Amine
übergeführt werden. Das gleiche Ziel wird auch erreicht, wenn Ameisen-
säure in Freiheit gesetzt wird, s) Dieser begegnen wir stets im Harn.
Sie könnte nun aminiert werden. Es würde Karbaminsäure
entstehen. Diese kann in gewissem Sinne als die einfachste
Aminosäure, nämlich als eine Aminoameisensäure aufgefaßt
werden. Das Amid dieser Verbindung ist der Harnstoff. Es ist
möglich, daß auch auf diesem Wege Harnstoff gebildet wird. Er sei am
Heispiel des Alanins dargestellt:

CH, . CH . (JOOH + 2 H

CH, . CH, -f H . COOK

NH,
Alanin

H.COÜH -i- NHs -f 0
Ameisensäure

NHa . COOH + NH3
A m i n 0 a m e i s e n s ä u r e

NH.,
Äthylamin Ameisen-
säure

NH2.COOH + HaO.
Aminoam eisen säure

NH„ . CO . NH, -f H., 0.
Harnstoff.

Oder es tritt als Zwischenprodukt das Ammonsalz der Aminoameisen-
säure = Karbaminsäure auf:

1) Friedrich Walter: Archiv f.experim. Path. u. Pharm. 7. 14H (1877). — •/. Pohl iiiul
/•;. Münzer: Ebenda. 43. 28 (1900). ^ Alexander Szili: I'ßiigers Archiv. 115. 82 (190G).

- Hans Eppinger: Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther. 3. 530 (190Ü). — H. Eppinger
und F. Tedesko: Biocliem. /eitschr. 16. 207 (1909). — J. Pohl: Ebenda. 18. 24 (1909).

— K. B. Hasselbalch: Biochem. /eitbchr. 74. 18 (1916).

") E. Salkoivski und 1. Mnnk: Virehotvs, Archiv. 71. 504 (1884). — W. Beckmann:
Zentralbl. f. d. med. Wissensch. 26(3 (1890). — Münzer: Archiv f. experim. Path. u. Pharm
33. 193 (1894). — yl. Schittenhelm und A. Kaizenstein: Archiv f. experim. Path. u. Ther.
2. 541 (1905). — Nelson W. Janne;/: /eitschr. f. physiol. Chemie. 76. 99 (1912). Hier
Hndet sich weiteie Literatur

■■') V^l. S. 451.

Kiwcißstotto und ihre Bausteine. 577

NH, .COOH + NH3 = NH2.COO.NH,

Aminoameisensäiire Karbarainsaures Amnion

NH2 . COO . NH, — H.2 O = NH2 . CO . NH,

Karbaminsaures Aminon Harnstoff.

Wir können den Harnstoff auf Grund der besprochenen Bildungsweisen
als ein Diamid der Kohlensaure oder auch als Amid der Amino-
ameisensäure auffassen:

/OH /NH,

Cf^O -> C^O
\0H \NH.,

OH NH, /NH.,

0^0 -^ C;-0 ->. c^o
\H \H NH.J

Kohlen- Harn-

Ameisen- Amino- Harnstoff.

säure Stoff

säure ameisen-

säure=

Karbamin-

säure

Wir haben früher schon erwähnt, daß bei Stoff Wechsel versuchen der
zur Ausscheidung gelangende Kohlenstoff einmal in der Exspirations-
luft dui-ch Feststellung ihres Kohlensäuregehaltes und dann durch Be-
stimmung des Kohlenstoffes des Harnes ermittelt wird. Die Hauptmenge
des Kohlenstoffes findet sich in Form von Harnstoff im Harn. Man
zählt diesen Kohlenstoff dem Eiweiß- bzw. Aminosäurestoffwechsel zu.
Genau genommen ist diese Annahme eine willkürliche, denn der Kohlen-
stoff des im Harn zur Ausscheiduug gelangenden Harnstoffes kann ganz
gut auch von Kohlehydraten oder Fetten bzw. deren Bausteinen abstammen.
da ja diese Verbindungen beim vollständigen Abbau in den Geweben
Kohlensäure und Wasser und auch Ameisensäure liefern. Für die Beur-
teilung des Ergebnisses eines Stoffwechselversuches hat diese Überlegung
selbstverständlich keine Bedeutung, denn es kommt auf das Gleiche
hinaus, ob aus Aminosäuren gebildeter Kohlenstoff den Organismus durch
die Lungen verläßt und dafür solcher aus Zucker usw. mit dem Harnstoff
zur Ausscheidung gelangt. Es greifen offenbar auch an dieser Stelle
die Stoffwechsel Vorgänge jedes einzelnen Nahrungsstoffes unentwirrbar in-
einander.

F. Hofmeister^) ist der Ansicht, daß der Harnstoff auch auf andere
Weise gebildet werden kann, als es bisher geschildert wurde. Er beobachtete
nämlich, daß bei der Oxydation von Eiweiß und von Aminosäuren
in Gegenwart von Ammoniak Harnstoff entsteht. Auch durch
Oxydation von stickstofffreien Verbindungen erhielt er diesen bei Gegenwart
von Ammoniak. Nach diesen Beobachtungen ist die Annahme am wahr-
scheinlichsten, daß durch Oxydation von Ammoniak die NH.2-Gruppe ge-
bildet wird, die in statu nascendi mit dem dem gleichen Vorgang seine Ent-
stehung verdankenden CO.NH.,-Rest zusammentritt. Diese Art der Bildung
von Harnstoff setzt gleichfalls Desaminierung der Aminosäuren voraus. Sie
schien durch die Feststellung der sogenannten Uraminosäuren im Harn
eine wichtige Stütze zu erhalten. Man fand nämlich nach Verfütterung

') Franz Hofmeister: Archiv f. ejfperim. Path. u. l'harm. 33. 198 (1894); 37 42C)
(1896). — Vgl. ferner auch //. Eppinger: Hofmeistern, Beitrage. 6. 481 (1905).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 5. Aufl. 37

578 XX VIII. Vorlesung.

verschiedener Substanzen, wie z. B. von Taurin ^j, Tyrosin, von Aminobenzoe-
säure usw. im Harn Verbindungen dieser Körper mit Harnstoff der fol-
genden Art:

CH2 . SO., . OH CH2 . SO2 . OH

I —^ I

CH2 . NH, CH2 . NH . CO . NH2

Taurin Uraminoisäthionsäure.

HOOC . Ce H, . NHs — >► HOOC . C« H, . NH . (10 . NH^
Aminobenzoesäure Urarainobenzoesäure.

Man könnte diese Beobachtungen im Sinne eines Abfangens der ge-
bildeten CO . NHg-Gruppen durch die erwähnten Verbindungen deuten.
Seitdem jedoch bekannt geworden ist, daß die Uraminosäuren sich schon
beim Einengen wässeriger Lösungen von Aminosäuren und von Harnstoff
bilden 2), muß ihr Nachweis aus der Reihe der Beweise für die genannte
Art der Harnstoffbildung ausscheiden, es sei denn, daß eindeutig ihre
primäre Entstehung erwiesen würde. *) Es sind übrigens noch andere Mög-
lichkeiten der Bildung von Harnstoff erörtert worden.*) Sie sind jedoch
alle durch keine direkten Beobachtungen am Organismus bzw. an Zellen
gestützt. Wir wollen sie deshalb übergehen.

Der Harnstoff wird sicher in der Leber gebildet. Dieses
Organ ist jedoch nicht die einzige Stätte seiner Bereitung. Man beob-
achtet, daß nach schweren Schädigungen der Leber die im Harn zur Aus-
scheidung gelangende Harnstoffmenge zwar abnimmt, jedoch seine Bildung
nicht aufgehoben ist.^) Auch Haifische, die interessanterweise in ihrem
Blut und ihren Geweben auffallend viel Harnstoff aufweisen, zeigen nach
Leberexstirpation keine Einschränkung in der Bildung dieses Stoffwechsel-
endproduktes.«) Hunde mit Eckscher Fistel scheiden gleichfalls noch große
Mengen von Harnstoff aus.") Diese Beobachtung ist insofern nicht ein-
deutig, als die Leber immer noch mit dem gesamten Kreislauf durch die
Leberarterie in Verbindung steht. Es könnten ihr mit dem arteriellen
Blute Vorstufen — z. B. Ammoniak zur Bildung des Harnstoffes zu-
geleitet werden.. Die Abnahme der Menge des Harnstoffes nach Schädigung
oder Ausschaltung der Leber wurde zunächst im Sinne des Ausfalles eines
Organes aufgefaßt, das an seiner Bildung den Hauptanteil hat. Die genauere

') Vgl. E. Salkowski: Virchows Archiv. 58. 460 (1873); Zeitscbr. f. pliysiol.
Chemie. 7. 93 (1882/83). — P. Philosophow : Biochem. Zeitschr. 26. 131 (1910). —
Rudolf Cohn: Ebenda. 17. 274(1893). — 0. Schmiedeberg: Archiv f. experim. Path. u.
Pharm. 8. 1 (1877). — Vgl. hiezu auch Carl /.. A. Schmidt und G. W. Clark: .1. of
biol. ehem. 50. 21 (1922).

^) Vgl. S. 345.

*) Die üraminoverbindung des Phenylalanins kristallisiert ohne Kioengeii direkt
aus dem Harn aus. Sie ist hiermit als primär vorhanden zu i)etrachten.

*) Vgl. z. B. Hoppe-Seyler : Physiol. Chemie. 809—810. Berlin 1881. — K. Sal-
kowski: Zeitschr. f. physiol. (Jhemie. 1. 1 (1887). — Vgl. aucii die interessanten Beob-
achtungen von Fr. Fichter über die elektrolytische Bildung von Harnstoff. Zeitschr. f.
Elektrochemie. Nr. 15 (1910); 24. 41 (1918). — Fr. Fichter, Karl Stutz und Fritz Gries-
haber: Verhandl. d. Naturforsch. Gesellsch. in Basel. 23. 222 (1912).

') Vgl. z. B. W.Frey: Zeitschr. f. kl. Medizin. 72. 38.'5 (1911).

«) W. V. Schröder: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 14. 586 (1890).

') M. Hahn, 0. Massen, M. Nencki und J. Paulow : Archiv f. experim. Path. u
Pharm. 32. 161 (1892).

Eiweißstoffe und ihre ßauB(eine. 579

Analyse der nach der teilweisen oder vollständigen Ausschaltung der Leber
auftretenden Verhältnisse hat gezeigt, daß die Abnahme der Harn-
stoffmenge eine andere Deutung zuläßt. Es treten nämlich Säuren auf,
für die Ammoniak zur Neutralisation verwendet wird. Dieses wird dann
der Harnstoffbildung entzogen.

Aus den vorliegenden Beobachtungen ergibt sich der Schluß, daß
die Leber Harnstoff bildet. Der Versuch am überlebenden Organ hat
das eindeutig bewiesen. Die Harnstoffbildung läßt sich auch mikroskopisch
in den Leberzellen feststellen, während der Nachweis von Harnstoff in an-
deren Geweben mikrochemisch mißlang. Es scheint, daß in der Leber den so-
genannten Kupff'er sehen Sternzelleu eine besondere Funktion l)ei der fber-
leitung des gebildeten Harnstoffs an die Lymphe und ins Blut zukommt.')
Harnstoff kann sehr wahrscheinlich auch von allen anderen Körper-
zellen erzeugt werden. Allerdings fielen bis jetzt die Versuche an anderen
überlebenden Organen als der Leber negativ aus. Die Beobachtungen an
Individuen mit pathologisch veränderter Leber und vor allem die Tierver-
suche, bei denen die Leber künstlich schwer geschädigt wurde, zwingen
uns jedoch zu der Annahme, daß die verschiedensten Gewebe Harnstoff
zu bilden imstande sind. 2) Die Leber wird wohl dann besonders stark in
Anspruch genommen werden, wenn sie in größerem Umfange ans Amino-
säuren Zucker zu bilden hat.

Der Harnstoff kristallisiert in Nadeln oder in farblosen, vierseitigen,
rhombischen Prismen. Er hat einen eigenartigen, an Salpeter erinnernden,
kühlenden Geschmack. Er schmilzt bei 132" und löst sich in der gleichen
(iewichtsmenge Wasser. Er ist auch in Alkohol löslich. Zum Nachweis
des Harnstoffes dient vor allem folgende Reaktion. Erhitzt man ihn in
einem trockenen Reagenzglas, dann beobachtet man zunächst, daß er
schmilzt. Steigt die Temperatur höher, dann bemerkt man bald, daß
Ammoniak entweicht. Er gibt sich am Geruch zu erkennen. Ein in die
Dämpfe gehaltenes rotes Lackmuspapier wird gebläut. Schließlich erstarrt
die ganze Masse wieder. Nimmt man die feste Masse in Wasser auf, und
fügt man Alkali hinzu, dann tritt beim Zusatz von verdünnter Kupfer-
sulfatlösung Rotviolettfärbung ein. Man nennt diese Reaktion Biuret-
reaktion. Sie beruht auf der Entstehung von Biuret, das aus zwei
Molekülen Harnstoff unter Abspaltung von Ammoniak hervorgeht:

NH

/NH,
C=0

\nh., ^^^

/Nh; -nh3= ^nh

Cf 0 cf 0

\nh3 \nh,

2 Moleküle Harnstoff Biuret.

Wir haben eine ganz ähnliche, in gleicher Weise angestellte Reaktion
bei den Proteinen und Peptonen und manchen Polypeptiden kennen ge-
lernt. Es darf nicht aus der Ähnlichkeit beider Reaktionen auf eine Über-
einstimmung der sie ergebenden Produkte geschlossen werden. In der

») Erich Lescfike: Zeitscbr. f. experim. Path. u. Ther. 16. 498 (1914).

*) Vgl. Cyrus H. Fiske und James B. Sumner: Journ. of Biol. Cliem. 18. 28f) (1914i

37*

580 XXVIII. Vorlesung.

Gruppe der Proteine dürfte eine dem Biuret entsprechende Atomgruppierung
nicht vorkommen. In den Polypeptiden, die die Biuretreaktion geben, fehlt
sie sicher. Neben dem Biuret entsteht immer auch Cyanursäure:

NH, . CO . NHo + NH2 . CO . NH2 + NH2 . CO NH., — n NH3 =
3 Moleküle Harnstoff

NH . CO . NH . CO . NH . CO

Cyanursäure.
Harnstoff gibt Salze mit Säuren, so mit Salpetersäure

/ /NHo\ / /NHoA COOH

CM> I • HNOä. mit Oxalsäure C^O 1. | usw.

\ \NH./ V \NH,y2 COOH

Neben dem Harnstoff finden wir im Harn aller Tiere Harnsäure.
Sie ist früher ganz allgemein als ein mit dem Eiweißstoffwechsel in Zu-
sammenhang stehendes Produkt betrachtet worden. Es unterliegt
keinem Zweifel, daß die Harnsäure bei den Vögeln, den Reptilien
und vielen wirbellosen Tieren vom p]iweiß bzw. den Amino-
säuren abstammt, dagegen kennen wir keine eindeutige Beob-
achtung, die beweisen würde, daß auch der Mensch, die Säuge-
tiere, die Amphibien und die Fische aus Eiweißabkömmlingen
die erwähnte Verbindung bereiten. Sie stammt vielmehr bei diesen
Tieren aus anderer Quelle. Sie geht nämlich aus bestimmten Bausteinen der
Nukleinsäuren, den Purinbasen, hervor. Das exakte Studium der Her-
kunft der Harnsäure bei den zuerst genannten Tierklassen hat ergeben,
daß ein kleiner Teil der ausgeschiedenen Verbindung ebenfalls von
Purinbasen aus gebildet wird. Die folgende Übersicht zeigt, daß alle
Tiere eine gemeinsame Quelle der Harnsäure besitzen, nämhch die Purin-
basen. Bei den Vögeln, Reptilien und vielen Wirbellosen kommen als
Ausgangsmaterial außerdem noch die Aminosäuren in Betracht. Beim
Menschen, den Säugetieren. Amphibien und Fischen finden wir an Stelle
dieses Anteils der Harnsäure Harnstoff. Fast stets tritt neben Harnstoff
und Harnsäure auch in geringen, w^echselnden Mengen Ammoniak auf.
Die folgende Übersicht gibt die Herkunft der Harnsäure bei den ver-
schiedenen Tierklassen wieder:

Harnstoff -< — Aminosäuren -< — Eiweiß — >- Aminosäuren — >- Harnsäure

Mensch, Säugetiere, Amphibien. Fische Vögel, Reptilien, Wirbellose

Nukleinsäuren

i

Purinbasen

i

Harnsäure.
Wir werden auf die Bildung der Harnsäure aus Puribasen später
zurückkommen ^) und beschäftigen uns jetzt ausschließlich mit ihrer Ent-

') Vgl. Vorlesung XXXII.

Fiiweißstoü'e uud ihre Bausteine. 581

stehung aus Eiweiß bzw. aus Aminosäuren. Sie zeigt in vielen Beziehungen
eine große Übereinstimmung mit derjenigen des Harnstoffs. Eine direkte
Umwandlung irgend eines p]iweißabkömmlings bis herunter zu den Amino-
säuren in Harnsäure ist so gut, wie ausgeschlossen. Die einzige Amino-
säure, die mit der Harnsäure verwandte Züge zeigt, ist das Histidin. Es
enthält den Imidazolkern, der auch in der Harnsäure wiederkehrt:

COOH HN— CO

I I I

CH.NH., CH— NU OC C— NH.

I -11 >CH I il >C0

CH2 C N HN— C-NH/

Histidin — a-Amiuo-ß-imidazolyl- Harnsäure.

Propionsäure.

Es ist schwer, zu entscheiden, ob die Imidazolgruppe zur Bildung
von Harnsäure direkt übernommen wird, weil die genannten Organismen
sowieso aus Aminosäuren Harnsäure bilden und daher eine dem zugeführten
Histidin entsprechende Vermehrung des Harnsäuregehaltes des Kloaken-
inhaltes nichts über die direkte Verwertbarkeit jener Gruppe aussagen
würde. Es ist untersucht worden, ob die genannte heterozyklische Amino-
säure beim Säugetier die Bildung der Harnsäure beeinflußt. 1) Es war dies
nicht der Fall. Mit Ausnahme des Globins enthalten die übrigen Proteine
nur geringe Mengen von Histidin, so daß selbst dann, wenn der Imidazolring
direkte Verwendung finden würde, nur für einen geringen Teil der gebil-
deten Harnsäure die Herkunft erklärt wäre. Es sprechen alle Erfahrungen
dafür, daß die Bildung der Harnsäure kein einfacher Vorgang ist, sondern
eine umfassende Synthese darstellt. Es ist festgestellt Avorden, daß Vögel
nach Verfütterung von Aminosäuren 2) eine der in dieser P'orm verab-
reichten Stickstoffmenge entsprechende Vermehrung der Harnsäure aufweisen.
Ferner bewirken auch Ammonsalze^) ein Ansteigen der Harnsäurebildung.
Besonders interessant ist die Beobachtung, daß auch verfütterter Harn-
stoff*) zu einer Vermehrung der Harnsäure führt, w\ährcnd zugeführte
Harnsäure selbst unverändert zur Ausscheidung gelangt. Vom Harnstoff
kann nur ein bestimmter Teil zur Harnsäurebildung Verwendung finden.
Führt man einen großen Überschuß davon zu, dann wird ein Teil davon
unverändert au-'-geschieden.»)

Alle vorliegenden Beobachtungen führen zu der Annahme, daß auch
im Organismus des Vogels und der Reptilien der Eiweiß- und Aminosäuren-
abbau ebenso verläuft, wie bei denjenigen Tieren die Harnstoff ausschei-
den. Auch bei den Vögeln und Pieptilien erfolgt im Darmkanal ein tief-
gehender Abbau der Proteine. Es gelangen Aminosäuren zur Resorption.
Ferner entstehen solche auch aus Eiweiß im Zellstoffwechsel. Beim Abbau

») Emü Abderhalden uud //. Einbeck: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 62. 322 (1909). -
K. Kowaleivskij : Biochem. Journ. 23. 1 (1910). — E. Abderhalden, II Einbeck uud
Julius Schmid) Ebenda. 68. 395 (1911). — ^'gl. auch llarold Ackroyd uud E. G. Hopkina:
Biochem. Journ. 10. 561 (1916).

«) V. Knieriem: Zeitschr. f. Biol. 13. 36 (1877).

3) IV. V. Schröder: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 2. 228 (1878).

*} Hans Jlorfit Mei/er: lu.-Diss. Könifrshertr 1878.

^y Hugo Wiener: llofvieistir^ Beitrage. 2. 42 (1902|.

582 XXV 111. Vorlesimg.

der Aminosäuren wird ferner Ammoniak gebildet. Dieses bildet das Ausgangs-
material zur Synthese von Harnsäure.

Ferner ist festgestellt worden, daß die Leber bei der Bildung der
Harnsäure eine sehr wichtige Rolle spielt.i) Wird sie vollständig ausge-
.schaltet, dann wird nur noch eine ganz geringe Menge Harnsäure gebildet.
Diese scheint nicht von Aminosäuren, sondern von Pur in blasen abzu-
stammen.2) An Stelle der Harnsäure tritt in großen Mengen Milchsäure
im Kloakeninhalt auf. Ferner wird viel Ammoniak ausgeschieden.
Es war naheliegend, diese beiden Verbindungen als die Grundsubstanzen
der Harnsäurebildung aufzufassen. Bald kamen jedoch wichtige Bedenken.
I)ie Milchsäure bewirkt als Säure ein Abfangen von Ammoniak. Je
mehr Ammoniak durch diese festgelegt wird, um so weniger Harnsäure
kann gebildet werden. Wir hätten somit ganz ähnliche Beziehungen
zwischen dem Ammoniak und der Harnsäure, wie zwischen diesem und dem
Harnstoff. Das Auftreten der Milchsäure konnte durch irgend eine sonstige
im (xefolge der Leberausschaltung auftretende Störung des Stoffwechsels
bedingt sein. Wäre die iVnsicht richtig, dali die Harnsäurebildung nur
indirekt dadurch gestört ist, daß mit dem Fortfallen der Funktion der Leber
auch das Material zur Harnsäurebildung fehlt, dann müßte sie sich wieder
in Gang bringen lassen, wenn man Alkali zuführt und dadurch das
Ammoniak zur Synthese von Harnsäure zur Verfügung stellt. Der Erfolg
dieser Versuche war ein negativer. Es wurde trotz reichlicher Zufuhr von
Alkali keine Harnsäure aus Ammoniak gebildet.

Man darf wohl aus dem Ergebnis des erwähnten Versuches schließen,
daß die Milchsäure in irgend einem Zusammenhang mit der Harnsäure-
bildung steht; und ferner stützen diese Untersuchungen die Ansicht, daß die
lieber bei manchen Tieren für die Harnsäurebildung aus Aminosäuren unent-
behrlich ist. Von dieser Grundlage aus sind die folgenden Versuche von
großer Wichtigkeit. Es wurde milchsaures Amnion durch die Leber hindurch-
geleitet und festgestellt, daß eine Zunahme der Harnsäure eintrat. 3) Diese
Beobachtung wurde freilich bei einer Wiederholung der Versuche nicht
bestätigt.*) Die Versuche müssen wiederholt werden. Ferner wurde durch
Fütterungsversuche gezeigt, daß bestimmte organische stickstofffreie Ver-
bindungen die Hnrnsäurebildung beeinflussen, wenn gleichzeitig Harnstoff
zugeführt wird. So erschien nach Eingabe von Milchsäure, ferner von
Brenztraubensäure, Hydrakrylsäure und von Glyzerinsäure mehr
Harnsäure im Kloakeninhalt. Besonders günstig wirkten die zweibasischen
Säuren: Malonsäure, Tartronsäure und Mesoxalsäure. Auf Grund
der Ergebnisse dieser Versuche hat Wiener^) die Vermutung ausge-
sprochen, daß die Harnsäurebildung im Organismus des Vogels in folgen-
der Weise vor sich gehe. Zunächst würde aus irgend einer Quelle — aus
Kohlehydraten oder Aminosäuren — sich Milchsäure bilden. Diese würde

') O. Minkow.Hki: Arch. f. e.\perim. Path. ii. Pharm. 20. 41 (1886); 31. 214 (1893).

2) V. Mach: Arch. f. pxperim. Path. n. Pharm. 24. 389 (1888).

■^) F. Kovalenskij und .S". Salaskin: Zeitsch. f. physiol. Chom. 33. 210 (1901).

*) E. Friedmann und //. Mandel: Arch. f. experim. Palh. u. Pharm. „Schmied>i-
fcfr//- Festschrift". 1908.

*) H. Wiener: Hofmeister?, Beitr. 2. 42 (1902) — Vgl. dazu R. liurian: Zeitschr.
f. physiol. Chem. 43. 497 (1905).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

583

durch Oxydation in Tartronsäure übergehen. Unter Wasserabspaltung
erh.ält man aus ihr und Harnstoff Dialursäure. Diese gibt mit einem
zweiten Molekül Harnstoff Harnsäure:

CH«

I
CH . OH +30 — H, 0

NH

COOH

Milch

isäure

NH.,

1

COOH

1
CO

1

+

CH . OH

1

NH,

COOH

Harn-

Tartron-

stoff

säure

CO

COOH

1

CH . OH

I

COOH
Tartronsäure

2 H, 0— >►

NH-

I
CO

NH-

-CO

CH . OH

I
-CO

Dialursäure
NH CO

CO CH.OH 4- NH,. —V CO

t I >C0-2H,0 I

NH^/
Harnstoff

C-

NH-

-CO

NH-

-NHs

/

CO

Dialursäure

— C NH

Harnsäure.

Vorläufig darf die geschilderte Art der Synthese von Harnsäure nur
als eine Hypothese aufgefaßt werden. Fütterungsversuche sind vieldeutig.
Vor allem wissen wir nie, ob die verabreichte Substanz direkt verwertet
wird, oder ob nicht ein Abbauprodukt entsteht das dann zur Synthese
Verwendung findet. Wir wollen versuchen, den Gang der Harnsäurebildung
auf Grund der bisher erörterten Befunde über den Verlauf des Zellstoff-
wechsels zu schildern. Zunächst spricht alles dafür, daß bei der Bildung
der Harnsäure Harnstoff eine Rolle spielt. Dieser entsteht im Organismus
der Vögel und der Reptilien ohne Zweifel in der gleichen Weise, wie bei
den übrigen Harnstoff bildenden Tieren. Bis zu diesem Punkte dürften
sich in der ganzen Tierreihe kaum wesentliche Unterschiede finden.
Würden die Vögel und Reptihen den Harnstoff zur Ausscheidung bringen,
dann wäre der Kloakeninhalt nicht halbfest, sondern flüssig. Der Harn-
stoff löst sich nämlich leicht in Wasser, während die Harnsäure sehr schwer
löslich ist. Sie wird infolgedessen in festem Zustande ausgeschieden. Man
könnte an eine Anpassung des Stoffwechsels an die besonderen Verhältnisse
des Ausscheidungsorganes bei den ,. Kloakentieren" denken.

Damit Harnsäure entstehen kann, muß ein „ Dreikohlenstoff skelett^
zur Verfügung gestellt werden, wie die folgenden Formeln zeigen:

NH-

I
CO-

1
NH-

-CO

-C

-NH.

-NH^

>CO

NH,

I
CO

I

NH,

CO

I

c—

il

NH,
NH,

\

CO.

Harnsäure.

584 XXVIII. Voilesuug.

Wir kennen nun eine ganze Anzahl von Verbindungen, die zur Synthese
von Harnsäure geeignet sein könnten. Es sei daran erinnert, daß beim Abbau
des Traubenzuckers die Verbindungen Methylglyoxal, Benz trau ben-
säure, Milchsäure und Glyzerinaldehyd als Zwischenprodukte in Frage
kommen. 1) Ferner sei darauf hingewiesen, daß die gleichen Verbindungen und
vor allem Methylglyoxal, Brenztraubensäure und Milchsäure auch beim Ab-
bau von Aminosäuren entstehen können. Endlich bestehen noch Beziehungen
zwischen Glyzerin. Glyzerinaldehyd und den genannten Verbindungen.
Es unterliegt keinem Zweifel mehr, daß Verbindungen der Dreikohlenstoffreihe
im Mittelpunkt des Zellstoffwechsels stehen und in diesen der Kohlehydrat-,
Fett- und Eiweiß- bzw. Aminosäurestoffwechsel sich gegenseitig ineinander
verlieren. Es ist mögUch, daß Milchsäure das einzige Ausgangsmaterial
der Harnsäurebildung ist. Ebenso gut können jedoch auch die anderen
Verbindungen in Betracht kommen. Vor allem vermuten wir, daß Brenz-
traubensäure und Methylglyoxal direkt zur Harnsäurebildung heran-
gezogen werden können:

NH. C <p^ ^^ (jQ

CO + C.OH4-NH0S. 4- 3 0 — 4H, 0 = CO C NH.

I II >C0 I II ;C0

NH2 CH2 NHo/' NH C NH/ •

Harn- Methyl- Harnstoff Harnsäure.

Stoff glyoxal

Wir wollen nicht unerwähnt lassen, daß die Synthese der Harnsäure
auch in einer Weise erfolgen könnte, die der Bildung von Methyl im id-
azol aus Methylglyoxal, Ammoniak und Formaldehyd entspricht 2):

Kh NH, H. CH,

i

OH + -F CH — h C NH\ + 3H2O

iCH

CH N

X

CHo NH3 0

Methylglyoxal Formaldehyd Methylimidazol.

Man erkennt ohne weiteres die nahen Beziehungen dieser Verbindung
zu der Harnsäure, doch ist es aus verschiedenen Gründen fraglich, ob
der tierische Organismus diesen Weg einschlägt. Vor allem ist noch nicht
erwiesen, daß er über Formaldehyd verfügt. Da jedoch noch kein Weg
der Harnsäurebildung durch eindeutige Versuche festgelegt ist, so muß
man nach allen möglichen Richtungen Umschau halten.

Wir werden noch einmal auf die Harnsäure treffen, wenn wir ihre
Bildung aus Purinbasen besprechen werden. Dort werden wir genauer auf
ihre physikalischen Eigenschaften und vor allem auf ihre Löslichkeitsver-
hältnisse eingehen. Hier sei nur erwähnt, daß sie schon im Jahre 1776

») Vgl. S. 137.

*) Vgl. hiezu A. Windaus und F. Knoop : Ber. d. Deutschen Chem. Gesells-cli. ÜH.
1166 (190Ö); Hofmeisters Beitr. 6. 392 (190.0). Vgl. auch S. 137.

Kiweißstotte und ihre Bausteine. 585

\oü Scheele^) und von Bergmann'^) im Harn und in Blasensteinen aufge-
funden worden ist. Pearson^) erkannte, daß sich in Gichtknoten Harn-
säure findet. Endlich haben Fourcroy und Vauquelhi*) festgestellt, daß
die Exkremente der Vögel zum großen Teil solche enthalten. William
Prout^) erhob den gleichen Befund für den Kloakeninhalt der Boa con-
strictor.

Die Harnsäure ist auf verschiedenem Wege synthetisch dargestellt
worden. Es seien hier jene Synthesen erwähnt, die auch bei der biologi-
schen Bildung dieser Verbindung aus einfacheren Bausteinen in Betracht
kommen und uns zugleich einen Einblick in ihre Konstitution ergeben.
Dem Aufbau der Harnsäure gingen zunächst Studien über ihre Abbau-
produkte voraus. Wähler und Liebig ^) erhielten bei der Einwirkung von
Salpetersäure auf Harnsäure Harnstoff und Alloxan:

NH— CO NH— CO

CO C— NH -

-> CO CO-f-NH,,

1 1 >CO-fH20-hO
NH-C— NH-^

1 1 >co

NH— CO NH/

Harnsäure

Alloxan Harnstoff.

Alloxan zerfällt unter der Wirkung von Alkalien unter Aufnahme
von zwei Molekülen Wasser in Mesoxalsäure und Harnstoff:

NH— CO + HÖH COOK NH,

II II

CO CO — >► CO -h CO

II II-

NH-CO -F- HÖH COOH NH^

Alloxan Mesoxal- Harn-

säure Stoff.

Nach dieser Beobachtung kann man das Alloxan als Mesoxalyl-
harnstoff auffassen.

Für die Auffassung der Struktur der Harnsäure ist ferner die fol-
gende Feststellung von Wichtigkeit. Wird Harnsäure vorsichtig oxydiert,
dann entsteht neben Harnstoff Parabansäure. ') Diese geht beim Er-
wärmen mit verdünnten Alkalien unter Aufnahme von einem Molekül

*) Karl Wilhelm Scheele: Examen chemicum calculi urinarii. Opusculäll. 73 (1876).

'') Tobern Bergmann: Opuscula IV. 232 (1876). — Es sei bezüglich der Ent-
wicklung der Kenntnis der Harnsäuregruppe in erster Linie auf den seine eigenen Unter-
suchungen zusammenfassenden Vortrag von Emil Fischer: Synthesen in der Puriu-
gruppe. Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 32. 435 (1899) verwiesen. - Vgl. auch Syn-
thesen in der Purin- und Zuckergruppe. Friedr. Vieweg & Sohn, ßraunschweig 1903.
— Untersuchungen in der Puringruppe (1882 — 1906). J. Springer. Berlin 1907. —
Vgl. ferner Karl Bunte: Zur Geschichte der Konstitution der Harnsäure. Inaug.-
Dissert. Berlin 1905.

•') Pearson: Philosophical Trausäctions pi the Royal Society. London. 15 (1798).

*) Fourcroi/ et Vauquelin: Annales de chimie. 56. 258 (1805).

») William I'rouf: Annales of Philosophy. 5. 413 (1815).

«) F. Wähler und ./. Liebig: Liebigs Annalen. 26. 241 (1838). — Vgl auch Adolf
V. Baeyer: Vgl. seine gesammelten Werke. Friedrich Vieweg & Sohn. Braunschwei^--
1. 57 ff. (1905).

') J. Liebig und F. Wöhler: Liebigs Annalen. 26. 285 (1838). — Vgl. auch Strecker:
Ebenda. 118. 151 (1861).

586

XXVIII. Vorlesung.

Wasser in Oxalur säure über.i) Läßt man das Alkali länger wirken,
dann entstehen unter Aufnahme eines weiteren Moleküls Wasser Oxal-
säure und Harnstoff. Man kann die Parabansäure auf Grund der
Ergebnisse dieser Abbauversuche als Oxalylharnstoff auffassen:

NH— CO

I I

CO C— NH^

I II

NH C-NH^

Harnsäure

-j- H, 0 + 2 0

NH

I
CO

>co

NH

CO

-CO

CO

.NH,

+ C0<

4- CO,

CO

+ H, O

NH
Paraban-
säure

NH

I
V CO

^NH,
Harnstoff.

CO

NH CO

Parabansäure

NHä COOH
Oxalursäure.

NH CO

0

i

NH,

+

H,0

COOH

Oxalursäure

NH«

I
CO

I

NH^
Harn-
stoff

+

COOH

I
COOH

Oxal-
säure.

Die Struktur der Parabansäure ist auch durch die Synthese aus
Oxalsäure und Harnstoff erhärtet worden:

NH,

I
CO

I
NH,

Harn-
stoff

+

COOH

COOH
Oxal-
säure

NH

I
CO

CO

+ 2H,0

NH CO

Paraban-
säure r=
Oxalyl-
harnstoff.

Aus Alloxan erhält man durch Oxydation ebenfalls Parabansäure:
NH CO NH CO

CO

:o + 0

NH CO

Alloxan

CO

NH

+ CO,

CO

Parabansäure.

Somit haben wir von der Harnsäure eine ganze Reihe von Abbau-
stufen kennen gelernt, die durchlaufen werden, wenn diese oxydiert wird.

') F. Wöhler und J. Liebig: lAehign Anualen. 26. 287 (1H38).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

587

Dem AUoxan folgt die Parabansäure. Diese geht in Oxalursäure über, und
schließlich verbleiben Harnstoff und Oxalsäure.

Wird die Oxydation bei alkalischer Reaktion, z. B. mit Bleisuper-
oxyd oder Kaliumpermanganat vollzogen, dann erhält man Allantoin 'i:

NH-CO

I I

CO C— NH.

I II
NH— C— NH^

Harnsäure

,C0

+ 0 + HsO- COa

NH— CH— NH

I I I
CO CO

1 i I

NH— C NH

I

OH
Allantoin.

Ferner ist bei der Einwirkung von Wasserstoffsuperoxyd auf Harn-
sjiure in alkalischer Lösung Tetrakar bonimid erhalten worden*);

NH— CO

I I
CO C— NH

I II
NH— C— NH^

Harnsäure

\

CO

+ 3 0 — COj

NH-CO— NH

I I

> CO CO

NH— CO— NH
Tetrakarbonimid.

Dieses zerfällt dann weiter in Karbonyldiharnstoff und dieser
in Harnstoffs):

NH— CO— NH

CO

CO + Hj 0 — COj

NH.,

I
> CO

NH,

CO

NH— CO— NH
Tetrakarbonimid

+ H*0 — CO,

NH-CO— NH

Karbonyldiharnstoff

^NH. ^

I
CO

i.

NH,;,

2 Moleküle Harnstoff.

Die Feststellung, daß Harnsäure durch Oxydation bei saurer Reak-
tion in Alloxan und bei alkalischer in Allantoin übergeführt wird,
weist im ersteren Falle auf das Vorhandensein des Atomkomplexes

•) Vgl. hiozu u.a. Claus: Ber. d. Deutschen Ghcm. Gesellsch. 7. 226 (1874). —
A'. E. Sundtvick: Zeitschr. f. physiol. Chem. 41. 343 (1904). — lt. Behrend: Liehig%
Annalen. 333. 144 (1904); 365. 21 (1909). — Vgl. auch Vorlesung XXXII.

-') M. Scholtz: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 34. 4130 (1901). — Vgl. auch
K. H. Walters und Louis E. M'ise: Jouru. Americ. Chem. Soc. 39. 2472 (1917).

•') A. Schittenhelm uud'A'. Wiener: Zeitschr. f. physiol. Chem. 62. 100 (1909). —
Vgl. auch Ohta Kohshi: Biochem. Zeitschr. 54. 439 (1913).

533 XXVlll. Vorlesung.

N— ("
I I

1 i
in der Harnsänre hin. l>ie Bildung des Allantoins läl,»t auf die (iruppierung-

(.'— Ns

(^— N-

C

schließen:

NH-

1

-CO

1

1
CO

1
CO

H
NH— C— NH

CO

NH— CO

Alloxan

;C0

NH— C— NH

OH
Allantoin

NH— CO

I I

CO C— NHs

I II
NH— C— NH^

Harn saure.

>C()

Um das Verständnis der Struktur der Harnsäure und der ganzen
Gruppe der Purine zu erleichtern, sei auch noch daran erinnert, daß wir
mehrfach auf sogenannte Uraminosäuren gestoßen sind. Diese gehen
aus Aminosäuren und Amiden hervor, wenn Harnstoff auf sie einwirkt.
Es wird dabei Ammoniak frei. An Stelle der NHa-Gruppe findet sich die
NH — CO — NHs-Gruppe. Nun haben wir unter den Abbaustufen der Harn-
säure mehrere Verbindungen kennen gelernt, die die Uraminogruppe auf-
weisen. Es sei an die Oxalursäure und den Karbonyldiharnstoff erinnert.
Manche der übrigen Verbindungen können wir uns aus Uraminoverbin-
dungen unter Wasseraustritt entstanden denken. So z. B. die Parabansäure
aus Oxalursäure:

NH-

-C

:o

CO

1

NHiHC

^OOH

Oxal

ur

säure

H, O

NH-CO

I I

CO

NH-CO

Parabansäure.

Von diesen Gesichtspunkten aus könnte man die Harnsäure vom
Amid der a-Aminopropionsäure, dem Alaninamid, ableiten:

CH,

1

CH.NH^ + NHo.C'O.NH, — 2 NHg =

NH2 . CO . NH, + NH2 — C = 0
Harnstoff Alaninamid

Harnstoff.

Eiweißstort'o iiiid ihre Bausteine. 589

CH, NH— CO

I I i

CH . NH . CO . NH., CO C— NH.

I " 1 II >0

NHa . CO . NH — C = 0 NH— C— NH^

Diuraminopropionsäuie Harnsäure.

Wir stellen diese Formeln nur deshalb einander gegenüber, weil
erfahrungsgemäß mit derjenigen der Harnsäure und der Purine überhaupt
keine besondere Vorstellung verknüpft wird. Es wird der Purinkern als
gegebene Formel aufgefaßt und von ihm alle übrigen Verbindungen ab-
geleitet. Die mitgeteilten Ergebnisse der Abbauversuche und die erwähnten
Beziehungen sollen zeigen, daß die Purine nicht für sich bestehen, sondern
mit bekannten Verbindungen innig verknüpft sind.

Strecker'^) beobachtete ferner die Bildung von Glykokoll, Kohlensäure
und Ammoniak, als er Harnsäure im eingeschlossenen Rohr mit konzen-
trierter Salzsäure auf 170° erhitzte:
NH-CO

I 1

CO C—NHv -f- f) H., 0 = CH2 (NHa) . COOH + 3 CO, + 3 NH^

I II >^o " - ■ " •

NH— C— NH^

Harnsäure GlykokoH.

Strecker betrachtete die Harnsäure entsprechend diesem Zerfall als
ein mit Zyansäure gepaartes Glykokoll. Er stellte sich vor, daß die
Harnsäure zunächst in Glykokoll und Zyansäure zerfalle und letztere
<lann in Kohlensäure und Ammoniak:

C5 H, N, O3 + 2 H2 0 = CH., (NH.,) . COOH -\- 3 CONH.
Dieser Abbau der Harnsäure hat deshalb ein ganz besonderes Interesse
erregt, weil, auf dieser Beobachtung fußend, Horhaczewski^) Harnsäure
durch Zusammenschmelzen von Glykokoll und Harnstoff bei 220 bis
230" C dargestellt hat:
/NH.
3 CO + CH2 (NH,) . COOH = ('5 H, N, 03 + 3 NH3 + 2 H.3 0.
\NH2
Beim Erhitzen des Harnstoffs entweicht Ammoniak, und es bildet sich Zyan-
saure, die dann auf das Glykokoll einwirken kann. Eine w^eitere Synthese
gelang durch Zusammenschmelzen von Harnstoff mit Trichlormilch-
säureamid»):

NH2 CO . NH, NH-CO

CO
NH,

+

CH . OH

C . CI3

+ NILx

;>c()

nh/

>

CO

1

NH

C
C

NH\
NH-^

+

Harn-

Trichlormi

Ich- Ham-

Harnsäure.

stoff

s ä u r e a m

id Stoff

H.. 0 -h NH,

Cl

+

2 HCl.

*) A. Strecker: Liebiffs Anualen. 146. 142 (1868).

«) Joh. Uorbaczewski: Monatshefte f. Chemie. 3. 796 (1882); 6. :^56 (1885).

») Joh. Uorbaczewski: Monatshefte f. Chemie. 8. 201 (1887).

590 XXVIII. Vorlesung.

Die Resultate der Abbaustudien und der Synthese der Harnsäure
vermochten kein klares Bild der Struktur der Harnsäure zu geben. Ks
blieb Emil Fischers'^) genialen, umfassenden Untersuchungen vorbehalten,
nicht nur die Konstitution dieser Verbindung, sondern zugleich die der
ganzen Puringruppe aufzuklären. Wir werden bei der Besprechung der
Bildung der Harnsäure aus Purinbasen erkennen, welch nahe Beziehungen
zwischen diesen Verbindungen bestehen.

Zum Nachweis der Harnsäure dienen Farbreaktionen. Die bekannteste
davon ist die sogen. Murexid probe. Wird Harnsäure mit verdünnter Sal-
petersäure oder mit Chlorwasser eingedampft, dann verbleibt ein gelb bis
rot gefärbter Rückstand. Gibt man zu diesem Ammoniak, dann tritt eine
prachtvolle purpurrote Farbe auf. Auf Zusatz von Alkalilauge zum er-
wähnten Verdampfungsrückstand erhält man eine blauviolette Färbung.
Der Verlauf dieser Reaktion ist der folgende. Es entsteht aus der Harn-
säure durch Oxydation Alloxantin. Dieses kann man sich aus Dialur-
säure und Alloxan entstanden denken:

NH— CO CO— NH NH— CO CO— NH

I ! i I i l/OH I I

CO CH.OH + CO CO -> CO C^-^^^^^ — 7C CO

1 I i 1 .1 ^H/, i

NH— CO CO— NH NH— CO CO— NH

Dialursäure Alloxan Alloxantin.

Läßt man Ammoniak auf Alloxantin einwirken, dann erhält mau
Purpursäure und aus dieser das Ammoniumsalz, Murexid genannt*):

NH— CO CO— NH NH -CO CO— NH

I l/OH I i \ l/NH J I

CO C^^^ — 7C CO + NH, — >► CO C^ ^C C0 + 2H, O

I II OH/, , , ^ I

NH— CO CO— NH NH— CO CO— NH

Alloxantin Purpursäure.

Neben den stickstoffhaltigen Verbindungen finden wir bei allen Tier-
arten noch solche, die Schwefel besitzen und auch zum p]iweißstoff Wechsel
in Beziehung stehen. Alle Eiweißstoffe, die als Nahrungsstoffe eine Rolle
spielen, enthalten Schwefel. Er gehört zum größten Teil — vielleicht bei
manchen Proteinen sogar ausschließlich — dem Zystin an. Diese Amino-
säure enthält den Schwefel in Form einer Thiogruppe. Wir haben bereits
festgestellt, daß ein Teil dieser Aminosäure zur Bildung von Taurin ver-
wendet wird. Dieses wird mit Cholsäure bzw. Desoxycholsäure gekuppelt.
Der Rest wird weiter abgebaut. Dabei wird unter normalen Verhältnissen
der Schwefel zum weitaus größten Teil oxydiert. Es ist noch nicht festge-
stellt, ob die Thiogruppe stets im Zystinmolekül selbst oxydiert wird, und
dann erst die Spaltung des Moleküls einsetzt, oder ob sie zunächst in Frei-
heit gesetzt und gleichzeitig oxydiert wird. Es ist wohl möglich, daß die
Taurinbildung uns den Weg der weiteren Veränderung des gesamten Zystins

') Emil Fischer: Untersucluingeu etc. 1. c. S. 585. Zitat -).
*) J. Liebig und F. Wähler: Liebig^ Annaleu, 26. 254, 2()7, 319 (1838).
(). FiloUj und K. Finckh: p:benda. 333. 22 (1904).

Eiweißstoife und ihre Bausteiue. 591

zeigt. Im Harn erscheint der Schwefel zum größten Teil in 1^'orm von
Schwefelsäure. Auch dann, wenn man Zystin i) verfüttert oder Polypep-
tide«), an deren Aufbau diese Aminosäure beteiligt ist, findet man im
Harn den weitaus größten Teil des zugeführten Schwefels in Form von
Schwefelsäure wieder.

Die Schwefelsäure tritt im Harn in zwei Formen auf. Wir können sie
leicht erkennen, indem wir den Urin z. B. mit Jiaryumhydroxyd ver-
setzen. Es fällt sofort ein weißer Niederschlag aus. Er besteht aus
Baryumsulfat. Schließlich bleibt auch bei weiterem Zusatz von Baryum-
hydroxyd jede Fällung aus. Nun filtrieren wir ab und versetzen das
Filtrat mit Salzsäure und kochen. War ein Überschuß an Baryum zu-
gegen, dann tritt schon nach kurzer Zeit erneut eine Fällung von Baryum-
sulfat auf. Wir vervollständigen sie durch weiteren Zusatz von Baryum-
hvdroxyd.

Die zuerst gefallene Schwefelsäure entspricht der freien Schwefel-
säure bzw. der Sulfatschwefelsäure. Die zweite Fällung ist durch die
Ätherschwefelsäure bedingt. Sie ist durch das Kochen mit Salzsäure aus
ihrer Verbindung mit Kresol, Phenol oder Indoxyl abgespalten worden. Die
Menge dieser Art von Schwefelsäure ist unter normalen Verhältnissen
gering. Sie steigt, wie wir früher schon gesehen haben »), an, wenn im Darm
viele zur Kuppelung mit Schwefelsäure geeignete Produkte gebildet werden.

Untersucht man den Harn, nachdem man die beiden Formen von
Schwefelsäure aus ihm entfernt hat, auf Schwefel, dann findet man noch
solchen. Folgüch muß der Harn noch andere schwefelhaltige Verbindungen
außer der Sulfat- und der Ätherschwefelsäure enthalten. Zu dem gleichen
Resultate gelangt man, wenn man den Harn mit einem Oxydationsmittel
behandelt und dadurch den gesamten vorhandenen Schwefel in Schwefel-
säure überführt und nunmehr den Gehalt an Gesamtschwefel bestimmt.
Wird in einer zweiten Portion des gleichen Harnes diejenige Schwefel-
menge festgestellt, die der Summe der Sulfat- und der Ätherschwefel-
säure entspricht, dann bleibt sie hinter der Menge des Gesamtschwefels
zurück.

Dieser „Fehlbetrag", der jenem Schwefel entspricht, der nicht bis zur
Schwefelsäure oxydiert worden ist, ist noch nicht in allen Teilen aufgeklärt.
Salkowski*) hat diesen Schvvefel als „neutralen" Schwefel bezeichnet. Wir
werden später erfahren, daß im Urin stets kleine Mengen von Substanzen vor-
kommen, die noch höher molekulare Eiweißabkömmlinge unbekannter
Natur darstellen. Sie können Schwefel enthalten. Ferner kommen im Harn
auch einfache Verbindungen vor, die reduzierten Schwefel aufweisen. Die
Behauptung, daß im normalen Urin immer Zystiu enthalten sei, ist un-
bewiesen. Dagegen findet man im Harn immer geringe Mengen von
Rhodan Wasserstoff, HGNS. Wir werden auf seine Herkunft noch zurück-
kommen. Bei manchen Tieren, z. B. bei Katzen und Hunden, findet man

') Vgl. z. B. r. n. Rothera: Jonrn. of Pbysiol. 32. 175 (1905). — J. Wohlgt-
muth: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 81 (1907).

*) tJmil Abderhalden und Franz Samuely : Ebenda. 46. 187 (1905).

") Vgl. S. 513 ff.

*) K. Salkowski: Vircho%f>% Archiv. 58. 172 (1873).

f)92 XXVIII. Vorlesung.

im Harn auch Thiosulfate.i) Im Urin des Menschen fehlen sie. Erwähnt
sei noch, daß im Hundeharn eine Verbindung der folgenden Zusammen-
setzung beobachtet worden ist 2):

C2 Hb\ /CH3

Diäthyl-methyl-sulfiniumbase.

Sie ist ohne Zweifel auf Zystin zurückzuführen, das offenbar zunächst
Diäthylsulfid liefert. Dieses wird dann methyliert.

Endlich wollen wir noch erwähnen, daß ein Teil der im Harn auf-
tretenden Phosphorsäure auf Eiweißstoffe zurückzuführen ist, die, wie
z.B. das Kaseinogen. Phosphor enthalten. Eine andere Form der Ausschei-
dung des Phosphors ist nicht bekannt.

Wir hätten nunmehr alle Elemente des Eiweißes in bestimmten
►Stoffwechselendprodukten wieder erkannt. Es fehlen nur noch zwei wesent-
liche Endprodukte des Eiweißstoffwechsels, die dieser mit demjenigen der
Kohlehydrate und Fette gemein hat. nämlich Kohlensäure und Wasser.
Es sind dies die einzigen p]ndprodukte des Eiweiß- bzw. Aminosäurestoff-
wechsels, die den Organismus durch die Lungen verlassen.

Zum Schlüsse wollen wir noch die Frage streifen, ob beim Abbau
der Proteine und Aminosäuren in den Zellen die gleichen Endprodukte
entstehen, wie wenn Eiweiß außerhalb des Organismus verbrannt wird. Es
ist dies nicht der Fall. Bei der Verbrennung von Eiweiß oder Aminosäuren
entstehen unter geeigneten Bedingungen Stickstoff. Kohlensäure und
W^asser. Nur die beiden letzteren Verbindungen bilden sich auch im Or-
ganismus. Dagegen wird der Stickstoff stets zum größten Teil mit Kohlen-
.stoff, Wasser- und Sauerstoff zusammen ausgeschieden. Würde man den
Harnstoff bzw. die Harnsäure im Reagenzglas verbrennen, dann würden
Kohlensäure, Wasser und Stickstoff entstehen. Gleichzeitig kann man
feststellen, daß Energie frei wird. Daraus folgt, daß der tierische Or-
ganismus nicht, wie es bei den Kohlehydraten und Fetten der
Fall ist, den gesamten Energieinhalt des zugeführten Eiweißes
ausnützt. Stets geht ein Teil davon je nach der Tierart in Form von
Harnstoff bzw. von Harnsäure für die Zellen verloren. Wir werden später
auf diese wichtige Tatsache noch zurückkommen.

') 0. Schmiedeberg : Archiv der Heilkunde. 8. 422 (1867). — G. Meissner: Zeitschr.
f. ration. Med. 31. (3). 323 (1868). - J. Wohlgeimith: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43.
496 (1904). — L. Blum: Hofmeistern Beiträge.' 5. 1 (1904).

^) C. Neuberg und F.' Grosser: Zentralbl. f. Physiol. 19. 316 (1905).

Vorlesung XXIX.

Eiweißstott'e und ihre Bausteine.

Der Abbau der Aminosäuren im Zellstoffwechsel. Neubildung von Amino-
säuren.

Wir haben die wesentliciisten Stoffwechseleudprodukte des EiweiÜ-
stoffwechsels kennen gelernt. Es sind dies von stickstoffhaltigen Produkten
beim Menschen, den Säugetieren, den xlmphibien und Fischen der Harn-
stoff und ferner Ammoniak. ITei den Vögeln, Reptilien und einigen
Amphibien die Harnsäure, von schwefelhaltigen die beiden Formen der
Schwefelsäure und der neutrale Schwefel und von phosphorhaltigen die
Phosphorsäure. Ferner sind Kohlensäure und Wasser Stoffwechselendprodukte
des Eiweiß- bzw. Aminosäurestoffwechsels. Unsere nächste Aufgabe ist
nun die, festzustellen, welche Verbindungen zwischen den Aminosäuren und
diesen tiefsten Abbaustufen stehen. Wir haben dieses Forschungsgebiet
schon wiederholt betreten. Einmal beschäftigten wir uns mit Verbindungen,
die beim stufenweisen Abbau von Aminosäuren entstehen, als wir der
Tatsache gedachten, daß manche von ihnen Material zur Bildung von
Zucker liefern. Ferner haben wir testgestellt, daß die Mikroorganismen
aus Aminosäuren teils stickstoffhaltige, teils stickstofffreie Abbaustufen
bilden. Auch in der Pflanze vollzieht sich ohne Zweifel fortwährend ein
Abbau von Aminosäuren. Es finden sich keine durchgreifenden Unter-
schiede in den Stoffwechselvorgängen der Pflanzen und Tiere,
wenn man von der Tatsache der Kohlenstoff-, Wasser- und
Stickstoffassimilation durch die chlorophyllhaltigen Pflanzen
absieht. Wir werden deshalb bei der Besprechung des Verhaltens der
Aminosäuren im Zellstoffwechsel des tierischen Organismus auf manchen
bereits bekannten \'organg und viele schon besprochene Verbindungen
stoßen.

Mit der Besprechung der Abbaustufen der Aminosäuren betreten wir
ein außerordentlich interessantes und erfolgreich bearbeitetes ( iebiet. Es ist
mit ganz verschiedenen Methoden durchforscht worden. Einmal begegnen
wir dem Stoffwechselversuch am ganzen Tiere. Es werden bestimmte \er-
bindungen verfüttert. Im Harn wird dann nach Produkten gefahndet, die
direkte oder indirekte Beziehungen zu der eingeführten Substanz zeigen.
Oder es wird einem bestimmten Organe die Frage vorgelegt, ob und

Abderhalden, Physiologiäctia Chemie. I. Teil, ö. AuÜ. 38

594: XXIX. Voilesimg.

was es mit einer bestimmten Verbindung ;inzutangen weili. P]in Beispiel
möge diesen Gang der Erforschung der Art des Abbaues bestimmter Amino-
säuren erläutern. Wir haben bereits festgestellt, daß aus den Amino-
säuren die NIL-Gruppe auf verschiedene Arten entfernt werden kann.
Lange Zeit schien die hydrolytische Desaminierung der gegebene Weg des
Abbaues von Aminosäuren zu sein. Dabei müssen zunächst Oxysäuren
entstehen. p-Oxy Phenylalanin müüte bei dieser Art der Desaminierung
p - 0 X y p h e n y 1 m i 1 c h s ä u r e 1 i e fe r n :

OH . Co H, NH, OH . C, H,

GH., . ("H . COOH + H, 0 — NH3 — >► GH2 . GH . ((JH) . G( t( )H.

Die Desaminierung unter gleichzeitiger Oxydation führt zu Keton-
säuren. Im vorliegendem Fall würde man p-( ) x y p h e n y 1 b r e n z tr au b e n s ä u r e
zu erwarten haben.

NH3

OH . Gg H, . GH., . GH . G0( )H + () — XH^ — y ( )H . G^ H, . GH., . GO . G( )( )H.

Welche von beiden N'erbindungen entsteht direkt aus Tyrosin'.- Durch-
blutung von Organen — insbesondere von Leber - und auch Fütte-
rungsversuche ergaben, daß Tyrosin und p-Oxyphenylbrenztrauben-
säure in gleicher Weise abgebaut werden, während die p-Oxyphenyl-
mi Ichsäure sich als schwer angreifbar erwies.^) Dieses P^rgebnis macht
es im höchsten Grade wahrscheinlich, daß die Desaminierung von
Aminosäuren sich in der Hauptsache durch Oxydation unter
Bildung von Ke ton säuren vollzieht. Dabei ist nicht ausgeschlossen,
daß auch andere Arten des Abbaues sich finden. Ferner können sekundär
aus Ketonsäuren durch Reduktion sich Oxysäuien bilden, doch tritt dieser
Vorgang nach allen Erfahrungen höchstens in geringem Umfange ein.

Ein anderes Beispiel zur Entscheidung des Problems des Abbaues
bestimmter Aminosäuren in bestimmten Organen haben wir schon früher
besprochen. P]s ist dies die Frage nach der Bildung von Azetessigsäure
bzw. Azeton aus einzelnen Aminosäuren. Leuzin und I so val er i an-
säure ergaben diese Verbindung, als sie durch die Leber hindurchgeleitet
wurden. Dagegen gingen Val in und Lsobutter säure nicht in Azetessig-
säure über. Aus diesem Ergebnis wurde der Schluß gezogen, daß der Ab-
bau dieser Aminosäuren zunächst zur Abspaltung der Amino- und der
Karboxylgruppe führt.-) Es entsteht aus Leuzin Isovaleriansäure und aus \'alin
Isobuttersäure. Diese Fettsäuren werden nun in der früher besprochenen
Weise unter [i-Oxydation und paarweiser Abspaltung von Kohlenstoff weiter
zerlegt. =5) Dabei fühlt der Abbau der Isovaleriansäure zu Azeton,
während die Isobutt er säure diese Verbindung nicht liefern kann.-*) /u
dem gleichen Ilesultat gelangt man, wenn man annimmt, daß aus der
entstandenen, um ein Kohlenstoff ärmeren Fettsäure [i-Oxybutter säure
hervorgeht :

1) y. Kotake: /eitschr. f. physiol. Chemie. 69.>()9 (l'.UO).

') Über den Mechanismus dieser Al)spaltung vgl. weiter unten.

=•) Vgl. S. 282 ff.

*) Vgl. hirrzu S 198.

EiweiBstoffc luid

ihre

Bausteine.

59Ö

CHg CHg

\ /
\/

CH

'1
CH2

1

CHg CHg

ßCH

-> I -
y. CH,

>

CHg CHg

CO

CHg OH

CH

CH,

CH . NH,

1

(OOH

COUH

1
C(.)()H

Leuzin = a-Amino-

Isovalerian

-

Azeton

;i-()xybutter-

isobutylessig-

säure

säure.

säure

CHg CH,

CH

ßCHg CH,;i
xCH

CH . NH, COOH

I
COOH

Valin = 7.-Amino- Isobiittersäure kein keine .i-Oxy-

isovaleriausiuire Azeton l)nttersäure.

Als ein außerordentlich wertvolles Untersuchungsobjekt zur Fest-
stellung der Art des Abbaues bestimmter Aminosäuren und ihrer Abbau-
stufen erwies sich die Alkapt onurie. Bei dieser Stoff wechselanom alle
werden die homozyklischen Aminosäuren — Phenylalanin und
Tyrosin — nicht vollständig abgebaut. Es erscheint im Harn Homogen-
tisinsäure=l,4 — ^Dioxyphenylessigsäure. (iibt man einem mit der
genannten Stoffwechselanomalie behafteten Individuum alle als Abbaii-
stufen der genannten Aminosäuren in Betracht kommenden \'orbiudungen
ein, dann läßt sich leicht verfolgen, ob der Abbau zu Homogentisinsiiure
führt oder aber, ob die verfütterten Substanzen gar nicht oder nur
teilweise angegriffen werden. Selbstverständlich kann, da die Aus-
scheidung der Homogentisinsäure als Maßstab für die Gleichartigkeit
des Abbaues der verfütterten Verbindungen mit der des Phenylalanins
und des Tyrosins verfolgt wird, nur der Abbau der aromatischen x\mino-
säuren au den mit Alkaptonurie Behafteten studiert werden. Doch lassen
sich die Piesultate auch von allgemeineren (jesichtspunkten aus verwerten..
Es sei als eines der Ergebnisse derartiger \'ersuche erwähnt, daß
p-Oxyphenvlbrenztraubensäure eine Vermehrung der Bildung von
Homogentisinsäure bewirkte, während die Eingabe von p-(Jxy pheny 1-
mi Ich säure keine Zunahme der Ausscheidung der genannten Säure im
(iefolge hatte.i) Es spricht dieser Ausfall des \'ersuches ebenfalls dafür, daß
die oxydative Desaminierung diejenige Art der Abspaltung der Amino-
gruppe ist, die den Zellen die geläufigste ist. Wichtig ist, daß der Alkap-
toniuiker einen Teil der p-0.\yphenylbrenztraubensäure vollständig abzu-

*) 0. Neubauer und II'. Falta: Zeitschr. f. physiol. Cliemie. 42. 81 (19()4>. —
O. Neubauer: Deutsches Archiv f. kliii. Mediziu. 95. 211 (19Ü9).

38*

596 XXIX. Vorlesiiug

bauen vermochte. ^j Offenbar verfügt der Organismus über mehr als einen
Weg zum Abbau aromatischer Verbindungen.

Es sei gleich erwähnt, daß man gegen die mit den erwähnten \'er-
suchsanordnungen erhaltenen Ergebnisse Einwände erheben kann. Gegen den
Fütterungsversuch läßt sich einwerfen, daß die verabreichten Substanzen
bereits im Darmkanal eine Veränderung erleiden können. Die Darmflora kann
sich ihrer bemächtigen und sie umwandeln. Ferner ist es leicht möglich, daß
im Organismus verschiedene Organe zusammenwirken, bis aus einer Amino-
säure schließlich bestimmte Abbaustufen gebildet sind. Führen wir dem
Organismus eine bestimmte ^'erbindung zu, so gelangt diese vielleicht
nicht zu jenen Zellen, die sonst den typischen Abbau durchführen. Es kann
auch sein, daß die gebildeten Abbaustufen von sich aus bestimmte Reak-
tionen auslösen und dadurch den weiteren Abbau regeln. Das fällt vielleicht
weg, wenn wir eine bestimmte Abbaustute auf einmal in größeren Mengen ver-
abreichen. Der erste Einwand — Veränderung der verfütterten Substanzen im
Darmkanal — läßt sich durch die subkutane oder intravaskuläre Verabrei-
<'hung der Verbindungen ausschließen. Die übrigen Bedenken bleiben bestehen.

Die Versuche am überlebenden Organ verlaufen sicher
nicht unter normalen Verhältnissen. Einmal führen wir eine be-
stimmte Verbindung, die sonst vielleicht nur in Spuren entsteht, um so-
fort weiter verändert oder fortgeführt zu werden, in größerer Menge zu.
Ferner werden die entstandenen Abbaustufen nicht fortgeschafft. Sie werden
immer wieder an den gleichen Zellen vorbeigeführt. Vielleicht kommt es
durch Anreicherung einer bestimmten Abbaustufe zur Hemmung des weiteren
Abbaues. Es würde unter diesen Umständen ein Stoffwechselzwischenprodukt
zur Beobachtung kommen, das uns sonst entgeht. In diesem Falle würde
die Abweichung von den normalen Vorgängen nur in einem Aufhalten des
weiteren Abbaues bestehen. Das erhaltene Produkt wäre dagegen ein auch
sonst auftretendes. Es könnte jedoch auch sein, daß der Abbau bestimmter
Verbindungen in nicht normale Bahnen gedrängt würde. Vor allem könnte
man bei Verbindungen, die nicht angegriffen werden, den Einwand erheben,
daß es vielleicht zu einem Abbau gekommen wäre, wenn man nicht die
Mitwirkung anderer Organe ausgeschlossen hätte.

Die \'ersuche an einem mit Alkaptonurie behafteten Individuum
sind auch nicht ohne weiteres verwertbar. Zunächst muß die Frage ent-
schieden werden, ob die Bildung der Homogentisinsäure eine normale
Stufe im Abbau der homozyklischen Aminosäuren darstellt, oder ob die
Anomalie im Abbau des Phenylalanins und Tyrosins nicht vielmehr darin
zu suchen ist. daß es zur Bildung der Dioxyphenylessigsäure kommt. Es
wäre ja denkbar, daß eine Verbindung gebildet wird, die nur deshalb
nicht weiter abgebaut wird, weil sie anormal und damit den Zellen unge-
wohnt ist. In diesem Falle würde den Versuchen über die \'erwertung ein-
zelner aromatischer \'erbindungen durch den Homogentisinsäure bildenden
Organismus nur eine besondere und keine allgemeine Bedeutung zukommen.
Es ist immer noch nicht mit voller Schärfe entschieden, welche Stellung
die Homogentisinsäure als Abbaustufe der homozyklischen Aminosäuren
einnimmt. Es spricht jedoch sehr vieles dafür, daß sie ein auch im nor-
malen Organismus auftretendes Abbauprodukt dieser Bausteine der Proteine
darstellt. Abge.sehen von der Übereinstimmung der Resultate der am nor-

') Konrad Fromherz und Leo Iferrmannfi: Zeitschr. f. phys. Chemie 91. 194 (1914).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 597

malen Individuum, am überlebenden Organe und an dem mit Alkaptonurie
Behafteten durchgeführten Untersuchungen über die Verwertung bestimmter
aromatischer Abbaustufen des Tyrosins und Phenylalanins spricht auch dafür,
daß es gelungen ist, nach \'erfütterung sehr großer Mengen von Tyrosin
an ein normales Individuum Homogentisinsäure im Harn nachzuweisen. ^)
Man könnte freilich daran denken, daß die beobachtete, gewissermaßen
erzwungene Homogentisinsäurebildung einen Nebenweg im x\bbau des Tyro-
sins darstellt, doch wäre eine solche Annahme gesucht.

Wir heben die Schwierigkeiten in der Deutung der einzelnen Ergeb-
nisse der verschiedenartigen Anordnungen der Versuche absichtlich hervor,
weil sie im allgemeinen viel zu wenig berücksichtigt werden. Erst dann,
wenn auf verschiedenen Wegen der gleiche Befund erhoben werden kann,
dürfen wir ihn als gesichert betrachten und auf die normale Zelltatigkeit
übertragen. Daß z. B. der Versuch am überlebenden (Jrgan unter anderen
Bedingungen vor sich geht, als im nicht isolierten Organ, beweist schon
der Umstand, daß die im Oganismus befindliche Leber beständig unver-
änderte Aminosäuren hindurch läßt. Es wäre gewiß verkehrt, würde man,
befangen durch das Ergebnis, daß z. B. die überlebende Leber Leuzin,
das durch sie hindurchgeleitet wird, in Azetessigsäure bzw. Azeton
überführt, schließen, daß dieses Organ auch im Organismus diesen Umbau
be.ständig vollzieht und kein Leuzin unverändert vorbei läßt. Die
..normale" Leber wird bald Aminosäuren in ihre Zellen aufnehmen, bald
sie vorbeiziehen lassen, je nachdem die Bedingungen und \'erhältnisse
im einzelnen Ealle liegen. Das aus dem Zusammenhang mit anderen
Organen herausgelüste Gewebe wird manche wichtige Regulation missen
und ganz unter dem Einfluß der künstlich geschaffeneu Bedingungen stehen.
Das ist für das Suchen nach bestimmten Abbaustuten von großem Vorteil,
denn, wenn die Zellen, wie unter normalen ^'erhältnissen, jede Zwischenstufe
nur in Spuren bilden würden, um sie auch sofort wieder weiter zu zer-
legen, so würden wir nur sehr schwer zu bestimmten Resultaten gelangen.

Es unterliegt keinem Zweifel, daß der Abbau der einzelnen Amino-
säuren auf verschiedene Weisen erfolgen kann. Wir wollen die einzelneu
Möglichkeiten betrachten und feststellen, welche Beweise für jeden einzelnen
Weg vorliegen. Zunächst kann der Abbau mit \'erlust des Karbox vis
einsetzen. Es entsteht ein Amin. Dieses kann, wie Fütterungs- und Durch-
blutungsversuche ergeben haben ^j, desaminiert und durch Oxydation in
eine Säure übergeführt werden. Es sei diese Art des Abbaus am Beispiel
dos Tvrosins erörtert :

NH., NH

OH . C«H, . CH2 . ("H . COOH -CO., —^ OH . C.ll^ . CH^ . GH., — NH, + 20
p-Oxyphenyl-a-aminoproprion- p-Oxyphenyl-

säure = Tyrosin äthylamin

— >► OH . CeH, . CH., . COOH
p-Oxyphenylessigsäure.

') Emil Abdirhaldcn: Zeitschr. i. physiol. Chemie. 77. 454 (1912).

*) K. Sjriro: Hofmeistern Beiträge. 10. 277 (1907). Otto Neuhauer: Über deu

Abbau der Aminosäuren im gesunden und kranken Organismus. Habilitationsschrift.
F. C. W. Vogel. Leipzig 1908. — A.J.Eirins und P. /'. Lr/jV//o/r.- Journ. of. Physiol. 41.
78 (1910). Vgl. auch S. 524.

Ö9S XXIX. Vorlesung.

Die Überführung in die p-Oxyphenylessigsäure kann über Zwischen-
stufen erfolgen. Es kann die Desaminierung durch Hydrolyse herbeigeführt
werden, i) Es entsteht ein Alkohol. Dieser kann zum x-Mdehyd oxydiert werden
und dieser endlich zur 8äuie:

NH,

OH . an, . CH, . CH, + H,()— NH3 = OH . C,H, . GH., . GH., . OH
p-Oxyphenyl-äthylamin p-Oxyphenyl-äthyl-

alkohol = Tyrosol.

OH . G,H4 . GH., . GH2 . OH + O — H^O =: OH . GgH, . GH^ . C(^

p-Oxyphenyl-äthylalkohol p-Oxyphenyl-azetaldehyd.

OH . C\ H, . GH, . G<;|^ + O = OH . G^ H, . GH., . GOOH

p-Oxyphenyl-azetaldehyd p-Oxyphenyl essigsaure.

Es kann jedoch die Abspaltung der NHo-Gruppe auch durch Oxy-
dation erfolgen. p]s würde in diesem Falle zunächst ein Aldehyd entstehen,
der dann durch Reduktion in Alkohol übergehen könnte-):

R . GH., . NH2 + O = R . cS, + NH3.

-0

,/H

R . GQ; + 2H = R . GH., . OH.

Alle Aminosäuren, die sich als am VKohlenstot'fatom substituiertes
Alanin auffassen lassen, können genau die gleiche Art des Abbaus zeigen.
So ist es z.B. möglich, daß Histidin = '/-Amin(»-;i-imidazolyl-propioii-
säureüberlmidazolyl-äthylamin. Imidazolyl-äthylalkohol und Imid-
azolyl-azetaldehyd in Imidazoiyl-essigsäure übergeht, und ferner
Tryptophan = 3c-Amino-(i-indolpropionsäure zunächst Indol-äthyl-
amin, dann Indol-äthylalkohol, ferner Indol-azetaldehyd und schließ-
lich Indolessigsäure liefert. Auch die übrigen Aminosäuren schlagen viel-
leicht beim Abbau zum Teil den gleichen Weg ein. Jedenfalls weiden auch
aliphatische Amine weiter abgebaut. So liefert z. B. das dem Leuzin entspre-
chende Isoamylamin in der künstlich durchbluteten Leber Azetessigsäure. ^)

Wir kennen eine Aminosäure, bei der die erste der genannten Ab-
baustufen im Stoffwechsel in Erscheinung tritt, es ist dies das Zystin
bzw. Zystein. Es liefert Taurin. das als eine Äthylainin-sulfonsäure
aufgefaßt werden kann:

GHo . SH GH., . SH + 3 0 GH., . SO-, .OH

I I " ! ' '

GH . NH, — >► GH., . NH., — >- GH., . NH,

I " " " "

GOOH GO,

Zystein Thioäthylamin Äthylamin-sul-

fonsäure=:Taurin.

') Vgl. die Arbeiteu von Feli.r Ehrlich: S. 458 tt.

-) Vgl. Carl Neuberg imd U. Steenbock: Biochem. Zcitschi. 52. 494 (1913)

•') F. Sachs: Biochem. Zeitschr. 27. 27 (1910).

Eiweißstoffe uuil ihre Baiisteiue. 599

Schließlich sei noch daran eriimert. dali vielleicht die bei einigen Fällen
von Zystinurie beobachteten Diamine Kadaverin undPutreszin eben-
falls /Aun Teil wenigstens in den (Teweben entstehen, und ihr Auftreten viel-
leicht auf eine Hemmung des weiteren Abbaus zurückzuführen ist. In
diesem Zusammenhange sei auch der Beobachtung gedacht, daß im Sekret der
Speicheldrüsen der Kephalopoden p-Oxyphenylathylamin enthalten
ist.i) Es entsteht ohne Zweifel in den Zellen dieser Drüsen aus Tyrosin.

Für den genannten Weg des Abbaus von Aminosäuren sprechen so-
mit mehrere Momente. Einmal die Fütterungs- und Durchblutungsversuche
und dann die Feststellung von Taurin. Oregen die Annahme, daß diese Art
der Zerlegung von Aminosäuren und insbesondere der aromatischen eine
umfassende ist, spricht der Umstand, daß Abbaustufen entstehen, die
ohne Zweifel schwer angreifbar sind.

Eine weitere Art des Abbaus von Aminosäuren ist die folgende. Es
wird primär die Aminogruppe unter Bildung einer Oxygruppe abge-
spalten. Wir können diese Art dei- Desaminierung als hydrolytische be-
zeichnen. I)ie folgende allgemeine Formel gibt diese Art des Abbaus wieder:

R . CH . C( )()H + Ho 0 — NH3 = R . CH . COOK

i I -

NH.3 OH

Früher glaubte man, daß diese Art dei- Desaminierung die gewöhn-
liche sei. Neuere Beobachtungen haben gezeigt, daß sie zwar eintreten
kann, dalj dieser Weg des Abbaus von Aminosäure jedoch nicht häufig ein-
geschlagen wird. Die folgenden Beispiele zeigen, daß eine hydiolytische Des-
aminierung vorkommt- Es muß allerdings gleich bemerkt werden, daß stets
dei' Einwand bestehen bleibt, daß die Bildung der Oxysäuren auch eine
sekundäre sein kann. Es könnten z.B. zuerst durch oxydative Desaminierung
Ketonsäuren sich bilden und diese dann sekundär reduziert werden.

Es liegen folgende Beobachtungen vor. Nach Verfütterung von viel
Alanin tritt im Harn Milchsäure auf.-) Ferner hat man nach Eingabe
von '/-, ß-Diaminopropionsäure — einer Aminosäure, die nicht unter
den Bausteinen der Proteine sich findet — im Harn Glyzerinsäure
aufgefunden.') Endlich beobachtet man nach reichlicher Fütterung von
Tyrosin l-p-()xyphenyl-milchsäure im Urin.

CH3 CH,

CH.XH2 -f H2O — NH3 — > CH.OH oder

COOK COOK

Alanin Milchsäure

CH,, CHh CH,

I I

CH . NH.. + 0 — KH, — >► CO + 2H — >► CH . OH

I I

COOK COOH COOK

Alanin Brenztraubensäure Milchsäure.

') 3/. Herne: Zeitschr. f. pbysiol. Chemie. 87. 51 (1913).

*) Carl Neuberg uud Leo Langsteiii : Archiv f.(Anat. u.) Physiol Suppl. r)14(1913).

') Faul Mayer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 42. ö9 (1904).

g()(( XXIX. VorlesuDg.

(Ho . NHa CH, . < >H

CH .NH, + 2H,U 2NH3=r CH .OH

i I

C'OOH COOH

Diaminopro- (xlyzerin-

pionsäiire säure

Der Abbau dieser Verbindung- könnte sich auch in den folgenden
bluten vollziehen:

CH., . NU., ("H., . NH,

CH .NH. + O^NH, — >► CO +2H — >

I ' I

COOH COOH

lJiaminciJ)ro- Aminobreuz-

pionsäure traubensäure

CH., . NH., V^H

CH .OH + o NH, — >. CH.OH

(U)OH COOH

Aniinoglyzeiin- (ilyzerin-

säure aldehvd

CH., OH

—y + L> H = CH . OH

I
COOH

Glyzerinsäure.

Selbstverständlich sind auch noch andere Möglichkeiten des Abiiaus
gegeben. Die hier angeführten Wege sollen nur zeigen, dall die Ver-
hältnisse nicht so einfach zu liegen brauchen, wie die Annahme einer
Abspaltung beider Aminogruppen unter Wasseraufnahme sie zunächst
darstellt.

Bei der Bildung der 1-p-Oxyphenyl-iniUhsäure aus Tyrosin
liegen die Verhältnisse wesentlich klarer. i) Sie entsteht ohne Zweifel
primär durch hydrolytische Desaminierung. Dieser Schluß ergibt sich
aus der Beobachtung, daß nach Eingabe von p-Oxyphenyl-brenztrauben-
säure der Mensch d-p-Oxyphenyl-milchsäure ausscheidet.-) Würde somit
die Bildung von p-Oxyphenyl-milchsäure aus Tyrosin durch sekundäre
Reduktion von primär entstandener Ketonsäure sich vollziehen, dann wäre
d-p-Oxyphenylmilchsäure zu erwarten. Wir können somit ihre Bildung
durch die folgende Formel wiedergeben :

*) Y. Kotake: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 65. 3U7 (1910). - Vfrl. auch Bh'wler-
munn: Ebenda. 6. 2.S4 (1882). — Feiner )'. Kotake: Ebenda. «9. 409 (1910». —
K.rromhfrz: Ebenda. 70. .351 (1911).

2) A. Suua: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 72. 113 (1911).

Kiweißstofie und ihre Bausteine. (301

CHo . Cg H, . OH CH2 . Cfi H, . OH

I ' I

CH.NH. + H. O— NH3 — y CH.OH

I " " ! .

COOK COOH

p-Oxyphenyl-a-amino- p-Oxyphenyl-

propionsäure milchsäure.

Erwähüt sei noch, daß die Bildung der 1-p-Oxyphenyl-milchsiiure
bis jetzt nur unter nicht normalen Verhältnissen festgestellt werden konnte.
So fand man sie nach Phosphorvergiftung M und bei der akuten gelben
Leberatrophie.2) Ferner ist sie nach reichlicher Zufuhr von Tyrosin auf-
gefunden worden.3) Es ist möglich, daß eine Abbaustufe des Tyrosins
vorliegt, die nicht zu den normalen gehört. Dafür spricht die schwere
Angreifbarkeit dieser Verbindung. Es wäre jedoch auch denkbar, daß sie
stets in kleineren Mengen entsteht und somit die vermehrte Bildung der
p-Oxyphenyl-milchsäure keine neue Art des Abbaus, sondern nur ein in
größerem Umfange eingeschlagener Nebenweg im Abbau des Tyrosins
bedeuten würde.

Wir kommen nun zu jener Art des Abbaus von Aminosäuren, die am
eingehendsten studiert worden ist, nämlich zur oxydativen Desaminie-
rung. Sie führt zur Bildung von Ketonsäuren:

R.CH.COOH + O — NH, — ^ R. CO. COOH.

Als Zwischenprodukt dürfte das Hydrat der entsprechenden Imino-
säure auftreten:

OH

K . GH . COOH + 0 — y R . C . COOH — XH. — >► R . CO . COOH.

I i

NH2 NH,

Die Kenntnis dieses Weges des Abbaus der Aminosäuren verdanken
wir Otto XcNbauerJ) Er zeigte, daß nach Eingabe bestimmter, unter den
Eiweißspaltprodukten nicht vorkommender Aminosäuren im Harn die ent-
sprechenden Ketonsäuren anzutreffen sind. So ergab Phenylaminoessig-
säure Phenylglyoxylsäure.^) Aus p-Oxyphenylaminoessigsäure
entstand p-Oxyphenyl-glyoxylsjä ure, m-Tyrosin ergab m-Oxyphenyl-
brenztrauben säure:

') Y. Kotake: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 69. 414 (1910).

*) Schulfzen nnd Ries.'i : Chai'itö-Anualeu. 15. 1 (1869). — A'. haninaiiii: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 6. 192 (1882).

■') Blemtermann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 6. 234 (1882). — Vgl. auch //. L).
Dahin: The Journ. of biol. Chemie. 8. 25 (1910).

*) Otto Neubauer: Deutsches Archiv f. klin. .Med. 95. 211 (1909). — Vgl. auch
Haiidb. d. biochem. Arbeitsmethoden. 4. 371 (1911) (bearbeitet von Otto Nenbauer).
.1. Springer. Berlin 1911. — H. D. Dakin: Oxydations and Reductions in the aniraal
body. Longmans, Green & Cie. London 1912. Hier rindet sich die vollständige Literatur.

') Vgl. O110 Xcuhancr und Han.^ Fisrßicr: Zoitsclir. f. phvsidj. Chemie. 67, 232
(1910).

602

XXIX. Vorlesung.

NH,

an, .cH.cooH

> ('. H, . CO . COOH

Phenylamino essigsaure Phenyl-glyoxvisäure

OH . l'e H, . CH . COOH -

p-Oxyphenyl-amino-essig-
säure

CH

HC^\c . OH

HC

iCH

NH,

C . CH., . CH . COOH

M e t a - 0 X y p h e n y 1 - 7. - a m i n 0 p r 0-
pionsäure = m-Ty rosin

OH . Ce H, . CO . COOH

p-Oxyphenyl-glyoxyl-

säure.

CH

HC^\c . OH

HC. "CH

C . CH., . CO . COOH
m-Oxyphenyl-brenz-
traubensilure.

Als Stütze für die Annahme, daß die Ke tonsäuren ein typi-
sches Abbauprodukt der Aminosäuren darsteUen. läßt sich an-
führen, daß bei reichlicher Verfütterung von Tyrosin p-Oxy-
phenyl -brenztraubensäure im Harn angetroffen wird, und
ferner die Ketonsäuren ebenso leicht und in gleicherweise ab-
gebaut werden, wie die entsprechenden Aminosäuren selbst. i)
Auch die Durchblutung.'5versuche ergaben, daß die letzteren und die zu-
gehörigen Ketonsäuren zu den gleichen Verbindungen führen. So liefert
Tyrosin in der künsthch durchbluteten Leber Azeton. 2) Das gleiche
Kesultat liefert p-Oxy Phenylbrenztraubensäure, während die Alkohol-
säure, p-Oxyphenylmilchsäure, fast gar nicht angegriffen wird. Daß
jedoch keine allgemeine Regel der Art besteht, daß Alkoholsinnen nicht
abgebaut werden können, beweist, daß Phenylalanin. Phenyl-brenz-
t raubensäure und Phenyl-milchsäure in vielen Beziehungen ein
gleiches Verhalten zeigen. ^i Tyrosin undPhenylalanin gehen bei den mit
Alkaptonurie Behafteten in Homogentisinsäure über. Auch p-Oxy-
phenylbrenztraubensäure und Phenyl-brenztraubensäure liefern
Dioxyphenyl-essigsäure, während p-Oxyphenyl-milchsäure zu keiner
Vermehrung der letzteren Verbindung führt.*) Dagegen liefert Phenyl-
milchsäure Homogentisinsäure.^)

Es fragt sich nun, wie der weitere Abbau der gebildeten
Ketonsäuren vor sich geht. Es sind zahlreiche Beobachtungen bekannt
geworden, die zeigen, daß beim Abbau von Aminosäuren Fettsäuren

') \g\. Yushiro Kotakc : Zeitschr. f. physiol. Chem. 69. 409 (191U). — A. Sinra:
Ebenda. 72. 113 (1911). — F. Knoop: Hofmeistern Beitr. 6. 150 (1905): Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 67. 49;? (1910).

-) 0. Neubauer und \V. Gross: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 67. 219 (1910) —
/■;. Sehmifz: Biochem. Zeitschr. 28. 117 (1910).

^) Vergl. auch Y. Mori : ZA. physiol. Chemie 122. 22;! (1922).

*) 0. Neubauer: Deutsches Arch. f. klin. Med. 95, 211 (1909).

') 0. Neubauer und [V. Folta : Zeitschr. f. physiol. Chem. 42. Hl (1904).

Kiweiüstoffe und ihre Bausteine. ()03

eutsteheu, die um ein Kohlenstoffatom ärmer als diese sind.
So geht z. B. l'hcnylaminoessigsäure zum Teil in Benzoesäure über i):
NH,

Cg H, . ("H . GOCH — >► C'e H5 . t'OOH.
Besonders interessant ist die Beobachtung, daß Y-Phenyl--/-amino-
huttersäure ebenfalls Benzoesäure liefert."^) Der Übergang in diese ist
allerdings bei weitem kein (juantitativer :

NH.,
I
Ce H, . CR, . CH., . CH . COOK — >■ G, H5 . COOK.

Als erste Abbaiistufe dieser Verbindung wäre die Benzyl-brenztrauben-
säure zu erwarten:
NHo
I
C, H5 . CH., . CH., . CH ;C0( )H + () — NH. — >- C, H, . CH, . CH., . CO . CU( )H.

Diese Verbindung wird nun offenbar zunächst unter Abspaltung von
Kohlensäure in die um ein Kohlenstoffatom ärmere Fettsäure übergeführt.
Dann setzt die bei den Fettsäuren übliche Art des Abbaus der Kohlenstoff-
kette ein. Unter Oxydation am ß-Kohlenstoffatom erfolgt die paarweise
Abspaltung von Kohlenstoffatomen. Beim Abbau der Ketonsäure zu der
um ein Kohlenstoffatom ärmeren Fettsäure dürften Zwischenprodukte auf-
treten. Es entsteht wahrscheinlich zuerst ein Aldehyd »), der dann zur
Säure oxydiert wird. Der Abbau der y-Phenyl-y.-aminobuttersäure würde
somit etwa folgende Abbaustufen durchlaufen :

NH-,

C„ H5 . CH., . CH., . CH . COOH + ( )
y-Phenyl-a-aminobutt er säure

NH.,
I
C, Hg . CR, . CR, . C . COOH — NH3

OH

Hvdrat der "-Pheuvl-x- aminobuttersäure

I
yr

C, H, . CR, . CR . CO . COOH —CO.,
Benz vl-brenztrauben säure

I

C« H5 . CH, . CR . C<jj + O
Benzyl-azetaldehyd

*) 0. Neubaticr: Deutsches Arch. f. klin. Med. 95. 233 (1909). - Vgl. weitere Bef-
spielo: L. Blnm: Aldi. f. rxperim. Path. u. Phariu. 59. 290 (1908). - L. FJatoiv: Zeitschr.
f. pliysiol. Chemie. 64. 3(57 (1910). — E. Friedmann uud C Maas-e: Biochem. Zeitschr. 27.
97 (1910). — H. D. Dakin: The .[ourn. of biol. Chem. 8. 11 (1910).

') F. Knoop: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 67. 4S9 (1910). — /'. Knoop uml KrnM
Ifntess: Ebenda. 71. 252 (1911).

■') Vgl. Carl Neuberg und //. Steenhock: Biochem. Zeitschr. 52. 494 (1913).

ß()4 XXIX. Vorlesung.

CeH5.CH2.CHo.COOH + 0

ß «

Benz vl-essigsäure=:Phenvlpropion säure
Ce H5 . CH (OH) . Ca . COOK + 0 — H2 0

ß

Phen vi-, b-oxy Propionsäure

Ce H5 . CO . CR, . COOH + H2 0
Benz oyl- essigsaure

Ce H5 . COOH
Benzoesäure

- H., 0

CH3 . COOH
Essigsäure

+
NHo . CH2 . COOH "

+
4 0

Ce H5 . CO . NH . CH2 .

COOH

I
y

2 CO.. + 2 H. 0

Hippursäure.

Das dargestellte Beispiel zeigt, über wie zahlreiche Stufen der Abbau
von Aminosäuren führen kann. Es scheint, daß eine ganz allgemeine Regel vor-
liegt. Nach dieser würde der Abbau der Aminosäuren mit der oxydativeu
Desaminierung einsetzen. Die gebildete Ketonsäure würde dann in die um
ein Kohlenstoff ärmere Fettsäure übergeführt und diese in der früher
geschilderten Weise nach der Knoojischew Regel (ß-Oxydation und paar-
weise Absprengung von Kohlenstoffatomen) weiter zerlegt. Es ist sehr
unwahrscheinlich, daß uns jetzt schon alle Zwischenstufen im Abbau von
Aminosäuren bekannt sind. Ferner ist es wohl möglich, daß von jeder
einzelnen Stufe aus Nebenwege abzweigen.

Wichtig ist für die Auffassung des Weges des Abl)aues von Amino-
säuren die Beobachtung, daß Kaninchen nach reichlicher Eingabe von
Tyrosin p-Oxy Phenylbrenztraubensäure neben d-1-p-Oxyphenylrailch-
säure ausscheiden. 1) Bei Verfütterung von Phenylalanin tritt Phenyl-
brenztraubensäure im Harn auf. 2)

Mit der geschilderten Art des Abbaus der Ketonsäuren steht nun die
Bildung der Homogen tisinsäure im besten Einklang, wenn wir die Ver-
kürzung der Seitenketten betrachten. Aus dem Brenztraubensäurerest wird
ein Essigsäurerest. Gleichzeitig treten zwei Oxygruppen im Benzolkern auf:

') Y. Kotake, Z. Matsuoka luul M. Okm/ana : Z. f. physioi. Chemie. 122. 166
(1922). — Vgl. auch F. Kotake und F. i¥or?; Ebeuda 122. 176 (1922). — Y. Kotake
und M. Okagawa: Ebenda. 122. 201 (1922). — Y. Mori und 7'. Kanai : Ebenda. 122.
206 (1922.) — Y. Kotake, V. Mami und F. Mori: Ebenda. 122. 211, 220 (1922). -
F. Kotake: P:benda. 122. 241 (1922).

") Y. Kotake, F. Masai und }'. Mori: Kbenda. 122. 19.') (1922).

Eiweißstoft'e und ihre Bausteine.

605

CH

JCH NH,

C . CHo . CH . COOH + 0 — NHj

Phenylalanin =:Phenyl-a- aminopro-
pionsäure

HC
HC

CH

CH

CH
C . CH2 . CO . COOH

Phenyl-brenztrauben-

säure^)

C.OH

HC^NcH

HC^ /C . CH, . COOH

C.OH

Homogentisinsäure =

1, 4-Dioxyphenyl-essig-

säure = Hydrochinon-

essigsäure.

HC
HC

C .OH

>^NCH

C .OH

^^CH

CH

NH,

C . CH., . C^H . COOH + 0 — NH3

Tyrosin = p-Oxyphenyl-a-amino-pro-
pionsäure

HC

HC<\ /CH

C . CH, . CO . COOH

p-()xyphenyl-brenz-
traubensäure.

Es folgt somit, der Abbau der Seitenkette der genannten aromati-
schen Aminosäuren der oben angeführten Regel. Zu erklären bleibt nur
noch die Veränderung im Benzolkern. Beim Tyrosin muß die in Para-
stellung befindliche OH-Gruppe verschwinden. Ferner müssen in Ortho-
und MetaStellung neue Hydroxylgruppen eintreten. Beim Phenylalanin
müssen letztere ebenfalls gebildet werden. Es ist zurzeit nicht möglich,
anzugeben, wo die Umwandlung im Benzolkern sich vollzieht. Dagegen
kann in Übereinstimmung mit ähnlichen Vorgängen die folgende Annahme
als wahrscheinlicher Weg des Umbaus des Phenol- bzw. Benzolkerns in den
Hydrochinonkern bezeichnet werden, p - K r e s 0 1 liefert bei der Oxydation
mit Caros Reagens 2) Toluhydrochinon. Dabei tritt als Zwischenstufe
p-Toluchinol auf^):

•) Nach B. Hemmerle' [Auü. Chim. (9). 7. 226(1917)] hat die Fheuvl-breiiztraubeu-
eäure die Endstiuktur: Cg H^ . CH : C (OH) . COOH.

^) Sulfomonopersäure, H^SOj.

') Erich Mayer: Deutsches Arch. f. klin. Med. 70. 447 (1901). — E. Bamberger :
Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 28. 245 (1895); 36. 2028 (1903). — Vgl. auch
K Friedmann: Hofmeister?, Beitr. 11. 304 (1908).

606

OH

I
C

HC

HC

.^^CH

CH

XXIX. Vorlesung

HC

()
C

CH

HC

\ ' /

CH

OR

C

c

ncf ^

CH

c

C . CH,

OH

Toluhvdroehiiioii

c

CH, OH CH,

p-Kresol p-Tolucliinol

In Übereinstimmung mit dieser Umwandlung läßt sich die Überfüh-
rung von Tyrosin bzw. p-Oxyphenyl-brenztraubensänre in Homogentisin-
säure; wie folgt, darstellen:

OH 0

C
HC^NCH

C

HC

CH

C

CH-, .CO.COOH
p-Oxyphenyl-brenztraubensäure

OH

C

HC

/ \

CH

-^

HC

C

CH

( )H CH, . CO . COOH

äure

C h i n 0 1

OH

Hc/NcH

HC

'C— CH, . CO . COOH

HC CH

HC C . CH., . COOH

C

OH

Hydro chinon-br enztrauben-

säure

C

OH

Hydrochinonessigsäure
= Homogen tisinsäure.

Es ist noch nicht festgestellt, in welcher Phase des Abbaus der
Seitenkette die Veränderungen am Benzolkern erfolgen. Nur soviel ist
bekannt, daß Verfütterung und p-Oxyphenyl-essigsäure nicht zur
Bildung von Ilomogentisinsäure führt. M Daraus kann man vielleicht den
Schluß ableiten, daß die Veränderung am Benzolkern kurz nach der Über-
führung der erwähnten aromatischen Aminosäuren in die entsprechenden
Ketonsäuren einsetzt, und erst dann die Verkürzung der Seitenkette zum
Essigsäurerest erfolgt.

1) H. Embden: /eitschr. f. phvsiol. l'iiein. 18. 317 (1894). — O. Neubauer uud
W.Falta: p:benda. 42. 81 (1904). — H. I). />«/>•/«.• .lourn. nf biol. Chem. 6. 235(1909).

EiweiOstoffe uulI ihre Bausteine. ß07

Der UmwaiidluDg' von Phenylalanin in Homogentisinsäure geht wahr-
scheinlich eine solche in Tyrosin voraus. Es ist nämlich beobachtet
worden, daß die genannte Aminosäure in der künstlich durchbluteten Leber
in Tyrosin übergeführt wird.') Ferner konnte festgestellt werden, daß der
Organismus mit Phenylalanin allein auskommt, d. h. das Tyrosin in der
Nahrung entbehren kann.')

Für die Autfassung des normalen Abbaus der erwähnten aromatischen
Aminosäuren ist es von größter Bedeutung, welche Stellung der Homo-
gentisinsäure in der Pteihe der Abbaustufen des Phenylalanins
und Tyrosins einzuräumen ist.-^) Ist sie das Produkt eines ..ent-
gleisten" Stoffwechsels, oder stellt sie eine Abbaustufe dar, die auch sonst
durchlaufen wird? Wir haben diese Frage bereits aufgeworfen und fest-
gestellt, daß manche Gründe für die letztere Annahme sprechen. Wichtig
ist die Beobachtung, daß normale Individuen eingeführte Homogentisin-
säure abbauen, während solche, die Alkaptonurie aufweisen, sie unver-
ändert ausscheiden.*) Ferner hefert die Hydrochinonessigsäure in der über-
lebenden Leber die gleichen x\bbaustufen. wie Tyrosin und Phenylalanin.'^)
Endlich haben wir schon erwähnt, daß es geglückt ist, nach Zufuhr
großer Mengen von Tyrosin bei einem nicht mit Alkaptonurie Behafteten
Homogentisinsäure im Harn nachzuweisen. 6)

Wir möchten nun gerne wissen, in welcher Weise die Homogentisin-
säure im normalen Organismus weiter zerlegt wird. Zuletzt müssen Kohlen-
säure und Wasser aus ihr hervorgehen. Sicher reiht sich Abbaustufe an
Abbaustufe, bis diese Produkte entstanden sind. Leider ist es noch nicht
gelungen, den bis zur Homogentisinsäure wenigstens in den Hauptpunkten
festgelegten Weg des Abbaus der homozyklischen Aminosäuren über den
Benzolkern hinaus zu verfolgen. Es muß im weiteren Verlauf des Abbaus
aromatischer Verbindungen zur Aufsprengung des Benzolringes kommen.
Die einzige Beobachtung über diesen Vorgang verdanken wir JafeJ) Er
stellte fest, daß Benzol in Mukonsäure^) übergeht:

CH

CH

Hc/\

CH

HC^^COOH

—>

»S/

CH

HCy /COOH

CH

CH

Benzol

Mukonsäure

zw.

C()(

)H . CH :

= CH

CH =

= CH . CHJOH

^) Gustav Embden und Karl Baldes: Biochem. Zeitschr. 55. 3U1 (1918).

-) Emil Abderhalden : Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 96. 1 (1915); Ffingers Archiv.
195. 199 (1922).

^) Vgl. hierzu auch M. W'olkoii- und K. Baumaim: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 15.
23S (1891). — //. 1>. I>akln: Journ. of. biol. Ghem. 8. 11 (1910): 9. 151 (1911). —
.-1. ./. Wakcman und H. D. Dakin : Ebenda. 9. 139 (1911).

*) H. Embden: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 18. 326 (1894).

^) G. Embden, Salomon und Schmidt: Hofmeistern Beiträge. 8. l.'>2 (190()).

«) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physioL Ghem. 77. 454 (1912).

') M. Jaffe: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 62. 58 (1909). — Marie Mensel und Otto
Riesser: Ebenda. 88. 38 (1913). — Vgl. auch Yoshitane Mori: .]. of biol. Ghem. 35.
341 (1918).

«) Robert Hehrend: Ber. d. Deutschen Ghem. (ies. 49. 999 (1917).

g()^ XXIX. Vorlesung.

Schließlich erhält man. wie schon wiederholt erwähnt wurde, aus
Phenylalanin und Tyrosiu und ihren Abbaustufen Azetonkörper. Damit
ist selbstverständlich die Bildung anderer Abbauprodukte nicht ausge-
schlossen. Wir würden ohne Zweifel einen großen Fehler begehen, wenn
wir den Versuchen am überlebenden Organ auch in quantitativer Richtung
eine ausschlaggebende Bedeutung zuschreiben würden. Sie zeigen uns nur
den Weg an. der beim Abbau einer bestimmten Verbindung eingeschlagen
werden kann. Dabei bleibt vollständig unentschieden, ob nicht auch andere
Bahnen benützt werden, um von bestimmten Abbaustufen aus Beziehungen
zu Verbindungen anderer Körperklassen anzuknüpfen.

Das Tryptophan dürfte, was die Seitenkette anbelangt, ebenso abge-
baut werden, wie die homozyklischen Aminosäuren. Über die Veränderungen,
die den Indolkern betreffen, wissen wir noch nichts Genaues. Vielleicht führt
die folgende Beobachtung in dieser Beziehung weiter. Hunde scheiden
nämlich eine eigenartige Säure aus, die mit dem Tryptophan in Zusammen-
hang steht. Es ist dies die Kynurensäure. Sie hat die Konstitution
einer v-Oxy-chinolin-a-karbonsäure^):

CH C .

OH

8

]

.1

1!

CH

2
\

N

HC^^ A\/^ ■ COOH
CH N

C'h

in

Dlin-)

Ky

nurensäure =

Y-Oxy-

chinolin-y.-karbon säure.

Sie ist von J. Liebif/^) im Jahre 1853 im Harn von Hunden ent-
deckt worden. Später wurde sie auch im Urin des Steppenhundes,
Canis ochropus, beobachtet.*) Es ist von größtem Interesse, daß die
übrigen Karnivoren keine Kynurensäure ausscheiden. Den Zusammenhang
dieser Verbindung mit dem Tryptophan bewies Ä. EllingerJ') Er verab-
reichte Hunden, bei denen er die ausgeschiedene Menge von Kynurensäure
bei einer bestimmten Art der Ernährung — Brot- und Milchfütterung — be-
stimmt hatte, per os und auch subkutan Tryptophan. Die Menge der Kynuren-
säure stieg an. Es wurden ca. 25o/o der zugeführten Aminosäure in der ge-
nannten Farm ausgeschieden. Da der Hund Kynurensäure abbauen kann —
er scheidet die ihm zugeführte Verbindung nur zum Teil wieder aus — . so

1) Annie Homer: l'roceed. of the Physiol. Soc. 15. März. XVIII (1913); 28. .Iimi.
LXII (1918); Joiiru. of. Physiol. 46. (1913). — Joiirii. of biol. Chein. 17. 509 (1914). —
E. Bestkorn: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 54. 1330 (1921). — Ernst Späth:
Sitzungsberichte der Akad. der Wisseuschafteu. Wien 130. Abt. IIb. 93. 1921. —
Vgl. auch Camps: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 83. 390 (1901).

*) Im ('hinolin werden die C-Atome des Benzolkerns (B.) mit 1. 2, 3, 4 bezeichnet
und im Pyridinkern (P.) mit a, ß usw.

'^) J. Liebig: Liebiqs Ann. 86. 125 (1853). — Vgl. die Synthese bei H. Catiips:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 31. 390 (1901).

*) R. E. Swain: Amer. Journ. of Physiol. 9. 391 (1903).

^) .1. Ellinger: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43. 325 (1904). — Vgl. auch K. Gläs^nt'r
und L. Langstein: Hofmeisters Beiträge. 1. 34 (1902). — Annie Homer: .lourn of biol
Chem. 22. 391 (1915).'

Eiweißstotte luid ihre liiuisteiue.

609

darf daraus. daU nur ein geringer Teil des Tryptophans in Form von
Kynurensäure zur Ausscheidung gelangte, nicht geschlossen werden, dall
nur dieser in das Chinolinderivat verwandelt wurde. Es liegt vielmehr die
Möglichkeit vor, daß die Kynurensäure eine normale Abbaustufe des Trypto-
phans darstellt, die vielleicht auch bei anderen Tieren durchlaufen wird.
In dieser Richtung ist die Beobachtung von Interesse, daß Kaninchen, die
sonst nie Kynurensäure ausscheiden, solche im Harn enhielten, als iimen
Tryptophan zugeführt wurde. Über die Bildungsstätte dieser interessanten
Verbindung wissen wir noch nichts (Jenaues. Jedenfalls wird sie bei Hunden
mit £'c^scher Fistel auch gebildet, ^j

Die Entstehung der Kynurensäure aus Tryptophan ist noch nicht
aufgeklärt. Man kann sich vorstellen, daß die Inciol-y.-amino-propion-
säure zunächst durch oxydative Desaminienmg in Indol-brenztrauben-
säure übergeht. In der Tat liefert diese Verbindung Kynurensäure.^i
Dann folgt nach der Ansicht von Ellinger-} die weitere Umwandlung im
Sinne der folgenden Formeln:

XH.
-C.CH.,.('H.(()UH + 0— NH,

CH

HC^ \'-

I \ ■■
HC<^ /'^\ /CH

(:h nh

Trypt ophan = Indol- '/-am inopropion säure

CH

hc^^c-

HC

C

C . CH, . CO . COOH

tl
CH

HC

CH

\

CH NH

Indol-brenztraubensäure

CH CO

HC^^ rc^^CH,

HC

C— CO.CH.. . CO . COOH

I!

CH NHo

HC

CH

H(

CH CO

./\c/\

Cn

CO . COOH
NH,

CH.,

^^S/C\/C.C(H)I1
CH N

CH C . OH

Hc^Xc/^XcH

.^^....^^C.COOH

CH N
•Oxv-chinolin-a-karbonsäure = Kynurensäure.

'j l-lniil Abderlialdeii, f.. S. London und Li(dint/ Pincusso/iH : /eitsclir. f. pliysiol.

Cheiii. 62. 139 ri909).

■-) .1. EUinffer und Z. Matsuoka: Zeitschr. f. pliysiol. Cheni. 109. 2.i9 (1920).

Abderhalden, F'hysiologiBche Chemie. 1. Teil, ö. AuH. 39

ßlQ XXIX. Vorlesuug.

In diesem Znsammenhange sei erwähnt, daß im Sekret der Anal-
drüse des amerikanischen Stinktieres z-Methylchinolin aufgefunden
worden ist.M Es dürfte auch zum Tryptophan in Beziehung stehen:

HC
HC

CH CH

■c

CH
C.CH,

C

CH N
-/-Methylchinolin.

Wir haben damit die wesentlichsten, bis jetzt bekannten Verbindungen
kennen gelernt, die uns auf den Weg, auf dem sich der Abbau der Amino-
säuren wohl in der Hauptsache vollzieht, hinweisen. Er läßt sich durch
die folgenden allgemeinen Formeln wiedergeben:

R . CH, . CH . COOH

I

NH,
Aminosäure

i
OH

i
11 . CH., . C . COOH

NH,
Hydrat der Iminosäure

W . CHo . CO . COOH
Ketonsäure

I

R . CH, . COOH
Fettsäure

^ \

CO, H, 0

Streng genommen ist diese Art des Abbaues von Aminosäitren nur
für die homozyklischen Aminosäuren bewiesen, doch mehren sich immer
mehr die Bewei.se dafür, daß auch die übrigen Bausteine des Eiweißes in
ganz entsprechender Weise abgebaut werden. Besonders eingehend unter-
sucht sind die Abbaustufen des Alan ins. Als solche sind Brenzt rauben-
säure und ferner Methylglyoxal festgestellt worden. Die Beziehungen
dieser Verbindungen unter sich und ferner zur Milchsäure ergeben die
folgenden Formeln 2):

' ./. n. Aldrich und W. Jones: .loiirn. of exper. Med. 2. 439 (1897).

") V'gl. hierzu S. 130 ff. uud H. I). iJakin und H. W. Dudley: Joarn, of biol. Chem.

14. 55.0 (1913). — Vgl. auch F. A. Levene und G. M. Mei/er: The Jouru. of biol. Chem.

15. 475 (1913). ■ '

Kiweißstoffc und ihre Bunsteine. 61 1

CH, CH,

*3 "-^^^3

CH.NH, +0— Nil, ^ CO +2H - Ho O <—

i "^1 ^

COOH COOH

Alanin=: a-Ainino- Brenztrauben-

propionsilure säure

CO + H. () ^— CH.OH

^^H
Methylglyoxal Milchsäure.^)

Diese Verbindungen gehen ^Yechselseitig in einander über. Es sei daran
erinnert, daß in diesen Verbindungen Abbaustufen des Traubenzuckers
und solche aus Aminosäuren zusammentreffen. Es führen von ihnen aus
auch Wege zur Glukose.-)

Bemerken wollen wir noch, daß über den Abbau der heterozyklischen
Aminosäuren noch wenig bekannt ist. Vom His tidin ist festgestellt, daß
es in der durchbluteten Leber Azetessigsäure liefert. 3) Der Abbau zu dieser
führt wahrscheinlich über die folgenden Zwischenstufen:

CH-NH CH— NH

il >CH .|| >CH

C N C N

CH^ CH.

I

(^H . NHo + 0 — NH3 CO

I " I

COOH COOH —CO,

Histidin = [i-Imidazolyl- S-Imidazolyl-brenz-

a-aminopropionsäure t raubensäure

CH— NH CH3

1 >CH • I NH,.

C— N CO + >C = 0

> CH,

NH./

CH,

I > I

(jX COOH

\h

[i-Imidazoly 1- Azetessig- Harnstoff,

azetaldehyd säure

*) Vgl. üVier die Bildung von Milchsäure aus Bronztrauliensäure auch Gustav
Kmbden und Max Oppenheimer : Biochem. Zeitschr. 55. 33.') (1913).

^) Vgl. S. 137 ti'. — H. D. Dakin und //. W. Dudle ti : The .Journ. of biol. Chem. 15.
127 (1913). — Ferner IL D. Dakin und .V. W. Janney; Ebenda. 15. 177 (1913). — A. B.
Ringer: Ebenda. 15. 145 (1913).

*) H. D. Dakin und A. J. Wakeman: The Journ. of biol. Chem. 10. 499 (1912).

39*

^^]'> XXIX. \ orlcsuiiij.

Prolin liefert unter den «leichen Bedingungen keine Azetessigsäure.
Dagegen liefert es Zucker, wie P'ütterungsversuche an mit Phlorhizin ver-
gifteten Hunden ergaben. i)

Bei der Verfolgung des Abbaus der verschiedensten \'erbindungeii
sind wir wiederholt auf Reaktionen gestolien, die umkehrbar sind. Es sei
z. B. an die Beziehungen der Aminosäuren zum Traubenzucker erinnert.-)
Es unterliegt wohl keinem Zweifel, daß der Umbau der ersteren \'erbin-
dungen in Glukose über Dreikohlenstoffverbindungen führt. Solche entstehen
auch aus Glukose selbst und können in umgekehrter Richtung wieder zu
dieser aufgebaut werden. Ferner sei an die wechselseitigen Beziehungen
der [i-Oxybuttersäure und der Azetessigsäure erinnert. Die letztere kann
aus ersterer sich bilden und umgekehrt kann die letztere in die erstere
übergehen. 3) Es ist von größtem Interesse, daß Beobachtungen vorliegen,
wonach Ketonsäuren in Aminosäuren verwandelt werden können.
Die erste Beobachtung dieser Art stammt von Franz Knoop.*} Er ver-
fütterte Hunden Benzyl-brenztraubensäure und fand im Harn azety-
1 i e r t e P h e n y 1 - 7. - a m i n o b u 1 1 e r s ä u r e :

Cß H, . CH-, . GHj . CO . COOH —^ C.H, . GH., . GH., . GH . GOOH

NH,

Benzyl-brenztraubensäure Y-Phenyl-'/-aminobuttersäure

bzw. Cfi H, . GH., . GH, . GH . GOOH

NH . GO . CH,

Y-Phen>l-'/-azet}iaminobuttersäure.

Die Umwandlung einer Ketonsäure in die entsprechende Aminosäure
dürfte wohl kaum direkt erfolgen. Es ist möglich, daß die Reaktion zwischen
Ammoniak und der Ketonsäure zunächst zum Hydrat der Iminosäure führt,
und diese dann durch Reduktion in die Aminosäure verwandelt wird:

OH

R . GH., . GO . G( nm + NH, — >► R . GH, . G . G( )0H + "211 — H.,( )

NIL
— >► R . GH., . GH . GOOH

NH2

Auf dem umgekehrten Wege sahen wir aus der Aminosäure das
Hydrat der Iminosäure und daraus die Ketonsäure entstehen. Die Phenyl-
aminobuttersäure ist bis jetzt in der Natur nicht aufgefunden worden.
Man könnte daran denken, daß die Umwandlung der sicher dem Körper
fremden P»enzyl-brenztraubensäure in die entsprechende Aminosäure einen
\'organg darstellt, der etwa der Kuppelung körperfremder Substanzen

') H. I). hakin: The Jourii. of biol. Clieiii. Vi. :A'.] (11)13).
^) Vgl. S. 172 ff.
') Vgl. S. 190.

*) F. Knoop: /eitsclir. f. pliysiol. Cliomie. 67. 4S7 (l'.tlO). — /''. Knno/, und h'rn.it
Kfrfe^s: Klionda. 71. 2.ö2 d'.)!!).

Kiwciüstoflc iiiiil ihre Baiisteiin'. (51;-^

mit Glykokoll, (ilukuronsäure usw. entspricht. \Veitere Versuche von Gustar
Emhden^) zeigten jedoch, daß eine Reaktion ganz allgemeiner Natur vor-
liegt. Er fand, daß bei der Durchströmung der Leber mit Blut, dem Brenz-
traubensäure zugesetzt worden war, sich d-Alanin bildete. Aus p-Oxy-
phenylbrenztraubensaure entstand 1-Tyrosin, aus Phenylbrenz-
traubensäure Phenylalanin, aus z-Keto-n-buttersäure a-Amino-n-
buttersäure, aus a-Keto-n-kapronsäure -/-Amino-n-kapronsäure
und endlich bildete sich Leuzin aus der entsprechenden Ketonsäure. Stets
entstand diejenige optisch-aktive Komponente, die sich in der Natur vor-
findet. Auch Milchsäure wurde in Alanin übergeführt. Wahrscheinlich
geht sie zunächst in Brenztraubensäure und dann in die Aminosäure über.
Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, daß der tierische Organismus
Aminosäuren aus Ammoniak und stickstofffreien Verbindungen bilden
kann. Diese müssen in a-Oxy- bzw. a-Ketonsäuren überführbar sein. \'on
diesen Gesichtspunkten aus steht der Bildung bestimmter Aminosäuren
aus Kohlehydraten nichts im Wege.^) Die wechselseitigen Beziehungen
zwischen Kohlehydraten und Aminosäuren ergibt die folgende, die wesent-
lichsten Glieder der Umwandlung darstellende Übersicht:

Ce H,., Oe
Glukose

t

GH. OH

GH, . OH

(ilvzerinaldeh^

d

1 A
^ I
COOH

GOOH

1

GH. OH -

->■ •

1

CH,

CH,

Milchsäure

Brenztrauben-

1

säure

y

>.

GOOH

G(JOH

CO

—>

GH . NH.,

GH;,,

OH,

Brenztrauben-

AI an in

säure

Aminierung

. Desaminierung.

') Gustav Embden und Ernst Schmitz: Bioclicni. Zeitselir. 29. 423 (1910); 38.
393 (1912). — Kura Kondo: Ebenda. 38. 407. (1912). — Hatmi Fellner : Ebenda. 38.
414 (1912).

■'') Vgl. hierzu Hanni Fdhur: Binehoni. Zeitsclir. 38. 414 (1912i

(314 XXIX. Vorlesuii':.

Diese FeststeUungeu führen unmittelbar zu der Fragestellung, ob im
Zellstoffwechsel unter normalen Verhältnissen eine praktisch
in Betracht kommende Bildung von Aminosäuren aus stickstoff-
freien Verbindungen erfolgt. Diese Frage ist schwer zu entscheiden.
Es ist sehr wohl mögUch, daß bei Mangel einzelner Aminosäuren solche
gebildet werden. Dagegen kann die Frage, ob alle Aminosäuren
aus Abbaustufen der Kohlehydrate und eventuell der Bausteine
der Fette hervorgehen können, sicher verneint werden. Eine
Bildung von Eiweiß aus Bausteinen der genannten Nahrungsstoffe und aus
Ammoniak ließ sich durch direkte Stoffwechselversuche nicht erweisen. i)
Ferner sei daran erinnert, daß gewisse Aminosäuren, wie z. B. Tryptophan
und Tyrosin bzw. Phenylalanin nicht ersetzbar sind.^) Falls eine Synthese
von Aminosäuren aus Kohlehydraten und eventuell aus Bausteinen der Fette
erfolgt, dann ist diese ohne Zweifel auf einige wenige Eiweißbausteine be-
schränkt. Es wird stets darauf ankommen, ob die Zelle aus dem ihr zuge-
führten Materiale a-Ketonsäuren bereiten kann. Nun kennen wir kein aus
Kohlehydraten bzw. Fetten stammendes Baumaterial, das aromatische Keton-
säuren liefern könnte. Es würden somit nie alle zur Eiweißsynthese not-
wendigen Bausteine sich von den stickstofffreien Nahrungsstoffen aus bilden
können. Würde man jedoch den Zellen jene Aminosäuren, die sie nicht
bereiten können, zur Verfügung stellen, dann wäre es denkbar, daß sie die
übrigen Bausteine selbst bilden und dann zur Eiweißsynthese schreiten
können.

Die Synthese von Aminosäuren aus a-Ketonsäuren irgendwelcher
Herkunft könnte dann von Bedeutung werden, wenn dem Organismus
kein Eiweiß bzw. keine Aminosäuren zugeführt werden. Es wäre möglich,
daß er unter diesen Verhältnissen entweder die unersetzlichen Amino-
säuren vor dem Abbau bewahren bzw. schon in Ketonsäuren verwandelte
Bausteine durch Aminierung wieder in die entsprechende Aminosäure zu-
rückbilden würde. 3) Nun scheinen jedoch gerade die aromatischen Amino-
säuren im tierischen Organismus eine besondere Rolle als Ausgangsmaterial
zur Bildung von Inkretstoffen zu spielen. Wir werden gleich erfahren,
daß das Adrenalin unzweifelhaft Beziehungen zum Tyrosin bzw. zum
Phenylalanin besitzt. Ferner dient das Tryptophan wahrscheinlich
zum Aufbau von Hämatin, dem eisenhaltigen Paarling des Blutfarbstoffs.
Es sei auch noch daran erinnert, daß aus aromatischen Bausteinen ab-
stammende Amine in Organen angetroffen worden sind. Wahrscheinlich
stellen sie Verbindungen dar, die im Zellstoffwechsel unentbehrlich sind.
Wenn somit die einzelne Zelle Proteine abbaut, so wird sie in vielen
Fällen die Hydrolyse einleiten, um Baumaterial zur Bildung von Inkret-
stoffen zu gewinnen. Die zur Bildung von Eiweiß unentbehrlichen Bau-

') Vgl. die Arbeiten von AA Grate und Mitarbeiteru und Kmil Abderhalden mit
faul Hirsch uud Arno Ed. Lampe ^. 495, Zitat')- — Ernst PeschecJc: Biochem. Zeitschr.
43. 244 (1912). — Alonzo Engelbert Taylor und .1. ./. Ringer: Journ. of biol. Chemie,
14. 407 (1913). Frank P. Underhill: Ebenda. 15. H27, 337 (1913). — Frank P. Underhül
und Samuel Goldschmidt : Ebenda. 15. 341 (1913). — \'gl. auch Emil Abderhalden uud
Joseph Markwalder : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 72. 63 (1911). — Einil Abderhalden,
Alberto Furno, Erich Goebel und Panl Sfriihel: Ebenda. 74. 481 (1911).

-) Vgl. S. 499 tf.

'■') Vgl. hierzu S. 499 ft. und Z-,'?«?'/ Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 96.
1 (1915).

Eiweiüstotte und ihre Bausteiuc. 615

steine werden anderweitig verbraucht, so daß der Organismus wolil kaum
je in den günstigen Fall kommen wird, Eiweiß aus Ketonsäuren aufzu-
bauen, die aus stickstofffreien Nahrungsstoffen stammen. Die Synthese
würde immer am Fehlen der aromatischen Bausteine scheitern.

Es soll damit weder etwas über die Bedeutung der beobachteten
Bildung von Aminosäuren aus Ketonsäuren für den Zellstoffwechsel aus-
gesagt werden, noch über den Umfang derartiger Vorgänge. Unsere Kennt-
nisse über die Bedeutung der einzelnen Aminosäuren für den Zellstoff-
wechsel sind noch viel zu dürftige, als daß wir jetzt schon zu einem be-
stimmten Schlüsse kommen könnten. Wir sind der Ansicht, daß die Amino-
säuren im tierischen Organismus keinesw^egs nur als Bausteine der Proteine
in Betracht kommen, sondern vielmehr als solche und in ihren Umwand-
lungsprodukten von größter Bedeutung für einzelne Zellfunktionen sind.

Zum Schlüsse sei noch der sicher festgestellten Bildung
von GlykokoU im Zellstoffwechsel gedacht. Wir haben bereits er-
fahren, daß seine Menge in gewissen Gremzen beliebig gesteigert werden
kann, indem wir dem Organismus Substanzen zuführen, die entweder direkt
/ur Verbindung mit Aminoessigsäure geeignet sind oder von den Zellen
leicht in die dazu notwendige Form gebracht werden können. Die Beob-
achtung, daß der tierische Organismus mehr GlykokoU aus-
scheiden kann, als er in den ihm zur Verfügung stehenden
Proteinen besitzt, läßt keine andere Deutung zu, als daß eine
Neubildung dieser Aminosäure im Zellstoffwechsel erfolgt. Es
fragt sich nun, ob sie synthetisch oder analytisch gebildet wird. Diese
Frage ist noch unentschieden. Der Aminoessigsäure entspricht als Produkt
der oxydativen Desaminierung die Glyoxylsäure. Es wäre möglich, daß
diese mit Ammoniak zusammen GlykokoU Uefert. Vorläufig ließ sich diese
Annahme nicht durch den direkten Versuch erhärten'):

CH2.COOH H.CO. COOK + NH3 — 0 — >► CH.-COOH

NH.> NH.,

GlykokoU =; Gl'yoxylsäure GlykokoU.

Aminoessigsäure

Es wäre ferner möglich, daß der Abbau der Aminosäuren je nach
Bedarf so geleitet werden kann, daß GlykokoU entsteht. Man könnte z. B.
an eine ß-Oxydation unter paarweiser Abspaltung von Kohlenstoffatomen
denken. Die Aminosäure würde mit dem Karboxyl das Kohlenstoffatom
verlieren, das die Aminogruppe trägt :

CH3 . CH. . CH, . CHo ; . CH . COOH + H., O — >-

^5 I
; NH.
a-Aminokap ronsäure

CH, . Ca . CH, . CH, . OH + CH., . C( )0H

NH.,
Butylalkohol GlykokoU.

>) Georg Haas: Biochein. Zeitschr. 46. 296 (1902j.

glg XXIX. Vorlesuug.

Ferner hat man daran gedacht, daß die zu kuppelnde Verbindung,
z. B. Benzoesäure, sich zunächst mit der Aminogruppe irgend einer Amino-
säure verbinden und darauf ihr Abbau erfolgen könnte^):

CH, . CH, . CH, . CHo

. CH . COOH + H. ()

NH.CO.CeH,
Benzoy 1-a- am inokap ronsäure

CH3 . CH2 . CH.. . CHo . OH + CH., . COOH

I
NH.CO.CßH,

Butylalkohol Hippursäure.

Keine dieser Ansichten konnte jedoch bis jetzt durch \'ersuche ge-
stützt werden. Die Frage nach der Herkunft des größten Teils des Glyko-
kolls ist somit eine noch offene. .Nur für einen Teil davon kommen glyko-
kollhaltige Proteine in Betracht.

Schließüch sei daran erinnert, daß Stoffwechselversuche ergeben
habend), daß Phenylalanin Ty rosin und die letztere Aminosäure die
erstere vertreten kann. Ferner scheint Prolin neu gebildet werden zu
können. Es entsteht wahrscheinlich über die a-Pyrrolidonkarbonsäure
aus Glutaminsäure. PJs scheint auch, daß die verschiedenen Glieder
der Sechskohlenstoffreihe ^). soweit sie Monoaminosäuren sind, für einander
eintreten können, doch muß man mit allen Schlußfolgerungen auf diesem
(iebiete sehr vorsichtig sein, weil nur sehr langfristige Versuche zu end-
gültigen Schlüssen berechtigen. Daß Phenylalanin in tierischen Geweben
in Tyrosin übergeführt werden kann, haben wir bereits erwähnt.^) Es
handelt sich somit bei dem Ersatz der erwähnten Eiweilibausteine höchst-
wahrscheinlich nicht um umfassendere Synthesen, sondern um eine mehr
oder weniger direkte Umwandlung bereits vorhandener Aminosäuren.

•) A. Magmis-Levy: Biochem. Zeitschr. 6. 523, 541 (1907).
^) Vgl. S'. 499 tf.

') Vgl. Emil Al,derhal(len : I'/fügers Archiv. 195. 199 (1922).
*) Vgl. S. 499 ff.

Vorlesung XXX.

EiweilJstoffe und ihre Bausteine.

14.

Verwendung von Aminosäuren zu Synthesen im Zellstoffweclisel. Ilire
Beziehungen zu den Kohlehydraten und den Bausteinen der Fette und
der Phosphatide. Stoffwechselprodul<te, die in direkten Beziehungen zu
bestimmten Aminosäuren stehen. Eiweißabl<ömmlinge zusammengesetzter
Natur, die in ihrem Aufbau mit i<einer der bel<annten Eiweißabbaustufen

übereinstimmen.

Bei der Besprechung- der Bildung von Aminosäuren im Zellstoff-
weehsel sind wir mehriaeh auf Verbindungen gestoßen, die aus solchen
und einer zweiten Verbindung bestehen. Es liandelte sich stets um eine
Synthese zwischen einer bestimmten Aminosäure und einem zweiten Pro-
dukte. Wir wollen diese Verbindungen im Zusammenhange aufführen und
gleichzeitig der Frage nachgehen, ob von solchen Produkten oder den ihrer
Entstehung entsprechenden Vorgängen aus sich Beziehungen zu Verbin-
dungen anderer Körperklassen anbahnen lassen.

Zunächst sei der Synthesen gedacht, an denen Gly kokoll beteiligt
ist. Beständig erscheinen in der (Jalle Säuren, die einerseits aus Chol säure
bzw. Desoxych Ölsäure und andrerseits aus Gly kokoll bestehen. Es
sind dies die Glykochol- und Glykodesoxycholsäure, besser Cholyl-
glyzin und Desoxycholyl-glyzin genannt. i) Wir können die Struktur
des Cholyl-glyzins durch die folgende Formel zur Darstellung bringen:

r,8H3„( );, . CO . NH . CH., . COOH -f H., 0 = C^sHsgOs . COOH +
Gholyl-glyzin ('holsäure

NH., . GH., . COOH
Glykokoll.

Cholyl-glyzin liefert unter Wasseraufnahme seine beiden Anteile.

Glykokoll wird auch zur Synthese von Hip pursäure verwendet.

Ferner sind Verbindungen mit zahlreichen anderen aromatischen Säuren

') Vgl. liiorzii Vorlesung XII, S. 230tt.

(ns

XXX. Vorlesimg.

bekannt. Es sei z. B. au die PhenazetursJuire=:Pheuylazetyl-glyzin
erinnert und an die Paarung der Aniinoessigsäure mit körperfremden Ver-
bindungen. \)

Beim Vogel wird das Glykokoll bei derartigen Synthesen durch das
dem Ar ginin entstammende Ornithin ersetzt. Das erstere wird offen-
bar zunächst durch Arginase in Harnstoff und in Diaminovalerian-
säure == Ornithin zerlegt. Dann folgt die Synthese mit aromatischen
Säuren. Die Diaminosäure kann zwei Säurereste mit ihren beiden Amino-
gruppen binden. Bis jetzt ist die Bildung des Dibenzoyl-ornithius =
Ornithursäure und ferner diejenige von Diphenylazetyl-ornithin
beobachtet worden. Die letztere Verbindung wurde nach Verfiitterung von
Phenylessigsäure im Organismus des Huhns gebildet-):

CH, . NH-,

+

HOOC.CH. .C«H-,

GH.,

GH., — >►

GH . NH, + HOOG . GH., . C, U,

GOGH

Ornithin 2 Moleküle Phenylessigsäure

GH2 . NH . OG . GH., . G0H5 + H.,0

GH,

GH.,

GH .NH.OG.GH.,

<^gH,

+ ILO

COOH

Diphenylazetyl-ornithin.

Weitere Verbindungen, die in ihrer Struktur den Glykokoll ent-
haltenden Gallensäuren entsprechen, stellen die Taurochol- bzw. Tau-
rodesoxycholsäure dar. An Stelle des GlykokoUs findet sich das Taurin
als Paarhng. Seine Entstehung' aus Zystin bzw. Zystein haben wir
bereits besprochen. =*)

Eine weitere Synthese stellt die Bildung von Merkaptursäuren
nach Eingabe von Halogenbenzol dar. Mit diesem vereinigt sich Zystein.
Gleichzeitig erfolgt eine weitere Synthese, nämlich die Verknüpfung dei'
Azetylgruppe mit der Aminogruppe des Zysteins. Es treten somit drei Ver-
bindungen zusammen. Die Azetylierung stellt einen ganz entsprechenden
Vorgang dar, wie die eben erwähnte Benzoylierung des GlykokoUs und des
Ornithins. W'^ir haben einen weiteren Fall von Azetylierung bei der Be-

') Vgl. S. 514, 519 ff.

-) G. Totani: Zeitselir. f. plivsioi. (Jheni. 08. 75 (1910).

•') \''_'l <^ .",1«.

Eiweißstoffe uud ihre Hausteine. Ö19

sprechuug der Umwandlung- der Phenyl-a.-ketobuttersiiure =^ Benzyl-
brenztraubensäure in Pheny)-a-aminobuttersäure kennen gelernt')
Diese Aminosäure erschien nicht in freiem Zustand im Harn, sondern
als Azetylverbindung. Endlich ist beobachtet worden, daß Phenylamino-
essigsilure beim Durchleiten durch die Leber azetyliert wird.^j

Besonders interessant wegen der eigenartigen Verwendung der Essig-
säure ist die Bildung der Furfuracryisäure nach Verfütterung von
Furfurol an Hunde und Kaninchen ^j:

HC — CH

^H

HC C.C<!! + CHs.COOH

0

HC — CH

ii ii
HC C . CH = CH . COOH + H. ü.

O

Es ist noch unentschieden, welche Bedeutung der Einführung der
Azetylgruppe zukommt. Auch wissen wir nichts Sicheres darüber, auf w^elche
Art sie gebildet wird. Man vermutet, daß der Brenztraubensäure bei der
Azetylierung und gleichzeitigen Aminierung von Ketonsäuren eine Bedeu-
tung zukommt *; :

R . CH. . CO . COOH

R,

.CHo.CH.COOH

a-Ketonsäure

1

+

— >-

NH

HNH.,

1

1

+

CO.CH3 + H., 0 + CO.,

CR, . CO . COOH

renztrauben säure.

Azetvlierte Aminosäure.

Für die Ansicht, daß Brenztraubensäure bei der Azetylierung
eine Rolle spielt, spricht der Umstand, daß die Menge der azetvlierten
Produkte stieg, wenn sie gleichzeitig mit dem zu kuppelnden Produkt
verfüttert wurde.") Azetessigsäure hatte den gleichen Erfolg.

Es ist möglich, daß bei der Azetylierung schon vorhandener Amino-
säuren sich Essigsäure direkt anlagert, es ist jedoch auch denkbar, daß
die Azetylierung uns geradezu anzeigt, daß die Bildung einer Ketonsäure
erfolgt und dann der umkehrbare Vorgang der Aminierung eingetreten ist.

Eine weitere Synthese ist die Bildung der Uraminosäuren aus
Harnstoff und Aminosäuren. Wir haben schon mehrfach festgestellt, daß
es immer schwer zu entscheiden ist, ob eine solche Verbindung im Zell-

1) Vgl. S. 612 ff.

'^) 0. Neubauer uud 0. lVarbur</: Zeitschr. f. physiol. Chem. 70. 1 (1910).
*) M. Jaffe und R. (John: Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch. 20. 2311 (1887).
*) F. Knoop: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 67. 4i)9 (1910); Biochem. Z. 127. 200
(1922). — Alex. Ellinffer und Marie Ilensel: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 91. 21 (1914).
^) Marie Mensel: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 93. 401 (1915).

520 XXX. Vdrlesnug.

Stoffwechsel entstanden ist, oder sich sekundär bei der Darstellung der
Aminosäuren aus harnstoffhaltigen Flüssigkeiten gebildet hat. Die einzige
Beobachtung, die für das primäre Vorkommen von Uraminosäuren spricht,
ist die Uraminoverbindung des Phenylalanins, die direkt aus dem Harn
herauskristallisiert.^)

Schliei.'tlich sei auch noch der Karbaminosäuren gedacht. Sie
bilden sich leicht aus Kohlensäure und Aminosäuren. Es ist noch
nicht festgestellt, ob derartige Verbindungen im Zellstoffwechsel eine Rolle
spielen. 2)

Es seien die bis jetzt besprochenen Synthesen an je einem Beispiel
übersichtlich zusammengestellt. Sie haben alle das gemeinsam, daß die
Aminosäuren mit der Aminogruppe in Reaktion treten und sich an dieser
Stelle ein Rest anlagert.

Anlagerung des Kohlensäurerestes (Bildung von Karbamino-
säuren):
R . CH, . CH . COOH —y R . V\U . CH . COOH + H, 0.

I /OU I

NH.. + Cf=() NH.COOH

\0H

Anlagerung des Kssigsäurerestes (Azetylierung):
R . CH, . CH . COOH -^ R . CH. . CH . COOH + H., O.

I I

NH, + HOOC . CH3 NH . OC . CH3

Anlagerung des Benzoesäurerestes (Benzoylierung):
R . CH, . CH . C0( )H — >- R . CH, . CH . COOH + H., ( ).

'1 '1

NH2 + HOOC . C, H, NH . 0(' . Ce H^

Anlagerung des Phenylessigsäurerestes (Phenylazetylierung):
R . CH2 . CH . COOH — >- R . CH2 . CH . COOH + H, ( ).

NH, + H( )0C . CH, . Cg H, NH . OC . CH., . C, H,

Anlagerung des Harnstoffrestes (Bildung von Uraminosäuren):
R . CH, . CH . COOH — >► R . CH, . CH . COOH + NH,.

1 ' I

NH, + NH., . CO . NH2 NH . CO . NH.,

In diesem Zusammenhange sei auch der Methylierung im tierischen
Organismus gedacht, obwohl bis jetzt eine solche von Aminosäuren nicht
durch die direkte Beobachtung festgestellt werden konnte. Es wäre trotz-
dem möglich, daß der Stickstoff der Aminogruppe mit Methylgruppen be-
setzt werden kann. I)iese könnten z. B. von intermediär entstandenem

») //. />. hakin: .loiini. of liiol. Clioni. 6. 2:-jr) (1909). — Vgl. auch S. Mb, 57.S.
-) Vgl. S. 346.

Eiweißstotte utiil ihre Baiisteiuo.

621

Methylalkohol herstammen. Die Annahme, dali im tierischen Organismus
Methvlierung von Aminosäuren vorkommen kann, ist deshalb gerechtfertigt,
weil er. wie früher erwähnt worden ist.i) in manchen Fällen die Bausteine
der Phosphatide selbst bilden kann. Zu diesen gehört auch das Cholin.
Dieses kann durch vollständige Methvlierung von Glykokoll und nach-
trägliche Reduktion des entstandenen Betains gebildet w-erden. Erwähnt
sei, daß auch die Möglichkeit einer Abstammung des Cholins vom Serin
besteht. 2) Dieses könnte zunächst durch Verlust von Kohlensäure in Oxy-
äthylamin übergehen. Dieses mül'tte dann methyliert werden. Die folgen-
den Formeln zeigen die beiden, für den tierischen Organismus in Betracht
kommenden Bildungsweisen des Cholins aus Aminosäuren, wobei immer
wieder des Umstandes zu gedenken ist, daß jeder einzelne Vorgang um-
kehrbar sein kann, und so die einzelnen Verbindungen wechselseitig mit
einander verknüpft sind.

CHa.C'OOH

I
NHo + HO.CH3

HO . C^H.. — 2 H. O

H( ) . CH,

<ilyko- H Moleküle Methyl-
koll alkohol

CH, .COOH
A"H3

/>rH...

.\CH3
M)H

Betain

N

CH.2.Cll2.()H

I /CH3

I ^CH3

^^XH3

H)H

Cholin.

+ 411 — Ho 0

CH, .OH
CH . XH.,

!

COOH —CO,

Serin=a-Amino-
[i-oxy-propion säure

CHo . ( )H

I

CHo . XHo

Oxyäthyl-
amin

CH. . OH

/CH3

cH..xy;{l;

^OH

Cholin.

Daß der tierische Organismus imstande ist. Methylgruppen an
Stickstoff anzulagern, beweisen die folgenden Feststellungen. Tellurige
und seien ige Säure gehen in Tellur- bzw. Selenmethyl über.^j Ferner
wird verfüttertes Pyridin in Form von Methylpyridylammonium-
hydroxyd im Harn ausgeschieden*):

') Vgl. S. 225.
^) Vgl. S. 25().

■') Franz Hofmeister: Archiv f. experim. Patli. u. Pharm. 33. 198 (1894)
*) Wilhelm His : Archiv f. experim. Path. u. Pharm. 22. 253 (1887):
(1894). — liudolf Colin: Zcitschr. f. physiol. Chemie. 18. 112 (1894).

33. 198

(522

XXX. Vorlesung.

HC
HC

CH

CH
CH

N
Pvridin

HC
HC

CH

\.

CH

N/

CH

CH,

\ÜH

Methyl-pyridyl-ammonium
hydroxyd.

Interessanterweise vermögen nicht alle Tiere diese Synthese zu voll-
ziehen, i) Das Vorkommen der erwähnten Verbindung im Harn des Menschen
dürfte auf zugeführtes Pyridin zurückzuführen sein, das im Tabak und
im Kaffee und Tee enthalten ist.-) Auch das aus Pferdeharn gewonnene
4-Methyl-pyridin3) dürfte der Nahrung entstammen bzw. Pyridin ent-
sprechen, das im Tierkörper methyliert worden ist.

Ferner ist beobachtet worden, daß nach Verfütterung von Nikotin-
säure im Harn Trigonellin auftritt.*) Wir sind dieser Verbindung bereits
begegnet, als wir jene im Pflanzenreich vorkommenden Betaine besprachen,
die sich auf bestimmte Aminosäuren zurückführen lassen &):

CH

HC
HC

C . COOK
CH

N

Nikotinsäure=:ß-Pyridin-
karbonsäure

HC
HC

CH

^V.CO

N

CH

-0

CH3
Betain der Nikotinsäure
Trigonellin.

Wichtig ist endlich die Beobachtung, daß im Harn von Hunden
nach Phosphorvergiftung y-Trimethyl-aminobuttersäure^y-ßutyro-
betain*') auftritt.^) Diese Verbindung geht wahrscheinUch aus Glutamin-
säure hervor, wie die folgenden Formeln zeigen:

^) Emil Abderhalden uud Carl Brahni: Zeitschr. f. pliysiol. Chcinic. 62. 133
(1909). — Emil Abderhalden, Carl Bralim uud Alfred Schittenhelm: Ebenda. 59. 32
(1909). — Z. Hoshiai: Ebenda. 62. 118 (1909). — G. Tofani und Z. Hoshiai: Ebenda.
68. 83 (1910). — M. Tomitu: Biochem. Zeitschr. 116. 48, 55 (1921).

^) Vgl. z. B. F. Kutscher und A. Lohmann: Zeitschr. f. Untersuchung von Nali-
rmigs- und üenußmitteln. 13. 177 (1907).

') W. Achelis und F. Kutscher: Zeitschr. f. physiol. Cliemie. 52. 91 (1907).

*) D. Ackermann: Zeitschr. f. Biol. 59. 17 (1912).

') Vgl. S. 442.

•) Vgl. Ji. Willstätter: Ber. d. Deutschon Chem. Gesellsch. 35. (517 (1902).

') K. Takeda: Pflüger?, Archiv, 135. 365 (1910).

Kiweißstofle und ihre Baustoinc.

COOH - CO.,

62n

CH . NH,

CH.,

CH,

COOH
Gluta'minsäure

/CH3

CH, .MI,

CH,

CH,

COOH
'-Aminobuttersäur e

CH..

CCHo

OOH

OH

H, 0

CH. . n(-CH,
I I \CH,
CH. O

CH.,

I "

co-

v-Butyro-betain.

Im Muskelextrakt ist eine Verbindung beobachtet worden, die einem
■; - Trimethylamino - x -oxybuttersäure - anhydrid 1) = Oxybutyro-
hetain entspricht 2) und vielleicht durch Oxydation aus y-Butyrobetain
entsteht. Sie ist Karnitin genannt worden. ^j

CH.

y CHo . X^CHo

i " VCH3
3 CH., ^0

aCH.OH

I
CO

Oxy-butyro betain.

Es ist nach diesem Befunde wohl möglich, daß ^ias y-Butyrobetain
einem Stoffwechselprodukt entspricht, das auch unter normalen Verhält-
nissen gebildet wird, und nur infolge der Störung des Stoffwechsels nach
Phosphorvergiftung in Erscheinung tritt. Aus Hunde- und Pferdefleisch
ist eine Substanz, Myokynin genannt, gewonnen worden, die wahr-
scheinlich ein Hexamethyl-ornithin darstellt.*)

') Früher wurde Karnitin für ein v-Trimethyl-ß-oxyhutyrobetain gehalten.

^) Vgl. S. 45:-5 und E. Engeland und F. Kutscher: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
69. 281 (1910). — Vgl. auch W.'Gulewitsch und R. Krimberq: Ebenda. 45. 320 (1905).
— h. Krimberq: Ebenda. 48. 412 (190(5): 49. 89 (1906); 50. 361 (1900/07); 53. 514
(1907); ferner R. Engeland: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 43. 2705 (1910); 54.
2208 (1921).

^) Das von Kutscher, Physiol. Zbl. 19. 504 (1905), beschriebene Novain ist nacl»
Krimberg und Engeland (vgl. Zitat ^) identisch mit Karnitin.

*) I). Ackermann: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 69. 273 (1910).

(j24 XXX. Vorlesiiug.

Einstweilen verfügen wir noch über keine eindentigen Ergehnisse füj'
die Annahme, daß Methvlierungen im tierischen Organismus unter nor-
malen \'erhältnissen eine große Rolle spielen. Die Beobachtung, daß methy-
lierte Produkte nur schwer angegriffen werden, spricht eher dagegen. ')

Sehr wahrscheinlich verdankt das Adrenalin, auch Suprarenin
genannt, ebenfalls der Methylierung einer ohne Zweifel aus einer aro-
matischen Aminosäure hervorgegangenen Verbindung seine Entstehung. Es
kommt ihm die folgende Struktur zu:-'^)

CH
OH . <^'^\' • CH (OH) . CH, . NH . CH^.

OH . c. Ich

CH

Adrenalin = ">. 4-l)ioxyphenyl-methylaminilthanol.

Das Adrenalin wird vom Mark der Nebennieren gebildet. Es wirkt
auf alle Organe, die vom N. sympathicus innerviert werden. 0000001 g
dieser \'erbindung pro Kilogramm Körpergewicht bewirken noch deutliche
Erhöhung des Blutdruckes. Sie wird durch Zusammenziehung der Blut-
gefälJemuskulatur bewirkt. Adrenalin wirkt für manche Drüsenzellen als
Reiz. Es sei auch daran erinneit, daß es bei Zufuhr größerer Mengen davon
zur HyperglukJimie mit nachfolgender Glukosurie kommt.*) Sehr interessant
ist die Beobachtung, daß das in der Natur vorkommende linksdrehende
Adrenahn ■■) wirksamer ist als die synthetisch gewonnene Razemform
(dl-Adrenalin). Die vergleichende Untersuchung des 1- und d-Adrenalins
brachte bald die Aufklärung dieser Erscheinung. Die in der Natur nicht
vorkommende d-Komponente ist nämlich im vollständig reinen Zustande

') Vgl. dazu AckernuDui uiul F' Kutscher: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 69. 26(S
<l'.llü). — Andrlik, Velich und Slanek: Zentralbl. f. Physiol. 16. 452 (1911). — Arndf
Kolärmisch: Zentralbl. f. Physiol. 23. 'l43 (1909); Zeitschr. f. Biol. 57. 273 (1911). —
A'. Schuhe und G. Triet': Zeitschr. f. physiol. Chemie. 67. (Sl (1910). — E. Friedmnnn :
Jfo/melsfers Beitr. 11. 158. 177, 194 (1908).

-) Vgl. die Synthese bei Sfolz : Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 37. 4149 (1904).
- /;. Frier/ manu: tfofmeisteri Beitr. 6. 92 (1904): 8. 94 (1906).

•') Vgl. über seine Entdeckung und Isolierung: Vulpian: Compt. rcnd. de lAcad. des
Sciences. 43. 663 (1856). — G. Oliver und E. A. Schäfer: Jouru. of Physiol. 16. Proceed.
of the physiol. Soc. 1 (1904): 17. Proceed. IX (1894 95). — 0. r. Fürfli: Zeitschr. f.
phvsiol. Chemie. 24. 142 (1S98): 26. 15 (1898/99): 29. 10.") (1900); Hofmeister?, Beitr.
1. 243 (1901). — J. Abel und Crawford: John Hopkins Hosp. Bull. Xr. 7(5. .hili (1897).
— ./. Abel: Ebenda. Xr. 90 und 91 (1898); Amer. .lourn. ot Phvsiol. 1. Milrz 1899:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 28. 318 (1899); Ber. d. Deutschen ('hein. (iesellsch. 3«.
1839 (1903). — ./. Takamine: Amer. .lourn. <if Pharmacy. 73. Xovember (1901). --
H. Pauli/: Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 36. 2944 (1903). — Etnil Abderhalden
und Peter Bergell: Ebenda. 37. 2022 (1904). — Vgl. auch Albert Crairford: The use of
suprarenal glauds in the physiological testing of drug plants. Washington. Government
printiiig oftice 1907.

*) Vgl. S. 158 ff.

■') F. 212" |*l<,|,n= — 51" in sal/saurer Lösung. [E. Abderhalden und Markus
Gu(jqe)iheiiu : Zeitschr. f. phvsiol. (Jheniio. 57. 329 (1908). — Erauz Elächer: Ebenda.
."SR.' 918 (1908).!

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 620

im Vergleich ziu- Wirkung der I-Form viel weniger wirksam i), ja bei der
Einwirkung auf manche Gewebe ganz unwirksam, ^j

Das Adrenalin wird nicht nur in der Nebenniere gebildet. Abel^)
hat die interessante Beobachtung gemacht, daß die in Jamaika vorkommende
Kröte Bufo agua es in großen Mengen in den sogenannten Parotisdrüsen
bereitet. Dieses Tier sondert das Adrenalin in fast b^/oiger Lösung ab.

Leider ist es bis jetzt nicht gelungen, festzustellen, aus welchem
Materiale die Nebennieren und die erwähnten Drüsen von Bufo agua das
Adrenalin bereiten.*) Wir sind auf Vermutungen angewiesen. Sehr wahr-
scheinlich kommen Tyrosin und Phenylalanin in. Frage. Man kann sich
die Umwandlung der Seitenkette dieser Verbindungen, wie folgt, denken 5):

NH,
. C . CH, . CH . COOH — CO, — >- . C . GH., . GH., . NH., + ()—>►

C . GH (OH) . GH., . NH2 + CH3 . OH — H, 0 — >- . G . GH (OH) . GH., . NH . GH3.

Es würde somit in bekannter Art zunächst durch Kohlensäureabspal-
tuug z. B. aus Tyrosin p-Oxyphenyläthylamin entstehen. Dann folgt Oxyda-
tion am [i-Kohlenstoffatom — sie kann natürlich auch vorausgehen — , und
scliließlich wird die NH.,- Gruppe durch eine Methylgruppe besetzt. Gleich-
zeitig müssen in 3, 4-S"tellung des Benzolkernes OH-Gruppen eintreten.

Das Adrenalin läßt sich durch zahlreiche Farbreaktionen fest-
stellen. Seine saure Lösung färbt sich auf Zusatz von Eisenchlorid pracht-
voll grün. Diese Farbe geht auf Zusatz von Alkali in Karminrot über. Zur
Feststellung der Anwesenheit von Adrenalin sind auch biologische Methoden
ausgearbeitet worden. Bringt man z. B. eine ganz verdünnte Lösung davon
auf das Auge z. B. eines Frosches, dann tritt bald Erweiterung der Pupille
ein. Oder man läßt die Lösung auf Blutgefäße wirken und verfolgt ihre
Verengerung direkt oder indirekt dadurch, daß man die Menge des in
der Zeiteinheit ausfließenden Blutes bestimmt. Erfolgt Zusammenziehung
der Blutgefäße, dann nimmt sie ab. Adrenalin wird als Polyphenol leicht
verändert. Seine zunächst farblosen Lösungen beginnen sich besonders bei
alkalischer Reaktion bald zu färben. Es tritt zunächst Rotfärbung auf.
Schließlich entstehen braune bis fast schwarze Färbungen, die zum Teil
Produkten entsprechen, die in Wasser schwer oder ganz unlöslich sind.
Beim Studium der Wirkung von Adrenalin auf den tierischen Organismus

») Vgl. Emil Abderhalden uud Ernst Gellhorn: Pflügeri, Archiv. 196. 607 (1922).

2) Vgl. hierzu Arthur Ciishni/ : The .Jouru. of Physiol. 37. IHO (1908). — Emil
Abderhalden und Franz Müller: Zei'tschr. f. physiol. Chemie. 58. 185 (1908). — E. Abder-
halden und Friedrich Thies : Ebenda. 59. 22 (1909). — E. Abderhalden uud Slavu:
Ebenda. 59. 129 (1909). — E. Abderhalden uud Karl A'aM/^.scA: Ebenda. 61. 119 (1909).
— E. Abderhalden, Karl Knutzsch uud Franz Müller: Ebenda. 62. 404 (1909). —
Watermann : Ebenda. 63. 4 (1909).

•') ./. J. Abel uud JJ. J. Macht: Journ. of pharm, and experim. therap. 3. 319 (1912).

•*» Eigene Versuche, die Menge des von Bufo agua horvorgebrachton Adrenalins
durcli sulikutane Zufuhr von riienylalaniu und Tyrosin zu bccintlusseu, ergaben kein
eiuiieutiges Resultat, auch dann nicht, wenn die erwähnten Aminosäuren in die soge-
nannte T'arotisdrüse direkt eingespritzt wurden.

') Vgl. hierzu auch E. Friedmann: Hofmeister>i Beitr. 8. 9.0 (1906).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I.Teil, 5. Aufl. 40

^326 XXX. Vorlesung.

bzw. auf bestimmte Organe wird man sich die Frage vorlegen müssen,
ob unverändertes Adrenalin bestimmte Erscheinungen hervorruft oder aber,
ob sie aus ihm hervorgehenden Umwandlungsprodukten zukommen.

Wir werden bei der Besprechung der Funktion der Nebennieren er-
fahren, welche Bedeutung dieser so wirksamen Substanz im Haushalt des
Organismus zukommt. Hier wollen wir uns mit der Feststellung begnügen,
daß bestimmte Zellen des tierischen Organismus imstande sind, derartige
Substanzen zu bereiten und an die Blutbahn abzugeben. Wir wissen be-
stimmt, daß noch viele Zellarten Stoffe bilden, die dazu bestimmt sind.
in anderen Organen eine bedeutsame Rolle zu spielen. Leider kennen wir
sie noch nicht genau. Beobachtungen an der Hypophyse^) sprechen dafür,
daß Amine in Betracht kommen. Man dachte an das Imidazolyl-äthylamin,
doch sprechen die Eigenschaften der isolierten Produkte dagegen. 2) Daß
p-Oxyphenyl-äthylamin im Sekret der Speicheldrüsen der Kephalo-
poden vorkommt und dieses ihm seine Wirkung verdankt, haben wir schon
erwähnt. 3) Es unterliegt keinem Zweifel, daß man noch manche Bezie-
hungen von Aminosäuren zu Sekret- und Inkretstoffen finden wird. Vor
allem wird man dem Tryptophan erhöhte Beachtung schenken müssen.

Als ein interessantes Derivat des Tryptophans hat sich der Purpur-
farbstoff ergeben. Er ist im Sekret der Hypobranchialdrüse der Purpur-
schnecken enthalten. Dieses nimmt bei Belichtung eine prachtvolle rot-
violette Färbung an. Der Farbstoff hat die Konstitution eines 6, 6-Di-
bromindigo.*)

Die nahe Verwandtschaft dieser Verbindung mit dem Tryptophan
ergibt sich ohne weiteres aus seiner Formel und der früheren Feststellung
über die Bildung des Indigos im Harn durch Oxydation von Indoxyl:^)

CH
HO-

CH

/\
€— CO CO— C CH

Br.C C C C C C.Br

\/\/ \/\X

CH NH NH CH

Wir haben mit der Feststellung der nahen Beziehungen bestimmte)-
Inkretstoffe zu Aminosäuren und der Erörterung der Umwandlung des
Glykokolls in Cholin bereits Anhaltspunkte dafür gewonnen, daß die Amino-
säuren außer als Bausteine des Eiweißes im tierischen Organismus noch
andere Aufgaben zu erfüllen haben. Es wird dies ganz besonders klar,
wenn wir der Beziehungen der Aminosäuren zu den Kohle-
hydraten gedenken. Wir brauchen hier nicht mehr auf deren Art einzu-
gehen.«) Wir haben sie schon wiederholt erörtert und gesehen, daß zwar

') Vgl. u. a. Ilerniatin Fühner: Therap. Monatsh. März 1913.

^) Markus Guqqenheim: Biochem. Zeitschr. 65. 189 (1914).

=*) Vgl. S. 599.'

*) P. Friedländer : Ber. d. Deutschen Ghem. Ges. 42. 765 (1909); Monatsh. f. Ghcni.
30. 247 (1909); Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 55. 1655 (1922).

5) Vgl. S. 516,

8) Vgl. hierzu S. 135 ft'.

Eiweißstoft'e und ihre Bausteine. 627

nicht alle Aminosäuren Bausteine zur Bildung von Glukose liefern können,
doch wird der größere Teil davon in diese übergeführt. Üb auch Bezie-
hungen zu den höheren Fettsäuren bestehen, wissen wir zurzeit noch
nicht. Glyzerin kann leicht aus Alanin und Serin hervorgehen und ferner
aus allen Aminosäuren, die zu einer Dreikohlonstoffkette abge-
baut werden können. Niedere Fettsäuren treten sicher unter den
Abbaustufen der Aminosäuren auf.

Wir wenden uns nun zu den wichtigsten jener Stoffwechselprodukte,
die ihrer ganzen Konstitution nach Beziehungen zu bestimmten Amino-
säuren aufweisen, für die jedoch ein eindeutiger Beweis für ihre Zuge-
hörigkeit zu solchen noch nicht erbracht ist. Zunächst sei Verbindungen

gedacht, die Beziehungen zum Guanidin, C=NH , haben.

^NH . CH

Aus Harn sind Monomethvl-i), C==NH , undasymmetrisches

\NH.,

/N.(CH3),
Dimethylguanidin -), C=NH , isoliert worden. Die erstere Verbin-

\NH,

düng ist nach Phosphorvergiftung und ferner bei verbrühten Tieren in
größerer Menge im Harn beobachtet worden. 3) Beide scheinen in geringen
Mengen immer in diesem vorzukommen. Methylguanidin findet sich auch
im frischen Muskel.^) Es ist bis jetzt nicht geglückt, die Herkunft der
beiden Methylguanidine aufzuklären. Man könnte daran denken, daß sie mit
dem Arginin in Zusammenhang stehen. Diese Aminosäure ist eine
a-Amino-S-guanidino-valeriansäure:

/NH,
C^NH
\nH . GH., . CH2 . GH. . CH . COOH.

Guanidingruppe NH,

Würde eine Spaltung dieser Aminosäure an der durch die punktierte
Linie bezeichneten Stelle eintreten, dann würden Guanidin und /.-Amino-
valeriansäure, bzw. wenn eine Hydrolyse eintreten würde, eine a-Amino-'^-
oxy valeriansäure entstehen :

*) ]V. Achelis: Zeitschr. f. phjsiol. Chemie. 50. 10 (1907). — F. Kutscher und
A. Lohmunn: 49. 81 (190(5). — R. Kngeland: Klieuda. 57. 49 (1908). — Arthur James
Eu'ins [Biochem. Journ. 10. 10.3 (1917)] macht darauf aufmerksam, daß Methylguauidin
aus Kreatiu entsteheu kauii, weuu mau zu seinem Nachweis die Siihermethode anwendet.

2) K. Takeda: I'ßüyer?, Archiv. 115. 38ö (1910). — M. llciide: Zentralbl. f. l'hysiol.
25.441 (1911).

«) R. Engeland: Zeitschr. f. phjsiol. Chemie. 57. 49 (1908).

•*) R. Krimberq: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 4S. 412 (1901)). — Vgl. auch (f7. Cu-
Irwitsch: Ebenda. 47. 475 (1906). — J. Smorodinzew: Ebenda. 80. 218 (1912); 87.
12 (1913).

40*

(528 XXX. Vorlesung.

C^NH
\NH . CH., . GH., . CHo . CR . COOH +H2 0 =

NH2
/NH.,
C^NH
\NH2 + CH, . CH-, . CHo . CH . COOH.

I I

OH NH.,

Vorläufig fehlt für eine solche Annahme jede experimentelle Grund-
lage. 1)

Zwei weitere, unter sich in engem Zusammenhang stehende Guanidin-
derivate sind das Kreatin und sein Anhydrid, das Kreatinin. Sie haben
die folgende Konstitution:

/NHo /IsH-

C^NH C^NH ^^

\N (CH3) . CH2 . COOH \N (CH3J . CH., . CO

Kreatin Kreatinin.

Das Kreatin, das von Chevreul in der Fleischbrühe entdeckt worden
ist, ist im tierischen Organismus 2), von allen Geweben in den Skelett-
muskeln in größter Menge (etwa 0'55 — OAOg)'^) enthalten. In kleineren
Mengen ist es in allen Organen*) und auch im Blutplasma^) aufgefunden
worden. Im Harn kommt es unter normalen Verhältnissen meist nur in
geringer Menge vor.^) An seiner Stelle findet man sein Anhydrid, das

*) Erwähnt sei, daß aus Fleischextrakt und aus Harn vou Kutscher mehrere Ver-
binduiigea isoliert worden sind, die mit dem Gluanidin in Zusammenhang stehen. Ihre
Struktur ist jedoch nicht eindeutig aufgeklärt, und in vielen Fällen läßt sich nicht ent-
scheiden, ob die isolierten Verbindungen einheitlich waren. So beschreibt er z. B. einen
Körper der Struktur;

^N (CH3) . CH., . GH2 . NH . C/^^Jjs

als Vitiatiu [Zentralbl. f. Physiol. 21. 33 (1907)].

") Auch im Pflanzenreich kommt Kreatin vor. Vgl. Sullimn: Journ. of the
Americ. Chem. Soc. 33. 2035 (1911). — Schrei/: Ebenda. 34. 99 (1912). — Antonof:
Zeitschr. f. Bakteriol. I. Abteilung. 43. 209 (1907).

') Slädeler: Jahresber. d. Chemie. 543 (1857). — ./. C. Beker : Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 87. 21 (1913).

*) Ph. Shafcr: Journ. of biol. Chem. 18. 525 (1914). — V. C. Myers und M. S.
Fine: Ebenda. 14. 29 (1914).

S) Vgl. z. B. ./. Liebig: Liebim Anualen. 62. 257, 282 (1847). — Gregory: Eben-
da. 64. 100 (1847). — Schiossberger: Ebenda. 66. 80 (1848). — Prize: Ebenda. 76. 362
(1850). — C. J. C. van Noogenhiiyze und JI. Verploei/h: Zeitschr. f. physiol. Chem. 46.
433 (1905). — J. F. hyman: Journ. of biol. Chem. 5. 125 (1908). — J. C. Beker: Zeit-
schrift f. physiol. Chem. 87. 21 (1913). — Vgl. u. a. Joh. Feigl: Biochem. Zeitschr. 81. 14
(1917). Er findet im Blute als liüchsteu Normalgehalt 2 0 mg Kreatinin und 5 bis \Omg
Kreatin in 100 nw' davon. Bei Kindern ist der Gehalt geringer. (Joh. Feigl: Bioche-
mische Zeitschr. 84. 264 (1917). — Vgl. ferner W. C. Rose, J. St. Dimmitt und IL L.
Bartlett: Journ. of biol. Chem. 34. 601 (1918). — 0. Biesser: Z. f. physiol. Ciiem.
120. 189 (1922).

») Vgl. F. P. Cathcart: Journ. of Thysiol. 39. 811 (1908). — Shaffer: Americ.
Journ. of I'hysiol. 23. 1 (1908). — Noiil Pnton: .lourn. of Phvsiol. 39. 485 (1910).

Eiweißstofte luul ihre Bausteine. (329

Kreatinin. Es wird sicher im Organismus aus Kreatin gebildet ^j und
zwar ist die vorhandene Reaktion für seine Entstehung maligebend. Bei
saurer Realition geht Kreatin vollständig in Kreatinin über. Bei alkalischer
Reaktion vollzieht sich der umgekehrte Vorgang, jedoch unvollständig. 2)

Das Kreatin kann seiner Struktur nach als eine a.-Methylguani-
dinoessigsäure aufgefaßt werden. Beim Kochen mit Barytwasser zerfällt
es in Harnstoff, Methylglykokoll = Sarkosin und w-eitere Zersetzungs-
produkte. Es läßt sich aus Sarkosin und Zyanamid darstellen*):

/NH^ H.NlCHa) /NH.,

C^N + I —y ('=NH

CH. . CüOH \N (CH,) . GH., . COOH

Zyanamid*) Sarkosin = Methyl- Kreatin.

glykokoll.

Es ist trotz aller Bemühungen bis jetzt nicht gelungen, die Herkunft
des Kreatins bzw. Kreatinins vollständig aufzuklären. Früher nahm man
an, daß beide Verbindungen in direkten Beziehungen zu dem mit der
Nahrung aufgenommenen Kreatin und Kreatinin stehen. Auch die Milch
enthält Kreatin. Eine andere Quelle sollte für beide Verbindungen nicht in
Frage kommen. Als wesentlichstes Resultat der jüngsten Forschungen über
die Herkunft des Kreatins ist die P'eststellung zu bezeichnen, daß es in den
Geweben aus anderer Quelle als aus zugeführtem Kreatin und seinem Anhydrid
gebildet w'erden kann. Auch dann, wenn keine Nahrung aufgenommen
wird, kommt es zur Ausscheidung von Kreatin bzw. von Kreatinin.^) Die
Menge des im Harn zur Ausscheidung gelangenden Kreatinins ist für jedes
Individuum auffallend konstant'"'), wenn man das mit der Nahrung zugc-
führte Kreatin und Kreatinin bei der Beurteilung des im Harn erscheinen-
den Kreatinins in Betracht zieht bzw. die Bestimmungen bei hungernden
Individuen ausführt. Pro Kilogramm Körpergewicht werden ungefähr
19 — 30 mg Kreatinin in 24 Stunden ausgeschieden. Sehr unsicher ist
immer noch, ob in den (jeweben Kreatin bzw. Kreatinin zum Abbau

') C. A. Pekelharing und ('. J. ('. van Hoogcnlmyzc: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
69. 395 (1910). — Viktor C. Mi/ers und Morris S. Fine: Jnuru. of biol. Chemie. 21.
383 (1915).

") Vgl. Ä. Huhn und Georg Barkan: Zeitschr. f. IJiol. 72. 25, 305 (1920).

'■'■) J. Volhard: Sitzuiigsber. d. Miinchener Akad IL 472 (18(58). — Adolf Strecker:
.Tahresher. über d. Fortschritte der Chemie. 686 (1868); Zeitschr. f. Chemie. 31S (1869).

*) Vgl. zur Konstitutinnsfrage. i/^/iYp Colson: .lourn. Chem. Soc. 111. 554 (1917).

5) Vgl. u. a. C. Voit: Zeitschr. f. Biol. 4. 77 (1868). — G. Meissner: Zeitschr. f.
rat. Medizin. 31 (3). 174 (18(58). — 0. Folin: Festschrift f. Olaf llammarsfen: Upsala.
1906. — K. Otio af Klerckcr: Biochem. Zeitschr. 3. 45 (1907). — E. P. Cathcart :
Ebenda. 6. 130 (1907). — •/. B. Benedict und A. R. Diefendorf: Americ. .lourn. of I'bv-
siol. 18. 362 (1907). — J. B. Leafhes: .lourn. of Physiol. 35.' 205 (1907). — C. J. ('.
van Hoogenhuijze und H. Verploegh: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 57. 161 (1908). —
Philip Shaff'cr: Americ. Journ. of Physiol. 23. 1 (1908). — /•-'. Mellanbi/: Journ. of
Physiol. 36. 447 (1908). — Vgl. auch William C.Pose, F. 11'. /Unniiitt und Paul X.
Cleatham: Journ. of biol. Chem. 26. 339. 345 (1916).

«) 0. Folin: Americ. Journ. of Physiol. 13. 84 (1905). — Oliver E. Closson :
Americ. Journ. of Physiol. 16. 252 (1906). — Francis Gano Benedict und Victor Cari/l
Mi/ers: Ebenda. 18. 377 (1907). — CJ. ('. van Hoogen/iui/ze und //. Vorploeqh: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 57. 161 (1908); 59. 101 (1909). '

(330 XXX. Vorlesung.

kommt. Die Angabe, wonach die Leber diese Verbindungen zerlegen solli).
wird bezweifelt.-) Bestimmt festgestellt ist, daß im Darmkanal Kreatin
durch Bakterien abgebaut werden kann.

Durch zahlreiche Untersuchungen ist festgestellt worden, daß die
Bildung des Kreatins mit dem allgemeinen Eiweißstoffvvechsel nicht in
direktem Zusammenhang steht. Exakte Bestimmungen des Kreatin- und
Kreatiningehaltes des Harnes zeigten, daß sich zwischen diesen Verbindungen
und dem Stickstoffgehalt des Harnes keine direkten Beziehungen finden.
Dagegen glaubten manche Forscher aus verschiedenen Beobachtungen den
Schluß ziehen zu dürfen, daß das Kreatin jenem Eiweiß entstammt, das
in den Zellen zum Abbau kommt und vorher Zelleiweiß gewesen ist.») Vom
Darme aus resorbierte Aminosäuren würden somit nach dieser Annahme
nicht direkt zur Bildung von Kreatin Verwendung finden können. Es liegen
jedoch keine eindeutigen Beweise für die Annahme eines solchen Ablaufs
des Kreatinstoffwechsels vor. Er würde voraussetzen, daß der Abbau der
eigentlichen Zellproteine zu anderen Produkten führt, als wenn z. B. Um-
satzeiweiß zur Zerlegung kommt, oder aber es müßten am Aufbau be-
stimmter Gewebsproteine Atomkomplexe beteiligt sein, die bei ihrem Ab-
bau zu Kreatin führen. In der Tat liegen Beobachtungen vor, wonach
in den Muskelzellen kolloide Verbindungen sich finden sollen, aus denen
sich Kreatin abspalten läßt, i) Diese sollen bei der Muskelarbeit zerfallen.
Vielfach wird die Meinung vertreten, daß das Kreatin ein typisches
Stoffwechselprodukt der Muskelzellen sei.^] Man hat auch die Ver-
mutung ausgesprochen, daß es in irgend einer Weise die Muskelkontrak-
tion beeinflusse. Es liegen jedoch keine eindeutigen Ergebnisse für eine
solche Annahme vor.") Manche Forscher sind der Ansicht, daß das Kreatin

') F. GottUeh und R. Stangassiiiger: Zeitschr. f. physioi. Chemie. 52. 1 (1907);
55. 322 (1908). ~ R. Statt gassinger: Ebeuda. 55. 295 (1908). — Ä. Rothmann: Ebenda.
57. 131 (1908). — E. Meilanhg: Jouru. of Physioi. 36. 447 (1908). — C. A. Pekelharing
und C. J. C. van BooqenJivi/zc: Zeitschr. f. physioi. Chemie. 69. 395 (1910). — Vgl. dazu
auch J. C. Beker: Ebeuda 87. 21 (1913). — Frank P. UnderhiU [E. J. Bamnann, L. Jean
Bogert] (Journ. of biol. Chem. 27. 127, 141, 147, 151, IGl) will einen engen Zusammenhang
der KreatinausscheiduDg und der sog. ,,Azidosis" gefunden haben. Nach Alkalizufuhr
nahm die Kreatinmenge im Harn ab, um schließlich ganz zu verschwinden. W. Denis und
A. S. Minot [J. of biol. Chem. 37.245 (1919)] bestreiten die erwähnten Beobachtungen.

^) Vgl. u. a. E. London und Bojarski: Zeitschr. f. physioi. Chemie. 62. 4(35 (1909).

— O. Folin und IV. Dems: Journ. of biol. Chem. 12. 141 (1912).

•0 L. B. Mendel: Science. X. F. 29. 584 (1909). — L. B. Mendel und \V. C. Rose:
.Journ. of biol. Chem. 10. 249 (1911). — Vgl. auch Steenbock und Gross: Journ. of. biol.
Chem. 36. 265 (1918). — William C. Rose, J. St. IHmmift und H. L. Bartlett: Journ.
of biol. Chem. 34. 601 (1918).

*) R. Gottlieh und R. Stangassinger : 1. c. Diese Seite, Zitat ').

^) Vgl. R. H. Hahn: Pflüger^ Arch. 177 (1919). — Max Bürger: Zeitschr. f. d.
gesamte experim. Med. 9. 262 (1819).

«) Vgl. u. a. A. Gregor: Zeitschr. f. physioi. Chem. 31. 98 (1900). — S. Weber: Arch.
f. experim. Path. u. Pharm. 58. 93 (1908). — E. Mellanby: Journ. of Physioi. 36. 447 (1908).

— Ph. A. Shafj'er: Americ. Journ. of Physioi. 23. 1 (1908). — C. A. Pekelharing und ra«
Hoogenhuyze : Zeitschr. f. physioi. Chem. 64. 262 (1908). — 0. r. Fürth und Karl
Schwarz: Ebenda. 30. 413 (1910). — C. A. Pekelharing: Zeitschr. f. physioi. Chem. 75.
207 (1911). — ]'. Scaffidi: Biochem. Zeitschr. 50. 402 (1913). — Vgl. ferner ^'ictor
C. Myers und Morris S. Eine: Journ. of. biol. Chem. 14. 9 (1913); 15. 183, 305 (1913);
16. 1()9 (1913). — Vgl. auch Otto Folin und If^ Denis: Journ. of biol. Chem. 17. 493(1914). —
0. Riesser: Zeitschr. f. physioi. ('hem. 86. 145 (1913); Arch. f. experim. Path. u. Pharm.
80. 183 (1916). — Vgl. auch J. G. D. de Barenne und D. G. ('. Terraert: Pßügers Arch.
f. d. ges. Physioi. 195. 370 (1922).

Eiweißstott'e und ihre Bausteiue.

631

Einfluß auf den Tonus der Muskeln habe. Gewiß nicht ohne Bedeutung
ist der Umstand, daß der Kreatingehalt der Muskeln um so größer ist,
je reicher sie an quergestreiften P'ibrillen sind und je rascher der Verlauf
ihrer Kontraktion ist. In gleichnamigen Muskeln ist der Kreatingehalt
innerhalb ein und derselben Tierart unter normalen Verhältnissen inner-
halb enger Grenzen ein auffallend konstanter, i)

Da wir weder wissen, aus welchen Verbindungen Kreatin entsteht,
und was aus dem Teil von ihm in den Geweben wird, der zum Abbau
kommt, so können wir zurzeit auch nicht erwarten, einen klaren Einblick
in den Kreatin- bzw. Kreatininsto ff Wechsel zu erhalten. Es sind noch zu
viele Vorfragen von grundlegender Bedeutung zu lösen. Es ist bei dem
jetzigen Stand der ganzen Forschung auf diesem Gebiet richtiger, die
großen Lücken, die noch vorhanden sind, klar hervorzuheben, als sie
durch bestimmte Vorstellungen rein hypothetischer Art zu überbrücken.
Wir wollen uns nur noch die Frage vorlegen, welche Aminosäuren als Aus-
gangsmaterial für die Bildung des Kreatins in Frage kommen könnten
und ferner, was für Verbindungen bei seinem Abbau zu erwarten sind.

Zunächst könnte man daran denken, daß das Kreatin mit dem
Arginin in Zusammenhang steht und aus diesem durch die übliche Art
des Abbaues von Aminosäuren hervorgeht:

C^NH

/
CH,

/NH,
C^NH
\NH

/
GH.,

CH.

CH,

CH,

i

CH . NH,

CH,

I
CH, . NH,

NH, -f 2 0

COOH — CO.,

Arginin

Agi

matin

/NH^
C^NH
\NH

/
CH2

/NH,
C^NH
\NH

/
CH2

/NH,
C^NH

\N (CH3)

ca

ßCH.,

->

1
COOH

—y

COOH

:cCH2

COOH

Y-Guanidino-

Guanidino-

Me

thyl

-guanidino-

buttersäure

essigsäure

essigsaure = Kreatin

=

Gly

kozyamin

») 0. Biesser: Zeitschr. f. physiol. tlhem. 120. 189 (1922).

Ö32 XXX. Vorlesung.

Diese Art des Abbaus des Arginins ist bis jetzt nicht festgestellt.
Wir kennen einstweilen nur diejenige über Ornithin und Harnstoff durch
die Arginase.i) Bei dieser Zerlegung des Arginins kann selbstverstimd-
lich nicht an eine direkte Beziehung dieser Aminosäure zum Kreatin
gedacht werden. Es ist jedoch ganz gut möglich, daß in bestimmten Zellen
oder auch allgemein unter ganz bestimmten Bedingungen der Abbau des
Arginins auf die oben beschriebene oder eine ähnliche Art verläuft. Da-
durch würde erklärt, weshalb die Bildung des Kreatins von der Menge des
zugeführten Arginins nicht ohne weiteres abhängig ist. Da nun die Leber
jenes Organ ist, das Arginase enthält, so wird es verständlich, weshalb es
so schwer ist, durch Fütterungsversuche mit Arginin den Beweis zu führen,
daß diese Aminosäure die Muttersubstanz des Kreatins ist. Neuere Ver-
suche machen diese Beziehung wahrscheinlich. 2) Selbst in der Leber scheint
eine Kreatinbildung stattzufinden. 3) Von Interesse ist in dieser Hinsicht
auch die Beobachtung, daß bei den Insekten und Krustazeen Arginin vor-
kommt, dagegen Kreatin ganz fehlt. Melolontha vulgaris enthält freies
d-Arginin.*)

Jaffe hat sich die Frage vorgelegt, obGlykozyamin = Guanidino-
essigsäure in Kreatin übergehen kann.^) Die Ergebnisse der Versuche
verschiedener Forscher stimmen nicht überein. Die Frage ist somit noch
eine offene.*')

Eine weitere Aminosäure, die gewisse Beziehungen zum Kreatin bzw.
Kreatinin erkennen läßt, ist das Eis tidin:

COOK

CH . NH2

CH2
I
C N CO— NH COOK

%CH Nc = NH + H2 0 — >►

CH— NH CH,— N (CH,) CH^ . N (CH,)

Histidin = Kreatinin Kreatin.

[i-Imidazolyl-

a-aminopro-

pionsäure

Der Imidazolring des Histidins könnte, wie die vorstehenden Formeln
zeigen, das Ausgangsmaterial zur Bildung des Kreatins bilden. Erwähnt
sei, daß in diesem Fall auch die Purinbasen als Quelle für Kreatinin in

') Vgl. S. 320.

2) Vgl. hierzu: \V. U. Thompson: J. of Physiol. 51. 111, 347 (1917). — L. Ban-
mann und J[. M. Hines: Zeitschr. f. biol. Cliera. 35. 75 (1918).

») K. Inoui/e: Zeilschr. f. phvsiol. Chem. 81. 71 (1912).

*) I). Ackermann: .1. of Biol 73. 319 (1921).

•') M. Joffe: Zeitschr. f. physiol. Chem. 48. 430 (1906). — G. Dornet-: Ebenda.
52. 226, 5 (1907).

*) Vgl. auch die Versuche, einen Zusammenhang des Kreatins mit Guanidin
herzustellen. Achelis: Zeitschr. f. physiol. Chem. 50. 16 (1906). — Geor^/e M. Wichart:
.Jotirn. of Physiol. 53. 480 (1920).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 633

Betracht kommen würden. Sie enthalten nämlich, wie wir gleich erfahren
werden, auch den Imidazolring. Es ist jedoch bis jetzt nicht gelungen,
derartige Beziehungen zwischen Kreatin und dem Imidazolring durch den
V^ersuch nachzuweisen. i) Man hat endlich auch daran gedacht, daß Cholin
eine Muttersubstanz des Kreatins sein könnte.-)

Endlich ist noch eine synthetische Bildung des Kreatins möglich.
Sie könnte von GlykokoU ausgehen. Es fehlt jedoch zurzeit noch jeder
Hinweis auf einen solchen Aufbau. Daß jedoch die Bildung des Kreatins
für viele Zellen einen ihnen geläufigen Vorgang darstellt, beweist die
Beobachtung, daß manche Bakterienarten diese Verbindung bilden.^)

Was nun den Abbau des Kreatins anbetrifft, so ist es nahe-
liegend, an eine Spaltung in Sarkosin und Harnstoff zu denken. Die
erstere Verbindung ist bis jetzt in den Geweben nicht aufgefunden worden.
Es wäre möglich, daß von ihr aus Cholin gebildet wird, und sie so der
Beobachtung entgeht. Die einzige Feststellung genau bekannter Spal-
tungsprodukte aus Kreatin bzw. Kreatinin verdanken wir Ackermann.*)
Er fand, daß Bakterien aus Kreatinin N-Methylhydantoin bilden:

/NH\^ /NH\

C^NH ^\ -fH^O — NH3— >► C=0 ^\
\N . CH, . CO N . CHc . CO

oder

CH3 CH3

Kreatinin Methyl-hydantoin

/NH\ /NH2

Cf=NH \ +H., 0 —y C^NH +H., 0

\N . CH, . CO \N . CH., . COOH

CH3

CH3

Kreatinin

Kreatin

C^O

+ CH.3 . COOH

\NH,

NH . CH3

Harnstoff

Sarkosin =
MethylglykokoU.

/NH, CH,

C^O -f 1

. CO()H

/NH,
-^ C^O

\N . CH. . COOH — Ha 0

- NH3

\NH.2 NH .

CH3

1

CH3

Harnstoff

Sarkosin

Methyl-hydantoin säure

*) Vgl. auch H. Steudel und R. Freise: Z. f. physiol. Cheni. 120. 244 (1922).

^) Otto Riesser: Zeitschr. f. physiol. Chem. 86. 415 (1913); 90. 221 (1914). —
liaamann und Hines: Journ. of biol.Chem.31. 549 (1917); 35. 75 (191S). — II'. F.Shanks:
.lo'irn. of Physiol. 55 (1921).

^) Vgl. z. B. N. Antonoff: Zentralbl. f. Bakteriol. 43. 209 (1907).

*) I). Ackermann: Zeitschr. f. Biol. 62. 208 (1913).

g34 XXX. Vorlesimg.

C— 0
\n . CHo .^CO

CH3

Methylhydantoin.

N-Methylhydantoin kann, wie die vorstehenden Formeln zeigen, unter
Wasseraufnahme und Ammoniakabspaltung aus dem Kreatinin hervorgehen.
Es ist jedoch auch möglich, daß zuerst unter Wasseraufnahme Harnstoff
und Sarkosin sich bilden, und daß letzteres wieder mit ersterem unter
Ammoniakaustritt in Reaktion tritt. Eine weitere Möglichkeit des Abbaus
des Kreatinins bzw. Kreatins könnte zu Methyl guanidin führen. Dieses
könnte weiterhin die Muttersubstanz des schon erwähnten Dimethyl-
guanidins sein.^)

Wir kennen weiterhin zwei Verbindungen, die mit größter W^ahr-
scheinlichkeit auf Histidin zurückzuführen sind. Es sind dies das
Karnosin und die Urokaninsäure. Die erstere Verbindung ist im
Fleisch und im Fleischextrakt aufgefunden worden. Bei ihrer Spaltung
werden Histidin und Aminopropionsäure erhalten.^) Die letztere
^'erbindung erwies sich als nicht mit Alanin identisch. Sie ist vielmehr
eine in ß-Stellung substituierte Propionsäure:

CH, . C^Ho . COOH

i
NH,

ß-A min opropion säure.

Wir sind dieser Verbindung bereits begegnet, als wir vom Abbau
der Asparaginsäure durch Bakterien sprachen. 3) Diese Aminosäure
geht unter Abspaltung von Kohlensäure in fi-Amino-propionsäure über:

COOH - COo

I

CH.NH2 CH, .NH,

I — ^ I ' "

CH2 CH2

I I

COOH COOH

Asparaginsäure ß-Aminopro-

pionsäure.

») Vgl. S. 627.

^) M7. Guhwitsch und Amiradzihi: Ber. d. Ueutscheu Chem. Gesellsch. 33. 1902
(1900); Zeitschr. f. physiol. Chem. 30. 565 (1900). — It. Krimberq: Ebenda. 48. 412 (1906).
— Wl. Gulewitsch: Ebenda. 50. 204, 535 (1906/07); 73. 434 (1911); 87. 1 (1913). —
J. Smorodinzew. Pil)enda. 87. 12 (1913). — \^gl. auch ül)er das Vorkommen: (). r. Fürth
und Karl Schwarz: Biochem. Zeitschr. 30. 414 (1911). — Marie Mauthner: Monatsh.
f. Chem. 34. 269 (1913).

=•) Vgl. S. 453.

Eiweißstoffe und ihre Bausteine.

685

Das Karnosin hat die Struktur i) eines [i-Alanyl-histidins:
Histidinrest
HC = C . CH, . CH . CUOH

HN N

\/
CH

NH . CO . CH, . CHg . NHo

Ö-Alaninrest

Im frischen Fleisch wurden etwa O'o« o Karnosin gefunden.-)
Die Urokaninsäure ist im Hundeharn entdeckt worden. 3) Sie
scheint nur äußerst selten aufzutreten. Sie ist ferner beim Abbau von
Histidin durch Bakterien der Coli-Typhusgruppe beobachtet worden.*) Die
Vermutung-, daß die im Harn von Hunden auftretende Urokaninsäure auf
die Einwirkung von Darmbakterien auf Histidin zurückzuführen sei und
nicht in den Geweben entstehe, konnte durch Fütterungsversuche mit
der genannten Aminosäure als nicht bewiesen erwiesen werden.») Nach
Hunter ^) kommt dieser Verbindung die Struktur einer [i-Imidazolyl-
akrylsäure zu. Eine Gegenüberstellung der Formel dieser Verbindung
und derjenigen des Histidins zeigt, daß die erstere durch Ammoniak-
abspaltung aus letzterer entstanden sein. kann:

CH— NH

\

/

C N

I
CH,

CH

CH— NH

>

C N

I
CH

CH

CH . NH,

— NH.

CH

COOH COOH

Histidin = ß-Imida- Urokaninsäure =

zolyl-a-aminopro- ß-Imidazolyl-akryl-
pionsäure. säure.

Endlich sei noch der Rhodan wasserst off säure, CNSH. gedacht.
Sie ist von Gscheidhn ') in geringer Menge im Harn des Menschen, von
Pferden, Rindern, Hunden, Katzen und Kaninchen aufgefunden worden.

*) Louis Baumann und Thorsten Inf/waldsen: Jouru. of biol. Chem. 35. 263 (1918).
— Vgl. auch a. Barger und Frank Tutin: Biochem. J. 12. 402 (1918).

^) Otto r. Fürth und 'Iheodor Hryntschak : Biochem. Zeitschr. 64. 172 (1914).—
Vgl. über die Verbreitung des Karnosins im Tierreich : W. M. Clifford: Biochem.
Journal 25. 725 (1921).

3) M. Jaffe: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 7. 1669 (1874). — M. Siegtried :
Zeitschr. f. physiol. Chem. 24. B99 (1898).

■*) Harold Raistrick : Biochem. Journ. 11. 71 (1917).

5) Y. Kotake und M. Konishi: Z. f. physiol. Chem. 122. 230 (1922).

«) Andrew Jlunter: Journ. of biol. Chem. 11. 537 (1912). — Vgl. dazu auch
B. Barger und Ä. J. Fivins : Journ. of the Chem. Soc. 99. 2336 (1911).

') R. Gscheidlen: Tagblatt der 47. Versammlung deutscher Naturf. und Ärzte in
Breslau (1874): Pfitk/er?. Archiv. 14. 401 (1877). — /. Munk: Virchows, Archiv. 69.
354 (1877).

636 XXX. Vorlesung.

Sie findet sich auch im Parotis- und Submaxillarisspeichel des Menschen
und mancher Tiere. Dem Speichel des Hundes und des Pferdes i) fehlt sie.
Interessanterweise enthält der Magensaft beim Hunde und bei der Katze
Rhodanwasserstoffsiiure.^) Mit dem Harn des Menschen werden im Tage
etwa 0 03— 0'05 g Rhodankalium in 24 Stunden ausgeschieden. 3) Seine
Menge ist bei Rauchern größer als bei Nichtrauchern.*)

Über den Bildungsort der Rhodanwasserstoffsäure ist noch nichts
Sicheres bekannt. Es ist möglich, daß bei manchen Tieren nur die Speichel-
drüsen beteiligt sind und der in verschiedenen Organen gefundene Gehalt
an Rhodansalzen auf die vom Speichel aus resorbierte Verbindung zurück-
zuführen ist. Der Gehalt des Magensaftes beim Hund und bei der Katze
an Rhodanwasserstoffsäure macht es sehr wahrscheinlich, daß die Zellen
der Magendrüsen diese Verbindung bereiten können. Es bleibt jedoch die
Möglichkeit, daß sie von anderen Organen gebildet und durch die Zellen
des Magens nur ausgeschieden wird. Ebenso ist es natürlich auch denkbar,
daß die Speicheldrüsen Rhodanwasserstoffsäure ausscheiden, die in anderen
Geweben gebildet worden ist.

Es ist bis jetzt unbekannt geblieben, wie die Rhodanwasserstoffsäure
entsteht. Der Schwefel entstammt wohl sicher dem Eiweiß bzw. dem
Zystin. Die Beobachtung, daß Blausäure, Zyanide und Nitrile im
Tierkörper in Rhodanide übergehen, &) macht es wahrscheinlich, daß der-
artige Produkte das Ausgangsmaterial zur Bildung der Rhodanwasserstoff-
säure darstellen. Wahrscheinlich ist der erwähnte, erhöhte (behalt des
Speichels von Rauchern an dieser Säure auf den Blausäuregehalt des Tabak-
rauches zurückzuführen. Die Funktion der Rhodanide im tierischen Orga-
nismus ist noch unaufgeklärt. Einige Forscher sind geneigt, sie als Schutz-
stoffe aufzufassen. Es wird vermutet, daß sie antiseptische Wirkungen
entfalten. Während des Hungers wurde die Ausscheidung von Rhodanwasser-
stoffsäure stark vermindert gefunden. Ganz verschwand sie nicht.**)

Zum Nachweis der Rhodanwasserstoffsäure benützt man die pracht-
volle rote Farbe des Eisenrhodanids, Fe (CNS)3. Man gibt zu Speichel
oder Harn verdünnte Eisenchloridlösung und beobachtet das Auftreten
einer roten Färbung. Ganz eindeutig ist übrigens diese Probe nicht, weil
auch andere Verbindungen des Harnes rote Eisensalze geben können.
Beweisend für die Anwesenheit von Rhodanwasserstoffsäure ist nur ihre
Isolierung.

Damit hätten wir alle jene Verbindungen erwähnt, die direkt oder
indirekt mit bestimmten Aminosäuren zusammenhängen. Sie gehen sehr
wahrscheinlich aus solchen hervor, nachdem diese durch Hydrolyse aus

') 1. Munk: Pflüqer^ Archiv. 61. 620 (1895).

'') G. Kelling: Zeitschr. f. physiol. Chem. 18. 397 (1884). — M. Nencki: Ber. d.
Deutscheu Chem. Ges. 28. 1318 (1895). — M. Nencki und N. Sieb er : Zeitschr. f. i)hysiol.
Chem. 32. 291 (1901).

■•*) A. Edinger und F. Clemens: Zeitschr. f. klin. Med. 59. 218 (1906).

*) Fr. Kriiqer: Zeitschr. f. Biol. 37. 6 (1899). — ./. Toth: (]hemiker-Ztg. 33. 1301
(1909). — Vgl. auch A. Mayer: Deutsches Archiv f. klin. Med. 79. 209 (1904).

^) .S'. Lang: Arch. f. cxper. Path. u. Pharm. 34. 247 (1894). — Vgl. dazu: Seraßno
Dezani: Arch. d. Farmac. sperim. 23. 245 (1917); 24. 189 (1917); 25. 278 (1918); 28.
115 (1918).

*; S. Dezani: Arch. di Farmac. sperim. 25. 83 (1918).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 637

Proteinen entstanden sind. Der Abbau kann sich im Dannkanal oder aber
in den Zellen vollzogen haben. Wir kennen nun noch eine Anzahl von
Verbindungen, die nach allen bisherigen Beobachtungen sich nicht direkt
von einzelnen x\niinosäuren ableiten, sondern mit hochmolekularen Eiweiß
abbaustufen zusammenzuhängen scheinen. Sie finden sich beständig im
Harn. Man nimmt ziemlich allgemein an, daß sie durch Oxydation von
Eiweiß oder Peptonen bzw. Polypeptiden entstehen. Wir würden in diesem
Fall zwei prinzipiell verschiedene Arten des Eiweißabbaues zu unterscheiden
haben. Wohl der bei weitem größte Teil der Proteine wird im Zellstoff-
wechsel über Peptone zu Aminosäuren abgebaut. Diese werden dann in
der wiederholt geschilderten Weise weiter verwandelt. Daneben wird viel-
leicht stets ein Teil des umgesetzten Eiweißes entweder direkt, oder nach-
dem Peptone entstanden sind, der Oxydation und auch anderen Vorgängen
unterworfen. Es würde in diesem Falle nicht zur Bildung von Aminosäuren
kommen. Es ist jedoch auch ganz gut möglich, daß die unten erwähnten
Produkte ihre Entstehung von Umwandlungsprodukten bestimmter Amino-
säuren aus nehmen. Sie würden in diesem Falle durch Synthese entstehen.
Vielleicht ergibt eine sorgfältige Analyse der durch die Darmbakterien
erzeugten Eiweißabbau- und -Umwandlungsprodukte Hinweise auf die
Herkunft der zu besprechenden Verbindungen. Es herrscht leider immer
noch ein sehr großes Dunkel über den meisten dieser Produkte. Ihre
Entdeckung verdanken wir Bondzynski und Gottlieb, i) Es seien die
wichtigsten dieser Substanzen erwähnt und ihre elementare Zusammen-
setzung angegeben. Hervorheben müssen wir noch, daß für kein einziges
dieser mit besonderen Namen belegten Produkte der Nachweis geführt
werden konnte, daß es einheitlich ist. Es sind folgende Substanzen als
Bestandteile des Harns beschrieben worden 2) :

Antoxyproteinsäure^): 43-21«/o C, 4-9 1 "/o H, 24-40o/o N, OGLVoS und
26-870/0O. Oxvproteinsäure*): 39-H20/0 0, 5-64o/o H. Ig-OSVo N, l-12''/o S,
35-54VoO. Alloxvproteinsäure^): 41-a3VoC, 5 TOVo H, l8-55o/o N, 2-U)Vo S
und 37-23% 0. Üroferrinsäure e) : 45-4ö«/o C, 6-08VoH, 12-12»/oN, 3-46 "/o S.
32-89«/o 0.

Die erwähnten Verbindungen sind dadurch ausgezeichnet, daß sie
Säuren sind und in Wasser lösliche und in Alkohol unlösliche Barytsalze
geben. Sie lassen sich ferner durch Quecksilberazetat bei schwach alkalischer

') St. Bondzyiiski uud R. Gottlieb: Zentrall)!, f. d. med. Wissensch. 33. 577 (1S97).

— St. Bondzyiiski uud Paneh: Bull, de Pacad. des sciences de Cracovie. Octohre 1902,
und Ber. d. Deutschen Chera. Ges. 35. 29.')9 (1902). — St. Bondztp'tski, St. Dombrou-s-ki
und A'. I'anek: Zeitschr. f. physiol. Chem. 45. 83 (190Ö). — Fritz l'rcgl: Pflüge)-^ Archiv.
75. 87 (1899). — Vgl. hierzu auch: Wilhelm Ginsberfi: Hofmeistern Bahr. 10. 411(1907).

— W. Czernecki: Anzeig. d. Akad. d. Wissensch. zu Krakau. 400 (1910). — Moriz Weiss:
Biochem. Zeitschr. 27. 175 (1910).

") Weitere Säuren haben Udri [Zeitschr. f. phy.si(d.Chem. 46. 1 (1905)] uud Clo'rtta
[.,Urop rotsäure-'. Arch. f. e.\per. Path. u. Pharmak. 40. 29 (1897/98)] beschrieben.

■') St. Bondzijn.tki, Dombroivski und I'anek: 1. c. S. 637. Zitat M.

*) St. Bondzjfitski und R. Gottlieb: 1. c. S. 637, Zitat ').

5) St. liondzi/nski und Pane.k: 1. c. S. 637, Zitat ')■

«) O. Thiele: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 37. 251 (1903). — Vgl. dazu auch
St. Bondziffifiki: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 114 (1905). — Liebermann: Ebenda.
52. 129 (i907).

638 XXX. Vorlesung.

Reaktion fällen. Die einzelnen der oben genannten Säuren unterscheiden
sich durch ihr Verhalten gegenüber Schwermetallsalzen. Zur Beurteilung
der Stellung dieser Produkte zum Eiweiß, zu den Peptonen und Polypep-
tiden ist von größter Wichtigkeit, daß sie die Biuretreaktion nicht geben.
Auch die für einzelne Aminosäuren charakteristischen Farbreaktionen fallen
negativ aus. Es ist bis jetzt nicht gelungen, den einwandfreien Nachweis
zu führen, daß am Aufbau dieser Produkte unveränderte Aminosäuren
beteiligt sind.i) Edlbacher 2) hat bei der Zerlegung der Oxvproteinsäure
Harnstoff gefunden. Es hat den Anschein, als ob außer diesem kein
weiterer Baustein in Frage kommt, doch müssen noch weitere Unter-
suchungen abgewartet werden, bevor ein endgültiges Urteil möglich ist.
Unentschieden ist noch, in welcher Art und Weise die Harnstoffgruppen
in der Oxyproteinsäure enthalten sind. Wahrscheinlich stehen die oben
erwähnten Säuren in engem Zusammenhang und stellen vielleicht ver-
schieden weit vorgeschrittene Zerfallsprodukte ^ eines noch unbekannten
Ausgangsmateriales dar.

Es ist wohl möglich, daß Studien über das Verhalten bestimmter
Eiweißabbaustufen gegenüber verschiedenen Agenzien neue Wege zur Er-
forschung der trotz aller Bemühungen noch immer nicht ausreichend auf-
geklärten Bestandteile der sogenannten Oxyproteinsäurefraktion des Harns
eröffnen. Man hat versucht, Eiweißstoffe und auch Peptone auf verschie-
dene Arten, z. B. durch Anwendung von verschieden stark eingreifenden Oxy-
dationsmitteln zu verändern 3) und die erhaltenen Produkte zu charakte-
risieren und womöglich zu identifizieren. Es ist kaum zu erwarten, daß
beim jetzigen Stande der Eiweißchemie auf diesem Wege jetzt schon
fruchtbringende Ergebnisse zutage gefördert werden. Ein so kompliziert
gebautes, aus zahlreichen verschiedenen Bausteinen zusammengesetztes
Molekül kann bei eingreifenderen chemischen Prozessen kaum zu einheit-
lichen Abbaustufen führen. Aussichtsvoller sind Versuche mit Poly-
peptiden. Wir gehen dabei von Verbindungen mit bekannter Struktur
aus und können dann die entstandenen Produkte mit dem Ausgangs-
material in einen bestimmten Zusammenhang zu bringen suchen. So ist
aus Glyzyl-glyzin bei der Oxydation Oxalyl-aminoessigsäure er-
halten worden*):

CH2 . CO . NH . CH2 . COOH — >► HOOC . CO . NH . CHg . COOH

NH2

Glyzyl-glyzin Oxalyl-glyzin,

') Eigene Uütersuchungen machen es sehr wahrscheinlich, daß kein Aminostick-
stoff in der Oxj proteiusäiiie voihaudcu ist.

2) S. Hdlhacher: /eitschr. f. phjsiol. Chemie. 120. 71 (1922).

^) Vgl z. B. Maly: Sitzungsbor der Kais. Akad. d. Wiss. in Wien. 91 (2). 157
(1885). — St. Bondzi/ii.ski und L Zoja: Zeitschr. f. physiol. Chem. 19. 225 (1894). —
Fr. N. Schulz: Ebenda. 29. 8() (19 )()). - G. Zickgraf: Ebenda. 41. 259 (1904). — Otto
V. Fürth: Ho/mnstira Heitr. 6. "i9B (1905). — J. Buraczewski und L. Kranze: Zeit-
schrift f. physiol. Chemie. 76. 87 (1911).

*) Leo I'ollak: Hofmeistern Beitr. 7. 17 (1905). — Vgl. ferner Otto FAsler:
Biochcm. Zeitschr. 51. 45 (1913).

Eiweißstoffe und ihre Bausteine. 639

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß Harn von Menschen bei
manchen Krankheiten mit Diazobenzolsulfosäure i) bei alkalischer Reaktion
unter Bildung eines roten Farbstoffes reagiert. 2) In saurer Lösung geben
manche Harne mit der erwähnten Verbindung einen gelben Farbstoff.
Seine Entstehung ist auf das Vorhandensein von Urobilinogen im Harne
zurückzuführen. 3) Über die Muttersubstanz des roten Farbstoffes war
man lange Zeit im Unklaren. Man fahndete nach einem bestimmten
Bestandteil des Harnes, der mit Diazobenzolsulfosäure in Reaktion tritt.
Es zeigte sich jedoch, daß verschiedene Stoffwechselprodukte mit phenol-
artigem Charakter Träger der sogenannten Diazoreaktion sein können.
Festgestellt wurde als eine solche Substanz Oxyindolessigsäure. *) Sie
leitet sich vielleicht von Oxytryptophan ab^) oder geht aus Tryptophan
hervor, wobei dieses eine Sauerstoffanlagerung im Benzolring erfahren
müßte. Die Untersuchung des Harnes bei verschiedenartigen akuten und
chronischen Erkrankungen unter Störung von Organfuuktionen bestimmter
Art wird sicherlich noch manchen interessanten Befund bringen und Abbau-
stufen von Bausteinen zusammengesetzter Verbindungen zutage fördern,
die sonst dem Nachweis entgehen.

Im Harn scheinen noch andere, mit dem Eiweiß im Zusammenhang
stehende Verbindungen vorzukommen. So ließ sich ein schwer dialy-
sables Produkt abtrennen, das bei der Hydrolyse Aminosäuren liefert. ß)
Auch die schon wiederholt erwähnte Chondroitinschwefelsäure'^) ist
im Harn beobachtet worden. Sie wird ebenfalls von manchen Forschern
mit dem Eiweiß in Zusammenhang gebracht. Es ist jedoch fraglich, ob
sie ein Produkt darstellt, das von allen Körperzellen bereitet werden kann.
Es spricht manche Beobachtung über das Vorkommen der Chondroitin-
schwefelsäure in bestimmten Geweben — Knorpel, Niere usw. — dafür,
daß sie das Produkt bestimmter Zellarten ist.

Im Harne findet man unter bestimmten Verhältnissen nur
Spuren von Eiweiß.*^) Dieses entstammt den kleinen Drüschen jener
Wege, die der Harn durchfließt, bis er nach außen gelangt. Enthält er
größere Mengen von Proteinen, dann liegt unter allen Umständen eine
Störung vor. Der Eiweißgehalt des Harnes — die sogenannte Albu-
minurie, besser allgemein Proteinurie genannt — stellt nur
ein Symptom dar. Die Eiweißausscheidung durch die Nieren kann durch
ganz verschiedene Momente bedingt sein. Im Blute werden beständig große
Eiweißmengen an jenen Zellen der Niere vorbeigeführt, die die Aufgabe

») Vgl. S. 331.

'-) Paul Ehrlich: Zeitschr. f. klin. Medizin. 5. 28.i (1882); Deutsche med. Wochen-
schrift. 10. 419 (1884).

^) 'Ihomas: Zeitschr. f. klin. Med. 64. 247 (1911). — Hans Fischer: Ha'oilit.-
Schrift. München 1912.

*) Leo Hermxmns : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 114. 79,88(1921); 122.98(1922).

5) Vgl. S. 329.

*) Emil Allderhalden und Fritz Preql : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 19 (1905).

') Vgl. S. 73 und K. Ä. //. Mörner: Skaud Arch. f. Physiol. 6. 378 (1895). — iV. Eb-
becke: Biochem. Zeitschr. 9. 386(1907). — K.Sasaki: Ho/meis/ers Beitr. 9. 386 (1907).
— Ch. Föns: Ebenda. 9. 393 (1907); Arch. internat. de Physiol. 8. 393 (1909).

8) Vgl. hierzu K. A. U. Mörner: Skand. Arch. 6. 332 (1895).

540 XXX. Vorlesung.

haben, gelöste Stoffwechselendprodukte zur Ausscheidung zu bringen. Eiweiß
wird unter normalen Verhältnissen nicht durchgelassen. Man nimmt all-
gemein an, daß seine kolloide Natur verhindert, daß es die Zellen der
Harnkanälchen passiert und in den Harn übergeht. Die Verhältnisse können
jedoch nicht so einfach liegen, denn wir kennen eine Art der Proteinurie,
bei der die Niere sicher nicht primär beteiligt ist. Es ist dies die Aus-
scheidung des Bence Jonesschen Eiweißkörpers.i) Er tritt namentlich bei
\'orhaudensein von Sarkomen in Knochen auf. Man erkennt ihn leicht an
seinem besonderen Verhalten bei der Hitzekoagulation. Er gerinnt nämlich
bei Erwärmen des Harns, um dann bei höherer Temperatur wieder in
Lösung zu gehen.-) Beim Abkühlen des Harns erscheint dann wieder das
koagulierte Protein. Die Untersuchung der Zusammensetzung dieses Eiweißes
oder besser Eiweißgemisches ergab, daß alle Aminosäuren vorhanden sind 3),
jedoch in einem Mengenverhältnis, das keinem der bis jetzt untersuchten
Proteine zukommt.*) Es handelt sich ohne Zweifel um Proteine, die nor-
maler Weise im Blute nicht enthalten sind. Sie sind blutfremd und
werden als fremdartige Bestandteile aus dem Körper entfernt.^) Es fragt
sich nun, auf welche Art und Weise der Durchtritt des Eiweißes durch
die Blutgefäßkapillaren und ferner die Epithelzellen der Harnkanälchen
erfolgt. Muß dem Durchtritt ein Abbau zu diffundierbaren Produkten vor-
ausgehen? Diese Annahme ist deshalb sehr unwahrscheinlich, weil schwer
zu verstehen wäre, weshalb im Harn dann nicht diese Abbaustufen an
Stelle von Eiweiß erscheinen würden. Es müßte noch im Harn zur Syn-
these von Eiweiß kommen.

Ein weiteres Beispiel einer Art von Proteinurie, bei der die Nieren
Eiweiß durchtreten lassen, ohne offenbar selbst direkt erkrankt zu sein,
ergibt die sogenannte orthostatische Proteinurie. Bei dieser beob-
achten wir Eiweißausscheidung im Harn bei aufrechter Körperhaltung. Sie
verschwindet beim Liegen.

EndUch können wir durch sehr reichliche Zufuhr von Eiweiß
Nahrungsproteine zur Resorption bringen. Das blutfremde Material
wird zum Teil durch die Nieren ausgeschieden. Schließlich scheint es eine
Proteinurie während der Schwangerschaft zu geben, die ebenfalls eine
Ausscheidung von blutfremdem, vielleicht fötalem Eiweiß darstellt. ^j

Man könnte die Frage aufwerfen, ob die Nieren nicht auch, wie beim
Zucker, auf einen bestimmten Gehalt des Blutes an Eiweiß eingestellt

^) //. Bence Jones: F'hilosoph. Trausact. 1. 55 (1848); Liebigs Aunaleu. 67. 97
(1848). — W. Kühne: Zeitschr. f. Biol. 19. 209 (1883); 20. 40 (1884). — Huppert :
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 22. 501 (1897). — A. Kllinger: Deutsches Arch. f. kliu.
Med. 62. 255 (1898). — Magnus-Levij: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 30. 200 (1909). —
F. W. Lamb :Proceed. of the Physiol. Soc. 29. Juui; Journ. of Physiol. 45 (1912). —
Erich Krauss: Deutsches Archiv f. klin. Medizin. 137. 257 (1921). — F. Malengreau:
Arch. internat. de physiol. 18. 151 (1921). -) Vgl. S. 396.

^) f'Jmil Abderhalden und 0. Rostoski: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 46. 125 (19U5).
— Vgl. auch Alide Grutterink und Cornelia J. de Graaff: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
46. 47.^ (1905). — F. Gowland Hopkins und Horace Savory : Journ. of Physiol. 42.
189 (1911).

*) Das will allerdings bei einem Gemisch von Proteinen nicht viel sagen.

*) Vgl. hierzu auch A. K. Taylor, ('. \V. Miller and J. E. Sweet: J. of biol.
Chem. 29. 425 (1917). — Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 106. 130 (1919).

*) Vgl. Emil Abderh Iden : AbderhaJdensche Reaktion. 5. Autl. J. Springer, Ber-
lin 1922.

Eiweißstoüe iiud ihre Bausteine. (;)41

sind, und 'es eine Proteinurie infolge einer Ilyper proteinoplasmie
i^ibt. Ferner wäre es möglich, daß die Epithelzellen der Nieren auf
«inen verschiedenen Gehalt des Blutplasmas an Eiweiß eingestellt sind
und manchmal Eiweiß schon dann durchtreten lassen, wenn keine Hyper-
proteinoplasmie besteht. Die Nierenzellen verfügen über Fermente, die
flie verschiedensten Proteinarten zerlegen können. Vielleicht besteht eine
wichtige Aufgabe bestimmter Zellarten der Nieren darin, dem Blute
nicht zugehörende Proteine — seien sie nun in einer zu großen Menge
vorhanden oder seien sie an und für sich blutfremd (Heteroproteino-
plasmie) — abzufangen und durch Abbau dem Zellstoffwechsel noch
nutzbar zu machen.M In vielen Fällen werden die Nierenzellen dieser Auf-
gabe gewachsen sein, in manchen wird jedoch zur raschen Entfernung
dieser Proteine noch die Ausscheidung notwendig sein. Beim Abbau der
Proteine in den Nierenzellen entstehen vielleicht unter manchen Umstän-
den Abbaustufen, die für diese schädlich sind und sekundär zu Störungen
in der Niere selbst Anlaß geben. Zu prüfen ist auch, ob die Durchlässig-
keit von Nierenzellen für Eiweiß bestimmter Art in der gleichen Weise,
wie wir es l)eim Traubenzucker kennen gelernt haben, von der Reaktion
und dem lonengehalt des Blutplasmas abhängig ist.

Endlich kommt es auch zur Ausscheidung von Eiw^eiß im Harn,
wenn die Nierenzellen geschädigt sind. Es ist außerodentlich schwer,
in jedem einzelnen Falle die Frage zu entscheiden, welche Erscheinungen
primär sind, und welche sich sekundär entwickelt haben. Das Studium
der verschiedenartigen Fälle von Proteinurie und vor allem die Ergründung
ihrer Ursachen wird ohne Zweifel auch für die Beurteilung der Stellung
der Niere im Eiweißstoffwechsel von großer Bedeutung werden.

Fassen wir nunmehr alles zusammen, was wir über das Verhalten
<ler Proteine im tierischen Organismus wissen. Die Eiweißstoffe der Nah-
rung werden im Magendarmkanal stufenweise abgebaut. Es entstehen
Aminosäuren. Ob nur solche zur Resorption kommen oder auch Peptone
und Polypeptide, ist nicht bekannt. Jedenfalls tritt unter normalen Ver-
hältnissen nichts in die Blutbahn über, was seiner Struktur nach an Be-
standteile der mit der Nahrung aufgenommenen Proteine erinnert. Es ist
festgestellt, daß Aminosäuren zum Transport mit dem Blute kommen. Ob
daneben auch in der Darmwand bzw. in der Leber Plasmaeiweißkörper
gebildet werden, wissen wir nicht. Die einzelnen Zellen verarbeiten die
Aminosäuren in verschiedener Weise. Es werden daraus wertvolle Stoff-
wechselprodukte - Inkret- und Sekretstoffe bereitet. Ferner wird aus
ihnen Glukose gebildet. Manche Zelle wird aus den zugeführten Amino-
säuren und pjweißstoffen Zelleiweiß aufbauen und auch direkt jene
Proteine bereiten, die sie mit Sekreten nach außen abgibt. Es ist wohl
möglich, daß jede Zelle Umsatzeiweiß besitzt und daneben Proteine, die
zum I5au der Zolle selbst gehören. Manches spricht auch dafür, dal^ im
Blutplasma Proteine kreisen, die speziell als Nahrungsstoffe der Zellen
dienen.

Die Zellen können selbst Eiweiß abbauen. Sie bilden Aminosäuren
und verarbeiten diese genau so, wie die ihnen mit dem Blute zugeführten

') Vgl. Emil Abderhalden und Ändor Fodor : Zcitschr. f. phvsidl, Cheiii. 87.
22Q (1913). — Emil Abderhalden uud Erwin Schill': 87. 213 (l'.)13).

Abderhalden, Physiologische Chemie. 1. Teil, 5. Aufl. 41

()42 XXX. V'orlesnng.

Eiweißbausteine. Es ist dies jedoch offenbar nicht der einzige Weg des
Abbaus der Eiweißstoffe. Die Feststellung der im Blute und im Harn auf-
tretenden eigenartigen Säuren (Oxyproteinsäuren usw.) weist darauf hin,
daß, wie zum vorneherein anzunehmen war, der Eiweißstoffwechsel ver-
schiedene Bahnen kennt.

Die Umwandlung eines bestimmten Eiweißstoffes in einen solchen
ganz anderer Art bedingt einen weitgehenden Abbau und eine darauf
folgende Synthese. Die Zellen des tierischen Organismus können aus
Aminosäuren Eiweiß aufbauen. Ja sie vermögen sogar einzelne Bausteine
selbst zu bereiten. Andere, wie z. B. das Tryptophan und das Tyrosin
bzw. Phenylalanin, können sie hingegen nicht aufbauen.

Der Abbau der einzelnen Aminosäuren zu Glukose oder anderen
^'erbindungen und zu den Stoffwechselendprodukten — je nach der Tier-
art Harnstoff bzw. Harnsäure — erfolgt stufenweise. Eine ganze Reihe
von einzelneu Abbaustufen sind schon bekannt. Es gibt nicht nur einen
Weg des Abbaus. Je nach Bedarf kann die Zerlegung der Aminosäuren
eine verschiedene sein. Auf diesen Umstand weist uns auch der Befund
von Verbindungen hin, die unzweifelhaft zu bestimmten Aminosäuren Be-
ziehungen haben, jedoch sich nicht in den Hauptweg ihres Abbaus ein-
fügen lassen.

Im Harne treffen wir auf Verbindungen, die im Darmkanal unter
der Wirkung von Bakterien entstanden und in der Leber und vielleicht
auch noch in anderen Geweben mit bestimmten Verbindungen gepaart
worden sind. Wir lernten als Paarlinge das Glykokoll und die Schwefel-
säure kennen. Ferner erwies sich die der Glukose nahestehende Glukuron-
säure als eine Verbindung, die manche der von der Darmflora erzeugten
Produkte abfangen und festlegen kann.

Vorlesung XXXI.

Niikleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine.

Bei der Besprechung des Vorkommens der Eiweißstoffe erwähnten
wir, daß in den Zellen Eiweißverbindungen enthalten sind. Sie bestehen
aus Eiweißstoffen und ferner einem Anteil, der in keiner direkten
Beziehung zum Eiweiß steht. Eine derartige Klasse von Verbindungen
stellen die sogenannten Nukleoproteide dar. Sie sind in der Tier-
und Pflanzenwelt außerordentlich verbreitet. Es gibt wahrscheinlich nur
wenige Zellen, die nicht Nukleoproteide enthalten. Sie sind nämlich am
Aufbau der Zellkerne beteiligt. Fehlen diese, dann kommen, soweit unsere
Kenntnisse reichen, auch die genannten Proteide nicht vor. Sie sind zu-
erst von Miescher^) aus den Kernen der Eiterzellen gewonnen worden.
Später dienten die verschiedensten Organe zur Darstellung von Nukleo-
proteiden. Sie werden vorläufig nach ihrer Herkunft benannt. So spricht
man von Pankreasnukleoproteiden, Thymusnukleoproteiden usw.
Ein sehr gutes Ausgangsmaterial zur Gewinnung dieser Proteide stellen die
kernhaltigen roten Blutkörperchen der Vögel, Reptilien und Amphibien dar. 2)
Ferner bestehen die Spermatozoenköpfe ^) fast ganz aus Nukleoproteiden.

Die Nukleoproteide stellen weiße Pulver dar. Sie lösen sich in Alka-
lien. In Wasser und Salzlösungen sind sie wenig löslich. Die wässerige
Lösung reagiert sauer. Wir können die Nukleoproteide als solche nicht
so genau charakterisieren, daß sie ohne weiteres an ihren Eigenschaften
erkannt werden könnten. Vor allem vermögen wir nicht den Beweis zu
führen, daß irgend ein Nukleoproteid im genuinen Zustande zur Beobach-
tung gekommen ist. Um sie zu gewinnen, sind meistens ziemlich eingrei-
fende Methoden nötig. Es müssen die Kerne zerstört werden. Dann erfolgt
ihre Abscheidung durch Säuren oder durch Aussalzen. Ohne Zweifel sind
die Nukleoproteide hochmolekulare Verbindungen. Sie enthalten nicht nur

') Fr. MiescJier: Hoppe-Sci/lers mediz.-chem. Uutersiichuugcu. H. 4. 441 (1871).
Vgl. auch die histochemischen und physiologischen Arbeiten von Friedrich Miescher.
F. C. W. Vogel. Leipzig 1897.

^) Vgl. r. Plöfiz: Hopj)e-Sei/lers mediz.-chem. Untersuchungen H. 4. 451 (1871).
- F. Hoppe-Seyler : Ebenda. H. 4. 486 (1871).

") F. Miescher: Verhandl. d. naturf. Gesellsch. zu Basel.. 6. 138 (1874); Arch. f.
experim. Path. u. Pharmak. 37. 100(1895). — A. Kossei: Zeitschr. f. physiol. Chem. 22.
17(5 (189G). — (). Schmiedeherg: Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 4.3." 57 (1900). —
Vgl. diMoh Richard Biirian: »gebn. d. Physiol. 5. 768 (1906).

41*

(344 XXXI. Vorlesimg.

ein Molekül Eiweiß, sondern es sind in ihnen mehrere Kiweißanteile
o-ebunden. War es schon bei den einfachen Eiweißkörpern ganz un-
möglich, festzustellen, ob sie einheitlich sind, so stoßen wir erst recht
auf große Schwierigkeiten, wenn für irgend eines der beschriebenen
Xukleoproteide der Nachweis geführt werden soll, daß eine chemisch
reine Verbindung vorliegt. Die Möglichkeit, daß verschiedenartige Ver-
unreinigungen, z. B. Proteine, bei der Ausfällung der genannten Proteide
mitgerissen werden, liegt nahe. Fernei- zeigen sich bei den Proteiden die
gleichen Erscheinungen, wie bei den Proteinen. Auch sie können infolge
ihres Gehaltes an Eiweißstoffen denaturiert werden. Dabei ändern sich
natürlich die Eigenschaften der ursprünglichen Anteile des Zellkernes.

Die Nukleoproteide sind in erster Linie durch ihren Ge-
halt an Nukleinsäuren charakterisiert. Diese besitzen ganz charak-
teristische Bausteine. Da es gelungen ist, aus den Nukleoproteideu durch
Verdauung mit Magensaft einen von diesem nicht weiter spaltbaren Best
abzuspalten, während gleichzeitig Eiweiß in Pepton übergeführt wird, so
nimmt man an, daß die Nukleoproteide einen Eiweißkomplex besitzen,
der locker in das ganze Molekül eingefügt ist, während ein zweiter Anteil
mit der Nukleinsäure noch in Verbindung bleibt und das erwähnte, vom
Magensaft übrig gelassene Produkt darstellt. Es ist Nuklein genannt
worden. Vom Pankreassaft wird dieses in Nukleinsäure und Eiweiß
gespalten. Dieses letztere wird dann unter Wasseraufnahme abgebaut.
Das folgende Schema trägt diesen Beobachtungen Bechnung:

Nukleoproteid Nukleoproteid

/ \ Eiweiß Eiweiß]

Eiweiß Nuklein oder besser Nukleinsäure '

/\
Eiweiß Nukleinsäuren

Es ist fast sicher, daß dieses Schema die Zusammensetzung der
Nukleoproteide nicht richtig wiedergibt. Die Verhältnisse liegen nicht so
einfach. Der Magensaft spaltet nicht nur Eiweißanteile ab, sondern setzt
wenigstens in manchen Fällen auch Phosphorsäure in Freiheit. Es ist
unbekannt, ob nur ein p]iweißmolekül bei der Einwirkung des Pepsins frei
wird, oder ob vielleicht mehrere Proteinanteile am sogenannten Nuklein
sitzen. Die gleiche Frage nach der Zahl der Proteinmoleküle wiederholt
sich bei derjenigen nach dem Aufbau des Nukleins. Nur eines ist sicher
festgestellt worden, nämlich, daß am Aufbau der Nukleoproteide basische
Proteine — Histonc und Protamine — teilnehmen. Ob jedoch auch mit
diesen wiederum saure Eiweißkörper in Verbindung stehen, und damit die
Mannigfaltigkeit des Aufbaus der Nukleoproteide noch weiter gesteigert
wird, wissen wir nicht. Jedenfalls kennt die Zusammensetzung der Pro-
teide in ihrer Verschiedenartigkeit keine (u'enzen. Jede Zellart dürfte wohl
über eigenartige, für sie und ihre Funktionen charakteristische Xukleo-
l)roteide verfügen. Erwähnt sei noch, daß diese Proteide nicht aschefrei
erhalten werden. Einmal enthalten sie immer Phosphorsäure. Diese gehört,
wie wir gleich vernehmen werden, zu den Bausteinen der Nukleinsäuren.
Daneben trifft man immer auch auf andere Aschenbestandteile und

Nukleopruteide. Xukleiiisilmcii und ihre Bausteine. (j45

iiamoiitlich auf Eisen. \'orlüufig läßt es sich nicht entscheiden, ob diese
anorganischen Stoffe dem Bau der Nukleoproteide angehören, oder ob sie
\'erunreinigungen darstellen.

Genauer studiert sind Xukleoproteide aus der Thymusdrüse^), der
Schilddrüse'^), aus Pankreas^), aus der Nebenniere*), aus der Leber-'j,
dem Gehirn usw.") Ferner sind aus den Köpfen der Spermatozoen^j
solche dargestellt worden. Besonders die Lachsspermatozoenköpfe sind ein-
gehend untersucht worden. Sie enthalten im entfetteten Zustand ungefähr
^'>07o Nukleinsäure, 3öVo Salmin und 2-5% anorganische Stoffe.

Während, wie schon betont, die Nukleoproteide als solche im allge-
meinen nicht so charakterisiert werden können, daß eine bestimmte ^'or-
stellung über ihren Aufbau möglich ist, so sind dagegen unsere Kennt-
nisse über die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Nuklein-
säuren viel bessere. Wir werden uns hauptsächlich mit diesen Verbin-
dungen und ihren Bausteinen befassen. Über die Proteinauteile der
Nukleoproteide können wir nämUch nichts aussagen, was wir noch nicht
erwähnt hätten. Sie unterliegen im Magendarmkanal dem gleichen Abbau,
wie die als solche aufgenommenen Proteine. Im Zellstoffwechsel erleiden
sie auch die gleichen Umwandlungen. Bei den Nukleinsäuren dagegen
stoßen wir auf Vei'bindungen, die zu ganz eigenartigen charakteristischen
Stoffwechselprodukten führen.

Die Nukleinsäuren haben, wie ihr Name besagt, saure Eigen-
schaften. Ihre typischen Bausteine sind Purinbasen und Pyrimidinbasen.
Ferner enthalten sie eine Kohlehydratgruppe und Phosphorsäure.
Die Nukleinsäuren sind bis jetzt, als solche nicht in Kristallform erhalten
worden. Sie lösen sich in Wasser und ferner in AlkaUen. Sie lassen sich
aus ihren Lösungen durch Mineralsäuren abscheiden. Mit Schwermetall-
salzen und Erdalkalien bilden sie in Wasser unlösliche Salze.

Ehe wir zur Besprechung der Konstitution der Nukleinsäuren über-
gehen, wollen wir uns mit dem Aufbau der einzelnen ihrer Bausteine
befassen, und uns erst dann die L^rage vorlegen, wie diese unter sich
verknüpft sind. Wir beginnen mit der Besprechung der Purinbasen. Es
sind bei den bisher untersuchten Nukleinsäuren zwei verschiedene Ver-
bindungen der Klasse der Purine aufgefunden worden, nämlich das Adenin
und das Guanin. Man hat sie auch als Aminopurine bezeichnet. Sie
stehen in nächster Beziehung zu der bereits besprochenen Harnsäure. Sie
enthalten, wie diese, den Purinkern:

*) L. Lilienfeld: /eitschr. f. physiol. Chemie. 18. 478 (1894). — II'. Ihtiskamp :
El.euda. 34. 32 fl'901). — J. Baiu/: Hofmeistcn Beitr. 4. 115. 331 (1903): ">. 317 (1904).
— F. Malengreau: La Cellule. 17. 339 (1900).

-) A. 'Ostvuld: Zeitschr. f. physiol. Ghem. 27. 14 (1899).

■*) O. Hammarsten : Zeitschr. f. physiol. Chern. 19. 19 (1894). — E. l'mber: Zeit-
schrift f. kliu. Med. 40. 4(54 (1900). — A. Gamgie: Compt. reiid. de la soc. biol. 55. 22r>
(1903). — A. (iaingee uud W'.. Tones: Hof meistens Beitr. 4. 10 (1903).

*) W. Jones und G. H. Whipple: Americ. Journ. of Physiol. 7. 423 (1902).

') J. Wohlgemuth: Zeitschr. f. physiol. Chem. 37. 475 (1903); 42. 519 (1904);
44. 530 (1905).

^) A. Levene: Arch. f. Neurol. u. l'sycbopathol. 5. 1 (1899).

') Fr. Miescher: loc. cit. S. 643, Zitat '). — li. Burian : Kri/elmisse iler Fhvsiol.
5. 768 (1906).

640

N(i)-

C

(6)

C[(6) -^ (7)

N(3) — C(4) — N^9)

Purinkern.

XXXI. Vorlesung.

N=CH

■ I I

HC C— NH

N— C— N
Purin.

Seine Glieder sind von Emil Fischer ^) in der in der vorstehenden
Formel angegebenen Weise numeriert worden. Bei der Bezeichnung der
einzelnen Verbindungen gibt die Zahl, die den einzelnen Gruppen beigegeben
ist, an, an welcher Stelle diese in den Purinkern eingefügt sind. So ist
die Harnsäure nach dieser Bezeichnungsweise ein 2, 6, 8-Trioxypurin:

NH— CO

I *^^ I
0C,o, C-NH

(^^)C( )

NH— C-NH
Harnsäure

oder

N=C.OH
HO. C(2)C— NH

(8))C . OH

N— C— N
Harnsäure.

Beide" der angeführten tautomeren Formen der Harnsäure dürften
vorkommen.';

Das Adenin ist ein 6-Aminopurin:

N=C.NH.

I 1
HC C— NH

>CH

N— C— N
Ad enin = 6-Aminopurin.

Dem Guanin entspricht die Konstitution eines 2-Amino-6-oxy-
purins:

NH-CO N=:C.OH

NH., .C C— NH

oder

NH, . C C— NH

^CH

N-

-C-

/

-N

VW

-C-N N-

Guanin = 2-Amiuo-6-oxypurin.

Das Adenin ist von A. Kossei "^J im Pankreasgewebe aufgefunden
worden. Es findet sich außer als Baustein von Nukleinsäuren auch frei im

') Vgl. über die Chemie der Piiringruppe die klassischen Arbeiten von r. Baeijer
und besonders von Emil Fischer. Die Arbeiten des letzteren Forschers sind zusammen-
gefaßt in: Untersuchungen in der Puringruppe (1882— 1906) von Emil Fischer. J.Springer.
Berlin 1907.

■') Albrecht Kossei: Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 18. 79, 1928 (1885); Zeit-
schrift f. phvsiol. Chemie. 10. 250 (1886); 12. 241 (1888). — Vgl. über seine Synthese:
Emü Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 30. 2226, 2241 (1897). — W. Traube:
Liehiqi^ Annalen. 331. 64 (1904).

Xukleoproteide. Nukleinsüurpn uikI ihre Bausteine. 547

Harn, jedoch nicht regelmäßig, ^j Auch in den Fäzes ist es enthalten. 2) Ferner
wird es sicher beim Ab- und Aufbau der Nukleinsäuren in den Zellen in Er-
scheinung treten. Im Pflanzenreich ist man dem Adenin oft begegnet, so
in den Teeblättern 3), im Zuckerrübensaft *). in Bambusschößlingen ■'*), im
Steinpilz *5) usw.

Adenin kristallisiert aus verdünnten wässerigen Lösungen mit drei
Molekülen Kristallwasser in langen Nadeln und aus konzentrierten Lösungen
ohne Kristall Wasser. Im letzteren Falle entstehen wetzsteinförmige Kri-
stalle.^) Adenin bildet Verbindungen mit Basen, Säuren und Salzen. So sind
z. B. das Blei- und Silbersalz dargestellt worden, ferner das salzsaure und
schwefelsaure Salz. Ferner ist das Pikrat zu erwähnen. Zum Nachweis des
Adenins eignet sich am besten seine Umwandlung durch Erwärmen mit
Zink und Salzsäure in eine Verbindung, die in neutraler oder alkalischer
Lösung unter Aufnahme von Sauerstoff sich rot färbt.») Versetzt man die
wässerige Lösung von Adenin mit Eisenchlorid, dann tritt Rotfärbung ein.

Das Guanin ist von Unger '•*) im Guano entdeckt worden. Als Bau-
stein der Nukleinsäuren erkannte es Ä. Kossel.'^^) Guanin ist im freien Zu-
stand in verschiedenen Organen ''), ferner in den Fäzes ^2), in den Schuppen
mancher Fische ^^) usw. nachgewiesen worden. Gewöhnlich erhält man das
<iuanin in Form eines amorphen Pulvers. Es kann unter geeigneten Be-
dingungen in kugeligen oder garbenförmigen Aggregaten von Prismen und
Pyramiden gewonnen werden. Es bildet, wie das Adenin, mit Basen, Säuren
und Salzen Verbindungen.

Adenin und Guanin gehen unter Ammoniakabspaltung in sogenannte
()xy-purine über. Aus Adenin entsteht Hypoxanthin — 6-Oxypurin.
aus Guanin Xanthin = 2, 6-Dioxypurin:

N=C . NH2

HC C— NH

^CH —^

N— C— N
Adenin = 6- Aminopurin

') M. Kri'K/cr und G. Salomon : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 24. 364 (18Ü8); 26.
.•iV2 (1898).

*) M. Krüger und A. Schittenhelm : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 35. 153 (1902).
») M. Krüger: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 16. 164, 329 (1892); 21. 275 (1895/96).
*) K. V. Lippmann: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 29. 2651 (1896).
5) G. Totani: Zeitschr. physiol. Chemie. 62. 113 (1909).

*) K. Yoshimura : Zeitschr. f. Unters, d. Nahrungs- u. Genußmittel. 20. 153 (1910).
Vgl. auch K. Yoshimura und M. Kanal: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 86. 178 (1913).
') F. 360—365" unter Zersetzung. Bei 220" sublimiert es unzersetzt.
*) Hypoxanthin gibt die gleiche Reaktion.

8) Bodo Unger: Liebig?, Annalen. 51. 395 (1844); 58. 18 (1846); 59. 58 (1848).

") A. Kossei: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 7. 15 (1880). — Vgl. dazu auch C.Pic-

curd: Ber. d. Deutschen Chem, Gesellsch. 7. 1714 (1874). — Vgl. über seine Synthese:

h^mil Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 30. 1116, 2253 (1897). — >>'. Traube:

Kbenda. 33. 1371 (1900).

»M A. Kossei: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 7. 19 (1882/83); 8. 406 (1883/84).
»-) M. Krüger und A. Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 35. 158 (1902).
") Veit: Zeitschr. f. wissench. Zoologie. 15. 515 (1865). — Bethe: Zeitschr. für
physiol. Chemie. 20. 472 (1895).

648

XXXI. Vorlesuu^.

N=C.()H

HC C-NH

oder

NH— CO
HC C-NH

^CH

/'

CH

N— C— N N C— N

I. Hy poxanthin — 6-().\ypnrin. H.

N=:C.()H

NH, . C C— NH

oder

/

CH

N— C— N

NH-CO
NH, .C C ~NH —>

>

N_C-N

Guanin = 2-Amino-6-oxypuriii
N=:C . OH NH— CO

HO . C C— NH

oder

OC C— NH

■/

CH

/

CH

N_C— N

NH— C— N

I. Xanthin=:2, rt-Dioxypurin. H.

In beiden Fällen tritt die NHg-Gruppe aus und wird durch eine Oxy-
gruppe ersetzt. Die erste Formel (I) zeigt beim Hypoxanthin und beim Xan-
thin diese Umwandlung an. In der zweiten Formel (II) ist die Umlagerung
dieser Laktimform in die Laktamform vollzogen. Dieser Oberführung von
Aminopurinen in Oxypurine werden wir noch wiederholt begegnen, wenn
wir das Verhalten der ersteren in den Geweben besprechen werden. Wir
werden dann auf den Vorgang der Desaminierung eingehen. Hier sei
nur erwähnt, daß man an eine hydrolytische Abspaltung der Aminogruppe
denken kann:

X = C . NIF, + H., O — NH, —y N = C . Oll — >► HN — CO

Diese Umwandlung der Aminopurine in Oxypurine wurde auch bei
der Darstellung der Bausteine der Nukleinsäuren beobachtet. Man glaubte
lange Zeit, daß am Aufbau dieser Verbindungen auch Oxypurine beteiligt
seien, bis vor allem Sieudel den Nachweis erbrachte, daß diese sekundär
aus ersteren entstehen und somit nur Adenin und Guanin Bausteine der
Nukleinsäuren sind.

Hypoxanthin und Xanthin sind in der Natur sehr verbreitet.
Die erstere Verbindung ') ist von Scherer 2) im Herzmuskel und in der
Milz entdeckt worden. Sie findet sich auch in anderen Organen, ferner im

') Vgl. ihre Synthese: Emil Fischer: Her. d. Deutschen Chein. Gesellsch. 30.
2226 (1897). - W. Traube: Liebigs Anualeu. 332. 64 (1904).

«) Scherer: Liehig?. Annalen. 73. 328 (1850). — Vgl. auch Strecker: Ebenda.
108. 129 (1858).

Nukleoproteidc. Xukleiusaureu uiul iliro Baiisteino. g49

Harn ^) und in den Fiizes.-) Hypoxanthin wurde ferner \ on Kassel ») beim
Abbau von Nukleoproteiden erhalten. Es bildet mikroskopische Nadeln. Es
löst sich in Wasser ziemlich schwer und bildet mit Basen. Säuren und
Salzen Verbindungen.

Das Xanthin*) ist von Marcct^>) in Harnsteinen entdeckt worden.
Es findet sich im Harn «) und in den Fäzes. ^) Bei der Spaltung von
Nukleinsäuren wurde es von Kossei ^) aufgefunden. Es kristallisiert mit
einem Molekül Wasser in farblosen, zu Drusen vereinigten, rhombischen
Platten. Es löst sich sehr schwer in Wasser. Es sind Verbindungen des
Xanthins mit Basen, Säuren und Salzen bekannt. Wird eine xanthinhaltige
Flüssigkeit mit Chlorwasser eingedampft, dann hinterbleibt ein gelb ge-
färbter Rückstand. Bei höherer Temperatur wird er rot. Befeuchtet man
ihn mit Ammoniak, dann tritt eine prachtvolle purpurrote Färbung auf
(Murexid).") Diese Reaktion ergibt auch die Harnsäure.

Neben den Aminopurinen x\deuin und Guanin sind am Aufbau der
Nukleinsäuren noch Pyrimidinbasen beteiligt. Ihre Entdeckung^ ver-
danken wir Kossei. Es sind drei Vertreter dieser Klasse von \'erbindungen
aus Nukleinsäuren gewonnen worden, nämlich das Thymin, das Zytosin
und das Urazil. Sie leiten sich vom Pyrimidinkern ab. Auch in ihm sind
die einzelnen Elemente mit Zahlen versehen worden, damit die Stellung
der einzelnen Gruppen bei den einzelnen Verbindungen genau gekenn-
zeichnet werden kann :

I I

HC(2) (5)CH

11 II

Der Pyrimidinkern ist auch im Purinkern enthalten, wie die Formel I
zeigt. Formel II stellt dar, daß im Purinkern auch der Imidazolkern
vorhanden ist:

N— (' N— C

(' ("— N C : C— N

I

/c I

N— (' ' N N— ("— N

I. II.

)('

*) E. Salkowski: Mrchows Archiv. 50. 19,') (1870). — G. Saloiuon: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 2. 94 (1878/79); 11. 410 (1887).

^) M. Krüger und A. Schittenhelm : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 35. 158 (1902).
— A. Weintraud: Zentralbl. f. iuu. Med. 16. 453 (1895).

') A.Kossel: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 3. 291 (1879); 5. 152 (1881); 10. 258 (1886).

■•) Vgl. seine Synthese bei Emil Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 30.
2232 (1897). — W. Traube: Ebenda. 33. 1371, 3043 (1900).

^) Marcet: An essay ou the chemical history and mcdical treatment of calcul di-
sorders. London 1817. — Vgl. auch Wöhler und J. Liebig: Liebigs Annalen. 26. 340 (1838).

«) Sirecker: Lie%s Annalen. 102. 208 (1857);' 108. 140, 151 (1858). — Scherer:
Ebenda. 107. 314 (1858). - M. Krüger und G. Salomon: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
21. 1B9 (1895). — M. Stadthagen: Virchoivs Archiv. 109. 414 (1875).

') M. Krüger und A. Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. (^hem. 35. 161 (1902)

") A. KoRsel: Zeitschr. f. i)hysiol. Chemie. 4. 292 (1880). ») V^'l. S. 590.

1

COOH

1
CO +

CH - Hoü

II

yn.

11
CH,

arnstoff

Acrylsäure

550 XXXI. Vorlesung.

Die Konstitution des Pyrimidinkernes ergibt sich aus der folgenden
Synthese des Urazils^):

NH=CO NH— (H)

I I I I

CO CH, — 2H — >► CO CH

I r I II

NH— CH., NH — CH

Hydrourazil Urazil.

Das Zytosin hat die Konstitution eines 6-Amino-2-oxypyrimidins2);

N=c6)C.NH.,

I I

0C(2) CH

I II

HN CH

Zytosin.

Es ist von Ä. Kossei und A. Xeumann ») als Baustein der Thymus-
uukleinsäure festgestellt worden. Durch Desaminierung geht es leicht in
Urazil über. Dieses hat die Konstitution eines 2, 6-Dioxypyrimidins:

HN— CO

I I
OC CH

1 II
HN— CH

Urazil.

Zytosin und Urazil stehen in den gleichen Beziehungen zueinander,
wie z. B. das Adeuin und das Hypoxanthin. Auch hier können wir an eine
hydrolytisch herbeigeführte Desaminierung des Zytosins denken. AscoU*)
hat das Urazil zum erstenmal aus Hefenukleinsäure isoliert. '^)

Das Thymin endlich ist 5-Methyl-urazil = 5-Methyl-2, G-
dioxvpyrimidin ^)\

•^ HN— (^0

I I
OC C.CHa

I II
HN — CH
Thvmin.

') Emil Fischer uud Georg lioeder: Ber. d. Deutscheü Chem. Gesellsch. 34. 3752
(l'JOl). — Vgl. ferner: Henry L. Wheeler und L. M. Liddle: Americ. Chem. Jouru. 30.
1152, 1156 (1908). — H. L. Wheeler und F. U. Merrian: Ebenda. 29. 478 (19Ü3). —
Ferner S. Gabriel und J. Colman: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 36. 3379 (1903).

^) Vgl. seine Synthese: U. L. Wheeler und Treat ß. Johnson: Americ. Chem.
Journ. 29. 492, 503 (19Ü3).

*) A. Eossei und A. Neumann: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 27. 2215 (1894).
— A.Kossel und H. Sfcudel: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 37. 177, 377 (1902); 38. 49 (1903).

*) A. Ascoli: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 31. KU (1900/01). — U. Steiidel:
Ebenda. 32. 244 (1901). — A. Kossei und II. Steudel: Ebenda. 37. 245 (1902).

^) Vgl. auch P.A.Levene u. W.A.Jacobs: Ber. d. Deutsch, ('hem. Gesellsch. 43. 3150
(1910); 44. 1027 (1911). — F.A.Levene und F.B.LaForge: Ebenda. 43. 3164 (1910).

*) Vgl. seine Synthese: Emil Fischer und Georg lioeder: 1. c. S. 650, Zitat '). —
Otto Gerngroß: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 38. 3408 (1905).

Nukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine. (551

Die Entdeckung- des Thymins verdanken wir ebenfalls A. Kossei und
A. Neumann.^) Das Zytosin kristallisiert in farblosen, durchscheinenden
Platten.2) Die Lösung dieser Verbindung ergibt, mit liromwasser erwärmt,
auf Zusatz von Barytwasser eine Purpurfärbung. Thymin ist auch in
Kristallform erhalten worden. Es bildet dendritisch oder sternförmig
gruppierte kleine Plättchen. Beim vorsichtigen Erhitzen sublimiert es.»)
Das Urazil endlich kristallisiert in Form feiner Nädelchen.*)

Als weitere Bausteine der Nukleinsäuren haben wir die Phosphor-
säure und Kohlehydrate erwähnt. Die Kohlehydratgruppe ist ohne
Zweifel nicht einheitlich. Es sind Kohlehydrate der Sechskohlenstoffreihe
und ferner Pentosen am Aufbau von Nukleinsäuren beteiligt. Die Art
der ersteren konnte bis jetzt nicht mit völliger Sicherheit festgestellt
werden, dagegen ist als Baustein mancher Nukleinsäuren die Pentose
d-Ribose erkannt worden:'')

H— C— OH

H— C— OH

1
H— C— OH

I
CH2 . OH

d-Ribose.

Ob daneben noch andere Pentosen, z. B. die Xylose''), als Baustein
von Nukleinsäuren in Betracht kommen, ist sehr fraglich geworden. Auf
das Vorkommen von Hexosen in Nukleinsäuren ist geschlossen worden,
weil bei der Spaltung von solchen mit starken Säuren Lävulinsäure,
CH3 . CO . CH2 . CH, . COOH, zur Beobachtung kam. Hexosen liefern
nämlich unter den gleichen Bedingungen ebenfalls diese Säure. Ferner
ist es gelungen, bei der Spaltung von Nukleinsäuren eine Epizucker-
säure genannte, der Zuckersäure nahe verwandte Kohlehydratsäure zu
isolieren.^)

') A. Kossei und A. Nemnann: Ber. d. Deutschen Ghem. Gesellsch. 26. 2753 (1893);
Zcitschr. f. phvsiol. Chemie. 22. 188 (1896). — Vgl. ferner //. Steudel und A. Kossei:
Ebenda. 29. 3Ö3 (19Ü0). — H. Steudel: Ebenda. 32. 241 (1901). — W. Jones: Ebenda.
29. 20 (1899). — Wl. Gidewitsch: Ebenda. 27. 292. 368 (1899).

") F. 320—325" unter Zersetzung.

^) F. 321'' unter Gasentwicklung.

*) F. 325" unter Zersetzung.

°) Vgl. S. 29. — P. A. Levene und W. Jacobs: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch.
42. 1198, 2102, 2469, 2474, 3247 (1909); 43. 3142 (1910). — Vgl. auch F. Haiser und
/-'. Wenzel: Mouatsh. f. Chemie. 31. 357 (1910).

8) Vgl. Carl Neilberg: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 35. 1467 (1902). —
('. Neuherg und ß. Brahn : Biochem. Zeitschr. 5. 438 (1907).

') H. Steudel: Zeitschr. f. phsyiol. Chemie. 50. 538 (1907): 52. 62(1907); 55. 4()7
(1908); 56. 212 (1908).

(352 XXXI. Vorlesung.

Neuerdings wird die Frage erörtert, ob der Sechskohlenstoffzucker mancher
Nukleinsäuren in Beziehung zum Glukal'), einer Verbindung der Formel
Ce,H,„0,, stehtJ)

Nachdem wir nunmehr die Konstitution der einzelnen Bausteine der
Nukleinsäuren kennen gelernt haben, ergibt sich ganz von selbst die P'rage,
in welcher Weise die einzelnen Verbindungen in diesen verknüpft sind.
Es ist auch hier wie bei den Proteinen versucht worden, durch stufen-
weisen Abbau der einzelnen Nukleinsäuren zu Produkten zu gelangen, die
noch mehrere Bausteine gebunden enthalten. Das Studium derartiger Bruch-
stücke mußte ohne Zweifel zu Anhaltspunkten über die Struktur des Aus-
gaugsmateriales selbst führen. Der ganzen Forschung auf diesem Gebiete
kam die Beobachtung zu Hilfe, daß einfachere, den Nukleinsäuren sehr
nahe stehende Verbindungen zum Studium der Verkettung der einzelnen
Bausteine zur Verfügung standen. Es handelt sich in erster Linie um die
von J. L'ich/g^) im Fleisch extrakt aufgefundene Inosinsäure. Sie ent-
hält je ein Molekül Phosphorsäure, d-Pibose und Hypoxanthin.
Es ist nun geglückt*), dieses Nukleotid einerseits in eine Verbindung zu
zerlegen, die Phosphorsäure und d-Ribose enthält und andrerseits in eine
solche, in der die Pentose mit Hypoxanthin verknüpft ist. Man kann diese
aus zwei Bausteinen zusammengesetzten Produkte, da sie ein Kohlehydrat
enthalten, als Glukoside auffassen und sie dementsprechend nach dem
Vorschlage von Leren c Nukleoside nennen.^)

Die Inosinsäure liefert bei der teilweisen Hydrolyse die Nukleoside
d-Ribose-phosphorsäure und d-Ribose-hypoxanthin. Die letztere
Verbindung ist Inosin genannt worden. Zweckmäßiger ist die Bezeich-
nung Hypoxanthosin:

Phosphor-
säurerest (1-Kiboserest

H 11 H
//OH III A)

0=:P^0 — CH2 . C . G . C . Cf

\0H III "H

OH OH OH

d-Ribose-phosphorsäure

*) Vgl. Emil Fischer: Ber. d. Deutscbeu Chem. (iesellscli. 47. 19(5 (1914).

•') Vgl. R. Feulqen: Zeitschr. f. pbysiol. Chemie. 100. 241 (1917). — R. Fenlgcn
iiiul G. Landmann: Ebenda. 102. 2G2 (1918). — Vgl. aucb S. 20 und 27.

') J. V. Liebifi: Liebifß Annalen. 62. 317 (1847). — Gregori: Ebenda. 64. 1Ü(>
(1847). — F. Haiser: Monatsb. f. Cbemie. 16. 190 (1895). - F. Bauer: Hofmeistern
Beitr. 10. 34ö (1907). — C. Neuberg und B. Brahn: Ber. d. Deutschen Cbeni. Gesellscb.
5. 478 (1907). — F. Ifaiser und F.'Wnizel: Ebenda. 29. 161 (1908); l)>. 147, 377 (1909):
31. 357 (1910).

*) P. A. Lcvene und W. A. Jacobs: Ber. d. Deutschen dheni. (iesellscb. 42. 33f».
1198 (1909); 43. 3162 (1910): 44. 746 (1911).

^) Vgl. über die Synthese von Nukleosiden: Emil Fischer und /:-'. Helfe ri eh :
Ber. d. Deutschen Chem. fiesollsch. 37. 210 (1914). — Emil Fischer, B. Helferich und
P. Ostmann: Ebenda. 53. 873 (1920). — B. Ilrlicrirh und M. r. Kühlirei'n: Ebenda.
53. 17 (1920).

Nukleoproteide. Xiikleinsiuireu uud ihre Bausteine.

d-Riboserest Hypoxanthinrest

658

H II H H

CHo (OH) . C . C . C . C

OH OH

— 0

Ht'^

OC-

N— r

/ II

ii

-XH
CH

N

d-liihose-h}'poxanthin=:Inosin = Hypoxanthosin.

Noch unentschieden ist, ob die Kibose mit der Purinbase in 7- oder
>!-Stellung- verbunden ist.i) Beide Verbindungen zerfallen unter AVasser-
aufnahme in ihre Anteile:

II

OH

0 = P^0 — CH. . (' . C . C . C< ; + H,0
OH ' ^H -

OH OH OH
d- Kibose- phosphorsäure

H II H

OH

0 = P^OH + CH., (OH) . C . C . C . C,

OH

Phosphorsäure

H H H H

I 1
CH, (OH) . C . C . C . C

OH OH !

1 0 '

OH OH OH
d-Piibose

OC-
N— C

HC^

N— C-

-XH
CH + H, ()

-X

d - 1 ! i b 0 s e - h y p 0 X a n t h i n

H II H

OC— NH

.^O

CH, (OHj . C . C . C . Cf\: + /NH— C CH
i I ^^ HC • II II

OH OH OH
(l-i;ibose

^N C — N

Hypoxanthin.

Die Inosinsäure muß nach dem Ergebnis der teilweisen Hydrolyse
^oinit die folüende Struktur besitzen:

') \?1. hierzu Richard Buriau : Ber. d. Deutscheu Chem. (iesellsch. 37. 696,' 708
(1934): Zeitschr. f. physinl. Chemie. 51. A'lb (1907). — Ihinf: Fischer: Klienda. 60. 69 (1909).

654

XXXI. Vorlesuiicf.

OH

H H H H

0 = P — () . ( 'H, . C . C . C . C

! ■ I ! ;

OH OH OH 1
O

OC— NH

N— C CH

HC

oder

OH

H H H H

\

N— C— N

OC— NH

HN— C CH

0 = P — 0 . CH, . C . (^ . C . C

OH OH OH
()- —

>.

N— C— N

Der Komplex Phosphorsäure-Kohlehydrat-Purin oder -Pyrimidin ist
von Levene als Nukleotid bezeichnet worden. Ist er nur einmal vorhanden,
dann spricht man von Mononukleotiden. Finden sich jedoch mehrere
solcher Nukleotidkomplexe in einem Molekül vereinigt, dann wird das
durch die Bezeichnung Polynukleotid zum Ausdruck gebracht. Kennt
man die Anzahl der am Aufbau einer bestimmten Nukleinsäure beteiligten
Nukleotide, dann wird man genauere Namen, wie Di-, Tri-, Tetra- usw.
-nukleotide wählen. Ganz allgemein sind die Nukleinsäuren nach
dieser Art der Bezeichnung als Polynukleotide aufzufassen.

Ein weiteres, bis jetzt bekanntes Mononukleotid ist die Guanyl-
säure. Sie ist von Ivar Bang^) in der Pankreasdrüse entdeckt worden. 2)
Bei ihrer Spaltung erhält man je ein Molekül Phosphorsäure, d-ßibose
und Guanin. Bei der teilweisen Hydrolyse sind die beiden Glukoside
d-Ribose-phosphor säure und d-liibose-guanin = Guanosin:

H H H H
CH2 (OH) . C . C . C . C

OH OH

— 0

OC — NH

N — C C.NHa

HC

\

N— C— N
Guanosin.
erhalten worden. 3) Der Guanylsäure muß daher eine der Inosinsäure ähn-
liche Konstitution zukommen*), nur findet sich an Stelle des Hypoxanthins
Guanin. Außerdem scheint nach neueren Ergebnissen die Bindung zwischen
der d-Piibose und der Phosphorsäure eine andere als bei der Inosinsäure
zu sein. Sicher wird auch bei diesen Verbindungen erst die Synthese ein
endgültiges Urteil über ihre Konstitution ergeben. Bemerkt sei noch, daß

») Ivar Bang: Zeitsclir. f. phjsiul. Chemie. 20. 183 (1898); 31. 411 (1900). — Itar
Bang und ('. A. Raaschou: Hofmeister?, Beitr. 4. 175 (1903). — Vf^l. auch W. Jones und
L. G. Rowntree: Journ. of biol. Chem. 4. 289 (1908). — Walter ,/o»(?s;' Ebenda. 12. 31 (1912).

*) Vgl. ihre Eigenschaften bei li. Feulgen: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 106.249(1919).

*) P. A. Levene und W. A. Jacobs: Ber. d. Deutschen Chem. (lesellsch. 42. 24()9
(1909); Biochem. Zeitschr. 28. 127 (1910).

*) r. A. Levene und W. A. Jacobs: Biochem. Zeitschr. 28. 127 (1910). — Vgl. auch
//. Stetidel und P. Brigl: Zeitschr. f. pbysiol. Chemie. 68. 40 (1910).

Nukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine.

655

Guanosin in freiem Zustand aus der Pankreasdrüse gewonnen worden ist.
Es kommen somit in der Natur freie Nukleoside vor. Ferner erwies sicli
das in Pflanzen aufgefundene Vernin') als Guanosin. Es läßt sich durch
Desaminierung in Xanthosin, d. h. eine Verbindung von d-Iiibose mit Xan-
thin überführen. Auch durch Fermente wird diese Umwandlung bewirkt.-)
Wir haben bereits erwähnt, daß man die Nukleinsäuren als aus
mehreren Nukleotiden bestehend aufgefaßt und deshalb als Polynukleotide
bezeichnet hat. Daß diese Bezeichnung zurecht besteht, geht daraus her-
vor, daß es geglückt ist, aus Nukleinsäuren sowohl Nukleotide als Nukleo-
side») zu gewinnen. Aus Hef enukleinsäure *) sind Guanosin und Ade no sin
erhalten worden.^) Das letztere Nukleosid stellt eine Verbindung zwischen
d-Eibose und Adenin dar. Es hat die folgende Struktur:

H H H H
CH., (OH) . C . C . C . C-

OH OH I

0 !

NH, . C=N

N— C CH

HC

\

N— C— N

Adenosin konnte durch Desaminierung in Inosin, d. h. in Hypo-
xanthosin. übergeführt werden. Auch Organfermente vermögen diese
Umwandlung zu vollziehen.") In der Mutterlauge der beiden Nukleoside
fanden sich noch Produkte, die Pyrimidinbasen gebunden enthalten. Sie
sind Zytidin und Uridin genannt worden. Am Aufbau dieser beiden
Verbindungen sind Zytosin bzw^ Urazil und d-Ribose beteiligt.') Über die
Art der Verknüpfung der Pyrimidinbasen mit dem Kohlehydrat sind wir
noch nicht genau unterrichtet. Es kommen folgende Strukturmöglich-
keiten in Fraee:

H H H H ^"^-^—^

CH., (OH)

oder

C . C . C . C

I OH OH 1
0-

C CO

II I

Cn — NH

N=^=C . NH,

H H H H

CH., (OH) . C . C . C . C

OH OH

— 0

CO
N—

CH
-CH

Zytidin (d-Ribose-zytosin).

') K Schulze: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 66. 128 (1910).
') r. A. Levene und W. A. Jacobs: Biochem. Zeitschr. 28. 126 (191Ü).
^) P. A. Levene und IT, A. Jacobs: Journ. of biol. Ghem. 12. 421 (1912).
*) Ihr Entdecker ist Alf mann: Arch. f. (Anat. u.) Physiol. 529 (1889).

5) P. A. Lerene und W. A. Jacobs: Ber. d. Deutschen Clieni. Gesellsch. 42. 2474,
2703 (1909); 43. 3150 (1910).

6) W. Jones: Journ. of biol. Chem. 9. 169 (1911). — S. Amberg und W. Jones:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 73. 407 (1911).

') P.A. Levene und F.B.LnForge: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 45. 608(1912'.

656

XXXI. Vorlesung.

H H H H
CHo (OH) . C . C . (' . ("

OH OH I

( ) 1

CO XH

! I

C CO
CH— NH

oder

H H H H

CH. (OH) . C . C . C . C

OH OH
0

CO

-CO

1

CH

NH - CH
Uridin (d-Ribose-urazil).

Ferner ist es geglückt, aus Hefeuukleinsäure auch Verbindungen
von Zytidin^) und Uridin-i mit Phosphorsäure zu gewinnen. Neben
diesen Nukleotiden sind noch die folgenden isoliert worden: Adenosin-^)
und Guanosinphosphorsäure.*)

Aus Nukleinsäure, die aus der Thymusdrüse abgetrennt worden
war. ist eine Thymin-hexose-phosphorsäure isoUert worden. »i Diese
Verbindung ist in ihrer Zusammensetzung nach unter die Nukleotide ein-
zureihen. Sie liefert bei der vollständigen Spaltung Thymin, Lävuhnsäure und
Phosphorsäure. Ein weiteres ans Thymusnukleinsäure isoliertes Nukleotid
stellt die Zytosin-hexose-phosphorsäure dar.*^) Ferner ist ein Guanin-
hexosid aus der gleichen Nukleinsäure abgespalten worden.^) Es kommt
ihm folgende Struktur zu:

H

CHa (OH) . C . C . C . C . C

-N (' C . NH.,

HC

\

OH H Oll OH H

'N— C N

EndHch sei noch erwähnt, daß die aus Weizenembryonen gewonnene
Tritikonukleinsäure^) beider teilweisen Hydrolyse auch Nukleoside. und
zwar Guano sin und Adenosin ergab.-') Ferner wurde Zy tidin gewonnen.

') P. A. Leveiic und M\ A. Jacobs: Ber. d. Deutschen Cliem. Gesellsch. 44.
1027 (1911); Journ. of biol. Chemie. 124. 11 (1912). — -S*. ./. 1 hannhauser und //. Dorf-
müller: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 104. 65 (1918).

^) S. J. Thannhanscr und //. iJorfmüUer : Zeitschr. f. physiol. Chemie, lül). 121
(1917J. — 1'. A. Levene: Journ. f. biol." Chemie. 33. 425 (1918)*; 4». 415 (1919).

'■') Walter Jones und B. P. Kennedy: J. Pharm, and experim. Ther. 12. 253 (1918);
13. 45 (1919).

*) P. A. Lerene: Journ. f. biol. Chem. 31). 77(1919i: 40. 171 (1920); 41.483 (1920).

^)P.A.Lcrene und J.A.Mandel: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 41. 1905 (1908).

*) S. J. 1 hannhauser und B. Ottmslein: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 114. 39 (1921).

■) P. A. Lerene und W.A.Jacobs: The Journ. of biol. Chem. 12. 377 (1912).
— Vgl. auch John A. Mandel und Eduard K. Ihtnliam: Ebenda. 11. 85 (1912).

*) 'Ihoinas B. Oshorne und harte F. Harris: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 36. 85
(1902); Annal. Report of the Connecticut agricult. experim. Station. 305 (1900); 3(55
(1901); Journ. of the Americ. Chem. Soc. 22. 379 (1900).

") P. A. fjevene und F. B. La Forqr : Ber. d. Deutsclioii Chem. Gesellsch. 43.
31fi4 (1910).

Xukleoproteide. Niikleiusaureu uud ihre Bausteine.

()0 (

Aus den mitgeteilten Feststellungen gebt klar hervor, dali in der
Nukleinsäure Nukleotide bekannter Struktur enthalten sind. Es bleibt
nun noch die Frage, in \Yelcher Art und Weise sie in den einzelnen
Nukleinsäurearten unter einander zu Polynukleotiden vereinigt sind, und
welche Nukleotide und in welcher Anzahl diese im einzelnen Molekül
auftreten. Auch nach dieser Richtung sind bedeutsame Fortschritte erzielt.
Es ist gelungen, Hefenukleinsäure in Uridinphosphorsäure und ein
Trinukleotid^ -) aufzuspalten. Von dem letzteren hat T/mnnhauser
folgende Strukturformel entworfen:

HO

II
( ) . C'H., . ('

('

II
C .

HOx

0=^P . () . CH.,
OH/

011 Ol! OH

11 11 H I
C . C . C— c

i I I '

OH OH OH i

HOv
110/

H
O . CH, . C

OC— Nil

I i
N— C C .

HC< I! I;
N— C— N
NH.3 . 0=N

N— C CH

MI.

HC^

N— (-

(iuanyl-
s;iure

Adeiiyl-
siluro

H H

C . (' . C

OH OH
— O

N

(' . Nil.

CO

I

NH

(11

CH

Zytidin-

phosphor-

säure

Guanosyl-adenosyl -zytidyl-triphosphorsäure.

Durch Hydrolyse der genannten Verbindung konnten zwei kristal-
lisierte Produkte erhalten werden. Das eine erwies sich als Zytidin-
phosphorsäure 3) und das andere als das Dinukleotid der Guanosin-
adenosinphosphorsäure.*) Schließlich ist es auch geglückt s), ein
Purinnukleotid aus den Spaltprodukten des erwähnten Trinuklontides zu
i.-^olieren. nämlich die Adenosinphosphorsäure:

') S. J. Ihannhauser und G. Dorfmüller: Zeitscbr. f. plivsiol. ( heinie. 100. 121
(1917).

") Die von Thannhauser und Dorfmüller eingeführte Bezeichnun? Tripbosphor-
nukleinsäure für diese Verbindung erscheint mir niclit besonders glücklich gewählt zu
sein. Unter Nukleinsäure verstehen wir ein Polyuuklootid. Damit sind die Pbosphor-
säuremoleküle mit eingeschlossen. Man wird, um allen Mißverständnissen vorzubeugen,
die Bausteingruppen mit der Angabe, wieviele Nukleotide vereinigt sind, anführen
müssen.

'i Vgl. auch .S. ./. Thaiinluiiiser und d. horlniiiller: Zeitschr. f. plnsiol. Chemie.
104. 6;^ (1919).

■*) ^'. ./. Thannhauser und (j. Dorfmiiller : Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 51.
4(j7 (1918).

^) S. J. Thannhauser : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 107, 157 (1919). Vgl. ferner
Walter Jones und A. PJ. Richards: .lourn. of biol. Chemie. 20. 25 (1915). — Walter
Jones und B. E. Read: Ebenda. 29. 111, 123 (1917). — P. A. Lerem: Jonrn. of biol.
(.'hem. 31. 591 (1917); 33. 229, 425 (1918); 40. 415 (1919): 41 19, 4SB (1920).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, .'j. Aufl. 42

658

XXXI. Vorlesuuff.

H0\

HO/

H H H H

I I I I
) . CHo . C . C . C . C-

NH, . G=N
-N— C CH

( )H im

— O

HC^

'% II II

N— C— N

Sind wir auch zur Zeit über den allgemeinen Plan des Aufbaues
der Nukleinsäuren ganz gut unterrichtet, so darf doch nicht übersehen
werden, daß wir über die Art und Weise, wie die Nukleotide im Poly-
nukleotid untereinander verknüpft sind, noch keine bestimmten Angaben
machen können. Es stehen sich verschiedene Ansichten gegenüber. Levene^)
ist der Ansicht, daß die Phosphorsäuremoleküle in den Polynukleotiden
durch zweifache Veresterung mit den Kohlehydratgruppen vereinigt sind:

HO

0=

HO

=P— 0 .C.H^O., . C5H4N0O

i
0

0 =P— 0 . C5 H, 0.3 . C, H, N., 0

HO

0

=P—

Thannhauser '"") dagegen stellt sich vor, daß der von ihm aus der
Hefenukleinsäure gewonnene Trinukleotidkomplex (vgl. S. 657) durch äther-
artige Sauerstoffbrücken von Kohlehydrat zu Kohlehydrat zusammen-
gehalten wird. Ein solcher soll dann jeweils mit einem Mononukleotid
unter Anhydrierung des Phosphorsäurerestes verknüpft sein. ^)

Die Konstitution des aus der Thymusdrüse isolierten Polynukleo-
tides ist auch noch umstritten. Wie schon S. 656 erwähnt, ist es gelungen,
aus ihm Nukleotide zu isolieren. Bei vorsichtiger Spaltung ist aus der
Thymusnukleinsäure eine Verbindung erhalten worden, Thymosinsäure*)
genannt, deren Bariumsalz etw^a, wie folgt, aufgebaut sein soll :^)

*) P. A. Leccne: Joiirn. of biol. Chem. 33. 229 (1918). — Die Angaben von Walter
Jones und A. E. Richards: Jotirn. of biol. Chem. 20. 25 (191o) und Walter Jones und
B.E.Read: Ebenda. 29. 111 (1917), wonach es diesen Forschern gelungen ist, aus
Hefenukleinsäure Diuukleotide (Guaninzytosin- und Adeniuurazil-dinukleotid) zu isolieren,
sind nicht eindeutig. Es ist möglich, daß Gemische von Mononukleotiden vorgelegen
haben. Vgl. dazu P.A. Levene: Jouru. of biol. Chem, 33. 425 (1918).

*) Thannhauser und P. Sachs: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 109. 177 (1920).

■') Vgl. ferner W.Jones und B. E. Read: J. of biol. Chem. 29. 111 (1917).

■•) Dieser von IL Sfeudel vorgeschlagene Name ersetzt die Bezeichnung 'rhymiusäure.

*) R. Feulgen: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 101. 296 (1918). — Vgl. auch Stendel
und S.Reiser: Ebenda. 111. 297(1921). S. J. Thannhauser und B. Ottenstein :

Ebenda. 114. 39 (1921).

Xuklooproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine. 059

/Phosphorsäure— Kohlehydrat ....

rhosphorsäure — Kohlehydrat — Zvtosin

1
.Phosphorsäure — Kohlehydrat — Thymin

BaC

Ba<

Phosphorsäure — Kohlehydrat ....

In der Thymusnukleinsäure selbst würden in dieses Molekül noch
Guanin und Adenin einzufügen sein, und zwar in Bindung mit den beiden
Kohlehydratgruppen, die in obiger Formel noch nicht besetzt sind.i)

Die Nukleinsäuren sind nach dem Gewebe oder den Zellen, aus denen
sie zum erstenmal isoliert worden sind, benannt worden. Es liegt auf der
Hand, daß eine solche Art der Bezeichnung zu Schwierigkeiten führen
muß. So begegnen wir z. B. der Angabe, daß in der Pankreasdrüse Thymus-
nukleinsäure vorkommt ! Sobald die Konstitution der einzelnen Nuklein-
säuren aufgeklärt sein wird, wird man die bisherigen Namen fallen lassen
müssen, um sie durch solche zu ersetzen, die auf die Zusammensetzung
der Verbindung Bezug haben und nicht nur an ihre Herkunft erinnern.

Wir kennen eine Thymusnukleinsäure.2) Sie ergibt bei der Spal-
tung, wie schon erwähnt, eine Hexose, die erwähnten Purin- und Pyrimidin-
basen und Phosphorsäure. Sie stellt ein weißes Pulver dar, das in kaltem
Wasser schwer löslich ist. Dagegen ist sie in Alkalien, in Ammoniak und in
Alkalikarbonat und -azetat leicht löslich. Durch Mineralsäuren läßt sich die
Nukleinsäure wieder ausfällen. Mit Erdalkalien bildet sie lösliche Neutral-
salze. Bei genügender Konzentration erstarren diese Lösungen zu einer
Gallerte. Die aus Thymus isolierte Nukleinsäure dreht nach rechts. Wichtig
ist die Beobachtung; daß sie schon bei gewöhnlicher Temperatur in saurer
Lösung verändert und gespalten wird. Gegen Alkalien ist sie beständiger.

Ferner ist eine Nukleinsäure aus Harn beschrieben. 3) Ihre Zu-
sammensetzung und ihre Herkunft sind noch nicht genügend festgestellt.
Außerdem sind noch Nukleinsäuren aus verschiedenen Organen isoliert
worden.*)

Eingehend untersucht ist ferner, wie S. 656 dargestellt, die aus Hefe
dargestellte Nukleinsäure.») Sie ergibt mit Ausnahme der Kohlehyhrat-
gruppe die gleichen Bausteine, wie die Thymusnukleinsäure. Sie dreht
auch nach rechts. Das an ihrem Aufbau beteiligte Kohlehydrat ist eine
Pentose, und zwar die d-Iiibose.

Von Nukleinsäuren der. Pf lanzenweit ist bis jetzt nur die aus Weizen-
keimlingen isolierteTritikonukleinsäure") eingehender untersucht worden.
Sie ist sehr schwer von Beimengungen zu befreien. Ihre Eigenschaften
entsprechen in den meisten Punkten denen der Thymusnukleinsäure. Die

>) E. Fciügen: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 101. 288 (1918); 104. 1 (1919).

2) V gl. S. (556, 658.

3) K. A. H. Monier: Skand. Arch. f. Physiol. 6. 372 (1895).

*) Vgl. z. B. ./. A. Mandel und P. A. Levene : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 47.
140, 151 (1906); 49. 262 (1906); 50. 1 (1906).

5) Vgl. S. 656.

«) Vgl. S. 656. — Thomas B. Oshorne: The Americ. Journ. of Physiol. 9. 69
(1903). — Thomas B. Oshorne und F. W. Heiß: Ei)euda. 21. 157 (1908).

42*

(360 XXXI. Vorlesung.

Tritikonukleinsäure enthält Phosphorsäure, (Tiianin. Adenin, Zytosin. Thymin
und d-Ribose, außerdem scheint Urazil als primärer Baustein zugegen
zu sein.

Wir werden bei der Besprechung des Verhaltens der Nukleinsäuren
im tierischen Organismus uns hauptsächlich mit den Umwandlungen ihrer
Bausteine l)eschäftigen. »Sobald wir von einer Verbindung ihre Konstitution
nicht in allen Einzelheiten genau kennen, erhalten wir auf zahlreiche
Fragestellungen keine genaue Antwort. Wir können zurzeit weder die
Frage erörtern, in welcher Weise sich die Nukleoproteide der einzelnen
Zellarten unterscheiden, und ebensowenig sind vergleichende Studien über
die Eigenart einzelner Nukleinsäuren möglich. Es wiederholt sich bei
allen zusammengesetzten Verbindungen das gleiche Bild. Wir sind über
die Bausteine der einzelnen Substanzen genau imterrichtet. Ferner kennen
wir meistens auch die Konstitution von Verbindungen, die mehrere von
diesen Bausteinen enthalten. Je hoher wir jedoch in der Reihe der Abbau-
bzw. Aufbaustufen der betreffenden Verbindung aufsteigen, um so un-
sicherer werden unsere Kenntnisse. Sie versagen schlieljlich ganz, wenn wir
bei jenem Produkte angelangt sind, das Bestandteil der Zellen ist. Immer-
hin eröffnet die Kenntnis der Zusammensetzung derartiger, aus mehreren
Bestandteilen bestehenden Verbindungen aus einzelnen Bausteinen mit be-
kannter Konstitution tiefe Einblicke in manch'e Stoffwechselvorgänge. Vor
allem können wir von den Bausteinen aus den weiteren Abbauprodukten
bis zu den Stoffwechselendprodukten folgen.

Vorlesung XXXII.

^ukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine.

Entstehung der Nukleoproteide und der Nukleinsäuren nebst ihren Bau-
steinen in der Pflanzen- und Tierwelt. Ihr Verhalten im tierischen Or-
ganismus. Die StofFwechselendprodukte der Bausteine der Nukleinsäuren.
Störungen des PurinstofFwechsels.

Die Nukleoproteide sind in der Pflanzenwelt ebenso verbreitet, wie
in der Tierwelt, sind doch die Kerne der Zellen der ganzen Organismen-
welt aus Vertretern dieser Körperklasse aufgebaut. Stets finden wir
Eiweilianteile mit Nukleinsäuren gepaart. Sicher bildet die
Pflanze die einzelnen Bestandteile der Nukleoproteide für sich, um dann
durch ihren Zusammenschluß das fertige Produkt entstehen zu lassen. Die
Frage des Anfbaus des Eiweißes in der Pflanzenzelle führten wir auf
das Problem der Bildung der einzelnen Aminosäuren zurück. Ebenso müssen
wir die Synthese der Nukleinsäuren von derjenigen der einzelnen Bausteine
aus studieren. Zwei davon sind in ihrer Herkunft leicht aufzuklären. Es
sind dies die Phosphorsäure und das Kohlehydrat. Die erstere wird
als Phosphat mit den Wurzeln aufgenommen. Das Kohlehydrat ist ohne
Zweifel ein direktes Produkt der Kohlensäure- und Wasserassimilation.
Die Pentosen könnten auch durch Abbau einer Hexose etwa über die
Glukuronsäure als Zwischenstufe gebildet werden'), doch sind für diese
Art der Entstehung von Zuckern mit weniger als sechs Kohlenstoffatomen
in der Pflanzenwelt keine Anhaltspunkte gegeben.

Es bleibt noch die Frage zu lösen, wie die übrigen liausteine der
Nukleinsäuren, die Purin- und Pyrimidinbasen, gebildet werden. Es ist
bis jetzt nicht geglückt, bestimmte Zwischenstufen aufzufinden, die von
bestimmten N'crhiudungen aus zu den genannton Produkten hinführen. Wir
müssen uns leiiler auch hier darauf beschränken, den mciglichen Weg zu
kennzeichnen. Die Purinbasen enthalten den Imidazolkern. Diesem sind wir
schon beim Histidin begegnet. Es ist möglich, daß diese Aminosäure zu den
Purinbasen Beziehungen unterhält. Über die mögliche Bildungsweise des
Imidazols unterrichten uns Beobachtungen von Ulih/ans und Knoop"-) über

') Vgl. S. 27.

'-) Ä. Winduus und F. Kiioop: Ber. d. Dcutsclieii Chem. Gesellsch. 38. 11()() (1005);
Hofmtisfer?, Beitr. 6. 5<)2 (lOnfi). Vsjl. auch S. i:'.7.

662

XXXII. VorlesuuE

die Entstehung dieser Verbindung bei Belichtung von Glukose und gleich-
zeitiger Einwirkung von Zinkhydroxydammoniak. Die Bildung des Imid-
azol- = Glyoxalringes aus Glukose erfolgt höchstwahrscheinlich nach
erfolstem Abbau dieser Verbindung in folgender Weise:

GH.,

CH.

CO + H . NU,

+

H . C(g =

C-

NH

C

Methyl-
glyoxal

NH3
2 Moleküle
Ammoniak

Formal-
dehyd

CH^N

Methvlimidazol

+ 3 H,0

Methylglyoxal und Form aide hyd entstehen offenbar bei der
Spaltung der Glukose. Sie vereinigen sich bei Anwesenheit von Ammoniak
zum Imidazolring.

Die beiden genannten Forscher weisen darauf hin, daß man sich die
Entstehung von Purinbasen aus den gleichen Bausteinen entstanden denken
kann, indem man noch ein Molekül Harnstoff an der Reaktion sich be-
teiligen läßt:

NH,

CH.

C = 0

1
NH,

Harnstoff

+ CO

^^0
^^H

Methyl-
glyoxal

-f

H . NH,

+

TT o/Ö

H.O\jj

-f 4 0 =

+ NH3

2 Moleküle
A m m 0 n i a k

Form aide hyd

NR— CO

i !

CO C— Ml

+ 6 H. O

;CH

II /
NH— C— N

Xanthin.

Das so entstandene Xanthin könnte zu den übrigen Purinbasen hin-
führen. Noch leichter als aus Glukose erhält man Imidazole und ferner
auch Pyrrole aus Glukosamin.i) Von großem Interesse ist das Vorkommen
von methy Herten Xanthinbasen im Pflanzenreich. Wir haben bereits
bei der Besprechung der Betaine die Fähigkeit des Pflanzenorganismus,
Methylgruppen anzulagern, hervorgehoben.

In den Blättern und Bohnen des Kaffeebaumes, in den Früchten von
Paulinia sorbilis, im Paraguay tee (Hex paraguayensis) und in den Kola-
nüssen findet sich ein 1, 3, 7-Trimethyl-2,6-dioxypurin = Kaffein.^)

') //. Paul;/ und J<J. Ludwig: Zeitsclir. f. pliysiol. Chem. 121. 170 (1922).
2) /;mm(7p; Phytochemische P^ntdeckungen. 141 (1820). — Oudr;/: Mag. Pharm.
19. 49 (1827)."

Nukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine.

668

Die Kakaobohnen und die Kolanüsse enthalten ein 3, 7-Dimethyl-2, 6-
dioxypurin = Theobromin.^) Endlich ist aus Tee-Extrakt das Theo-
phyllin = 1, 3-Dimethyl-2, 6-dioxypurin isoliert worden. 2)

Die Beziehungen dieser Verbindungen zum Xanthin — 2, 6-Dioxy-
purin ergeben sich aus der folgenden Gegenüberstellung 3):

,CH

iNH — eCO

I 1

,C() sC^^NH

.\

/'
3NH ,C-,N

Xunthin

NH — CO

I I

CO C — N . €H,

N

CH, .N — CO

CO C — N .CH,

CH

/
CH3 .N — C — X

1, 3, 7-Trimethylxanthin
= Kaffein

CH. .N — CO

CO C — NH

CH3

3, 7-Dimethylxanthin

N C

imethy
Theobromin

^CH
CH3 .N — C — N
1, 3-Dimethylxanthin
= Theophyllin.

Man kann diese Verbindungen auch den Alkaloiden zurechnen. Sie
haben alle eine ausgesprochene Wirkung auf die Harnausscheidung. Sie wirken
ferner alle auf das Zentralnervensystem und die quergestreifte Muskulatur
ein. Es ist noch ein weiteres Alkaloid bekannt, das den Imidazolkern be-
sitzt. Es ist dies das aus Jaborandiblättern (Pilocarpus pennatifolius) ge-
wonnene Pilokarpiu.*)

Über die Entstehung der Pyrimidinbasen in der Pflanzenwelt sind
keine Anhaltspunkte vorhanden. Dagegen sind in Pflanzen noch mancherlei
Verbindungen aufgefunden worden, die Beziehungen zu Bausteinen der Nuklein-
säuren besitzen. Sie gehören entweder dem Ab- oder Aufbau von Purin-
basen an. So ist wiederholt All an toi n nachgewiesen worden. s) Ferner hat
0. V. Lippmann^) Hydantoin = Glykolharnstoff im Rübensaft aufge-
funden. Diese Verbindung steht zur Glykolsäure in der gleichen Bezie-
hung, wie das Allantoin zur Gyloxylsäure:

*) Woskresensky : Journ. f. prakt, Chemie. 23. 394 (1841); Liebic/s Anal. 41, 125
(1842).

2) A. Kossei: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 13. 298 (1889).

*) Vgl. die Synthesen dieser Verbindungen hei Emil Fischer: Untersuchungen in
der Puringruppe (1882—1906). J. Springer. Berlin 1907.

*) Meyer: Liebigs Ann. 204. 67 (1880). — A. D. Joivett : Procoed. of the Chem.
Soc. 21. 172 (1902). — A. Pinner: Ber. d. Deutschen Chem. üesellsch. 38. 1510.2560
(1905).

^) E. Schulze und ./. Barbiert: Journ. f. prakt. Chemie. N. F. 25. 145 (1882);
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 11. 420 (188G). — Alfred Vogl: Pharm. Post. 51. 181 (1918).

«) 0. P. Lippmann: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsc.h. 24. 3299 (1891); 29. 2652
(1896).

ÖH4

XXXII. Vorlesung.

CO OH NH., CO NH

+ \"0 = I ^-CO + 2 Ho ()

CK, OH NH.3 CH., -NH

Glykolsäure Harnstoff Hydantoin.

NH, COOH NH., NH — CH — NH

/CO _

CO + A\

I ^-.o

NH.,

+

NH.,

Harnstoff (ilyoxyl- Harnstoff
säure

CO

I

NH C

OH
AHantoin.

CO + 2H., O
NH

Ob endlich das in Pflanzen aufgefundene Kreatinin^) mit den
Purinen und insbesondere mit dem Imidazolkern in Beziehung steht, ist
hier ebenso unbekannt, wie beim tierischen Organismus.

Der Umstand, daß man in Pflanzen häufig freie Purinbasen, z. B.
Aden in-) und auch Oxypurine angetroffen hat, beweist ohne Zweifel, daß
auch in der Pflanzenzelle ein reger Ab- und Aufbau von Nukleinsäuren statt-
findet. Es sind dabei die gleichen Fermente wirksam, wie im tierischen Or-
ganismus. Es treten ohne Zweifel auch die gleichen Abbaustufen auf.^)

Interessant ist das Vorkommen von Nukleosiden im Pflanzenreich.
Eine solche Verbindung, das Vernin*), erwies sich als Guanosin»):

NH — C=:0

NH, . C

C — N

/

CH

O OHOH
-CH . C . C . C . CHo . OH
H H H

N C — N

Vernin zerfällt bei der Hydrolyse entsprechend seiner Konstitution
in Guanin und in d-Ribose. Man ist noch weiteren derartigen Verbin-
dungen auf der Spur. So gehören Vi zin und Konvizin«) hierhin.') Beide

1) Vgl. z. B.: //. Tscheniorutzky: Zeitschr. f. physiol. (liemic. 80. 898 (1912). —
Iwanoff: Ebenda. 39. 31 (1903). — 7". Kikkoji: Ebenda. 51. 201 (1907). — W. Zaleski:
Ber. d. Deutsch. Bot. Gesellsch. 29. 146 (1911). — K. ('. Teodorrsco: Compt. rend. de
Tacad. des sciences. 155. 300, 054 (1912). — P. de la Blanchardilrc : Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 87. 291 (1913).

-) Süll i ran : .lourn. of tlie Americ. ('hem. Soc. 33. 2030(1911). — /v ('. Sliorn/:
Ebenda. 34. 99 (1912).

•') Ginzaburo l'otani: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 62. 113 (1909).

*) E. Schulze: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 9. 420 (1885). — E. Schulze und
Bosshard: Ebenda. 10. 80. (188(5); 41. 455 (1904): 66. 128 (1910).

^) Vgl. dazu S. (554.

») Ritthausen: Journ. f. prakt. Chemie. 2. 33(5 (1160); 7. 374 (1873); 59. 480
(1899); Ber. d. Deutschen (Jhem. (iosellscli. 9. 301 (1876). — Bitthausen und Preuss:
Jnura. f. prakt. (Jhemie. 59. 487 (1899).

') /<;. Schulze und G. Trier: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 70. 143 (1910); 76. 145
(1911).

Niiklooprotcidc. NuUlciusauion iiiid iliro Bausteine. 665

N'erhindungen finden sich in VViclvensanien und im liüiiensaft.i) Vizin
liefert bei der Hydrolyse 2 Moleküle (Hu kose und 4, 6-Dioxy-2, 5-diamino-
pyrimidin.^)

Der tierische Organismus nimmt mit seiner Nahrung stets alle Be-
standteile der Nukleoproteide auf. An eine direkte Überführung der so
außerordentlich komplizierten Verbindungen in seine Zellen ist nicht zu
denken. Es muß auch bei dieser Klasse von Verbindungen ohne jeden
Zweifel dem Umbau ein Abbau vorausgehen. Unsere erste Aufgabe ist,
festzustellen, an welchem Orte im tierischen Organismus die Zerlegung der
mit der Nahrung aufgenommenen Nukleoproteide einsetzt.

In der Mundhöhle findet keine chemische Veränderung der Nukleo-
proteide statt. Der Speichel verfügt über keine Stoffe, die einen Abbau
dieser Verbindungen herbeiführen können. Im Magen dagegen verändern
sie sich. Es ist noch nicht festgestellt auf welche Art und Weise unter
der Wirkung des Magensaftes Eiweiß aus den Nukleoproteiden abgespalten
wird. Wir wissen nur, daß ein Teil des in diesen Verbindungen gebundenen
Eiweißes bereits im Magen frei wird. Es verbleibt ein unlösliches Produkt,
Nuklein genannt. Das abgespaltene Protein wird von Pepsin bzw. Lab-
ferment in Pepton verwandelt und verhält sich den Fermenten des Magen-
darmkanals gegenüber wie jedes andere Eiweiß Das Nuklein erfährt im
Darm k anal eine weitere Spaltung. Es wird der Rest des noch an die
Nukleinsäure gebundenen Eiweißes abgespalten und vom Trypsin weiter
zerlegt. Auch hier wissen wir noch nicht, welches Ferment die Spaltung
des Nukleins in die Ei weiß an teile und die Nukleinsäure vollzieht.

Es interessiert uns ganz besonders, zu erfahren, w^as aus der frei
gewordenen Nukleinsäure wird. Man glaubte, daß sie unverändert zur
Ilesorption komme. Pieagenzglasversuche zeigten jedoch bald-^), daß zwar
der reine Pankreassaft kaum eine Wirkung auf die Nukleinsäuren hat^).
dagegen vermag der Darmsaft diese Verbindungen in einfachere Kom-
plexe zu spalten.'') Diese Wirkung kommt einem besonderen Fermente, der
Nukleinazidase oder auch Polynukleotidase ß) genannt, zu. Es bildet
aus der Nukleinsäure Nukleotide. Ob der Abbau über die Bildung
wasserlöslicher Nukleotide hinausgeht und z. B. zu Nukleosiden führt, ist

') 0. V. LipjJiiiaiin: Ber. d. Deutscbeii Chem. Gesellsch. 29. 2653 (lS9ü).

-) F. A.Levcne: .)oiirn. of Biol. Chem. 18. 305 (1914); 25. 6ü7 (1916). — Vgl.
auch Emil Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 47. 2611 (1914). — E. Whiter-
stein : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 105. 258 (1919).

") Krnil Abderhalden und Alfred Schittenhclni : Zeitschr. f. physiol. Chemie. 47.
4r)2 (1906).

*) Fritz Sachs: Zeitschr. f. physiol. ('hemie. 46. 337 (1905). — Fmil Abderhalden
und Alfred Schittenhelin: 1. c. Zitat*). — /'. A. Levene und F. Mediqreceanu: The Jouru,
of Biol. Chem. 9. 375 (1911). — E. S. London, Alfred Schitfcnhchn und K. Wiener:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 70. 10 (1910); 72. 459 (1911); 77. 86 (1912).

'') Vgl. hierzu Nakaijama: Zeitschr. f. physiol. (Chemie. 41. 348 (1904). — Carht
Foa: Arch. di Fisiol. 4. 98 (1906). — /'. .1. Levene und F. Medigreceanu: The Journ.
of biol. Chem. 9. 375 (1911).

*) Friilier sprach man von einer Xukleasc. Ks-hat sich jedoch gezeigt, daü
mehrere Fermente am Abbau der Nukleinsäuren zu ihren Bausteinen beteiligt sind.
Für diese B^ermeute ist der Name Nuklei nasc vorgeschlagen worden. Er scheint uns
lieshalb nicht ganz zweckmäßig, weil ohne Zweifel noch Fermente aufgefunden werden
dürften, die das Nuklein spalten. Diesen käme dann nach der gebräuchlichen Nomen-
khitur der Name Nukleinasen /u.

ßßß XXXIl. Vorlesung.

zweifelhaft. >) Über diese letzteren hinaus geht der Abbau im Darmkanal
im allgemeinen offenbar nicht. Insbesondere werden keine Purin- und Pyri-
midinbasen abgespalten. Man findet diese Verbindungen und insbesondere
die ersteren allerdings beständig in den Fäzes. Martin Krüger und Alfred
Schitteuhelm^) konnten jedoch den Beweis erbringen, dall sie zum Teil
von P>akterien, zum Teil von abgestoßenen Darmepithelien herstammen
und nicht auf Nukleinsäuren der Nahrung zurückzuführen sind.

Noch fast gar nicht erforscht ist die Frage, ob die Darmflora die
Bestandteile der Nukleinsäuren und diese selbst angreift, sie verändert
und zu charakteristischen Produkten abbaut. Wir wissen zwar, daß Bak-
terien die Bausteine der Nukleinsäuren und diese selbst in mannigfaltiger
Weise um- und abbauen können. 3) Es sind uns jedoch keine bestimmten
Produkte bekannt, die. wie es bei manchen Aminosäuren der Fall ist,
im Darmkanal durch die Einwirkung der Darmflora entstehen und dann
unverändert oder nach erfolgter Kuppelung mit bestimmten Verbindungen
im Harn erscheinen und sich ohne weiteres auf bestimmte Bausteine zu-
rückführen lassen. Dieser Umstand erschwert begreiflicher Weise die Ent-
scheidung der Frage nach dem Umfang der durch Bestandteile der Darm-
flora herbeigeführten Veränderungen der im Darmkanal frei werdenden
Nukleinsäuren und der aus ihnen hervorgehenden Nukleotide und Nukleoside
außerordentlich. Immerhin ist der Schluß berechtigt, daß unter normalen
Verhältnissen kaum erhebliche Mengen von Bestandteilen der Nukleinsäuren
den Darmbewohuern zum Opfer fallen.*) Anders liegen die Verhältnisse,
wie wir gleich erfahren werden, wenn Purinbasen verfüttert werden.

Es ist zunächst auffallend, daß der Abbau der Nukleinsäuren nicht
bis zu den Bausteinen führt, sondern bei zusammengesetzten Verbindungen
halt macht. Da jedoch manche Bestandteile der Nukleinsäuren, wie z. B.
die Purinbasen, ganz allgemein außerordentlich schwer löshch sind, so
könnte eine Aufspaltung der Nukleotide und Nukleoside in ihre Bestand-
teile deren Resorption gefährden. In der Tat hat man beobachtet, daß
nach Verfütterung von Purinbasen ganz erhebliche Mengen davon im Kot
enthalten waren, ja manchmal war der größte Teil dieser Verbindungen
gar nicht zur Ptesorption gelangt. ^) Ferner wird ein sehr großer Teil davon
von Bakterien abgebaut und entgeht so der weiteren Verfolgung. ^) Diese

') Vgl. auch S. J. Thannhauser: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 91. 329 (1914). —
S. J. Thannhauser und G. Dorfmüller : Ebenda. 100. 121 (1917).

'•') M. Krüger und A. Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 35. 153 (1902). —
A. Schittenhelm: Deutsches Archiv f. klin. Med. 81. 423 (1904). — A. Schittenhelm und
C. Tollens: Zentralbl. f. inn. Med. Nr. 30 (1904). — Martin Krüger und Alfred Schitten-
helm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 45. 14 (1905).

■') Vgl. hierzu A. Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 39. 199 (1903). —
A. Schittenhelm und F.Schrötter: Ebenda. 39. 203 (1903); 41. 4 (1903). — H. Plenge:
Ebenda. 39. 190 (19Ü3).

*) Vgl. E. S.London, A. Schittenhelm und K. Hiener: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
77. 86 (1912). — 'S'. J. Thannhauser und G. J)orfmüller: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
102. 148 (1918). — A. Schittenhelm und K. IJarpuder: Zeitschr. f. d. ges. exper. Med.
27. 29 (1922).

•^) Vgl. z. B. Stadthagen: Virchotvs Arch. 109. 390 (1887). — A. Schittenhelm:
Arch. f. exper. Patb. u. Pharm. 47. 432 (1902). — Walter Hall: Journ. of Pathol. and
Bacteriol. 2. 246 (1905).

«) V. 0. Siren: Pflügers Archiv. 157. 582 (1914). — S. ./. Ihannhauser und
r;. f)orfmüller: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 102. 148 (1918).

Nukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine. 667

Feststellung ist zur Beurteilung von Fütterungsversuchen mit Purinbasen
sehr wichtig. Man darf allerdings aus dem Verhalten verfütterter Purin-
basen nicht ohne weiteres Rückschlüsse auf die normalen Verhältnisse ziehen.
Es brauchten ja beim stufenweisen Abbau der Nukleinsäuren immer nur
Spuren von einfachsten Bausteinen zu entstehen, die sofort zur Aufnahme
gelangen könnten. Der Grund der nicht vollständigen Spaltung der Nuklein-
säuren im Darmkanal ist vielleicht darin zu suchen, daß die Nukleotide
und Nukleoside im Zellstoffwechsel direkt Verwendung finden können. ^

Nach allen bisherigen Erfahrungen führt, wie bereits er-
wähnt, der Abbau der Nukleinsäuren im Darmkanal nur bis zu
Nukleotiden und Nukleosiden. Diese kommen dann zur Resorption
und schlagen den Blutweg ein. i) Im Blute konnten Nukleotide nach-
gewiesen werden. 2) Ob solche und Nukleoside von den Zellen direkt zu
Synthesen von Polynukleotiden verwendet werden oder, ob diese nur von
den Bausteinen der Mononukleotide ausgehen, entzieht sich noch unserer
Kenntnis. Wir wissen auch nicht, ob bei der Bildung der Nukleoproteide
die Zwischenstufe Nuklein in Erscheinung tritt. Daß im tierischen Orga-
nismus beständig Nukleoproteide und insbesondere auch Nukleinsäuren ge-
bildet werden müssen, ist schon durch den Umstand sichergestellt, daß auch
das hungernde Tier stets im Harne Produkte ausscheidet, die nur aus den Bau-
steinen der letzteren Verbindungen hervorgegangen sein können. Die auf
diese Weise stets entstehenden Lücken werden ohne Zweifel beständig durch
die mit der Nahrung aufgenommenen Bausteine der Nukleinsäuren ausgefüllt.

In den meisten Fällen werden sicher mehr Nukleotide und Nukleoside
vom Darme übernommen, als zum Aufbau von Nukleinsäuren benötigt
werden. Diese dienen vielleicht zum Teil besonderen Funktionen, zum
größten Teil werden sie jedoch bald weiter abgebaut.

Wir haben ohne Zweifel im Verhalten der Bausteine der Nuklein-
säuren im tierischen Organismus ganz entsprechende Verhältnisse vor uns,
wie bei allen übrigen organischen Nahrungsstoffen. Überall begegnen wir
mannigfaltiger Verwertung der einzelnen Verbindungen. Bald wird ein
aufgenommener Stoff Baustein von Zelibestandteilen, bald geht er in
irgend einer Form in ein Sekret über, bald knüpft er Beziehungen zu
allen möglichen anderen Verbindungen an, bald wird er auch direkt bis
zu bestimmten Stoffv/echselendprodukten abgebaut. Wir stehen bei der
Erörterung der Verwertung der Nukleinsäuren im tierischen Organismus
den gleichen Schwierigkeiten gegenüber, wie bei den Proteinen bzw. ihren
Bausteinen, den Aminosäuren. Es ist bis jetzt nicht bekannt geworden,
ob es Orte gibt, an denen Nukleinsäuren oder ihre Bestandteile in irgend
einer Form aufgespeichert werden können. Wahrscheinlich ist eine Ablage-
rung nach allen bisherigen Erfahrungen nicht. Es wäre jedoch möglich,
daß jede einzelne Zelle Umsatznukleoproteide bzw. -nukleinsäuren
besitzt und aulüerdem bestimmte Vertreter dieser Ivlassen von Verbindungen
das eigentliche Baumaterial der Zellkerne darstellen. Leider wissen wir gar
nichts Genaues über die Rolle, die die Nukleinsäuren bzw. die Nukleoproteide
in der Zelle .spielen. Es, ist uns immer noch ziemlich unbekannt, welche
Bedeutung dem Kern bei den Stoff Wechsel Vorgängen der Zellen zukommt.

M J. Biberfeld und J.Schmid: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 69. 292 (1909).
-) ThannhauRfr und Czoniczcr: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 110. 307 (1920).

(568 XX XU. Voilesuntr.

Wir wissen nur, dalJ er l)ei der Zellteilung wichtige Funktionen über-
nimmt und vielleicht bei der Vererbung eine besondere Bedeutung hat.

Wir wollen zunächst versuchen, die Entstehung der Bausteine der
Nukleinsäuren in den Zellen zu verfolgen und ferner ihren weiteren Abbau
klarzustellen. Zunächst sei bemerkt, daß die verschiedenen Kör-
perzellen Fermente besitzen, um die Nukleinsäuren stufenweise
abzubauen. Zunächst werden sie durch Polynukleotidasen V) in Nukleo-
•fide gespalten. Diese fallen einer weiteren Zerlegung in Nukleoside und
l'hosphorsäure anheim. Das diesen Abbau vollziehende Ferment ist
Nukleotidase genannt worden. Die Nukleoside endlich werden durch
die Nukleosidasen in ihre Anteile, nämlich in Zucker und die mit
ihm verbundene Base, gespalten.-)

Es ist von groüem Interesse, daß festgestellt werden konnte, daß die
Nukleoside bereits vor ihrer Spaltung Veränderungen erleiden können. So
kann das Nukleosid Adenosin durch Desaminierung in Hypoxanthosin =
Inosin übergeführt werden. Aus Guanosin entsteht in entsprechender
Weise Xanthosin.

Das folgende Schema soll die Stufen wiedergeben, die durchlaufen
werden, wenn Nukleinsäuren = Polynukleotide in ihre Bausteine zerlegt
werden :

Phosphorsäure — Kohlehvdrat — (luanin

I r

Phosphorsäurc — Kohlehvdrat — Adenin

I i"

Phosphorsäurc — Kohlehydrat Zytosin

I 1

Phosphorsäurc — Kohlehydrat Urazil

Phosphorsäure — Kohlehydrat ~ Thymin
Nukleinsäure = Polynukleotid.

Das Polynukleotid zerfällt unter der Wirkung der Polynukleotidase
unter Wasseraufnahme in die Nukleotide:

Phosphorsäure Kohlehydrat — Guanin ) Guanylsäure

Phosphorsäurc Kohlehydrat Adenin J Adenylsäure

l'hosphorsäure Kohlehydrat — Zytosin ; Zytidinphosphorsäure

Phosphorsäure — Kohlehydrat Urazil | Uridinphosphorsäure

Phosphorsäurc Kohlehydrat Thymin } Thymidinphosphorsäure.

Die Nukleotide werden durch Nnkleotidasen in Phosphorsäure
und Nukleoside gespalten:

1) Vgl. hierzu Aniki: Zeitschr. f. physiol. Cheinie. 38. S4 (1903). — Ä. Schitte/i-
/idm: Kbonda. 42. 2.')! (liKj4). — Sachs: Ebenda. 46. :-^37 (1905). — Jmtschenko:
Biochom. Zeitschr. 31. 337 ('1911). - P. de la Blanchardiere: Zoitschr. f. physiol. Cheui.
87. 291 (1913).

'-) Vgl. zur Feststellung dieser F^enacnte: 1'. A. Lerene und /'. Medifjrea anu:
.louru. of Biol. Chem. 3. (iä. 375, 389 (1911). — S. Ambou/ und W. Jones: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 73. 407 (1911). — n alter Jones: Journ.'of Biol. Chem. 9. 129, 169
(1911). — /'. A. Jjfvene. IC. A. Jarohs und F. Medigreceanii : Khciida. 11. 371 (1912).

Xukleoproteide. iS'uklciusauieii und ihre Bausteine

<Tuanosin

669

Kohlehydrat — Guanin
Adenosin

können

durch Des-

aminierung

üborg-ehen in

Kohlelivdiat Xanthin

Xanthosin

Kohlehydrat — Hypoxanthin.

Ilypoxaiithosin = Inosin

Kohlehydrat — Adenin

Zytidin
Kohlehydrat Zytosin

l'ridin
Kohlehydrat Urazil

Kohlehydrat Thyniin

Die Xukleoside endlich werden durch die Xukleosidasen in ihre
Bausteine zerlegt. Adenosin liefert Adenin und Kohlehydrat, Guanosin
Guanin und Kohlehydrat, Hypoxanthosin Hypoxanthin und Kohle-
hydrat und Xanthosin Xanthin und Kohlehydrat. Während die Bildung
dieser Bausteine der Xukleinsäuren genau festgestellt worden ist. wissen
wir noch nichts Sicheres über das Verhalten derjenigen Xukleoside. an
deren Aufbau Pyrimidinbasen beteiligt sind. Wahrscheinlich werden sie
durch Fermente besonderer Art ebenfalls in ihre Bausteine zerlegt.

W^as nun das weitere Schicksal der einzelnen Bausteine der Xuklein-
säuren anbetrifft, so sind wir bis auf die Pyrimidinbasen gut unter-
richtet. Über das Verhalten der letzteren im Zellstoffwechsel herrscht noch
immer vollständiges Dunkel.') Man könnte daran denken, daß sie in irgend
einer Beziehung zu den S. 185 erwähnten noch unbekannten Xahrungsstoffen
mit besonderer Wirkung stehen. Die Phosphor säure kann als Baustein
von Zellen dienen. Sie kann z. B. an der Synthese von Phosphatiden teil-
nehmen. Sie kann jedoch auch als überflüssiger Baustein durch die Xieren
ausgeschieden werden. Das Kohlehydrat dürfte sich in seinem weiteren
Schicksal in das der übrigen Vertreter dieser Klasse einreihen. Sehr
genau verfolgt ist das Verhalten der beiden Purinbasen Aden in und
Guanin in den Geweben.

Horhaczewskl^) stellte fest, daß Organauszüge oder Organbreie von
Säugetieren aus den in ihnen enthaltenen Xukleoproteiden durch Abbau ganz
verschiedene Produkte liefern, je nachdem man der Luft den Zutritt gestattet
oder verwehrt. Im ersteren Fall trat Harnsäure auf, im letzteren wurden
bestimmte Oxypurine gefunden. Wir sind jetzt imstande, das Ergebnis
dieser Versuche ganz klar zu übersehen. In beiden Versuchen mit
und ohne Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr sind durch die oben geschilderten
Fermente Purinbasen aus den vorhandenen Xukleoproteiden bzw. den aus
ihnen abgespaltenen Xukleinsäuren gebildet worden. Ist Sauerstoff zu-
gegen, so entsteht Harnsäure, fehlt er, dann erfolgt kein so weitgehender
Abbau der genannten Basen. Dali in der Tat ein direkter Zusammenhan»'

') Vgl. 11. Stcude/: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. ;{2. 280 (19U1).

^) J. Horbaczewski : Monatshefte f. Chemie. 10. (524 (1S89) 12. 221 (1891). Vgl.
auch F. Giacosa: Atti rt. K. Acc. delhi Szienze di Toiino. 25. 726 (1891). — W.
Spitzer: Pfiiiffers Archiv. 76. 192 (1889). — Iha/o K iener: Verhandl. d. XV'II. Kongr.
f. inn. Medizin. (562 (1899) und Arch. f. experim. Path. u. Pharmak. 42. 'Mb (1899).

670

XXXII. Vorlesung.

der genannten Art zwischen den Purinbasen und der Harnsäure besteht,
bewiesen in eindeutiger Weise vor allem Alfred Schittenhelm ^) und Walter
Jones.") Diese beiden Forscher zeigten, daß die einzelnen Gewebe über
Fermente verfügen, die Adenin und Guanin in charakteristischer Weise
verändern. Es ist schließlich auch geglückt, die Fermente von den Zellen
abzutrennen. Das wichtigste Ergebnis dieser Versuche ist zunächst, daß
die erwähnten Fermente aus xldenin Hypoxanthin bilden. Dieses
tritt in Erscheinung, wenn unter Sauerstoffausschluß gearbeitet wird. Ist
solcher zugegen, dann treffen wir außerdem Xanthin und schließli{:h
Harnsäure an. Gehen wir von Guanin aus, dann gelangen wir bei
Luftausschluß zu Xanthin und bei Zutritt von Sauerstoff zu Harnsäure.
Die folgenden Formeln erläutern diese Überführungen der beiden Amino-
purine in die entsprechenden Oxypurine und in die Harnsäure:

N=C.NH, + HoO — NH3

N=:C . OH

HC C— NH

i II /^«

N— C— X

Adenin — 6-Aminopurin

NH— CO

HC C— NH

HC C— NH

/

CH

>CH + 0

N— C-X

X C N

Hypoxanthin = 6-Oxypurin.
NH— CO XH— CO

HO . C C— XH

OC C-XH

/
X C— X

CH

—y

\ /

XH— C— N

CH +0

—>

Xanthin — 2,6-Dioxypurin.

^) Alfred Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 42. 251 (1904); 43. 228
(1904); 45. 121, 152(1905); 45. 161 (1905); 46. 354 (1905). — Alfred Schittenhelm und
Julius Schmid: Ebenda. 50. 30 (1906); Zeitscbr. f. cxperim. Tath. u. Tlierapie. 4. 424,
432 (1907). — Werner Künzel und A. Schittenhelm: Ebenda. 5. 489, 393 (1908). —
Alfred Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. ü(j. 53 (1910). — Alfred Schittenhelm
und Karl Wiener: Ebenda. 77. 77 (1912).

«) Walter Jones: Zeitscbr. f. physiol. Chemie. 41. 101 (1904); 42. 35 (1904).
— Walter Jones und ('. L. Partridqe: Ebenda. 42. 343. (1904). -— Walter Jones und
M. C. Winternitz: Ebenda. 44. 1 (1905). — Walter Jones: Ebenda. 45. 82 (1905). —

Walter Jones und C. li.Austrian: Ebenda. 48. 110 (1906); Journ. of Biol. Chcniistry. 3.
227 (1907). — Vgl. auch Lafaijette B. Mendel and I'hilij) H. Mitchell: The Amer. .lourn.
of Physiol. 20. 97 (1907). — A. E. Austin: Journ. of Med. Research. 16. 71 (1907). —

Walter Jones: Journ. of Biol. Chem. 9. 129 (1911). — Samuel Amberg und Walter
Jones: Ebenda. 10. 81 (1911); Zeitschr. f. physiol. Chemie. 73. 407 (191J).

Nukleoproteide. Nukleiusäureu iiud ihre Bausteiue.

«71

NH— CO

OC C— NH

NH -CO

OC C— NH

/

C . OH

)C0

NH— C— N

NH— C-NH

Harnsäure = 2, 6, 8-Trioxypurin

NH— CO

NHo . C C— NH

^CH + H. 0 --NH3

N C— N

Guaniii = 2Amino-
6-oxypurin

NH -CO

Harnsäure

NH— CO

OH.C C-NH

>CH

N C— N

OC C-NH

/
NH-C— N

CH + 0

Xanthin — 2, 6-Dioxypurin.

Aus der gegebenen Darstellung ersieht man, daß dieBildungvon
Hypoxanthin aus Adenin und diejenige von Xanthin aus Guanin
in vollständig entsprechender Weise vor sich gehen. Es handelt
sich offenbar um eine hydrolytische Desaminierung. Der weitere
Abbau erfolgt unter Oxydation. Er bleibt aus, wenn kein Sauerstoff
zugeführt wird. Hypoxanthin geht zunächst durch Oxydation in Xanthin
über. Dieses wird dann weiter zu Harnsäure oxydiert. In den obigen
Formeln ist angeführt, wie die Aminogruppe zunächst durch die OH-Gruppe
ersetzt wird und sich dann durch Umlagerung einerseits die NH-Gruppe
und andrerseits die CO-Gruppe bildet. Ebenso sind der Sauerstoffeintritt und
die Umlagerung in beiden Phasen angegeben. Dazu ist zu bemerken, daß
wir natürlich nicht wissen, in welcher Form die einzelnen Verbindungen in
Wirklichkeit vorkommen. Es ist wohl möglich, daß sie beide im Orga-
nismus vorhanden sind. Nach Beobachtungen von Thanriliauser und Otten-
ste'm über den Abbau von Nukleosiden durch Leberauszug scheinen diese
gleichzeitig desaminiert und in ihre Anteile gespalten zu werden.^)

Es ist von großem Interesse, daß der Mensch und die anthropoiden
Affen Harnsäure ausscheiden, während, wie besonders durch die Unter-
suchungen von Wiechowski 2) gezeigt worden ist, viele Tiere, so der Hund,

\) S. J. Thannhauser und B. Oitenstein: Zeitschr. für physiol. Chemie. 114.
17 (1921).

^) Wilhelm Wiechowski: Hofmeistern Beitr. 9. 295 (1907); Biocheru. Zeitschr. 2.).
431 (1910).

672

XXXIl. Vorles^l)l,^

die uicht-anthropoiden Affen ij usw.. an ihrer Stelle Allantoin bereiten.
Diese Verbindung- ist als Abbauprodukt der Harnsäure zu betrachten:

NH— CO

I i

CO C-NII

^CO

NH_C— NH

llai'nsänrc

NH.3 OH^)
CO C— NH

l /

XH — C- NH

.CO

oder

H3)
>H— C—NH

CO

CO

NH— C— NH

OH

Allantoin.

Die Überführung von Harnsäure in Allantoin wird einem oxydierenden
Ferment, Urikase oder urikolytisches Ferment genannt, zugeschrieben.'* )

Das Allantoin. das seiner Bildung aus Glyoxylsäure und zwei Mole-
külen Harnstoff entsprechend'') auch als Glyoxyldiureid bezeichnet werden
kann, ist von Vauquelin und Buniva im Jahre 1791) in der Amnionflüssig-
keit von Kühen und bald darauf von Lassa igne^) in der AUantoisflüssig-
keit entdeckt worden. Wälder') fand das Allantoin später im Harn säugen-
der Kälber. Durch zahlreiche F^ütterungsversuche konnte die Beziehung des
Allantoins zu den Purinbasen und insbesondere zu der Harnsäure festgestellt
werden.^) Schließlich wurde auch durch Versuche am überlebenden Organ

*) Ainh-pw Iluntcr und Maurice IL (Hvens: .Tourn. of biol. Chem. 13. 371 (1921)-
2) Vgl. Lafmiettv, B. Mendel und //. IJ. Dakin : Journ. of biol. Chom. 7. 153 (lUlO)-
^) R.Behrend: Liebiy^ Annaleu. 333. 144 (1904); 365. 21 (1909): vgl. auch

//. />. Dakin: J. (^hem. See. 107. 434 (1915).

*) Vgl. hierzu Stockvis: Nederl. Tijdschr. voor Geneeskunde. 2. 26S (1860). —

Hur/o Wimer: Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 42. 375 (1889); Zeutralbl. f. Physiol. 18.

(i9fi (1905). — .(. /-;. Austin: .lourn. of Medical Research. 15. 309 (1906); 16. 71 (1907).

— Werner Kiinzel und A. Schittenhel in : Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther. 5. 389 (1908).

— W. Wiechowski und //. Wiener: Hofmeisters Beitr. 9. 247 (1907). -- Vgl. auch
Vittorio ScaX/idi: Biochem. Zeitschr. 18." 506 (1909); 25. 415 (1910). — F. Batelli und
L.Stern: Biochem. Zeitschr. 10. 219 (1909).

5) Vgl. S. 664.

*) Lassaigne: Annales de (Jhim. et de Physi(|ue. 17. 301 (1821).

') F. Wähler: Liebi</a Annalen. 70. 229 (1849); 88. 100 (1853).

") E. Salkowski: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 9. 719 (1876): Zeitschr. für
physiol. Chemie. 35. 495 (1902); Zentralbl. f. d. med. Wissensch. 36. 929 (1898). — (>. Min-
kouski: Ebenda. 19. Nr. 19 (1898): Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 41. 393 (1898). —
Theodor Cohn: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 25. 507 (1898). — ./. Pohl: Ebenda. 48. 367
(1902). — Lafayette B. Mendel und Benjamin White: American Journ. of Phvsiol. 12.
85 (1895). — F. P. Underhill und ./. S. Kleiner: Journ. of biol. Chem. 4. 165 ("1907). —
ir. Wiechowski: Hofmeister':^ Beitr. 11. 109 (1908). — A. Schittenhehn und /'. Srisser:
Zeit<fhr. f. oxporiiii. l'ath. ii. Ther. 9. 295 (1907).

Nukleoproteide. Nukleinsäuren timl ihre Bausteine.

673

XH-CH-NH

1 1 i

1
CO

CO

NH C NH

UH
A 1 1 a n 1 0 i n.

eindeutig bewiesen, daß Harnsäure in Allantoin übergeführt wird.ij Aller-
dings muß die Einschränkung gemacht werden, daß in Übereinstimmung
mit den sonstigen Beobachtungen über das Verhalten der Harnsäure im
Organismus des Menschen bei keinem seiner Organe diese Umwandlung
festgestellt werden konnte. Die Leber von Hunden wandelt auch Glykolyl-
diharnstoff in Allantoin um-):

NH. CH.NH

CO CO -f o_H..O — >►

I
NH— CO NH.,

Glykolyl-di harnst off

Die Versuche mit Organen. Organauszügen und aus Zellen isolierten
Fermenten ergeben somit ein recht klares Bild des Abbaus der Purinbasen.
Sie allein können jedoch nicht ohne weiteres einen Einblick in das Ver-
halten dieser Verbindungen im Zellstoffwechsel geben. Wir haben schon
mehrfach betont, daß es unumgänglich notwendig ist. jeden einzelnen Zell-
vorgang unter verschiedenen Versuchsbedingungen zu verfolgen. Erst dann,
wenn die Ergebnisse verschiedenartiger Versuche sich decken, darf der
Schluß gezogen werden, daß eine bestimmte Art des Ablaufs von Stoff-
wechselvorgängen der Wirklichkeit entspricht. Es sind, um weitere Erfah-
rungen zu sammeln. Fütterungsversuche mit Purinbasen ausgeführt worden.
Adenin erscheint zum Teil unverändert im Harn. Beim Menschen führt
es zur \'ermehrung der Harnsäure. ^j Der Abbau dieses Aminopurins ist
nicht immer der gleiche. Man fand nämUch bei Hunden nach Verfütterung
von Adenin in den Nieren Ablagerungen von 6-Amino-2, 8-dioxypurin*j:

X=C . NH,

N=C . NH,

HC C— NH

>CH

N— C— N

A d e iii n = 6 - A m i 1 1 i > [ 1 11 r i n

OC C— NH

^CO
HN— C— NH

6 - A m i n 0-2. s -d i ox y p u r i ii.

Ferner fand Schittenhelm'^) beim Digerieren von Guanin mit einem
Auszug aus Schweinemilz 2-Amino-6, 8-dioxypurin:

') W. Wiechotcski: Hofmeistern Beitr. 9. 295 (1907). — Vgl. auch CS. Venable
[Journ. Americ. Chem. Soc. 40. 1099 (1918)] über Aufspaltung der Harnsäure iu Allan-
toin und Carbonyldiharnstoö' durch H, 0,.

"•') H. Eppinger: Hofmeisters Beitr. 6. 287 (1905>.

') M. Krüger und ./. Schmid; Zeitschr. f. physiol. Chemie. 34. 549 (1901/02).

*) 0. Minkowski: Arch. f. experim. Patb. u. Pharm. 41. 406 (1898). — A. Xikolaier:
Zeitschr f. klin. Med. 45. 3b9 (1902). — A. Schittenhelm : Arch. f. experim. Patb. u.
Pharm 47. 432 (1902). — Erich Ebstein und E. Bendix: Virchoics Archiv. 178. 4H4(1901).

'") Altred Schittenhehn; Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 46. 354 (1905); Deutsches
Arch. f. klin. Med. 89. 266 (1906).

Abderhalden, Physiologische Chemie. I. Teil, 6. Aufl.

43

674

XXXII. Vorlesung.

NH— CO

NH— CO

NH, . C C— NH —

>CH
N C N

y NH2 . C C— NH

^co

N C NH

Guanin = 2-Amino-

2-Amino-6, 8-dioxy

6-

oxyp

urin

pur in.

Sowohl aus dem 6-Amino-2, 8-dioxypurin als auch aus dem 2-Amiuo-
6, 8-dioxypurin kann nach Desaminierung Harnsäure entstehen. Es kann
somit der Abbau des Adenins und Guanins einmal durch die hydrolytische
Desaminierung- eröffnet werden und dann unter Oxydation über Hypo-
xanthin und Xanthin zu Harnsäure führen. Ferner ist die Möglichkeit
gegeben, daß die beiden Purinbasen zuerst oxydiert und erst nachträglich
ihrer Aminogruppe beraubt werden. Im letzteren Falle kann sich die Oxy-
dation beim Adenin auch in zwei Phasen vollziehen. Es könnte zunächst
6-Amino-2-oxypurin bzw. 6-Amino-8-oxypurin entstehen und erst dann das
2, 8-Dioxypurin gebildet werden. Diese Zwischenstufen ließen sich jedoch
noch nicht feststellen.

Wird Kaninchen Guanin subkutan oder intravenös zugeführt, dann
kommt es zur Ausscheidung von Xanthin und von Harnsäure. 1) Die Prü-
fung des Verhaltens dieses Aminopurins im tierischen Organismus stößt
auf große Schwierigkeiten, weil es außerordentlich schwer löslich ist. Aus
diesem Grunde haben Fütterungsversuche beim Menschen keine eindeutigen
Resultate ergeben. 2) Verfüttert man Hypoxanthin, dann gehen bis 60%
der zugeführten 'Menge beim Menschen in Harnsäure über.^) Xanthin
liefert gleichfalls Harnsäure.*) Versuche mit Adenosin und Guanosin
ergaben bei subkutaner Zufuhr beim Kaninchen eine Zunahme von Allantoin,
beim Menschen eine solche von Harnsäure im Harn.»)

Die Fütterungsversuche stehen somit im Einklang mit den mit Or-
ganen gemachten Beobachtungen. Sie ergänzen sich in ausgezeichneter
Weise, indem die Versuche im Reagenzglas vor allem die einzelnen Zwi-
schenstufen, die beim Abbau jeder einzelnen Purinbase durchlaufen werden,
klar erkennen lassen, während der Stoffwechselversuch meistens nur die
Endprodukte wiedergibt.

Der Abbau der Purinbasen ist wohl niemals ein vollständiger. Man
findet stets im Harn neben Harnsäure und Allantoin noch Oxypurine, ja
unter Umständen auch Aminopurine. So sind Adenin, Guanin, Hypoxanthin
und Xanthin im Harn aufgefunden worden. Ferner findet man auch methy-
lierte Purinbasen. So sind das 7-Methylderivat des Guanins = Epi-

*) A. Schitfenhelm uud E. Bendix : ZGÜschr. f. physiol. Chemie. 43. 365 (1904/05)

■'') E. Burian und H. Schur: Pflilger?, Archiv. 80. 317 (19ÜU). — M- Krüger und
./. Schmid: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 34. 563 (1901/02).

") R. Burian und //. Schur: P/lüc/cm Archiv. 8ü. 241 (1900). — 0. Minkowaki :
Arch. f. experim. l'ath. u. l'harm. 41. 375 (1898). — M. Kri'n/er und ./. Schmid: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 34. 549 (1901/02).

*) M. Krüger uud ./. Schmid: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 34. 549 (1901/02).

^) S. ./. Thannhüuser und A. Bomnics: Zeitschr. f. piiysiol. Chemie. 91. 336 (1914).

Nukleoproteide. Nukleinsäureu und ihre Bausteine.

675

guanini), das l-Methylxanthin^), das 1, 7-Dimethyl-xanthin =
Paraxanthin») und das 7-Methylxanthin = Heteroxanthin*) beob-
achtet worden. Ferner hat man ;-J-Methylxanthin nach Einnahme von
methylierten Xanthinen (TheophyUin, Theobromin, Kaffein) festgestellt. Die
folgenden Formeln geben die Struktur dieser Verbindungen wieder:

NH— CO

CH, . N— CO

NH, .C C

-N . CH3

>CH

N C— N

7-Methyl-2-amino-6-oxy-
purin = Epiguanin

CH, . N— CO

OC C— NH

/

CH

HN—C— N
l-Methyl-2, 6-dioxy-
purin = 1-Methylxanthin

NH— CO

OC C-

N . CH3
>CH

HX— C— N

1, 7-Dimethyi-2, 6-dioxy-
purin = 1, 7-dimethyl-
xanthin = Paraxauthin

HX— CO

OC C— X . CH3
>CH

HN C— X

7-Methyl-2, 6-dioxy-

purin = 7-Methyl-

xanthin = Hetero-

xanthin.

OC C— NH

^CH

CH3 . N— C-X
3-Methyl-2, 6-dioxypurin = 8-Methylxanthin.

Die Herkunft der methylierten Amino- und Oxypurine ist zum Teil
festgestellt. So liefert Theobromin = 8, 7-Dimethyl-2, 6-dioxypurin
7-j\lethylxanthin.») Daneben tritt auch 3-Methylxanthin auf. Diese
letztere Verbindung wird auch im Harn angetroffen, wenn man Theo-
phyllin = 1, o-Dimethyl-2, 6-dioxypurin verfüttert.'') Xach Eingabe

') M. Krüger und Wtdfj': Verhaudl. d. phvsiol. GesLdkch. zu Berlin. 27. Juli 1894
(1893/94). — M. Krüyer und G. Salomon; Zeitschr. f. pbysiol. Chemie. 24. 387 (1898);
26. ö89 (l>^98/99).

^) M. Krüger und G. Salomon; Zeitschr. f. physiol. Chemie. 24. 364 (1898); 26.
358 (1898/99).

'■') Thndichum: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 11. 415 (1887); Couipt. reud de l'acad.
des Sciences. 106. 1805 (1888). — G. Salomon: Arch. f. (Auat. u.) IMiysiol. 426 (1882);
Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 16. 195 (1883); l'ircliows Archiv. 125. 554 (1891).

^) M. Krüger und G. Salomon: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 24. 364 (1598); 26.
358 (1898/99).

•') M. Krüger und J. Schmidt: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 36. 1 (1902).

^) St.Bondzijnski und H.Gotilieb: Arcli. f. experini. Path. u. Pharm. H6. 45 (1895);
Berichte d. Deutschen Chem. Gesellsch. 28. 1117 (1895). — M. Krüger und /'. Schmidt:
Ebrnda. 32. 2677 (1899). — M. Krüyer und ./. Schmid: Arch. f. experim. Path. u. Pharm.
45. 259 (1901).

43*

fj76 XXXll. Vorlesung.

von Kaffeiii = 1, o, 7-Trimethyl-2, 6-dioxypurin findet man im Harn
von Kaninchen Paraxanthin und feiner 1- und 7-Methylxanthin.M
Daneben tritt unverändertes Kaff ein auf. Hunde bereiten aus Kaffein
Theobromin 3-Methylxantliin und o, 7-I)imetliylxantliin.2)

Aus diesen Beobachtungen geht hervor, daß der tierische Organis-
mus imstande ist, Methylgruppen abzuspalten. Es ist auch gelungen,
aus Organbrei zugesetzten, mehrfach methylierten Xanthinbasen Verbin-
dungen mit weniger Methylgruppen zu erhalten. ^j Es ist von. größtem
Interesse, daß die einzelnen Tierarten nach Eingabe von Methylpurinen
ganz verschiedene Mengen an den einzelnen Abbaustufen im Harn zur
Ausscheidung bringen. So enthielt der Harn vom Hunde nach Eingabe von
Theobromin 5ro57o unveränderte Substanz, 2"89*'/'o 3-Methyl-xanthin
und U62*' 0 "-Methyl-xanthin. Beim Kaninchen fanden sich nach Ver-
fütterung von Theobromin 16'05Vo unveränderte Verbindung, 14'Hlo/o ''^-
Methyl-xanthin und O'OlVo 3-Methyl-xanthin im Harn. Im Urin vom Men-
schen wurden nach Eingabe des gleichen Methylxanthins 16'3Vo 7-Methyl-
xanthin und SößVo 3-Methyl-xanthin aufgefunden.*) Selbstverständlich
haben die angeführten Zahlen keinen absoluten Wert, weil sicher je nach
den gerade vorliegenden Bedingungen im einzelnen Organismus der Abbau
der zugeführten Verbindungen ein quantitativ verschiedener ist. Auch
dürften die Resorption der verfütterten Produkte und eventuelle Umwand-
lungen durch die Darmflora nicht gleichmäßige gewesen sein. Doch sind
die Unterschiede zwischen den einzelnen Tierarten so groß, daß ohne
Zweifel ein für die einzelne Art charakteristischer Abbau des verabreichten
3, 7-Dimethylxanthins vorliegt. Wahrscheinlich ist die Entmethylierung eines
Teiles der zugetührten Methylpurine eine vollständige. Ob es bis zur Bildung
von Harnsäure bzw. von Allantoin kommt ist noch unentschieden. &)

Sicher sind nicht alle methylierten Purinbasen des Harns auf in
der Nahrung enthaltene Methylverbindungen dieser Reihe zurückzuführen.
Vielmehr vermag der Organismus offenbar auch Purinbasen zu
methylieren. Es gilt dies ohne Zweifel für das Methyl-guanin. Ferner
ist das Auftreten von Heteroxanthin beobachtet worden, als nur Fleisch
verfüttert wurde. •^)

Wir haben bereits hervorgehoben, daß bei den einen Tieren der Ab-
bau der Harnsäure im wesentlichen bei der Harnsäure stehen bleibt,
während andere in der Hauptsache Allantoin liefern.^) Ferner haben wir
gesehen, daß methylierte Xanthine bei verschiedenen Tierarten verschieden
abgebaut werden. Nun gibt auch eine vergleichende Betrachtung des
Purinbasengehaltes des Harns ganz charakteristische Unterschiede. Beim

1) M. Krüger: Ber. d. Deutscheu Cliem. Gcsellsch. 32. 3336 (1899).

2) J/. Krüger: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 32. 2318 (1899).

3) ./. Sclimid: Zeit.schr. f. physiol. Cliemie. 67, 155 (1910).

*) M. Krüger und .7. Schmid: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 32. 2677 (1899);
Arch. f. experim.'Path. u. Pharm. 45. 295 (1901).

^) 0. Minkowski: Arch. f. experim. l'hat. u. l'harm. 41. 375 (1898). — R. Buriari
und H. Schur; rjlügers Archiv. 8f». 241 (1900); 87. 239 (1901). — M. Krüger und
J. Schmid: /eiti^chr.' f physiol. Chemie. 32. 104 (1901). - J. Schmid: Eheuda. 67.
155 (1910).

*) G.Salomon: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 11. 413 (1887). — G. Salotnon und
Carl Neuberg: Salkoicski-Featachr. 37. Berlin 1894.

') U'.' Hicchoirski: Prager med. Wochenschr. 37. Nr. 22 (1912).

Xukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine. 677

Menschen findet man hauptsächlich Xanthin. Daneben geringe Mengen
von Hypoxanthin und Spuren von Aminopurinen. Ob das in sehr
geringer Menge vorhandene Allantoin in direkter Beziehung zum Abbau
von Purinbasen steht oder nicht vielmehr vorgebildet in der Nahrung ent-
halten war, ist noch unentschieden. Bei den anthropoiden Affen finden
sich ganz ähnliche Verhältnisse wie beim Menschen, während die übrigen
Vertreter dieser Tierklasse den Allantoin bildenden Tieren nahestehen. M
Übrigens ist der Gehalt des Harnes an Purinbasen sehr gering (Oln— O^^r
Stickstoff in dieser Form).

Bei den Tieren, die Allantoin bilden, finden wir solche bei denen
daneben relativ viel Harnsäure vorkommt. Die Purinbasen treten an Menge
ganz zurück. Beim Hund, beim Kaninchen und Rind-j zeigt der Harn z. B.
eine solche Verteilung der Purinbasenabkömmlinge. Beim Schwein und
Pferd dagegen überwiegt die Menge der Purinbasen über die Harnsäure-
raenge. Bei ersterem fehlt Guanin ganz. 3) Es ist von groliem Interesse,
daß bei diesen Tieren Ablagerungen von Guanin in Gelenken, in der
Leber und in Muskeln beobachtet worden sind.*) Ferner wurde in einem
solchen Falle auch Guanin im Harne aufgefunden. &) Offenbar tehlt in
diesen Fällen — man hat geradezu von einer Guanin gi cht gesprochen —
jenes Ferment, das die erwähnte Purinbase abbauen kann. Da offenbar
gleichzeitig Adenin ganz gut angegriffen und in seine typischen Abbau-
stufen zerlegt wird, ist wohl der Schluß berechtigt, daß die Desaminierung
von Guanin und von Adenin nicht durch das gleiche Ferment erfolgt. Dafür
sprechen auch die Beobachtungen von Jones^), daß nicht jedes Organ Adenin
und Guanin abbauen kann. Manche greifen nur Guanin an. andere wieder
nur Adenin und endlich manche auch beide Aminopurine. Man hat daher
von einer Adenase und einer Guanase gesprochen. Es ist möglich, daß
auch diejenigen Fermente, die Hypoxanthin in Xanthin und dieses in
Harnsäure überführen, besonderer Art sind und wiederum ein besonderes
Ferment die Xukleoside Adenosin und Guanosin in die entsprechenden
oxydierten \'erbindungen : Hypoxanthosin und Xanthosin überführt.

Wenn wir nunmehr alles zusammenfassen, dann ergibt sich ein ganz
klares Bild des Abbaus der Nukleinsäuren im tierischen Organis-
mus. Er erfolgt über die Nukleotide zu den Nukleosiden, w^obei gleich-
zeitig Phosphorsäure abgespalten wird. Diese letzteren Verbindungen zer-
fallen dann in ihre Bausteine. Es entstehen Purin- und Pyrimidinbasen
und ferner Kohlehydratmoleküle. Wahrscheinlich erfordert jede Art der
Nukleotide und Nukleoside eigenartige Fermente. Die Purinbasen werden
dann weiter über die Oxypurine bis zur Harnsäure und bei den meisten
Tieren darüber hinaus zu Allantoin abgebaut.

>) Vgl. z B. H. G. Wells: Jouru. of biul. Chem. 7. 171 (1909 10). — Andren-
Hunter und Maurire H. Givens: Ebenda. 13. 371 (1912).

*) A. Schittenhelm und E. Bendix: Zeitsclir. f. phvsiol. Chemie. 48. 140 (1906).
— A. Schittenhelm: Ebenda. 46. Sö4 (1905).

') A. Schittenhelm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 66. n3 (1901).

*) R. Virchoic: Virchous Archiv. 35. 358 (1860); 31. 147 (1866). — G. Salomon:
Ebenda. 97. 360 (1884). — W. Mmdelsohn: The Americ. Jouru. of medical Science. 109
(1888). — Vgl. auch .4. Schittenhelm und E. Bendix: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 48.
140 (1906\

*) Pecile: Liebigs Annalen. 183. 141 (1876).

«) Vgl. die Literatur S. 670, Zitat -).

678 XXXII. Vorlesung.

Es fragt sich nun, ob die Purinbasen die einzige Quelle für
die Bildung der Harnsäure bzw. des Allantoins darstellen. Lange
Zeit glaubte man, daß in der ganzen Tierreihe auch die Eiweißstoffe zu
den genannten Abbaustufen führen. Jetzt wissen wir ganz bestimmt, daß
dies nur bei den Vögeln und Reptilien stets der Fall ist. Bei den Säugetieren,
den meisten Amphibien und den Fischen bestehen keine direkten Beziehungen
der Harnsäure bzw. des Allantoins zum Eiweißstoffwechsel. In der ganzen
Tierreihe liefern dagegen die Purinbasen Harnsäure bzw. Allan-
toin. Es gilt dies für jede einzelne Art. Dazu kommt dann bei den
Vögeln und Reptilien als eine für diese Tieraiten charakteristische Quelle
für Harnsäure das Eiweiß bzw. die Aminosäuren.

Wie bei allen bisher besprochenen Verbindungen müssen wir auch
hier die Frage nach den Beziehungen der Bausteine der Nuklein-
siiuren zu anderen Substanzen erörtern. Ist eine Synthese von
Nukleinsäuren aus Kohlehydraten, Fetten und Eiweißstoffen
bzw. ihren Bausteinen möglichV Knüpfen ferner die typischen
Bausteine der Nukleinsäuren, die Purin- und Pyrimidinbasen,
Beziehungen zu Vertretern der genannten Klassen von Verbin-
dungen anV Wir wollen mit der letzteren Fragestellung beginnen. So weit
unsere Kenntnisse reichen, wandeln sich die im Organismus entstehenden
und ihm zugeführten Purinbasen in keine Verbindungen um, die zur
Synthese von anderen Stoffen dienen könnten. Sie scheinen vielmehr in ihrer
Gesamtheit Stufe um Stufe bis zu den Stoffwechselendprodukten abgebaut
zu werden. Was aus den Pyrimidinbasen wird, wissen wir zurzeit noch
nicht. Es wäre denkbar, daü sie aufgespalten werden, und die entstandenen
Bruchstücke in irgend einer Weise noch Verwendung finden.

Viel besser sind wir über die Frage der Synthese der
Nukleinsäurebausteine und insbesondere der Purin- und Pyri-
midinbasen im tierischen Organismus aus Material, das keine
direkten Beziehungen zu diesen Verbindungen besitzt, unter-
richtet. Miescher^) hat festgestellt, daß Lachse, die sich monatelang im
Süßwasser aufhalten, ohne Nahrung zu sich zu nehmen, große Mengen
von Spermatozoon bilden. Diese bestehen zum größten Teil aus Nukleopro-
teiden. Ferner ist beobachtet worden, daß bebrütete Hühnereier Purinbasen
neu bildrn können.'^) Die Fähigkeit der Neubildung scheint allerdings nur
eine zeitlich beschränkte zu sein. Sie soll am 17. Bebrütungstage auf-
hören. .\uch im Ei des Seidenspinners ist Synthese von Purinbasen be-
obachtet worden. 3) Zweifelhaft in ihrer Deutung sind jene Versuche
geworden, die mit Milch als Nahrung durchgeführt worden sind.*) Die
Annahme, daß dieses Nahrungsmittel völlig frei von Purinbasen sein soll,
hat sich nicht bestätigt.^)

Zwei Bausteine kann die tierische Zelle ohne Zweifel leicht zur Syn-
these von Nukleinsäuren zur Verfügung stellen. Es sind dies die Phos-

1) Fr. Miescher: Arcli. f. experim. Patli. u. Pharmak. 37. 100 (1896).

2) A. Kossei: Zeitschr. f. physiol. (Jhemie. 10. '248 (1886). — Lafayette B. Mendel
und dharles S. Leacemvorth : Amer. Journ. of Physiol. 21. 77 (1908). — L. S. Fridericia:
Skand. Arch. f. Physiol. 26. 1 (1912).

•') .1. Tichomirojf: Zeitschr. f. physiol. Ciicmic. 9. 618 (1885).
^) Vgl. Richard liurian und Heinrich Schur: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 23.
55 (1897).

5) Carl Voee/diu und Carl P. Sheriviii : Jouru. of biol. (hcm. 33. 145 (1918).

Nukleoproteide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine. (379

phorsäure und das Kohlehydrat. Die erstere nimmt sie mit der Nah-
rung in P'orra von Phosphaten auf. Sie kann auch aus Phosphatiden und
den phosphorhaltigen Proteinen gebildet werden. Das Kohlehydrat dürfte
aus solchen hervorgehen oder aber synthetisch z. B. aus desaminierten
Aminosäuren gebildet werden. Aus welchem Material die Pyrimidin- und
Purinbasen hervorgehen, wissen wir nicht. Es kommen dieselben Möglich-
keiten in Betracht, die für die Pflanzenzelle Seite 661 ff. erörtert worden sind.
Der Versuch, Histidin in Beziehungen zu den Purinbasen zu bringen, hatte
keinen Erfolg. i) Hunde, denen große Mengen dieser Aminosäuren gegeben
wurden, zeigten keine Vermehrung der Allantoinausscheidung.

Für die ganze Auffassung der Herkunft der im Harn erscheinenden
Abkömmlinge der Purinbasen ist die Entscheidung der Frage, ob beständig
synthetisch Purinbasen gebildet werden können, von der allergrößten Be-
deutung. Man ist geneigt, die im Urin auftretenden Stoff wechselelend-
produkte, die sich auf Purinbasen zurückführen lassen, insbesondere bei den
Säugetieren und dem Menschen nur auf solche zu beziehen, die entweder
in den Geweben schon vorhanden sind oder aber von außen zugeführt
werden. Man spricht von einem Purinstoffwechsel und will damit zum
Ausdruck bringen, daß dieser in sich abgeschlossen sei. Es kann diese
Auffassung auf das ganze Tierreich übertragen werden, nur vermögen
wir bei jenen Organismen, die auch aus Aminosäuren Harnsäure bereiten,
den Purinstoffwechsel nicht so scharf vom Eiweiß- bzw. Aminosäurestoff-
wechsel zu trennen, wie bei denjenigen Tieren, die aus diesen Harnstoff
und nur aus Purinbasen Harnsäure bilden.

Es ist zurzeit unmöglich^ die Frage zu entscheiden, ob
tatsächlich der Purinstoffwechsel in einem fest geschlossenen
Kreise abläuft. Es müßte in diesem Falle jede Neubildung von Purin-
basen ausgeschlossen sein.^) Wir kennen zurzeit wenig Analogien für die
Annahme, daß tierische Zellen eine bestimmte synthetische Fähigkeit nur
zeitweise besitzen, um sie dann für immer erlöschen zu lassen. Wohl aber
kennen wir zahlreiche Beispiele dafür, daß eine solche nur in bestimmten
Zeiten in Funktion tritt. Es sei z. B. an die Bildung der Milchbestand-
teile erinnert. Die Zellen der Milchdrüse können jahrzehntelang ruhen. Erst
dann, wenn ein sich entwickelnder Fötus bzw. eine Plazenta zugegen ist,
nehmen sie die Herstellung der charakteristischen Bestandteile der Milch auf.
So könnte es sich auch mit der Synthese von Purinbasen verhalten. Solange
kein Bedarf an solchen besteht und diese in genügender Menge von außen
zugeführt werden, findet vielleicht keine Neubildung von solchen statt.

Im allgemeinen dürften die Purinbasen aus folgenden Quellen stammen.
Mit der Nahrung werden normalerweise immer Purinbasen bzw. Verbin-
dungen zugeführt, die diese gebunden enthalten. Es wird nun im einzelnen
Falle darauf ankommen, ob einzelne Zellen diese Bausteine zu bestimmten
Zwecken verwenden können. Der Rest wird weiter zerlegt. Beständig
werden in den Zellen Nukleinsäuren abgebaut und aus diesen ihre Bausteine
gebildet. Die Verhältnisse liegen offenbar im Prinzip genau gleich, wie bei

M Emil Abderhalden und llans Kinheck : Zeitsclir. f. pliysiol. Chemie. 62. 322
(1909). — K. Kowalewski : Biochem. Zeitschr. 23. 1 (1909). — Emil Abderhalden,
H. Einbeck und J. Schmid: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 68. 395 (1911). — H. Ackroijd
und F.G. Hopkins: The Biochem. J. 10. 551 (1916).

2) Vgl. hierzu G. Kollmann: Biochem. Zeitschr. 123. 235 (1921).

(3;^Q XXXII. Vorlesung.

den Eiweißstoffeu. Auch von diesen wird immer ein Teil abgebaut. Nie A
findet mau im Hungerzustand den Harn stickstofffrei. Stets sind di e b"
baustufen der Proteine und der Nukleinsäuren in den Geweben anzutreffen.
Wahrscheinlich verwendet die Zelle Teile der Nukleoproteide und vor allem
der Nukleinsäuren zur Bildung von Sekret- und Inkretstoffen und vielleicht
auch von Fermenten. Jedenfalls müssen beständig Lücken im Gehalt der
einzelnen Zellen an Bausteinen der Nukleinsäuren entstehen. Diese können
nur von der zugeführten Nahrung aus ausgefüllt werden, wenn nicht eine
Neubildung von Bausteinen der Nukleinsäuren im Organismus selbst erfolgt,
oder von anderen Zellen Material zur Verfügung gestellt werden kann.
Es ist nicht sehr wahrscheinlich, daß der tierische Organismus ihm zuge-
führte Bausteine verschmäht, und es vorzieht, die sicher sehr komplizierte
Svnthese durchzuführen, um zu denselben Produkten zu gelangen.

Läßt man den tierischen Organismus hungern, dann beobachtet man,
daß beständig im Harn Abkömmlinge von Purinbasen auftreten. Inter-
essanterweise ist die Menge der Purinbasen im Harn annähernd konstant,
und zwar scheidet jedes Individuum eine ganz bestimmte Menge dieser
Substanzen aus. Daraus darf gefolgert werden, daß im Zellstoffwechsel
Tag für Tag in engen Grenzen gleiche Mengen von Nukleoproteiden bzw.
Nukleinsäuren oder noch genauer ausgedrückt von Purinbasen zum Umsatz
kommen. Man hat von einer endogenen Abkunft dieses Anteils von Ab-
kömmlingen der Purinbasen gesprochen. ^) Wenn man nun in der Nahrung
solche in genügender Menge zuführt, 2) dann steigt der Gehalt des Harns
an Stoffwechselendprodukten an, die sich auf Purinbasen zurückführen
lassen. Dieses Plus an diesen Verbindungen hat man als exogenen Anteil
der im Harn erscheinenden, mit den Purinbasen in Zusammenhang stehen-
den Produkte bezeichnet. Uns scheint diese scharfe Abgrenzung einer
endogenen und exogenen Abkunft von Stoffwechselprodukten wenig gerecht-
fertigt. 3) Man müßte sie denn schon auf den gesamten Stoffwechsel über-
tragen. LTnzweifelhaft werden mit der Nahrung aufgenommene Purinbasen
auch Bestandteil von Zellen. Es reihen sich damit gewiß immer solche in
den „endogenen" Anteil der Purinbasen ein. Wir können wohl rein äußer-
lich eine Trennung von Stoffen, die aus zelleigenen Produkten hervorgehen,
von solchen, die im Überschuß vom Darme aus zugeführt werden, durch-
führen, doch dürfen wir derartige Begriffe nicht auf die Stoffwechselvor-
gänge als solche übertragen. Sie können leicht zu Mißverständnissen
führen und sagen entschieden mehr aus, als wir eigentlich wissen. Es
darf auch nicht übersehen werden, daß die verschiedenen Abbau stufen der
Purinbasen in den Zellen vielleicht ganz besondere Funktionen erfüllen.
Man darf sie nicht einfach als unnütze Schlacken betrachten. Schließlich
hat eine wichtige Fragestellung bei der Besprechung der Frage nach der
Herkunft der Harnsäure bzw. des AUantoins viel zu wenig Berücksichtigung
gefunden, nämlich diejenige nach dem weiteren Schicksal dieser Vorbin-

») Richard Bunan und Heinrich Schur: Pflügerf^ Archiv. 80. 241 (1900); 87. 239
(1901). — Elbert W. liockwood: Aiueric. Jouru. of I^hysiol. 12. 38 (1905). - Schreiber
und Waldvogel: Arch. f. oxperim. Path. u. Pharmak. 32. 69 (1899).

2) Vgl. über den Gehalt einiger Nahrungsmittel an Purinbasen: liessau und
J. ScA/w/d; Therapeut. Monatshefte. 116(1910). — Th. Brugsch und Hesse: Med. Klinik.
623 (1910). — TA. V. Fellenberg: Biochem. Zeitschr. 88. 323 (1918).

■') Vgl. zu dieser F'rage auch M. Kikuchi: .1. of Biochem. 1. S3 (19221. —
W. C. Rose: J. <.f bin], (hcm. 48. .')68. 57ö (1921).

Nuk leopiotcide. Nukleinsäuren und ihre Bausteine. ßgl

dangen. Geht der Abbau der Purinbasen beim Menschen und den
anthropoiden Affen wirklich nicht über die Harnsäure hinaus?
Ist dasAllantoin in der Tat das letzte Stoff Wechselprodukt, das
bei den übrigen Tieren aus Purinbasen gebildet werden kann?
Was die Harnsiiure anbetrifft, so steht zurzeit Meinung gegen Meinung, i)
Dagegen verfügen wir beim AUantoin über Beobachtungen, die zeigen,
daß beim Hunde vielleicht ein weiterer Abbau dieser Verbindung möglich
ist.2) Es wurde nach Verfütterung von AUantoin, von Inosin und von
Nukleinsäure ein sehr erheblicher Teil des im Harn zu erwartenden Allan-
toins vermißt. Ganz eindeutig sind diese Versuche allerdings nicht weil
sich die Ergebnisse auf Fütterungs versuche stützen und gegen diese der
Einwand erhoben werden kann, daß die Üarmflora vielleicht weitgehende
Umwandlungen der zugeführten Produkte bewirkt hat. Sollte es sich be-
wahrheiten, daß AUantoin nicht die letzte Abbaustufe der Purinbasen dar-
stellt, dann sind natürlich auch Schwankungen im Umfange des weiteren
Abbaus dieser Verbindung denkbar. ») Es vAirden sich jedenfalls die
Beziehungen zwischen den Zell- und Nahrungspurinen einerseits und den
Abkömmlingen der Purinbasen des Harns nicht so klar abgrenzen lassen,
wenn immer ein wechselnder Teil davon über das AUantoin hinaus zer-
legt würde.

Immer wieder hat man den Versuch unternommen, ganz bestimmte
Zellarten mit dem sog. Purinstoffwechsel in Verbindung zu bringen. Zu-
nächst sollten nur die Leukozyten*) an der Bildung der Abkömmlinge
der Purinbasen beteiligt sein. Dann dachte man vor allem an die Mus-
kulatur.^) Endlich brachte man die Entstehung der Stoffwechselendpro-
dukte der Purinbasen mit der Tätigkeit der Verdauungsdrüsen ") in
Zusammenhang. Es ist nun wohl möglich, daß bestimmte Zellen mehr
Purinbasen hervorbringen als andere. So soll z. B. die Leber großen
Anteil an der Bildung von Abkömmlingen der Purinbasen^) haben. Ja, es
wird ihr sogar eine zentrale Stellung im Purinstoffwechsel zugeschrieben.
Möge dem sein, wie ihm wolle, jedenfalls hat jede einzelne Zelle

1) F. Frank und A. Schitfenhelm .- Zeitschr. f. physiol. Clieniie. 63. 243 (1909). —
Th. Brtigsch und A. Schitfenhelm : Zeitschr. i'. experim. Path. u. Therapie. 4. 480 (1907). —
Vgl. auch L.B.Mendel und B. White: Amer. Journ. of Physiol. 12. 85 (1904). — l.afaycfte,
B. Mendel und Frnest W. Brown: The Journ. of the Amer. Med. Assoc. 49. 896 (1907). —
Wilhelm Wiechoivski : Arch. f. exper. Path. u. Pharmak. 60. 185 (1909); Biochem. Zeitschr.
25. 431 (1910). — Vgl. auch 0. Loewi: Arch. f. exper. Path. u. Pharmak. 44. 21 (1900).
— F. Soefbeer und ./. Ibrahim: Zeitschr. f. physiol. Ciiemie. 35. 1 (1902). — W. Wie-
choivski: Biochem. Zeitschr. 25. 431 (1910). ~ W. Lewinthal : 'A^it^^oXw. f. physiol. Chemie.
77. 273 (1912). — Moris S. Fine: Journ. f. hiol. Chem. 23. 471 (1915). — "//. G. Wells:
El)enda. 26. 319 (1911). — S.J. Thannhauser und G. Czoniczer: Deutsches Arch f. kliu.
Med. 135. 224 (1921). — A. Schittenhelm und K. Earpiider: Zeitschr. f. d. gas. experim.
Medizin. 27. 14, 34, 43 (1922).

*) P. A. Levene und F. Mediqreceanu : Amer. Journ. of Physiol. 27. 438 (1911).

*) Beim Schweine scheint allerdings das AUantoin ein Endprodukt des Stoff-
wechsels darzustellen. Vgl. A. Schittenhelm: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 66. 53 (1910).

*) J. Horbaczewski: Monatshefte f. Chemie. 10. 624 ■(188'.»); 12. 221 (1891).

^) Richard Hurian: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 43. 532 (1905). — I'. O. Siren :
Arch. f. Physiol. 18. 177 (1906).

«) Fra»z Mare.i: Monatshefte f. Chemie. 13. 101 (1892): l'fUh/ers Archiv. 134.
59 (1910). — Franz Smetdnka: Ebenda. 138. 217 (1911); 149. 287 (1912). — Franz
Mares: Pflügers Archiv. 149. 275 (1912).

') Vgl. Hans Rosenhrrc): Zeitschr. f. experim. l'ath. u. Therap. 14. 245 (1913).

(382 XXXII. Vorlesuug.

einen Purinstoff Wechsel für sich. Da einzelne davon den Abbau der
Purinbasen nicht zu Ende führen können, so müssen wir annehmen, daß
bestimmte, nicht weiter veränderbare Abbaustufen solchen Zellen zugeführt
werden, die über jene Fermente verfügen, die der ersteren Zellart fehlen.
Vielleicht erklärt sich das Vorkommen von Purinbasen im Urin zum Teil
dadurch, daß nicht alle Zellen ihren Abbau zu Ende führen können und
sich nicht immer die Gelegenheit findet, ihn in anderen Zellen zu
vollenden.

Zum Schlüsse wollen wir uns noch nach Anomalien im Purin-
stoff Wechsel umsehen. Es ist klar, daß dann, wenn aus irgend einem
Grunde Kernsubstanzen in vermehrtem Maße zerfallen, auch der Gehalt
des Harns an Produkten, die auf die Purine zu beziehen sind, ansteigt.
So findet man z. B. bei Leukämie, einer Erkrankung, bei der die Zahl
der weißen Blutkörperchen sehr stark gesteigert ist und auch viele davon
zugrunde gehen, eine erhöhte Ausfuhr von Purinbasen und ihren Abbau-
produkten. Einer Anomalie des Purinstoffwechsels haben wir bereits ge-
dacht, nämüch der sog. Guaningicht des Schweines. Wir haben als
Erklärung für die interessante Beobachtung, daß bei dieser Guanin im
Harn und ferner in den Geweben auftritt, angeführt, daß wahrscheinlich
die Guanase nicht in Funktion tritt. Wir können diese Stoff wechselano-
malie der Aminoazidurie mit den Spezialfällen der Diaminurie und der
Cystinurie an die Seite stellen. Auch die Ausscheidung der Homogentisin-
säure bei der Alkaptonurie hat wahrscheinlich eine ähnliche Ursache, wie
die Guaninurie. Der Abbau ist in allen Fällen aufgehalten, weil die
Fermente fehlen oder nicht wirken können, die sonst den weiteren Abbau
besorgen.

Beim Menschen gibt es eine Harnsäuregicht.^) Wir finden Ab-
scheidungen von Harnsäure in bestimmten Geweben. 2) Bevorzugt für diese
ist ganz besonders das Knorpelgewebe. 3) Eine Zeit lang schien es, als ob
sich die erwähnte Erkrankung ohne weiteres als Anomalie des Purinstoff-
wechsels erklären lasse. Man dachte daran, daß zunächst die Umwandlung
der Aminopurine in Oxypurine und in Harnsäure stark verlangsamt sei,
und endlich die Urikolyse entweder gar keine oder doch nur eine mangel-
hafte Wirkung entfalte. Es sollte dadurch zur Zurückhaltung der Abbau-
stufen der Purinbasen und schließlich zu einer Überschwemmung des Blutes
und der Gewebe mit Harnsäure kommen. Nun werden wir gleich erfahren,
daß die Harnsäure sehr schwer löslich ist. Ihre Salze lösen sich etwas
leichter. Im Blute kommt nur das Mononatriumsalz der Harnsäure
vor. *) Erreicht der Gehalt einer Flüssigkeit an Harnsäure einen gewissen
Grad von Sättigung, dann kommt es zu ihrer Abscheidung. In der Tat

') Vgl. hierzu O.Minkowski: Die Gicht. Noihnageh HaiuRmch. 1903. ~ C. v. Noor-
den: Handbuch der Pathol. des Stoffwechsels. Hirschwald. Berlin 1906. — Ebstein:
Natur und Behandlung der Gicht. J. F. Bergmann. Wiesbaden 1906. — Th. Brugsch und
A. Sehittenhelm: Der Nnkleinstoütwechsel und seine Störungen. G. Fischer. Jena 1910.

^) Vgl. dazu die Beobachtungen von Theodor Brugsch und A. Sehittenhelm : Zeit-
schrift f. experim. Path. u. Ther. 4. .'i32 (1909).

^) Vgl. dazu ./. J. Loghein: Zentralbl. f. d. ges. Physiol. u. Path. d. Stoffw. N. F.
2. 244 (1907). — Roberts: Brit. med. Journ. 18. June 25. 2. u. 3. Jahrg. (1892). — Vgl.
dazu auch F. Gudzent: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 63. 455 (1909). — A. Almaqia :
Hofmeistern Beitr. 7. 466 (1906).

*) Vgl. F. Gudzent: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 63. 455 (1909).

Nukleoproteide. Nukleinsäureu uud ihre Bausteiue. 688

hat man im Blute von an Gicht Leidenden wiederholt eine Vermehrung-
der Harnsäure gefunden. i) Insbesondere unmitteli3ar vor und während
eines sogenannten Anfalles ist meistens eine Hyperurikoplasmie
gefunden w^orden. Interessanter Weise ließ sich feststellen, daß die
Gelenkflüssigkeit bei Gichtikern einen auffallend hohen Gehalt an Harn-
säure hat.

Dem Versuche, das Zustandekommen der Harnsäureabscheidung in
Geweben und das Zustandekommen der Gichtanfälle — dabei linden wir
bestimmte Gelenke (meistens das Großzehengelenk) stark gerötet und ge-
schw^oUen; der Patient klagt über heftige Schmerzen; es liegt eine Ent-
zündung vor von einer Überschwemmung des Organismus mit Harn-
säure abhängig zu machen, stehen nun viele Bedenken entgegen. Zunächst
zeigt die Erfahrung, daß die Niere große Mengen von Harnsäure auszu-
scheiden vermag, wenn das Blut mit solcher überschwemmt wird. Man
kann experimentell durch Verfütterung von Purinbasen und auch durch
Verabreichung von Gewebe, das reich an Nukleoproteiden ist, z. B. von
Thymusgewebe, eine Hyperurikoplasmie hervorrufen.-) Man kann sie
als eine alimentäre bezeichnen. Sie führt unter normalen Verhältnissen
zu keinen Störungen. Die Niere zeigt eine vermehrte Ausscheidung der
Harnsäure. Sie entfernt den Überschuß an dieser aus dem Blute. Es kann
auch dann zu einer Hyperurikoplasmie kommen, wenn an Purinbasen reiche
Zellen, z. B. Leukozyten, in großer Menge zerfallen. Es ist dies bei der
Leukämie, der Pneumonie usw. der Fall. ^) Es w^äre auffallend, wenn die
Nieren bei der Gicht dieser Aufgabe nicht gerecht werden sollten. Sollte
eine funktionelle Störung jener Zellen der Harnkanälchen vorliegen, die
Harnsäure auszuscheiden haben ? Es braucht sich eine solche nicht immer
durch eine erkennbare morphologische Veränderung der betreffenden Zell-
arten kund zu tun ! *)

Man glaubte, wie schon oben erwähnt, die ganze Störung des Purin-
stoffwechsels bei der Gicht restlos durch den Umstand erklären zu können,
daß der fermentative Abbau der Purinbasen und vor allem die Zerlegung
der Harnsäure gestört sei. "'>) Diese Annahme steht und fällt mit der ein-
deutigen Entscheidung der Frage, ob Gewebe des Menschen Harn-
säure abzubauen vermögen. Sie ist, wie S. 681 erw-ähnt, noch offen.
Erwähnt sei noch, daß daran gedacht \Yorden ist, es könnte die Leber
im Purinstoffwechsel eine ähnliche Rolle spielen, wie im Kohlehydratstoff-
wechsel. 6) Sie soll Purinbasen speichern. Ferner soll in der Medulla oblon-
gata ein Zentrum vorhanden sein, das den Purinumsatz der Leber regelt.

1) A. B. Garrod: Medical-chirurg. Transact. Loudou. 37. 49 (1884). -— Bruno
Bloch: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 51. 472 (1907). — Theodor Brugsch und Alfred
Schittenhelm: Zeitschr. f. experim. Path. n. Ther. 4. 438, 44G (1907). — P. Salecker:
Arch. f. klin. Med. 95. 353(1909). — Vgl. auch Robert Bass uud R. lierzhery: Deutsches
Arch. f. klin. Med. 119. 482 (1918). — Gudzent : Zeitschr. f. klin. Medizin. 90. ^r. 3'4
(1921).

2) Vgl. z. B. W. Weintraud: Wiener klin. Rundschau. 10. 3, 21 (1896).

3) Vgl. hierzu z. B. Linser und Sick: Arch. f. klin. Med. 89. 413 (1907).
*) Vgl. hierzu auch S. J. Thannhauser: Hab.-Sclirift. München 1917.

^) Vgl. Th. Brugsch und A. Schittenhelm: Zeitschr. f. exper. l'ath. u. Ther. 4. 551
(1907). — F. Umher und //. Rcfzluf: Ber. d. 27. Kongresses f. innere Medizin. 436
(1910). — P. A. Levene und Leo Kristeller: Journ. f. experim. Med. 16. 303 (1912).

«) Th. Brugsch und //. Poscnberg: Zeitschr. f. experim. l'ath. u. 'I'her. 14. 1 (1913).

(384 XXXII. Vorlesung.

Da diese Vorstellung noch nicht ausreichend begründet erscheint, wollen
wir nicht auf die Folgerungen eingehen, die aus der Annahme eines Purin-
oder Harnsäurezentrums für die Entstehung der Symptome der Gicht ge-
zogen worden sind.')

Die Störung im Purinstoffwechsel bei der Gicht 'kommt natürlich
auch in der Zusammensetzung des Harns zum Ausdruck. 2) Der Harn ent-
hält namentlich zur Zeit des Gichtanfalles weniger Harnsäure als unter
normalen Verhältnissen. Die Harnsäureausscheidung ist verschleppt. Da-
gegen ist der Gehalt des Harns infolge der verlangsamten Umwandlung
der Purinbasen in Harnsäure relativ reich an diesen.

Schließlich wollen wir noch kurz erwähnen, daß man daran gedacht
hat, daß die Harnsäure unter normalen Verhältnissen nicht frei im Blute
kreist, sondern in gebundenem Zustande.^) Bei der Gicht sollte diese Bindung
gestört sein. Es ließen sich jedoch auch für diese Annahme keine eindeutigen
Beweise erbringen. Dagegen ist die Beobachtung wichtig, daß die Harn-
säure bei Gegenwart von Eiweiß in Wasser viel leichter löslich ist.*) Es
handelt sich vielleicht um Adsorptionserscheinungen. ^) Endlich sei noch
darauf hingewiesen, daß daran gedacht worden ist ß), daß die Harnsäure in
tautomeren Formen vorkommt und bei der Gicht vielleicht jene Strukturform
in Erscheinung tritt, die ein schwerer lösliches Salz bildet.') Es sind nach
Emil Fischer^) die folgenden beiden Formen der Harnsäure möglich:

NH-CO N^C.OH

II II

OH . C C— NH

>C...H

N— C-N
Lak timform der Harn-
säure.

Eine solche Annahme hat wenig für sich. Man könnte mit dem
gleichen Rechte auch annehmen, daß beim Diabetes der Traubenzucker
in einer anderen Form zugegen ist. als normalerweise. Außerdem müßte

') Vgl. hierzu auch Th. Brugsch und ,7. liother: Klinische Wochenschr. 1. 1495,
1729 (1922).

2) Vgl. u. a. M. Kaufmann und L. Mohr: Archiv f. klin. Med. 74. 586 (1902). —
Bruno Bloch: Deutsches Archiv f. kliu. Med. 83. 499 (19(35). — Theodor Brugsch:
Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther. 2. 619 (1906). — Th. Brugsch und A. Schiftenhelm :
Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther. 4. 480 (1907); ebenda. 4. 1 (1907).

^) 0. Minkowski: Die Gicht. Wien 1903. — Th. Brugsch: Zeitschr. f. experim.
Path. u. Ther. 6. 282 (1909). — A. Schiff enhelm: Ebenda. 7. 110 (1910). — Max
Dohrn: Zeitschr. f. kliu. Med. 74. 445 (1912). — Zeitschr. f. physiol. Chemie. 86. 130
(1913). — Vgl. dazu auch O. Minkowski: Ebenda. 88. 159 (1913). — Mathieu-Fierre
Weil und Ch. 0. Guillaumin: Compt. rend. de la soc. de biol. 86. 242, 319, 659 (1922).

^j H. Bechhold und J. Ziegler: Biochem. Zeitschr. 64. 471 (1914). — Vgl. auch
H. Schade: Zeitschr. f. klin. Medizin. 93. Heft 1/3 (1922).

^) Vgl. hiezu H. Harpuder: Z. f. die gesamte experim. Medizin. 29. 208 (1922).

*) F\ Gudzent: Deutsche med. Wochensclir. 21. 219 (1909); Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 60. 38 (1909): 63. 4.55 (1909).

") Das unstabilere Salz (Laktamforni) ist löslicher (in 100 c«*'' Blutplasma lösen
sich 18"4 w// Mononatrinmsalz) als die stal)ile Verbindung (Laktimform) (es lösen sich
davon nur 8"3 mg in der gleichen Menge Plasma).

«) Emil Fischer: Ber. d. Deutschen (;hem. Gesellsch. 32. 435 (1899).

CO C— NH

^CO

/

NH— C--NH

Laktamform der Harn

säu

re.

Mukleoproteide. Mukleiusäuieii und üirc Bausteine gjKÖ

die erwähnte Annahme auch zu Hilfshypothesen greifen und zu erklären ver-
suchen, weshalb die eine Form bevorzugt sein sollte, und weshalb die Nieren
die Harnsäure nicht in genügender Weise aus dem Blute entfernen.

Die Ergebnisse der Studien über den Purinstoffwechsel bei der Gicht
vermögen zurzeit, wie schon betont, unsere Kenntnisse des normalen
Ablaufes des genannten Stoffwechsels nicht zu fördern, i) Es scheint
vielmehr, als ob die Gicht im wesentlichen gar keine primäre Störung
im Abbau der Puriubasen und ihrer Bildung darstelle, sondern vielmehr
die Entfernung der Harnsäure aus den Zellen und dem Blute in irgend
einer Weise gestört ist. Es könnte ganz gut sein, daß die Gegenwart
größerer Mengen von Harnsäure für die Verlangsamung des Abbaues der
Purinbasen verantwortlich ist, d. h. daß diese Erscheinung sekundärer
Natur ist. Es ist auch möglich, daß die Harnsäure bei der beobachteten
Ansammlung in der Gelenkflüssigkeit nicht primär in Frage kommt, viel-
mehr könnte eine Veränderung im Gelenke selbst ihre vermehrte An-
wesenheit bedingen. -) Jedenfalls ist die Aufklärung des Wesens der Gicht
noch weit von ihrem Ziel entfernt.

Erwähnen wollen wir noch, daß die Harnsäure als Bestandteil von
Harnsteinen auftreten kann. Besonders interessant sind jene Steine, an
deren Zusammensetzung Xanthin beteiligt ist. Es wäre von größtem
Interesse, beim \'orkommen von Xanthinsteinen zu forschen, ob eine
Anomalie im Abbau der Purinbasen und insbesondere des Xanthins vorliegt.
Es wäre ja denkbar, daß die Umwandlung des Xanthins in Harnsäure
nicht erfolgt. In diesem Falle dürfte allerdings keine Harnsäure aus den
Purinbasen entstehen, w^enn nicht bei der Umwandlung von Adenin und Guanin
die Oxydation zuerst einsetzt und erst dann die Hesaminierung erfolgt. ^)

Das Studium der Gicht hat immer wieder zu der Frage nach den
Löslichkeitsverhältnissen und den Eigenschaften der Harnsäure
geführt. Die reine Verbindung bildet mikroskopische, rhombische, durch-
sichtige Täfelchen. Sie löst sich sehr schwer in Wasser. Bei 18" löst sich ein
Teil Harnsäure in o9-430 Teilen Wasser*) und bei oT" in 15505 Teilen. ^j Von
großem Einfluß auf die Löslichkeit der Harnsäure ist die Wasserstoffionen-
konzentration.ßj Die Harnsäure ist in wässeriger Lösung eine einbasische
Säure. Sie dissoziiert nämlich ein Wasserstoff-Ion ab. Sie ist eine stärkere
Säure als die Kohlensäure, HCO. . H. und als das primäre Natrium-
phosphat, NaHPOi . H. In wässeriger Lösung finden sich nur primäre, ein-
fachsaure Salze. Nur unter besonderen Umständen, z. B. bei Anwesen-
heit von starken Basen, kann die Harnsäure noch ein zweites H-Ion
abdissoziieren. Es können sich dann sekundäre Urate bilden. Sie sind
nicht beständig und setzen sich in wässeriger Lösung sofort wieder
in das primäre Salz um. Die folgenden Formeln veranschaulichen diese
„stufenweise- Dissoziation der Harnsäure und die Bildung der beiden
Reihen von Salzen:

*) Vgl. hierzu auch •/. R. Müller und Walter Jones-: Zcitschr. f. physiol. Chemie.
61. 395 (1909).

*) Bobert ßass und li. Jlerzbert/: Deutsches Arch. f. kliu. Med. 119. 482 (1918).

=>) Vgl. S. 070 und 671.

*) W. His und Th. Paul: Zeitschr. f. plivsiol. Chemie. 31. 1, 64 (1900i.

5) F. Gudzent: Ebenda. 56. l.öO (1908);' 60. 25. 38 (1909).

«) A. Jung: Helvet. chim. acta. 5. 687 (1922).

536 XXXII. Vorlesung.

C5 H, N, O3
Harnsäure

/ \

aH3N4 0r+ H+ C5H2N,Or+ h++ h +

C.H^N.O^ .Na CVH2N, 03_Na2

Primäres Natriumsalz Sekundäres Natriumsalz.

Das erstere Salz, das Mononatriumurat, kommt allein im tierischen
Organismus vor. 1) Es ist in Lösung stark dissoziiert. Das Blutplasma und
wahrscheinlich auch die Zellen können mehr Mononatriumurat aufnehmen,
als eine entsprechende Menge von Wasser. Offenbar spielen die Kolloide
eine große Rolle beim in Lösung halten des genannten Salzes. 2) Auch im
Harn dürften durch solche bedingte, erhöhte Löslichkeitsverhältnisse vor-
handen sein. 3)

Im Harn kommt es oft zur Abscheidung von Harnsäure. Sie hat die
Eigenschaft, Farbstoffe mitzureißen. Deshalb ist das Sediment, das der Harn
absetzt, oft gelb bis rosarot gefärbt (Sedimentum lateritiiim). *) Meistens
enthält diese Abscheidung freie Harnsäure und daneben wechselnde
Mengen von Mononatriumurat. 0) Die Bildung der freien Harnsäure erfolgt
offenbar erst im Harn. Die Nieren scheiden sie wohl in ihrer Gesamtheit
als Sak aus. e)

1) Vgl. F. Gudzent: Zeits.chr. f. phvsiol. Chemie. 63. 455 (1909).

2) H. Bechhold und ./. Ziegler: Biochem. Zeitschr. 20. 189 (1909); 24. 146 (1910);
64. 471 (1914). — F. Gudzent: Ebenda. 23. 275 (1909).

^) L. Lichtwitz: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 64. 144 (1910). — L. Lichtwitz und
(). Bosenbach: Ebenda. 61. 112 (1909).

*) Die gelbe Farbe ist durch Urochrom undUrobiliu bedingt. Die rote rührt
von Uroerythrin her.

^) Vgl. hierzu W. E. Ringer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 75. 13 (1911). — Budolf
Kohler: Ebenda. 70. 360 (1911); 72. 169 (1912); 88. 259 (1913).

*) Vgl. weitere Einzelheiten in der Vorlesung über Harn.

Vorlesung XXXIII.

Blatt- und Blutfarbstoff. Chlorophyll und Hämo-
globin. Ihre Herkunft und ihr Verhalten im tierischen
Organismus. Die Beziehungen des Hämatins zum Gallen-
farbstoff und zum Urobilin. Sonstige Farbstoffe.

Eiue weitere Klasse von Proteiden stellt die Gruppe der Blutfarb-
stoffe dar. Sie bestehen aus einem Eiweißanteil und einer Komponente, die
mit den Proteinen in keinen unmittelbaren Beziehungen steht. Un^ interessiert
hier am meisten der Blutfarbstoff der Wirbeltiere, das Hämoglobin. Es
liefert bei der Spaltung einen an Histidin reichen Eiweiükörper, das
Globin, und eine eisenhaltige Verbindung. Diese hat den Xameii
fläraochromogen erhalten.') Das Hämoglobin findet sich als Bestandteil
der roten Blutkörperchen. Es kommt ihm die wichtige Funktion zu.
Sauerstoff zu binden. Dibei entsteht Oxyhämoglobin. Wir werden
später erfahren, daij das Blut nur eine geringe Menge von Sauerstoff zu
lösen vermag. Wären keine besonderen Einrichtungen vorhanden, dann
würde die Versorgung der Gewebe mit Sauerstoff eine außerordentlich be-
schränkte sein. Die Zellen brauchen diesen wichtigen Nahrungsstoff vor allen
Dingen, um sich die in den organischen Verbindungen vorhandene Energie
zu erschließen. In ganz besonders hohem Maße ist der Warmblüter auf
Sauerstoff angewiesen, muß er doch ununterbrochen Energie zur \'erfügung
haben, um die Körpertemperatur auf bestimmter Höhe zu erhalten. Da-
durch, daß im Blute Hämoglobin zugegen ist, das Sauerstoff binden kann,
verfügt der tierische Organismus über die Möglichkeit, große Mengen von
Sauerstoff aufzunehmen und für die Gewebe zur Verfügung zu halten. Die
Bindung zwischen Hämoglobin und Sauerstoff ist nämlich keine feste. Das
Oxyhämoglobin zerfällt leicht in Hämoglobin und Sauerstoff. So-
lange die.ser gebunden ist, hat er keinen Einfluß auf die Sauerstoffspannung
im Blute. Erst dann, wenn er frei wird und sich im gelösten Zustande
im Blute bzw. in den Geweben findet, beeinflußt er den vorhandenen
Sauerstoffdruck.

Wir werden später bei der Besprechung der Bedeutung des Sauer-
stoffs für den Organismus ausführlich auf die physikalischen Eigen-

') Dieser Name ist niclit sehr glücklich gewählt, denn es liegt kein „Chromogen"
vor. Die Ausdrücke Oxyhämatin für Humatin und Hämatin für Hiimochromogei
wären viel klarer.

ßg3 XXXIII. Vorlesung.

Schäften des Hämoglobins und Oxyhämoglobins eingehen. Wir werden dann
erfahren, dal) Hämoglobin nnd .Sauerstoff sicli in einem bestimmten Mengen-
verhältnis binden. Ferner werden wir sehen, daß an Stelle des Sauerstoffes
andere Gase, wie Kohlenoxyd und Stickoxyd, Verbindungen mit Hämo-
globin eingehen können.

Hämoglobin und Oxyhämoglobin lassen sich in Kristallen zur Ab-
scheiduDg bringen. Das Oxyhämoglobin des Eichhörnchens, der Maus
und des Hamsters kristallisiert in sechsseitigen Tafeln des hexagonalen
Systems, das der übrigen Tierarten in Nadeln, Prismen, Tetraedern oder
Tafeln des rhombischen Systems. Man glaubte die verschiedene Kristall-
form als Anzeichen von Verschiedenheiten in der Zusammensetzung der
von verschiedenen Tieren herstammenden Oxyhämoglobinarten auffassen
zu dürfen. Es zeigte sich jedoch, daß z. B. das gewöhnlich im hexagonalen
System kristallisierende Oxyhämoglobin des Eichhörnchenblutes nach wieder-
holtem Umkristallisieren Nadeln und Tetraeder des rhombischen Systems
liefert. 1) Die Löslichkeit der Oxyhämoglobine verschiedener Tierarten in
Wasser ist eine verschiedene. So ist z. B. das Oxyhämoglobin des Hundes
schwerer löslich als das der Katze. 2) Leicht löslich und deshalb auch
schwerer darstellbar sind die Oxyhämoglobine des Menschen-, Rinder- und
Schweineblutes. =^) Man hat versucht, aus der elementaren Zusammensetzung
der Blutfarbstoffe verschiedener Tierarten Schlüsse auf ihre Identität bzw.
Verschiedenheit zu ziehen. Wir geben einige dieser Analysen in der fol-
genden Tabelle wieder, möchten jedoch nicht versäumen, auch an dieser
Stelle ausdrücklich zu betonen, daß bei so komplizierten Verbindungen
die Ergebnisse von Elementaranalysen nach keiner Richtung hin etwas
über eine etwaige Identität beweisen.

Elementaranalysen des Oxyhämoglobins

E

lerne

n t e

1 n P

r 0 z e

n t e n:

C

H

N

S

0

Fe

P

des Pferdes ....

54-75

6-98

17-35

0-42

20-12

0-38

0*)

., Hundes ....

54-57

7-22

16-38

0-57

20-43

0-34

05)

der Katze ....

64-60

7-25

16-52

0-62

20-66

0-35

0^)

des Schweines . . .

54-17

7-38

16-23

0-66

21-37

0-43

06)

,, Rindes ....

54-42

7-18

17-45

0-48

20-07

0-40

0 3)

.. Meerschweinchens

54-12

7-36

16-78

0-58

20-68

0-48 8)

0

.. Eichhörnchens

54-09

7-39

16-09

0-4

21-44

0-59«)

0

der Gans

54-11

6-83

16-58

0-65

2P32

0-51«)

0

des Huhnes ....

52-47

7-19

16-45

0-86

22-50

0-34

0-1975)

*) W. 1). Halliburton: Jouru. of Physiol. 7. Proceed. of the phvsioi. Soc. 13. Fe-
bruar 1887.

^) Emil Abderhalden : Zeitschr. f. physiol. Chem. 24. 545 (1898) und Fr. Krüger:
Zeitschr. f. Biol. 26. 469 (1890) und Zeitschr. f. physiol. Chemie. 25. 256 (1898).

') G. Hü /her: Beitr. z. Physiol. Carl Ltidtoig zu seinem 70. Geburtstag gewidmet
von seinen Schülern (1887) und Archiv f. (Anat. u.) Physiol. 174 (1894).

*) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 37. 484 (1903).

*) Alfred Jarjuet . Zeitschr. f. physiol. Chemie. 12. 285 (1888).

«) ./. C. Otto: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 7. 57 (1882).

') Nach eigenen Analysen.

8) F. Hopjje-Seyler : IVled.-chem. Untersuchungen. 366 (1868).

^) Emil Abderhalden und F. Mediqreceanu: Zeitschr. f. phvsioi. Chemie. 59. 165
(1909).

Blatt- uud^Blutfarbstoff. Chlorophyll uud Hämoglobin usw. (5^9

Wir können diesen Analysen entnehmen, daß das Oxyhämoglohin
der Säugetiere die Elemente C, H, N, S, 0 und Fe enthält, während im
Vogeloxvhämoglobin außerdem noch Phosphor aufgefunden worden ist.
Der Phosphorgehalt des Oxyhämoglobins des Hühnerblutes ist jedoch
ohne Zweifel auf eine Verunreinigung zurückzuführen. Es ist nämlich
gelungen, das Oxyhämoglohin des Gänseblutes phosphorfrei zu gewinnen^),
nachdem früher auch bei diesem ein Phosphorgehalt festgestellt worden
war. Der Phosphor ist sehr wahrscheinlich auf beigemengte Nukleoproteide
oder Nukleinsäuren zurückzuführen. Die roten Blutkörperchen der \'ögel
enthalten nämlich Kerne und damit auch die genannten phosphorh altigen
Bestandteile. Den roten Blutkörperchen der Säugetiere dagegen fehlen die
Kerne. Darauf ist es zurückzuführen, daß das von ihnen gewonnene ( )xy-
hämoglobin ohne weiteres frei von Phosphor erhalten wird. Die Beobachtung,
daß Oxyhämoglobin mit Verunreinigungen beladen kristallisieren kann, zeigt
immer wieder aufs neue, daß die Kristallbildung an und für sich bei so
kompliziert gebauten Körpern nichts über ihre Reinheit auszusagen braucht.
Wie weit eine Reinigung der Kristalle durch Umlösen möglich ist, ist
schwer zu sagen. Es besteht nämlich die Gefahr, daß sie bei mehrfachem
Umkristallisieren Änderungen in ihren Eigenschaften erfahren. Wir dürfen
nie außer acht lassen, daß das Oxyhämoglobin Eiweiß enthält, das leicht
Zustandsänderungen erleidet. Diese können dem ganzen Proteid andere
Eigenschaften erteilen und z. B. auch das Gasbinduugsvermögen be-
einflussen. Endlich ist beobachtet worden, daß das Oxyhämoglobin die
Neigung hat, in eine vielleicht isomere Verbindung überzugehen, die den
Sauerstoff fest gebunden enthält. Sie ist Methämoglobin genannt worden. 2)
Es ist klar, daß schon geringe Mengen dieser Verbindung das Re-
sultat der Bestimmung des vom Oxyhämoglobin gebundenen Sauerstoffes
beeinflussen müssen, denn das Methämoglohin gibt seinen Sauerstoff nicht
mehr ab.

Wir werden später erfaliren, daß es für das Verständnis der Bindung
des Sauerstoffes an das Hämoglobin und die Spaltung von Oxyhämoglobin
in Sauerstoff und Hämoglobin von größter Bedeutung ist, genau zu wissen,
wieviel Sauerstoff das letztere binden kann. Ferner möchten wir gerne
wissen, ob das Blut jeder Tierart nur ein bestimmtes Hämoglobin besitzt.
Endlich ist die Möglichkeit gegeben, daß in der ganzen Tierreihe über-
haupt nur eine Art von Hämoglobin vorkommt. In vielen Eigenschaften
stimmen alle Oxyhämoglobinarten der verschiedensten Tiere überein. So
/eigen sie alle das gleiche oder doch ein sehr ähnliches Absorptions-
spektrum. Andrerseits sind doch gewisse Unterschiede vorhanden. Wir
haben schon der verschiedenen Löslichkeit gedacht. Vorläufig wäre es
müßig, dieser Frage weiter nachzugehen. Dazu sind unsere Kenntnisse über
den Bau des Oxyhämoglobins viel zu geringe. Es ist ganz gut möglich
daß das Globin einen artspezifischen Aufbau hat und dadurch jeder Tier-
art auch ein besonderes Oxvhämoglobin zukommt. Einheitlich scheint in der

') Vgl. hierzu Y. Inoko : Zeitt^chr. f. pliysiol. Chemie. 18. 57 (1894). — KmH
Abderhalden und Florentin Mediyreceanu: Kbeuda. 51). Kiö (19'J9).

2) Vgl. u. a. Fh. Ellinf/er: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 111 SC) (Hi2ü). —
IV.Heubner: Archiv f. ex.perim. Pathol. u. Pharm. 72. 241 (1913).

Abderhald« 11 . Physiologiäche Chemie. I. l'ail, 5. Aufl 44

690 XXXIII. Vorlesung.

ganzen Tierreihe die zweite Komponente des Blutfarbstoffes zu sein,
nämlich das Hämochromogen bzw. dessen Sauerstoffverbindung, das
Hämatin.i)

Das reduzierte Oxyhämoglobin, das Hämoglobin, kristallisiert
ebenfalls. Es bildet lange, dunkelrote, doppelbrechende Nadeln, rhombische
Prismen und holoedrische Tafeln. Die Kristalle des Hämoglobins lösen
sich in Wasser leichter als die des Oxyhämoglobins. Sie bilden dichroi-
tische Lösungen. In dicker Schicht sehen sie dunkelkirschrot in dünner
grünlich aus.

Den Eiweißpaarling des Blutfarbstoffes haben wir bereits besprochen.
Er gehört zu den basischen Proteinen. Sein auffallend hoher Gehalt an
Histidin ist es hauptsächlich, der ihm die basischen Eigenschaften ver-
leiht. Noch nicht begegnet sind wir bisher dem nichteiweißartigen Paarling
des Hämoglobins bzw. Oxyhämoglobins. Schon der Umstand, daß wir zwei
verschiedene ^>rbindungen nannten, als wir von diesem Paarling beim
Hämoglobin und Oxyhämoglobin sprachen, weist darauf hin, daß
offenbar ihm die Bindung des Sauerstoffs zukommt. Dem ist in der Tat
so. Zunächst beobachtete man, daß die roten Blutkörperchen Sauerstoff
binden können. Dann lokalisierte man diese Eigenschaft auf den in ihnen
enthaltenen roten Farbstoff. Man fand, daß dieser ebensoviel Sauerstoff
festhalten kann, wie die der betreffenden Hämoglobinmenge entsprechende
Anzahl roter Blutkörperchen. Weiterhin wurde dann "gezeigt, daß das
Hämochromogen genau so viel Sauerstoff binden kann, als die ihm ent-
.sprechende Menge Hämoglobin. Damit ist sichergestellt, daß dem Hämo-
chromogen die Funktion, Sauerstoff zu binden, zukommt.

Es wäre von allergrößtem Interesse, wenn wir genau wissen würden,
in welcher Art und Weise der Sauerstoff und auch die anderen Gase, die
vom Hämochromogen gebunden werden können, mit diesem verankert
sind. Da es Eisen enthält, dachte man .schon frühzeitig daran, daß diesem
die Funktion zufällt, die betreffenden Gase zu binden. Einen klaren Ein-
blick in die Bindungsverhältnisse des Hämochromogens und des Sauer-
stoffs werden wir ohne Zweifel erst erhalten, wenn die Konstitution der
erstereu Verbindung vollständig klargestellt ist, und wir vor allem auch
genau wissen, wie das^Eisen in das ganze Molekül eingefügt ist. Es ist
vielleicht im Hämoglobin in der Ferro- und im ^_ Oxyhämoglobin in der
Ferriform vorhanden.-)

Das Hämochromogen geht unter Sauer.stoffaufnahme in Hämatiii
übei". Zerlegen wir Oxyhämoglobin in seine Anteile, dann erhalten wir
direkt Hämatin. Das gleiche ist der Fall, wenn -Hämoglobin unter
Luftzutritt gespalten wird. Will man zum Hämochromogen gelangen, dann
muß man jeden Zutritt von Sauerstoff vermeiden. Der Blutfarbstoff läßt
sich sehr leicht in seine Bestandteile zerlegen. Schon Essigsäure veranlaßt
die Abscheiduug des eisenhaltigen Paarlings. Diese leichte Spaltbarkeit
des Hämoglobins in seine Anteile weist darauf hin, daß Globin und

V) Vgl. hierzu u. a. (f. Dilliny : Atlas der Kristallfoniieu iiiid der Absorptions-
bäiider der Häniochromogeue. F. Enite. Stuttgart 1910.

") Wilhelm Manchot: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 70. 230 (1910): Liebigs Anoal.
372. 179(1910). — \V. Manchot u. F. mittner: Ebenda. 372. 153 (1910). — W. Man-
chot: Biofhein. Zeitsehr. 43. 4,SH (1912): Bor. d. Deutschen Cheiii.Gesellsch. 45. 28ß9 (19121

Blatt- uucl Blutfaihstott. (Jhloropliyll und Hämogloliiii usw. f391

Hämochromogen nicht in fester chemischer Hindiing vereinigt sind, viel-
mehr dürfte das letztere von der Eiweißkomponente adsorbiert sein. Man
erhält aus 100«7 Blutfarbstoff ungefähr 4f/ Hämochromogen bzw. Hämatin.')
Der Rest entfällt auf das Globin.

Das Hämatin ist seit vielen Jahren Gegenstand eingehender Unter-
suchungen. Es ist geglückt, es in verschiedene Verbindungen überzuführen,
die ihm noch sehr nahe stehen, und ferner Abbaustufen zu erhalten, die
in ihrer Struktur vollständig aufgeklärt sind. Es schien zunächst, als würde
die Konstitution des Hämatins bald aufgeklärt sein. Man durfte um so
eher an eine rasche Erweiterung unserer Kenntnisse des Aufbaus der
genannten Verbindung denken, weil ein anderer Farbstoff ihm sehr nahe
zu stehen schien, dessen Erforschung gleichzeitig mit großem Erfolg in
Angriff genominen worden war. Es ist dies der Blattfarbstoff, das Chloro-
phyll. Aus manchen Befunden hatte man geschlossen, dalo Hämatin und
Chlorophyll nahe verwandt seien, ja man glaubte, da(i beide einen ganz
ähnlichen, wenn nicht zum Teil identischen Bau besäßen. 2) Wir wollen
gleich bemerken, daß die neueren Untersuchungen diese Vorstellung nur
teilweise stützen. Gewiß sind gemeinsame Züge in beiden Verbindungen
vorhanden, doch zeigen die fertigen Verbindungen große Unterschiede.^)
Wir werden gleich erfahren, daß man Ijeim oxydativen und reduktiven
Abbau des Hämatins und des Chlorophylls auf Verbindungen gestoßen ist
die sich als sehr ähnlich und zum Teil identisch erwiesen. Wir müssen
uns jedoch bei jedem Abbauprodukt, das durch eingreifende Maßnahmen
aus einem kompliziert gebauten, zusammengesetzten Molekül gewonnen
wird, die Frage vorlegen, ob man es als unverändertes Bruchstück der
ursprünglichen Verbindung auffassen darf. Wir berühren damit den wun-
desten Punkt der ganzen Forschung auf dem Gebiete des Hämatins und
des Chlorophylls. ' Wir müssen uns bei jedem einzelnen Umwandluugs-
produkt und jeder Abbaustufe fragen, ob noch direkte Beziehungen zum
Ausgangsmaterial vorhanden sind. Es müssen sekundäre Veränderungen
ausgeschlossen werden. Ergibt eine bestimmte Art des Eingriffs in ein
-Molekül Änderungen der Konstitution der entstehenden Produkte, dann
können verhängnisvolle Trugschlüsse auf bestimmte Befunde aufgebaut
werden, wenn nicht rechtzeitig erkannt wird, welcher Vorgang vom neuen
Ausgangsmaterial zur neuen Verbindung führt.

Es ist hier nicht der Ort, die Entwicklung der Erforschung des Auf-
baus des Hämatins wiederzugeben, und ebensowenig können wir hier auf
alle erhaltenen Ergebnisse eingehen. Sie gehören einstweilen zum größten
Teil noch vor das Forum der Forscher. In manchen Punkten bestehen noch
Meinungsverschiedenheiten. Wir können gleich vorausschicken, daß zurzeit
die Konstitution des Hämatins noch nicht völlig aufgeklärt ist. Da^iicgen

M Fr. X. Schulz: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 24. 449 (1898).

-) E. Schunck uud L. Marchlewski; Liebu/s Annalen. 278. 329 (1894); 284. 81
(1890); 288. 209 (189f)): 290. 306 (1896). — L. Marchlewski : Bnll. de l'Acad. des
Sciences du Gracovie. Math, uud uaturw. Klasse. Jauuar und April (1902); Jouru. f.
praktische Chemie. 65. U',1 (1902); Biochem. Zeitschr. 3. 320 (1907). — M. Nencki und
J. Zaleski: Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch. 34. 997 (1901). — •/. Zaleski; Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 37. 54 (1902/03).

^) Vgl. dazu Bichard WiUstäfter uud Max Fischer: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie.
87. 423 (1913).

44*

692 XXXIII. Vorlesung.

ist die Forschung dank der Bemühungen von Küster ^), Piloty 2), Hans
Fischer^) und vor allem von WUhtätter ^) so weit vorgedrungen, daß sich
eine Formel für das Hämatin entwerfen läßt, die ein ungefähres Bild der
Anordnung der einzelnen Gruppen im Molekül wiedergibt»)

Aus Hämatin läßt sich leicht eine ihm sehr nahestehende Verbin-
dung, Hämin genannt, gewinnen. Sie ist das wichtigste Ausgangsmaterial
für Forschungen über die Konstitution des Hämatins geworden. Man erhält
Hämin, wenn man das letztere oder auch Blutfarbstoff mit Salzsäure er-
wärmt. Man kann es auch direkt aus Blut gewinnen, indem man dieses
eintrocknet und den Rückstand mit etwas Kochsalz und Eisessig vorsichtig
erwärmt. Das Hämin kristallisiert dann in rhombischen Tafeln und Prismen.
Man nennt diese Art der Gewinnung von Häminkristallen, die zur Erkennung
von Blut vorgenommen wird, die l'cicJimannsche Häminprobe. ") Je
nach der Art der Darstellung des Hämins erhält man verschiedene Ver-
bindungen, die wahrscheinlich ihre besonderen Eigenschaften und ihre ver-
schiedene Zusammensetzung dem Umstände verdanken, daß Lösungsmittel
mit gebunden oder doch eingeschlossen wird.^j In manchen Fällen ist das
Verfahren der Darstellung der Häminkristalle ein so eingreifendes gewesen,
daß ohne Zweifel sekundäre Veränderungen die Folge waren. s) Es sind

1) William Küster: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 27. 572 (1894); 29. 821
(1896;; 30. 105 (1897); Zeitschr. f. physiol. Chem. 28. 1 (1899); 29. 185 (1900): Ber.
d. Deutschen Chem. Gesellsch. 32. 678 (1899): 33. 3021 (1900); 35. 1268 (1902); 35.
2948(1902); Liebigs Anna-len. 315.174(1900): Zeitschr. f. physiol. Chemie. 40.391,
423 (1904); 44. 391 (1906); Liebigs Annaleu. 345. 1 (1906); 346. 1 (1906); Zeitschr. für
physiol. Chemie. 54. .501 (1908): 55. 505(1908): Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch.
40. 2017, 2021 (1907). — William Küster und A. Greiner: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
86. 185 (1913). —William Küster u. Paul Deihle: Zeitschr. f.physiol. Chem. 86. 51 (1913).

■) 0. Pilofy und S. Merzhacher : Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 42. 3253,
3258 (1909). — 0. Piloti/ und E. Quifmami: Ebenda. 42. 4693 (1909). — 0. Pilott/: Liebigs
Annalen. 366. 237 (1909); Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 43. 489 (1910); Liebigs
Annalen. 377. 314 (1910). — Oscar Piloti/ und Edmund Dormann: Ebenda. 388. 314
(1912); Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 46. 1002 (1913). — O.Piltoi/ und Sieqfried
J. Thannhauser: Ebenda. 390. 191 (1912). — 0. Piloty und Josef Stock: Ebenda. 392.
215 (1912); ebenda. 46. 1008 (1913). — 0. Pilottj, H. Fink, K. Wilke, E. Dormann,
P. Hirsch: Ebenda. 45. 2495, 2586, 2592, 2.595 (1912).

^) Hans Fischer und p]. Bartholomäus : Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 44.
3313 (1911); Zeitschr. f. physiol. Chemie. 77. 185 (1912); 81. 6 (1912); Ber. d. Deutschen
Chem. Gesellsch. 45. 466, 1315, 1919, 1979 (1912). — Hans Fischer und E.Bartholo-
mäus: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 83. 50 (1913). — Hans Fischer und Jmandtis Hahn:
Ebenda. 84. 264(1913). — H.Fischer, E. Bartholomäus und H.Röse: Ebenda. 84. 262
(1913). — Hans Fischer und Heinrich Böse: Ebenda. 87. 38 (1913). — H.Fischer und
E. Bartholomäus: Ebenda. 87. 255 (1913). — H. Fischer und Heinrich Rö.'^e: Ebenda.
88. 9 (1913).

*) Richard Willstätter : Liebigs Annalen. 358. 205 (1908). — Richard Willstätter
und Max Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 87. 423 (1913).

'") Zu allen Formeln der Hämatiureihe ist zu bemerken, daß Willstätter die An-
zahl der Kohlenstoffatomc zu 33 annimmt, während Küster u. A. mit 34 rechnen. Wir
haben uns der letzteren Meinung angeschlossen.

») L. T. S. Teichmann: Zeitschr. f. rationelle Medizin. N. F. 3. 375 (1853); 8. 141
(1857).

') Die Annahme, daß Hämin Essigsäure gebunden enthalte und somit eine Azetyl-
verbindung sei, ist dadurch wiederlegt worden, daß man ohne Verwendung von Essigsäure
das gleiche Hämin erhält. Vgl. ./. Heptner und L.Marchlewski: Zeitschr. f. physiol. Chemie.
42. 65 (1904). - A.c. Siewert: Archiv f. experim. Path. u. Pharmak. 58. 386 (1905).

') Vgl. zur Frage der Zusammensetzung des Hämins: M. Nenrki und N. Sieher:
Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 17. 2267 (1884). - M. Cloetta : Arch. f. expeiitn

Blatt- und BlutfarbstoÖ. Chlorophyll und Hämoglobin usw.

693

jetzt Methoden zur Darstellung des Hämins ausgearbeitet, die zu einem
Produkt von immer gleicher Zusammensetzung führen.

Nach William Kilsfer^) kommt dem Hämin die folgende Konstitutions-
formel zu:

H

HOOC -CH2— CH2— C=C

H3 c- c = c'

C— C-CH = CH.,

>N N^

\
HC

C C— CH,

CH

Fe~Cl

C— C— CH,

n/

C— C— CH=:CH.,

HOOC— CH,— CH,— C=C

H,C— C=C

\c

i

H

Hainiii. C,, H3., Ü4 Ni . FeCl.

Ersetzen wir in der obigen Formel die Gruppe — Fe — durch — Fe —

1 I

Cl OH

dann entspricht sie der angenommenen Konstitution des Hämatins.^)

Die Betrachtung der oben wiedergegebenen Formel zeigt, daß im
Hämin bzw. Hämatin vier Pvrrolkerne enthalten sind:

)NH

CH=:rCH

\

CH=:CH

Pyrrol.

Die vier Pyrrolringe sind nach Willstätter und Max Fischer, wie
folgt, unter sich verbunden :

Path. u. Pharmak. 36. :-^49 |1895). — K. A. H. Mörrier : Nord. med. Arch Nr. 14. 1 u. 26
(1897); Zeitschr. f. physiol. Chemie. 41. 542 (1904). — M. Nencki und J. Zaleski: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 30. 384 (1900). - R. v. Zcijnek: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 30. 128
(1900). — A. V. Sieu-ert: Arch. f. experim. Path. u. Pharmak. 58. 386 (1905). — Vgl. ferner
die Arbeiten der S. 692 genannten Forscher.

') Vgl. hierzu William Küster: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 110. 9.^ (1920). —
auch 121. 121, 135 (1922).

2) Vgl. W. Küster: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 40. 391 (1903).

594 XXXIII. Vorlesuug

CH— CH CH— CH

I Nn N^ II j

CH— C C— CH

CHr^C C=CH

III .NH NH<^ IV I
CH=CH CH=CH

Läßt man auf Hämatin bzw. Hämin wässerige Brom Wasserstoff saure ein-
wirken, dann erhält man ein Dihydrobromid, Ca^HsgOiNiFeßr . 2HBr,
das schön kristallisiert. Bei weiterer Einwirkung der Säure erfolgt Um-
wandlung in Hämatoporphyrin 1), Cä^HggOgNi. Diese Verbindung
unterscheidet sich schon dadurch scharf vom Ausgangsmaterial,
daß sie kein Eisen mehr enthält. Bei der Bildung des Hämatopor-
phyrins dürften sich nach E. Wülstäfter und Max Fischer ^) die Brücken
von den zwei Pyrrolstickstoffen loslösen, worauf sich die mittlere Gruppe
/C : C\ in /C . C\ umwandelt. Die Entstehung des Hämatoporphyrins aus
Hämin in zwei Stufen läßt sich durch die folgenden beiden Formeln
wiedergeben :

C3,H3,0,N, . FeCl + 4HBr = FeClBr. + CuH3,0,N, . 2HBr
Cs^Hg.O.N, . 2HBr + 2H2O - 2 HBr -f C3,H3eO,N, (OH).,.

Die letztere Formel bringt zum Ausdruck, daß das Hämatoporphyrin zwei
alkoholische Hydroxyle besitzt. Sie sind die Ursache, daß dieses Äther und
Ester bilden kann. Entsprechend dem Gehalt von zwei Karboxylgruppen
ist Hämatoporphyrin eine zweisäurige Base.

Das Hämatoporphyrin entsteht auch im tierischen Organismus aus
Hämatin. Im normalen Harn findet es sich nur in Spuren. In größeren
Mengen tritt es bei Fieber 3) und vor allem nach Sulfonal- und Trional-
vergiftung auf.*) Es soll ferner bei manchen wirbellosen Tieren vor-
kommen.^j Von großem Interesse ist die Beobachtung, daß das Hämatopor-
phyrin ein ausgezeichneter optischer Sensibilisator ist.*') Fügt man z. B.
eine Lösung dieser Verbindung zü einer Kultur von Paramäzien (Infusorien),
dann beobachtet man, solange sie unbelichtet ist, keine Erscheinungen.
Sobald jedoch Licht zutreten kann, gehen die Tierchen zugrunde. Auch

') Vgl. M. Nencki uad ./. Zale.^ki : Zeitschr. f. i)livsiol. Chemie. 30. 423 (1900).

=) Ch. Mac Mimn: Journ. of Physiol. 10. 71 (1890): 11. 13 (1890). — Vgl. auch
F. G. Hopkins: Guvs Hospital Keports. 359 (1883). — A. E. Garrod: Jouru. of Physiol.
15. 108 (1893); 17. '349 (1899). — H. Günther: Deutsches Archiv f. klin. Med. 105. 89
(1911). -^ 0. Hamniursten: Upsala Läkaref. förhandl. 26. 259 (1891). — E. Salkotvski:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 15. 286 (1891.)

») A. Garrod: Journ. of Path. and Bact. Oktober (1892).

*\ B. SfockiHs: Nederl. Tijdschr. voor Geneesk. 2. 409 (1889). — E. Salkoirski:
Zeitsclir. f. physiol. Cliemie. 15. 28() (1891). — A. Käst und Th. Weiss: Berliner klin.
Wochenschr. fi21 (189(5).

^) Ch. Mac Munn: Journ. of Physiol. 8. 384 (1887).

") W.Hausmann: Wiener klin. Wochenschr. 21. 1027(1908); Biochem. Zeitsciir.
14. 275 (1909); Fortschritte der Naturwissenschaften. 6. 243 (1912). — Vgl. ferner S. (56.

Blatt- uud BlutfarbstotV. ( hlorophyll und Hämoglobin usw. (395

Warmblüter zeigen schwere Erscheinungen, wenn ihnen llamatoporphyrin
' eingespritzt wird und sie gleichzeitig dem Licht ausgesetzt werden. Spritzt
man z. B. einer Maus eine ganz geringe Menge von Hämatoporphyrin ein,
dann bleibt sie ganz munter, wenn sie im Dunkeln gehalten wird. Sobald
das Tier dem IJcht ausgesetzt wird — es genügt diffuses Tageslicht — ,
so beginnt es an der Injektionsstelle sich lebhaft zu kratzen. Es wälzt sich
bald umher. Alles deutet darauf hin. daß äußerst lebhafte Reizerscheinungen
vorhanden sind. Nach einiger Zeit wird das Tier ruhiger. Es hegt meistens
teilnahmslos da, schließlich geht es zugrunde. Vollzieht sich der ganze
Symptomenkomplex langsamer, dann beobachtet man ausgedehnte Ödeme.

Man könnte zunächst daran denken, daß durch das Licht das Hämato-
porphyrin umgewandelt M-ird und dabei giftig wirkende Substanzen ent-
stehen. Diese Möglichkeit läßt sich durch den folgenden Versuch mit größter
Wahrscheinlichkeit i) experimentell ausschließen. Man belichtet eine Lösung
von Hämatoporphyrin und spritzt dann einem im Dunkeln gehaltenen Tiere
etwas davon ein. Es zeigen sich keine Erscheinungen. Sie treten erst bei
Belichtung des Tieres auf. 2)

Im pathologischen Harn ist ganz vereinzelt noch ein weiteres Por-
phyrin aufgefunden worden. Es führt vorläufig den Namen Urin por-
phyrin. •') Seine Konstitution ist noch nicht aufgeklärt.

Im Kot kommt ebenfalls ein Porphyrin vor.*) Es hat den Namen
Kotporphyrin erhalten. Es enthält drei, das Ürinporphyrin dagegen
sieben Karboxylgruppen. Beide sind nahe verwandt. Es ist auch gelungen,
das letztere in Kotporphyrin überzuführen. ■') ( )hne Zweifel ist dieses das
primäre Produkt, das im Organismus durch Karboxylierung in das Urin-
porphyrin übergeführt wird. Beide Porphyrine wirken auf weiße Mäuse
stark sensibilisierend. Werden die Versuchstiere im Dunkeln aufbewahrt,
dann erweist sich das Kotporphyrin doppelt so wirksam als das Urin-
porphyrin. Bei Belichtung ist umgekehrt das letztere giftiger, ß)

Läßt man auf Hämatin bzw. Hämin Jodwasserstoffsäure und Jod-
phosphonium, d. h. ein energisches Reduktionsmittel einwirken, dann erhält
man das Mesoporph yrin.') Es enthält zwei Karboxylgruppen.

') Mau könnte daran denken, daß das in den Geweben befindliche Hämato-
porphyrin von Lichtstrahlen anders beeinflußt wird, als das in Lösung befindliche.
Doch ist eine solche Annahme nicht sehr wahrscheinlich.

-) Es sei darauf hingewiesen, daß unter pathologischen Verbältnissen wiederholt
im Blute Hämatin aufgefunden worden ist. Es tritt dann auch im Harn auf. Vgl. z. B.
O. Schlimm: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 97. 32 (1916). — //. Brii/t und <>. ScfiKmm:
Z. f. Geburtsh. u. Gynäk. 80. 145 (1916).

') Hans Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 95. 34 (1915). — Vgl. auch
(). Schumin: Ebenda. 96. 183 (1915); 98. 123 (1916): 105. 158 (1919). — Ich habe den
gleichen Farbstoff bei einem Soldaten beobachtet, der weitgehende Nervendegenerationen
bei der Sektion aufwies. Vgl. Zeitschr. f. physiol. Chemie. 106. 178 (1919).— G. Grund:
Zbl. f. innere Medizin. 40. 1 (1919).

*) Hans Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 96. 148 (1915). — Vgl. auch Ale.i-.
FUinuer und Otto Rießer: Ebenda. 98'. 1 (1916).

'") Hans Fischer: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 97. 109 (1917). — Vgl. auch 97.
148 (1917); 98. 14, 78 (1917).

*) Vgl. weitere Versuche über die sensibilisierende Wirkung von Porphyrinen:
H'alther Hausmann: Biochem. Zeitschr. 67. 309(1914); 77. 2()S (1916). — Hans Fischer
und G. A V. Kemnitz: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 96. 309 (1916).

') Vgl. M. Nencki und ./. Zaleski: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 34. 997 (1901),
37 54 (1902); 43. 11 ll904). — W. Küs/er: Ber. d. Deutschon Chem Gesellsch. 45.

696

XXXIII. Vorlesung.

H'. Küster schreibt ihm folgende Struktur zu:

H2 C — CHs

H, C — C -^ CH C — C

H3C

H, C

C

\
V-

C— CH

//

H( )(JC - H. C — H, C — C

H, C — C

C

C = C — CH,

CH, — CUOH

NH NHc

C = C
CH,

CH.

CHg V X.3

Mesoporphyrin.
Aus Hämatoporphyrin ist eine dem Mesoporphyrin offenbar sehr
nahestehende Verbindung gewonnen worden. Sie hat den Namen Hämo-
poiphyrin erhalten. 1) Sie ist zweibasisch:

CH = CH

CH,

C — CH

\

-C

CHo — CHo — C — C

\

c

c-

/

N

C CH

/
■C

HOOC — CH, — CH, C = C<

)C = C— CH, — CH, — COCH

NH

NH

CH, — C = C

C = C — CH,

CHg CHg

Hämoporphyrin.
Das Hämophorphyrin interessiert uns in besonders hohem Maße, weil
aus ihm durch Abspaltung der beiden Karboxyle (oder bei Annahme von
C34 eines Karboxyls und einer Essigsäuregruppe 2) ein Porphyrin gewonnen

193Ö (1912j; Zeitschr. f. physiol. Chemie. 82. 463 (1912). — O. l'iloiy und Fink: Eer.
(1. Deutschen Chem. Gos^ellsch. 45. 2495 (1912). — Hans Fischer und F. Meyer-Befz:
Zeitschr. f. physiol. Chemie. 82. 96 (1912). — W. Küster; Zeitschr. f. physiol. Chemie.
86. 51 1913). — Hans Fischer, F. Bartholomäus und H. Rose: Zeitschr. f. phvsiol.
Chemie. 84. 2ü2 (1913).

») R. Willstäfter und Max Fischer: 1. c. S. 692, Zitat *).

*) Der obigen Strukturfoniicl ist die Grundformel C33 Hjg 0^ N^ zugrunde gelebt.
Bei Cj^ müßte ein Karboxyl durch dio Gruppe: CH^ . COOH ersetzt werden.

Blatt- und Blutfarbstofi'. Chlorophyll und Hämoglobin usw. ß97

worden ist, das keine sauren Eigenschaften mehr besitzt und sich als iden-
tisch mit dem aus Chlorophyll erhaltenen Ätioporphyrin erwiesen hat. i)

Durch weitere Reduktion des oben erwähnten Mesoporphyrins gelangt
man zum Mesoporphyrinogen.

Es ist auch gelungen, durch Reduktion unter Anwendung von Pyridin
ein Produkt zu gewinnen, das dem Mesoporphyrin entspricht, jedoch noch
Eisen enthält. Es ist Mesohämatin genannt worden. Seine Chlorver-
bindung heißt in Analogie zu den Beziehungen zwischen Hämatin und
Hämin Mesohämin. 2) Seine Zusammensetzung ist die folgende: C34 Ho^
O4 N4 . Fe Cl. Dem Mesohämatin entspricht die Formel C'34 Hgg O4 N4 . Fe . OH.

Durch weitere Spaltung und Reduktion von Hämatin, Hämin, Hämato-
porphyrin und Mesoporphyrin gelangt man zu Abbaustufen, die unser
Interesse deshalb in besonders hohem Maße gefangen nehmen, weil bei
der (Xxydation ') und Reduktion*) von Spaltprodukten des Chlorophylls,
auf das wir noch zurückkommen, Verbindungen erhalten werden, die diesen
vollständig entsprechen. Bei der Oxydation sind gewonnen worden:

CH3 . C = C . CH., . CH3 CH, . C rr. C . CH, . CH2 . COOH

II'" " I

0 = C C = 0 0 = C C r= o

NH NH

Methyl-äthyl-maleinimid Imid der dreibasischen

Hämatinsäure.

Bei der Reduktion der Porphyrine sind vier verschiedene Pyrrol-
abkömmlinge erhalten worden:

CH3 . C — C. CH, . CHs CH, . C - C . CK, ■ CR,

II II " " II II

CH3.C C.CH3 CH3.C CH

NH NH

Phyllopyrrol Isohämopyrrol

') R.Willstütter; Liebig% Aonalen. 396. 186 (1913;: 400. 182 (1913). Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 87. 494 (1913j.

^) Vgl. Uanfi Fischer und Heinrich Rose: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 88. 9 (1913).

=•) W. Küster; Zeitschr. f. physiol. Chemie. 28. 1 (1899): 29. 185 (1900); 44. 391
(19U5); 54. 501 (1908); 61. 164 (1909); Liebig?, Annalen. 315. 174 (1900); Her. d.
Deutschen Chem. Gesellsch. 40. 2017 (1907). — R. Willstätter und Y.Asahina: Liebige,
Annalen. 373. 227 (1910).

*) R. Willstätter und Y. Asahina ; Liebigi Ann?ilen. 385. 188(1911); Hans Fischer
und E. Bartholomäus: Ber. d. Deutschen Chem". Gesellsch. 44. 3313 (1911): 45. 466, 1979
(1912); Zeitschr. f. physiol. Chemie. 77. 185 (1912) und 80. 6 (1912). — Hans Fischer :
Her. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 48. 401 (1915). — 0. Piloty: Liebigs Annalen. 366.
237 (1909); 377. 314(1910); 0. P(7o^/ und ^j^Z/wa«».- Ber. d. Deutscheu Chem. Gesellsch.
42. 4693 (1909): 0. Piloti/ \im\ J. Stock: Liebiqs Annaleu. 392. 215 (1912); Ber. d.
Deutschen Chem'. Gesellsch. 46. 1008 (1911): 0. J'iloty und K. Wilke: Ebcuda. 46. 1597
(1913). — L. Knorr und K. Hess: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 44. 27.58 (1911)
und 45. 2626 (1912).

698 XXXIII. Vorlesuug.

CH3 . C — C . CE, . CH3 CH3 , C — C . GH., . CH,

II II II -11 ■ ■

HC C.CH3 HC CH

\/ \/

NH NH

Kryptopyrrol 3-Methyl-4-äthyl-p\ rrol.

Alle vier Verbindungen sind ß ß'-Methyl-äthyl-pyrrole und liefern bei
der Oxydation M e t h y 1 - ä t h y 1 - m a 1 e i n i m i d. 1)

Wir haben aus dem vorliegenden, sehr umfangreichen Materiale über
die Erforschung des Aufbaus des Häraatins diejenigen Ergebnisse heraus-
gegriffen, die zurzeit am besten gesichert sind und zugleich wenigstens
in den Hauptzügen über die Konstitution des eisenhaltigen Paarlings des
Blutfarbstoffes unterrichten. Fassen wir die zuletzt erwähnten Ergebnisse
zusammen, so können wir aus ihnen folgendes herauslesen. Die Oxydation
des Hämins und seiner nächsten Abbaustufen hat zu Verbindungen ge-
führt, die sich als Abkömmlinge der Maleinsäure erwiesen haben. Sie
müssen daher aus Pyrrolkernen des Hämatins hervorgegangen sein, und
zwar aus zwei solchen, wie die quantitativen Versuche einsvandfrei ergehen
haben. Die Entstehung der beobachteten Säuren führt zum Schluß, daß die
ß- Stellungen dieser Kerne durch Substituenten besetzt waren und somit für
die Verkettung im Gesamtmolekül nur die a-Stellnngen in Frage kommen.
Die Reduktion führt zu den Mutterstoffen der Hämatinsäuren — sie sind
als Phono- und Isophonopyrrol-karbonsäure bezeichnet worden.
Außerdem entstehen die oben angeführten substituierten Pyrrole. Sie ent-
stammen der zweiten Hälfte des Häminmoleküls. Auch hier decken sich
die isolierten Mengen dieser Verbindungen mit dieser Annahme. Es sind
vier Pyrrolringe im Hämatinmolekül vorhanden, unbewiesen ist zurzeit nur
noch die Art ihrer Verknüpfung.

Das Hämoglobin ist nicht der einzige Blutfarbstoff, den wir kennen.
Manche wirbellosen Tiere besitzen besondere sog. Atmungspigmente. So
findet man bei den Kephalopoden, manchen Lameliibranchiaten,
Gastropoden, Krustazeen und Arachniden einen kupferhaltigen
Blutfarbstoff. Hämozvanin genannt. 2) Seine Analvse ergab: 53-66"/o ^'^
7-32«/o H, l6-09Vo N, O-SSVo Cu, 0-86Vo S und 21-67« « 0. ») Es ist noch
nicht sicher festgestellt, ob es nur ein Hämocyanin oder mehrere Farb-
stoffe dieser Art gibt. *) Es besteht aus Eiweiß und einem kupferhaltigen
Anteil noch unbekannter Natur. Es kann Sauerstoff binden und in

0 W. Küster: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 28. 1 (1899); 29. 185 (1900): 44. 391
(1905): 54. 501 (1908): 61. 164 (1909); Liebigs Ann. 315.174 (1900); Ber. d. Deutschen
Chem. Gesellsch. 40. 2017 (1907). — M. Will'sfäiter und Y. Asahina: Lie.bigs Ann. 373.
227 (1910).

=) L. Fredericq: Bull, de TAcad. Royale de Belg. (2). 46. (1878); 47. 409 (1879).
— (■ F. W. Krukenberg: Zentralbl. f. med. Wissensch. Nr. 23 (1880j. — A. B. Griffith:
€. r. de l'Aead. des Sciences. 114.496 (1892). — C. Ciienof: Ebenda. 115. 669 (1892). —
ir. J). Halliburton: Journ. of Thysiol. 6. 300 (1885). - Ch. Dherr : ('. r. de TAcad. des Sc.
146. 784 (1908); C. r. de la Soc. de Biol. 64. 788 (1908).

•^) A. B. Griffith: C. r. de PAcad. des Sc. 114. 496 (1892). — M. Nenze: Zeitschr.
f. physiol. Chemie 33. 370 (1901).

*) ('. L. Aisberg und E. J). Clark: .lourn. of biol. (Jhemistrv. 8. 1 (1950). — Krnst
riiili/jpi: Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 104. 88 (1919).

Blatt- und Blntfarbstolt". Chlorophyll und Hanidglohiii usw. 699

Oxyhämozyanin übergehen. Dieses kristallisiert in doppelbrechenden
Prismen. Das Hämozyanin ist farblos. Die iSauerstoffverbindung ergibt
eine blaue Lösung.

Ferner hat man im Dlute von Pinna scjuamosa eine Verbindung
aufgefunden, die Mangan enthält. Sie ist Pinnaglobiu genannt worden.')
Bei zahlreichen Avertebraten sind sogenannte Achroglobine beschrieben
worden. 2) Auch sie sollen den respiratorischen Pigmenten zugehören. End-
lich seien noch genannt das Echinochrora, ») ein Farbstoff, der in der
Periviszeralflüssigkeit von Echinoiden vorkommt, das Hämerythrin \i.
der rote Farbstoff der perienteritischen Flüssigkeit einiger Würmer, das
Chlorcuorinä), ein grüner Farbstoff mancher Chätopoden, das Aktino-
hämatin"), ein bei Aktinien vorkommender Farbstoff, die Histohäma-
tine^), die bei zahlreichen Avertebraten im Integument angetroffen
worden sind, usw. Alle diese Farbstoffe sollen in ihrem Bau Beziehungen
zum Hämatiii bzw. Hämoglobin haben, doch ist bei keinem einzigen dieser
Produkte ein Bew-eis für diese Annahme erbracht.

Schließlich wollen wir noch erwähnen, daß der Farbstoff der Muskeln.
Myochrom«) genannt, dem Hämoglobin sehr nahe steht und vielleicht
mit ihm identisch ist.

Im Anschluß an die Besprechung des Blutfarbstoffes, der, wie be-
reits betont, die Aufgabe hat, einen umfassenden Sauerstofftransport zu
ermöglichen, wollen wir noch jenes Farbstoffes gedenken, der die Pflanze
befähigt, Kohlensäure und Wasser zu organischen Verbindungen zusammen-
zufügen. Es ist dies der Blattfarbstoff und insbesondere das Chloro-
phyll. Die ihn führenden Zellen, die Chloroplasten. enthalten vier Farbstoffe,
nämlich die Chlorophyllkomponente a, C,^5 H-., Or, X4 . Mg, die Chloro-
phyllkomponente b, Cgg H^o <A> N^ . Mg, das Karotin, Cio H^e und das
Xanthophyll, C^o H-.c O«.^) Das Karotin ist ein ungesättigter Kohlen-
wasserstoff. Es kristallisiert in Rhomboedern und in rhombenförmigen.
fast (|uadratischen Täfelchen. Die Kristalle zeigen einen lebhaften, bald

'I A. B. Griftith: C. r. de l'Acad. des Sc 114. 840 (1892).

2) A.B. Grifßlh: C. r. de TAcad. des Sc. 115. 259. 474, 738 (1892); 116. 1206 (1892).

") A. B. Griffith: C. r. de l'Acad. des Sc. 115. 419 (1892). — Mac Mtinn: Quarterlv
•louru. of microsc. Sciences. 25. 469 (188.Ö): 30. 70 (1892).

*)-A. B. Grityith: C. r. de PAcad. des Sc. 115. 419. 669 (1892).

^)Ray Lankesfer: Journ. of Anat. aud Physiol 3. 119 (1870).

«) Moseleir Quart. Journ. of microsc. Sc. 13. 143 (1873).

') Mac. Munn: Philosoph. Transactions. 176. 641 (1885); 177. 267 (1881).

8) K. A. H. Mörnrr: Nordisk. Med. Archiv. Nr. 2. (1897). — Mac Mimn: Jouru.
of Physiol. 5. 24 (1885); 8. 51 (1887).

^) Vgl. hierzu Handbuch der biochemischen Arbeitsmethoden. 2. 671 (1910).
(Bearbeitet von Richard H'iUs/äfter.) Urbau & Schwarzenberg. Berliu-Wien. 1910. —
Biochemischee Handlexikon. 6. 1 (1911). (Bearbeitet von Richard WiJlstätter.) .1. Sprini^er.
Berlin~'1911. — Richard U ill.'^fätfer und Arfliui Sfoll : Untersuchungen über Chloro-
phyll. Julius Springer. Berlin 1913. — Vgl. auch L. Marchlewski: Die Chemie dos
Chlorophylls. Leopold Voss. Hamburg- l^eipzig 1895. — Von einzelnen Arbeiten seien iiocii
genannt: A'. Willutütter, Ferd. Hocheder, \i'. Mief/, Adolf PjatDiensfiel. Mex Benz,
Ernst 'Hug, Arthur Stoll, Mar hier, Max IJtzinger, Lennart Forsen, Yasuhiko
Asahina: Liehicß Anualen. 350. 48 (1916); 354. 505 (1907); 355. 1 (19!)7); 358. 205.
267 (1908); 371.1(1909); 380. 148, 154, 177 (1911); 382. 129 (1911); 387. 317 (1912);
100. 269 (1912); 396. 180 (1913); Ber, d. neutschen Chem. Ges. 44. 3707 (1911). —

700 XXXIII. Vorlesung.

kupterigen, bald blauen Oberflächenglanz. Die Konstitution des Karotins
ist noch nicht aufgeklärt. i)

Das Xanthophyll bildet längliche Täf eichen und Prismen. Die
Kristalle sind pleochromatisch und zeigen stahlblauen Glanz. Auch diese
Verbindung ist in ihrem Aufbau noch wenig aufgeklärt. Seine Zu-
sammensetzung deutet auf ein oxydiertes Karotin hin. Viel besser sind
wir über die Struktur der beiden Chlorophyllarten a und h unterrichtet. Eine
ganze Reihe von Forschern haben sich mit der Erforschung der Konsti-
tution dieser wichtigen Verbindungen befalit. Es seien genannt Schunk,
Marchleivski , Nencki und Tswett. Den Hauptfortschritt in der Erkenntnis
der Zusammensetzung des Chlorophylls verdanken wir Willstätter. Ihm
ist es gelungen, die vier genannten Farbstoffanteile der Chloroplasten zu
trennen und genau zu charakterisieren.

Das Chlorophyll enthält Magnesium. Dieses Element ist ein Bau-
stein des Chlorophyllmoleküls. Chlorophyll hinterläßt bei der Verbrennung
4-5<'/o Asche. Sie besteht aus reiner Magnesia. Das Chlorophyll ist ein
Derivat einer Trikarbonsäure. Ein Karboxyl ist mit Phytol und eines
mit Methylalkohol verestert. Phytol ist ein ungesättigter, primärer
Alkohol der Fettreihe mit offener Kette von Kohlenstoffatomen. Die Kohlen-
stoffkette ist stark verzweigt.-) Phytol hat die Zusammensetzung C.q H39.OH2.-O
Es macht etwa ein Drittel des Chlorophyllmoleküls aus.

Chlorophyll a und b sind mikrokristallinisch. Chlorophyll a bildet ein
blauschwarzes Pulver. Beim Verreiben nimmt es einen stahlblauen Glanz
an. Die b-Form ist dunkelgrün bis grünschwarz. Die Lösung des Chloro-
phylls a in Äthylalkohol ist blaugrün, tiefrot fluoreszierend. Die konzentrierte,
ätherische Lösung ist blau. Beim Verdünnen wird die Farbe mehr grünlich.
Chlorophyll b gibt mit Alkohol eine mattgrüne, mit Äther eine leuchtend
grün gefärbte Lösung. Beide Anteile zeigen zum Teil verschiedene Eigen-
schaften und haben eine verschiedene Zusammensetzung. Während man
früher annahm, daß die Zahl der Chlorophyllarten eine sehr große sei,
hat Willstätter beweisen können, daß wahrscheinlich im ganzen Pflanzen-
reich der gleiche Farbstoff an der Assimilation von Kohlensäure und Wasser
beteiligt ist.

Von großem Interesse ist die Auffindung eines Fermentes in den
chlorophyllführenden Pflanzenorganen, das ChlorophyU spalten kann. Es
ist Chlorophyllase genannt worden.*) Dieses Ferment löst die ester-
artige Bindung zwischen dem Phytol und dem Karboxyl, das es besetzt
hält. Es handelt sich um eine Hydrolyse, die in Analogie mit der Ver-
seifung von Fetten durch die Lipase zu setzen ist. Läßt man die Chloro-
phyllase in alkoholischer Lösung auf Chlorophyll einwirken, dann folgt
der Abspaltung des Phytols eine Anlagerung desjenigen Alkohols, den man
als Lösungsmittel verwendet hat.

/.. Marchleivski: Biochem. Zoitsehr. 42. 234 (1912). — B. A. Jacobsohn und L. March-
leivski: Bull, de l'Ac. des sciences de Cracovie. Classes des sciences math et uature. A.
Februar 1912. — Iswett: Biochem. Zeitschr. 35. 433 (1911)

') Vgl. Heinrich II. Escher: In.-Diss. Zürich 1909.

^) Vgl. dazu: li. Willstätter, Erwin W. Mayer und Ernst Uüni; Liebig?, Annaleu.
378. 73 (1910).

^) Richard Willstätter, 0. Schuppti und Erivin W. Mayer: Liebig^ Annalen.
418. 121 (1919).

*) Richard Willstätter und Arthur Stoll : Liebic/» Annalen. 378. 4 (1910).

Blatt- uüd Blutfarbstoff. Chlorophyll uud Hämoglobin iisw 701

Die folgenden Formeln ergeben den Verlauf der einzelnen Reaktionen
Als Alkohol sei der Äthylalkohol gewählt.
1. Hydrolyse in wässeriger Lösung :

Methyl-
gruppe

Phytol-
gruppe

Chlorophyll
C3. H30 ON, Mg<^o[]j^^^^ + Co H3, .. ( )H

Chlorophyllid Phytol.

2. Spaltung in äthylalkoholischer Lösung (Alkoholyse^:

C3. H30 ON, Mg>^^^ : g|J^H3, + ^^-^ H^ • ^^H +

C,, H30 ON, Mg<coo : cffl, + C^o H3« . OH.

Äthylchlorophyllid Phytol.

Bei der Besprechung der Spaltung der Glyzeride durch Lipase hatten
wir erwähnt, daß, es gelungen ist, Neutralfette aus den Bausteinen Gly-
zerin und Fettsäuren zu erhalten, wenn man diese in hoher Konzentration
der Wirkung des genannten Fermentes überläßt. Es ist von großem
Interesse, daß es möglich ist, Chlorophyll aus Phytol und dem nach seiner
Abspaltung verbUebenen, Chlorophyllid genannten, Reste aufzubauen,
M'enn man die Chlorophyllase auf dieses Gemisch einwirken läßt:»)

C32 H30 ON, Mg<^Q^fi ^"^ + OH . t ,0 H3,, - n, 0 —^
Chlorophyllid Phytol

/. TT ,-^x^ ^r /COOCHj

C3,H3oON,Mg<(.ooc.,„H3o.

Aus dem Chlorophyll läßt sich das Magnesium durch vorsichtige
Behandlung mit Oxalsäure entfernen. Es entsteht das Phäophytin.^) An
Stelle des Magnesiums tritt Wasserstoff. Im übrigen wird die Struktur
des Moleküls nicht verändert. Durch Abspaltung des Phytols gelangt man
zum Phäophorbid. Chlorophyll a und b liefern verschiedene Chlorophyllide,
Phäophytine und Phäophorbide. Die letzteren Verbindungen kann man aus
dem Chlorophyllid auch direkt unter Abspaltung von Magnesium gewinnen.

Die folgenden Formeln unterrichten über die geschilderte Art des
Abbaus des Chlorophylls:

') B. Willstätter und A. Stoll: lAebigi Annaleu. 380. 148 (1911).
*) R. Willstätter und Ferd. Hocheder: Ebenda. 354. 205 1907). - H. WiUstättir,
Ferd. Hocheder und Ernst Hug : Ebenda. 371. 1 (1909).

■JQ-} XXXIII. N'orlesuug.

Mg N, C32 H30 C ) — COOCH3 —('()(). C'oo H3,
Chlorophyll.

^^ durch (,'hlorophyllase

Mg N4 C3., H30 O COOCH3 — COOH + C20 H39 . OH
Chlorophyllid Phytol

— Mg + 2 H

^ durch verdünnte Säure

N, ( V2 H32 O — COO . CH3 — COOK.
Phäorphorbid.

Mg N4 C30 H30 0 — COO . CH3 - COO . Coo H3,
Chlorophyll

— Mg+2H

' mit verdünnter Säure

N4 C32 H32 0 — COO . CH3 - - COO . C,o Hg,
Phäophytin.

f Ha 0

N, C32 H3., O — COO . CH3 — COOH; + C20 H3. . OH
Phäophorbid Phytol.

Durch i\.lkali lassen sich' Chlorophyll und auch die erwähnten Ab-
kömmlinge weiter spalten. Es tritt dabei nicht nur Hydrolyse ein, sondern
es kommt zu sekundären Veränderungen. Chlorophyll liefert mit Alkali
Iso-chlorophyllin. Dieses geht bei der Einwirkung von Säure in Phyto-
chlorin über:

MgN, C32 H3,, 0 - COO . CH3 - COO . C20 H3,
Chlorophyll

' durch Alkali

Mg N, C32 H30 0 — COOH — COOH
Iso-chlorophyllin

— Mg + 2 H

yr durch Säure
^'4 <^ 32 H32 — COOH — COOH
Phytochlorin.

Uns interessiert hier ganz besonders der Abbau des Chlorophylls zu
tieferen Spaltprodukten. Durch Einwirkung von AlkaHen sind die sog.
Phylline und Porphyririe erhalten worden.^) Die ersteren sind Karbon-
säuren. Sie enthalten noch das Magnesium. Die letzteren stellen ebenfalls
Karbonsäuren dar, doch fehlt ihnen das Magnesium. Sie entstehen aus
den Phyllinen durch Abspaltung dieses Elementes.

*) B. Wülstätter und Adolf P/annenisfiel: Aiinalen der Chemie. 358. 205 (11)07).
— R .WillsUiUer und Hermann 'Fri'tzscfie: Ebenda. 371. 3.S (1909).

Blatt- uutl Bliitfarl)stoff. t'hloioph\ 11 und Hämoglobin usw.

70:3

Die Oxydation dieser Abbauprodukte führt, wie S. 697 erwähnt, zu
\'erbindungen, die zu solchen nahe "Beziehungen besitzen, die wir bereits als
Abbaustufen des Hämatins und seiner Abkömmlinge kennen gelernt haben.
Phylloporphyrin ergibt eine Verbindung, die mit dem Imid der
dreibasischen Hämatinsäure identisch ist. Ferner sind bei der Re-
duktion von Chlorophyllabkömmlingen Verbindungen gewonnen worden, die
Anteilen des Hämopyrrolgemisches entsprechen 1), das bei der Einwir-
kung von Reduktionsmitteln auf Hämatin bzw.Hämin erhalten wird (vgl. S. 697 )

Endlich sei noch erwähnt, daß es gelungen ist, Chlorophyll zur kar-
boxylfreien Stammsubstanz dem Ätiophyllin, C3, H;^4N4 Mg, und Ätio-
porphyrin, C31H36N4, abzubauen. Die letztere Verbindung entsteht aus
ersterer unter Austritt des Magnesiums. Sie ist mit dem durch Abspaltung
der beiden Karboxyle aus Hämoporphyrin hervorgehenden Porphyrin
identisch (vgl. S. 696). WiUstätter und A. Sfoll geben diesen Verbindungen
die folgenden Formeln 2):

CH=('H

CH3 . C-
CH3 . GH., . C
('H3 . CH, . C=

CH3 . C

-CH

C ('

V

^c

N^

y

\
/

1

C-

-Mg

Ätiophyllin. 3)

C=

i
CH3

CH=CH

CH

C . CH, . CH3

C.CH,

CH3 . C-
CH3 . CH, . C
CH3 . CH. . C=

CH, . C

-CH

\

c — c

N

N'

/

-C

^C

\

NH

HN

=c

c=

CH

C . CHo . CH3

C . CH3

CH3 CH3

Ätioporphyrin.

*) Vgl. Richard WiUstätter und Yasuhiko Asahina : Her. il. Deutschen Chem. Ge-
sellsch. 44. 3707 (1911) und S. 697.

') Vgl. William Küster: Zeitschr. f. physiol. Chemie. HO. 93 (1920).

*) Die punktierten Linien stellen Partialvalenzen im Sinne von A. Werner dar.
Vg. A. ferner: Neuere Anschauungen auf dem Gel)ipte der Chemie. 5. Auflage.
F. Vieweg, Braunschweig 1913.

704 XXXIII. Vorlesung.

Wir erkennen in diesen Formeln ohne weiteres wieder vier Pyrrol-
ringe, wie beim Humatin. Eine recht nahe Verwandtschaft von Teilstücken
des Chlorophylls und des Hämatins ist nach den bisherigen Ergebnissen
der Erforschung dieser beiden Verbindungen ohne Zweifel vorhanden.
Daraus darf nun nicht, wie es früher geschehen ist, auf irgend welche
Analogien in der Funktion dieser Verbindungen geschlossen werden. Ebenso
wenig ist es angängig, Kückschlüsse auf die Beziehungen des Hämatins
zum Chlorophyll und umgekehrt zu ziehen. Das fertige Chlorophyll ist
vom Hämatin ganz verschieden. Der Eintritt der Phytolgruppe ist in ge-
wissem Sinne der Beziehung des Hämatins zum Globin vergleichbar. Doch
sind die Eigenschaften des Blutfarbstoffs und des Blattfarbstoffs ganz
verschiedene. Vielleicht ergeben sich aber gemeinsame Punkte in der Ent-
stehung beider Verbindungen. Leider sind wir wieder über die Bildung des
Blattfarbstoffs in der Pflanze, noch über die des Blutfarbstoffs bzw. des
Hämatins im tierischen Organismus unterrichtet. Es ist w^ohl möglich,
daß zunächst Pflanzen- und Tierzellen dieselben Bausteine als Ausgangs-
material zur Darstellung des respiratorischen Pigmentes bereiten und sich
erst im Verlaufe der weiteren Synthese die Unterschiede entwickeln. Wir
dürfen jedoch auf derartige Erscheinungen kein zu großes Gewicht legen,
denn wir wissen, daß die Pflanzen- und Tierzellen überhaupt in allen
prinzipiellen Punkten übereinstimmende Funktionen und die diesen ent-
sprechenden Zellbestandteile zeigen. Wir treffen hüben und drüben ent-
sprechend gebaute Kohlehydrate, Fette, Phosphatide, Proteine und Nukleo-
proteide an. Es sind die gleichen Bausteine vorhanden, und doch sind die
fertigen Zellbestandteile ganz eigener Art, weil sie die einzelnen Verbin-
dungen in verschiedener Anordnung und vielleicht auch in verschiedener
Bindung enthalten. Außerdem wechselt die Menge der einzelnen Bausteine.

Bei dem jetzigen Stande unserer Kenntnisse über den Aufbau des
Chlorophylls vermögen wir der Entstehung dieses wichtigen Farbstoffes
in den Zellen der Pflanzen nicht zu folgen. Wir können nur mit großer
Wahrscheinlichkeit der Vermutung Ausdruck geben, daß auch hier die
Synthese von einfacheren Produkten aus ihren Ausgang nimmt. Zuniichst
dürften wohl die beiden Anteile des Chlorophylls, das Phytol und das
Chlorophyllid. für sich gebildet werden. Ihre Vereinigung, die die
Chlorophyllase vollzieht, führt dann zum Chlorophyll. In welchem Stadium
der Chlorophyllsynthese das Magnesium in das Molekül eingefügt wird, wissen
wir nicht. Einstweilen können wir das Phytol mit keiner anderen, bekannten
Verbindung in Beziehung bringen. Dagegen lassen die Pyrrolkerne, die am
Aufbau der Chlorophyllide beteiligt sind, Vermutungen über ihre Herkunft
zu. Wir haben nämlich bei der Besprechung der Aminosäuren einige
kennen gelernt, die eine dem Pyrrol verwandte Struktur besitzen. Es
seien jene Bausteine der Eiweißstoffe hier angeführt, die als Ausgangs-
material zur Synthese des „Pyrrolringgerüstes" des Chlorophylls in Betracht
kommen können. Ihre Struktur sei mit derjenigen des Pyrrols verglichen:
CH CH CH2 CH.,

II il II

CH CH CHa CHa

\ X \ /

NU NH

Pyrrol Pyrrolidin.

Blatt- und Blutfarbstoff". Chlorophyll und Hämoglobiu usw.

705

CH,-
CH,

-CH,

1

CH . GOOH

NH
r-Pyrrolid in karbon-
säure = Prolin

HO.CH CH,

I i

CHj €H . GOCH

\ /
NH

y-Oxy-a-pyrrolidin-
karbonsäure = OxyproHn

CH, CH,

I !

CO CH,

\ /
NH

PyrroUdon

COOH

t
CH . NH,

CH,

I
CH,

— H, 0

COOH

Glutaminsäure

GOOH

CH . NH

I
GH,

1
CH,

{
GO-

oder

CH,-

I
CO

-CH,

}
€H . COOH

NH,

Pvrrolidonkarbonsäure

GH

HC^^G-

HC

NHs
G . GH., . CH . GOOH

CH

GH NH

Pyrrolkern
Tryptophan = a- Ami no-,b-indol-prop ionsäure.

Prolin und OxyproHn enthalten den Pyrrolidinkern. üie Glu-
taminsäure kann unter Wasseraustritt in ein Derivat des Pyrrolidon-
rin^^es übergehen. Im Tryptophan endlich finden wir den Pyrrolkern
vorgebildet. Wir können das Indol als Benzopyrrol betrachten. Schlieli-

A Ijdor h al Jon. riiysiologifcli« Cherain. I. Tail. h. Aufl.

45

706 XXXIII. Vorlesnng.

lieh kommt auch noch das Glukosamin in Frage, das leicht in Pyrrol-
derivate übergeht. ^)

Es ist nun nicht sehr wahrscheinlich, daß die Pflanze zunächst eine
dieser Aminosäuren und insbesondere das Tryptophan darstellt, um dann
auf diesem Umwege zu jenen Pyrrolringen zu gelangen, die den Kern des
Chlorophyllmoleküls bilden. Uns interessiert hier nur die Tatsache, daß die
Pflanzenzelle den Pyrrolring mehrfach verwendet und ihn ohne Zweifel
leicht bereiten kann. Es unterliegt keinem Zweifel, daß mit der völligen
Aufklärung der Struktur des Chlorophylls und der Kenntnis aller seiner
Abbaustufen auch Anhaltspunkte für ein erfolgreiches Studium der Synthese
dieser Verbindung in der Pflanzenwelt gewonnen werden. 2)

Es ist ganz selbstverständlich, daß man seit der Feststellung, daß im
Chlorophyll und im Hämatin sich entsprechende Atomgruppen finden, daran
gedacht hat, es könnte das mit der Nahrung aufgenommene Chlorophyll
das Ausgangsmaterial zur Bildung des letzteren abgeben. Leider sind
unsere Kenntnisse über das Verhalten des Chlorophylls im Magendarm-
kanal noch sehr dürftige.») Es wird wohl zur Abspaltung des Phytols
kommen. Auch das Magnesium wird wahrscheinlich in Freiheit gesetzt.
Was aber aus dem Reste des Chlorophyllmolekülls wird, wissen wir nicht.
Es wäre von größtem Interesse zu erfahren, ob der tierische Organismus
Bausteine des Chlorophylls direkt oder auch nach erfolgtem Umbau ver-
werten kann. Aus dem Umstände, daß im Kote Chlorophyll und daraus
hervorgegangene Umwandlungsprodukte enthalten sind, darf nicht ge-
schlossen werden, daß es und seine Abkömmlinge im tierischen Organis-
mus keine Verwertung finden. Es ist ganz gut möglich, daß ein Teil des
aufgenommenen Chlorophylls von den tierischen Zellen verwertet wird.

Ebensowenig, wie über das Verhalten des Chlorophylls im
tierischen Organismus sind wir über die Beziehungen des mit
der Nahrung aufgenommenen Blutfarbstoffs zu dem im Blute
enthaltenen unterrichtet. Wir wissen nur, daß das Hämoglobin schon
im Magen verändert wird. Die Salzsäure des Magensaftes wirkt spaltend
auf die Globin-hämochromogen- bzw. Globin-häma tili Verbin-
dung. Es entsteht Hämochromogen bzw. Hämatin und daneben
Globin, das ohne Zweifel vom Pepsin rasch in Peptone übergeführt wird.
Ob schon Eisen im Magen aus dem Hämochromogen bzw. Hämatin abge-
spalten wird, ist noch nicht einwandfrei geprüft, dagegen wissen wir, daß
im Darmkanal bereits ein Abbau zu eisenfreien Produkten erfolgt. *) Auch
hier stehen wir noch vor zahllosen ungelösten Fragestellungen. Wir wissen
nicht, wie weit der Abbau des Hämochromogens bzw. Hämatins bzw. des
wahrscheinlich sich bildenden Hämatoporphyrins geht. ^) Ferner i.st uns

') Vgl. JI. I'cmly und E. Ludwig: Zeitsclir. f. physiol. Chem. 121. 170 (VMl).

^) Vgl. auch B.'Oddo und G. Pollacci: Gazz. chim. ital. 50. I. 54 (11)19).

ä) Vgl. L. Marchlewski: Zeitschr. f. Biol. 41. 33 (1904).

*) Vgl. hierzu E. Abderhalden: Zeitschr. f. Biol. 39. 113 (1899). - Emil Ahder-
halden und Rud. llanslian: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 80. 113 (1912).

*) Es ist möglich, daß das im Harn aufgefundene Hämatin und ferner das
Hämatoporphyrin als Produkte aufzufassen sind, die der weiteren Umwandlun.: in
den Gewehen entgangen sind. Beide Verhindungen stammen jedoch mögliciier Weise
auch direkt von der aufgenommenen Nahrung her. Wahrend die letztere Verhindnng
Btets im Harn enthalten sein soll, ist das Hämatin selten anzutreffen. Vgl. z. B. Saillrf :

Blatt- und Blutfarbstoff. Chlorophyll und Hiimoglohin usw. 707

unbekannt, in welchem Umfange die Resorption einsetzt, und was aus den
resorbierten Produkten wird. Es ist sehr wohl möglich, daß der tierische
Organismus Bestandteile des mit der Nahrung aufgenommenen Hämo-
chromogens bzw. Hämatins in bestimmter Weise verwertet. Wenn di(\s
nicht der Fall wäre, dann müßte die tierische Zelle in der Lage sein,
Pyrrolkerne zu bilden. Vielleicht ist das Tryptophan ein direktes Bau-
material zur Bildung von Hämochromogen. Ob auch der Pyrrolidin- und
der Pyrrolidonring von der tierischen Zelle zum Pyrrolring umgebaut
werden können, wissen wir nicht.

Es sei vorausgeschickt, daß das Plämochromogen bzw. Humatin
in Beziehung zum Gallenfarbstoff steht. Dieser ergießt sich mit
der Galle in den Darm. Wir können sie durch Anlegung einer Fistel nach
außen ableiten und dann einmal die in 24 Stunden gebildete Galle genau
messen und ferner ihren Gehalt an Gallenfarbstoff bestimmen. Da wir keine
andere Quelle für diesen kennen, als den eisenhaltigen Paarling des Hämo-
globins, und wir ferner wissen, in welcher Beziehung er zu diesem letzteren
steht, so läßt sich leicht berechnen, wieviel Hämochromogen bzw. Hämatin
in 24 Stunden in Gallenfarbstoff übergeht. Derartige Bestimmungen haben
ergeben 1), daß der Mensch im Tag etwa 05/7 Gallenfarbstoff ^^^ Darme
zuführt. Dieser Menge entsprechen ungefähr Obg Hämatin. Wir können
weiter berechnen, wieviel (Jxyhämoglobin notwendig ist, um diese Menge
von Hämatin zu liefern. Wir haben nämlich früher festgestellt, daß der
Blutfarbstoff bei der Spaltung etwa 4"/o Hämatin liefert. 2) Somit ent-
sprechen 05 <7 Hämatin l^-bg Oxyhämoglobin.

Diese Menge Hämoglobin muß ohne Zweifel fortwährend
ersetzt werden. Wir schließen das daraus, daß der Gehalt des Blutes
an Hämoglobin bei gesunden Individuen annähernd konstant bleibt. Wenn
wir ferner ein Tier längere Zeit hungern lassen, dann ist zwar die Bildung
der Galle eingeschränkt, jedoch nicht aufgehoben. Immer gehen rote Blut-
körperchen zugrunde. Es wird Hämoglobin frei, das wohl in den meisten
Fällen zum Abbau kommt. Eine erhebliche Abnahme des Hämoglobin-
gehaltes des Blutes ergibt sich selbst nach recht langen Hungerperioden
nicht. W^ir können ferner einem Tiere große JMengen von Blut und damit
von Hämoglobin entziehen. Selbst dann, wenn jede Nahrungszufuhr fehlt,
kommt es wieder zur Neubildung von roten Blutkörperchen mit allen
ihren Bestandteilen. Schließlich sei auch noch auf den Säugling hinge-
wiesen, der in seiner Nahrung keine vorgebildeten Bausteine zur Bil-
dung von Hämochromogen aufnimmt. Er wächst sehr rasch und baut
fortwährend Blutfarbstoff auf. Allerdings scheint er P.nuniäterialien zur
Bildung von solchen vom mütterlichen Organismus •- (ii die Plazenta
übernommen zu haben 3), denn erst bei lange fort^visetzter Ernährung
mit Milch tritt allmählich eine bedeutende \'erarmung des Blutes au
Hämoglobin auf, während innerhalb der normalen Zeit der ausschließ-

Bull. de thöreapie. 400 (18i)4); Revue de med. 16. 542 (18UG). — 0. Neubauer: Arch.
f. experim. l'ath. u. Pharm. 43. 456 (1900). — Archibald E. Garrod: .lourn. of Physiol.
13. 610 (1893); 17. 350 (1894).

*) Vgl. hierzu Edward H. Goodmann : Ho/meisten Beitr. 9. 91 (1907). — Vfrl.
auch Th. Urugsch und K. Jietzla(f: Zeitschr. f. e.xpcrim. l'atli. u. Ther. 11. 508 (191 L'i.

^) Vgl. 's. 691.

3) Emil Abderhalden: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 34. 500 (1902).

45*

708 XXXIII. Vorlesung.

liehen Ernährung mit Milch — also während der Säuglingsperiode -^
der Häraoglobingehalt zwar im Verhältnis zum rasch zunehmenden Körper-
gewicht sinkt, jedoch seiner absoluten Menge nach zunimmt, i) Nun hat
Bunge festgestellt 2), daß die Milch sehr arm an Eisen ist. Es wäre denkr
bar, daß Eisenmangel der Bildung von Hämoglobin Schranken setzt. Allein
es hat sich gezeigt, daß offenbar auch noch andere Baumaterialien fehlen,
wenigstens kann man mit Milch und Eisen allein auf die Dauer nicht
den normalen Gehalt des Blutes an Blutfarbstoff aufrecht erhalten. «)

In besonders eindringlicher Weise tritt uns die Synthese des Blut-
farbstoffs bei der Bildung der roten Blutkörperchen im Vogelembrjo ent-
gegen. Während man beim Säugetier an eine Übertragung von vorbereiteten
Bausteinen von der Mutter auf den Fötus denken kann, muß das Vogelei be-
ständig in sich alle Materialien zur Hämochromogen- und Hämoglobinbildung
zur Verfügung haben. Ist Befruchtung erfolgt, dann fügen sich bestimmte
Verbindungen zum roten Blutfarbstoff zusammen. Man hat aus Eiern ein
sog. Hämatogen isoliert, das eine ähnliche Zusammensetzung wie das
Hämoglobin haben soll.*) Es ist jedoch die vorliegende Beweisführung
für diese Annahme ganz ungenügend, weil sie sich nur auf die Ergeb-
nisse von Elementaranalysen stützt, und bekanntlich solche bei so kom-
pliziert gebauten Molekülen gar nichts besagen. Man müßte auf Ver-
bindungen fahnden, die zu irgend welchen Abbaustufen des Hämo-
chromogeus bzw. Hämatins in Beziehung stehen. Es liegt hier ein hoch-
interessantes und sicher an Früchten reiches Arbeitsgebiet vor.

Wenn wir alles zusammenfassen, was wir über die Bildung von Hämo-
globin im tierischen Organismus wissen, dann kommen wir zum Schlüsse,
daß ohne jeden Zweifel fortwährend eine Synthese von Blutfarbstoff und
damit von Hämatin erfolgt. Über die Herkunft der einzelnen zum Aufbau
der letzteren Verbindung notwendigen Bausteine können wir zurzeit gar
nichts Bestimmtes aussagen. Es scheint nach allen Erfahrungen, daß der
tierische Organismus nicht unbedingt auf in der Nahrung vorgebildete
Materialien — Abbaustufen des Chlorophylls und des Hämatins — an-
gewiesen ist, sondern die Synthese des Hämatins aus einfacheren Bau-
materialien vollziehen kann. Vielleicht wird das Tryptophan dazu ver-
wendet. Auch die übrigen S. 704 und 705 genannten Verbindungen kommen
als Baumaterial in Betracht.

Viel besser als über die Bildung des Hämatins im Organismus
sind wir über seinen Abbau unterrichtet. Er führt, wie schon er-
wähnt, zum Gallenfarbstoff, und zwar zum Bilirubin. Subkutan zuge-
führtes Hämatin erscheint fast vollständig in Form von Gallenfarbstoffen
in der Galle, ß) Es ist sicher festgestellt worden, daß diese Umwandlung

') Vgl. hierzu die Vorlesung liber Prisen, Bd. II. Vorlesung 2.

«) G. V. Bunge: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 16. 173 (1892); 17. 63 (1893); Zeit-
schrift f. Biol. 45. ■.^)32 (1901).

') Vgl. z. B. Emil Abderhalden: Zeitschr. f. Biol. 39. 113, 193, 483 (1909).

*) G. V. Bunge: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 9. 49 (1884). — L. Ilugonnenq und
Albert Morel: Compt. rend. de l'acad. des scienc. 140. 1065 (1905); Journ. de physiol.
et de pathol. g6n6r. 8. 391 (190()). — Vgl. auch G. Walter: Zeitschr. f physiol. Chemie.
15. 747 (1891).

*) Th. Brtigsch und Joshirnoto: Zeitschr. f. experim. Path. u. Ther. 8. 739 (1911).

Blatt- und Blutfarbstoft. Chlorophyll und Hämoglobin usw.

709

von Hämatin in Bilirubin sich in der Leber vollzieht, ^j Sie ist jedoch
vielleicht nicht der einzige Ort der Gallenfarbstoffbildung, vielmehr sollen
unter besonderen Verhältnissen auch andere Zellarten Bilirubin bilden
können. 2) Man hat z. B. beobachtet, daß bei Blutergüssen an Ort und
Stelle Kristalle auftreten, die mit Bilirubin identisch sind, »j Auch in der
Milz soll Gallenfarbstoff entstehen können. *) Ferner findet man in der
Plazenta von Hunden Farbstoffe, die in engen Beziehungen zum Gallen-
farbstoff zu stehen scheinen. ^) Weitere Untersuchungen müssen zeigen,
ob es tatsächlich eine nichthepatogene Gallenfarbstoffbildung gibt.«)

Das Bilirubin'^) kristaUisiert aus heißem Dimethylanilin in großen,
breiten, rhombischen Säulen. Es ist übrigens nicht einheitlich, es besteht
vielmehr aus einem Gemisch von zwei Modifikationen. ^) Das Bilirubin
unterscheidet sich zunächst vom Hämatin durch das Fehlen des Eisens.
Seine empirische Formel Cs, Hgg N^ Og weist verglichen mit der des Häma-
tins auf eine oxydative Veränderung des letzteren Moleküls beim Übergang
in Bilirubin hin. Die Umwandlung ist keine einfache. Es finden vielmehr
Umlagerungen statt. William Küster'^) gibt ihm die folgende, den Tri-
phenylmethanfarbstoffen ähnliche Konstitution :

C=

C=:C— CH,

\

GH, — CHa -^N N<

CH,— C=

C = C— CH, . CHj . COOH

OH C

CH,— C=G-

-C=

=C

/

HOOC . CHg— CH,-C=C

\NH Nf-CH,-CH,

C=— — C-CH,

\ /

CH, OH

') Vgl. hierzu Hans Stern: Arch. f. exper. Patb. u. Pharmak. 19. 39 (1885).
0. Minkowski und B.Naunyn: Ebenda. 21. 1 (1886). — E . Stadelmann : Ebenda. 15.
337 (1882); 27. 93 (1890).

») Vgl. z.B. M. Afanasiew: Zeitschr. f. klin. Med. 6. 291 (1883). — J.Latschen-
herger: Sitzungsber. d. Wiener Akad., math.-natursv. Klasse. 97. Abt. IIb. 15 (1888).

») Vgl. z.B. B. Virchow: Virchows Archiv. 1. 379, 407 (1847).

*) Vgl. zu diesen Fragen besonders: A. A. Hymans van den Bergh und ./. Snappei- :
Berliner klin. Wochenschr. 52. 1081 (1916); A. A. Hymans van den Bergh: Der Gallen-
farbstoff im Blute. Leipzig. Johann Arabrosius Barth. 1918. — G.Lepchne: Münchenor
med. Wochenschr. 66. 619 (1919).

») Vgl. C. Etti: Jahresber. f. Tierchemie. 1. 233 (1871); 2. 287 (1872).

*) Vgl. auch Hans Fischer und F. Reindel: Münchener med. Wochenschr. 69
Nr. 41, 1451 (1922).

') Vgl. Handbuch der biochemischen Arbeitsmethoden. 2. 635 (1910). (Bearbeitet
von William Küster.) Urban & Schwarzenberg. Berlin-Wien 1910. — Biochem. Hand-
lexikon. 6. 277 (1911). (Bearbeitet von B^la v. Reinbold.) J.Springer. Berlin 1911.

") Vgl. William Küster, H. Bauer, K. Reihling und A. Schwaderer : Zeitschr. für
physiol. Chemie. 94. 136 (1915).

») William Küster: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 99. 86 (97) (1917). — Vgl. auch
121. 80. 94. 110 (1922).

710 XXXIII. Vorlesuüg.

Nach dieser Formel ist Bilirubin als Pyridyl-pyrryl-pyrryl-pyr-
rolenraethan aufzufassen. Die gegebene Konstitutionsformel gibt eine
Erklärung für das Bestehen von Modifikationen und ferner für die beob-
achtete Umlagerungsfähigkeit.

Reduziert man Bilirubin in alkalischer'^Lösung mit Wasserstoff und
in kolloidem Zustand befindlichem Palladium, so erhält man Mesobili-
rubin.i) C33 H40 Og N4. Reduziert man mit Natrium amalgam., so gelangt
man zu Mesobilirubinogen,^) C33 H44 Og N4. 3) Dieses hat sich mit dem
Urobilinogen, der Muttersubstanz des Urobilins, als identisch erwiesen.*)

In diesem Zusammenhang ist von größtem Interesse, daß Hämin bei
gelinder Reduktion unter Abspaltung von Eisen Mesoporphyrin liefert,
Dieses kann durch weitere Reduktion in das farblose Porphyrinogen
übergeführt werden. Stellt man diesem Befund gegenüber, daß man durch
Reduktion von Bilirubin Mesobilirubin und durch weitere Reduktion Meso-
bilirubinogen und umgekehrt durch Oxydation der letzteren Verbindung
Mesobilirubin erhält, so erkennt man, daß für Bilirubin, Mesobilirubin und
Mesobilirubinogen, die alle drei die gleiche Molekulargröße haben, die
gleichen Beziehungen bestehen, wie zwischen Mesoporphyrin und Porphyrin-
ogen. ^) Sehr interessant ist, daß Mesobilirubinogen unter pathologischen
Verhältnissen auch im Harn gefunden worden ist.«*)

Die Aufspaltung des Bilirubins unter Reduktion mittels Eisessig-
Jodwasserstoff führt zu einem zweikernigen Pyrrolderivat C17 Hoi O3 Ng,
Bilirubinsäure ') genannt. Durch Oxydation geht diese unter Verlust
von zwei Wasserstoff atomen in eine gefärbte Substanz, die Xanthobili-
rubinsäure über. Diese zerfällt weiter in Hämatinsäure^) und das
Imid der Methyl-äthylmaleinsäure.

CH3 .'C— 0 . CH., . ÜH. . COOH CH3 . C^=C . GH., . OH3

■| I ^ " ! I

o=c C==0 0=C c=o

\/ V

NH NH

Imid der dreibasischen Hämatinsäure Methyl-äthyl-maleinimid.

Hans Fischer und Mitarbeiter geben der Bilirubinsäure die folgende
Strukturformel: 9)

') H. Fischer: Zeitschr. f. Biol. 65. 172 (1914).

") H. Fischer uud /'. Mayer: Zeitschr. f. pbysiol, Chemie. 75. 342 (1911'.
W. Küster: Ebenda. 82. 463 (1912).

'^) Hans Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 73. 204 (1911).

*) Vgl. hierzu auch Th. Brugsch uud K. Retzlaf: Zeitschr. f. exper. Path. u. Thor.
11. .508 (1912). — Über deu Nachweis: D. Ciiarnas: Biochem. Zeitschr. 20. 414 (1909).

5) Hans Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 47. 2330 (1914): Zeitschr.
t. Biol. 65. 163 (1914).

«) Vgl. hierzu William Küster : Liebigs Annalen. 315. 186 (1901); Ber. d. Deutschen
Chem. Gesellsch. 35. 1268(1902); Zeitschr. f. physiol. Chem. 47.294(190(5); 82. 4(53
(1912), der zuerst den Zusammenhang zwischen Ililmatiu uud Bilirubin erkannt hat.

') Hans Fischer und F. Meyer-.Belz: Zeitschr. f. physinl. Chemie. 82. 232 (1911).
— Vgl. auch Münchener med. Wochenschr. Nr. 15 (1912). -

«) H. Fischer: Ber. d. Deutschen Chem. (iesellsch. 45. 1979 (1912). — 0. rUotg :
Liebigs Annalen. 390. 191 (1912)

^) Hans Fischer, S. Bartholomäus und H, Böse: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 84
2(j7 (1913) und Hans Fischer und H. Böse: Ebenda. 89. 2.o5 (1914). — Vgl. weitere

Blatt- und Blutfarbstoft'. Chlorophyll und Hämoglobin usw. 711

CH3 . C C . C, H5 „ CHg . C C; . GH., . CHj . COOK

I! i ' *^ !! li '

HO . C C C C C . CH,

NH ^ NH

Sie erklärt die weiteren Umwandlungen zwanglos. Durch energische
Reduktion erhält man aus ihr neben wenig Phonopyrrolkarbonsäure 1)
die Isophonopyrrolkarbonsäure und sehr geringe Mengen Krypto-
pyrrol. ^)

Die mitgeteilten aus dem Bilirubin gewonnenen Abbau-
stufen ergeben ohne w^eiteres die nahen Beziehungen zum
Hämatin. Ferner ist eindeutig erwiesen, daß der Gallenfarb-
stoff direkte Beziehungen zum Mesobilirubinogen bzw. Urobili-
nogen und damit zum Urobilin hat. ^O Wir haben somit eine ganze
Kette von Umwandlungsprodukten des Hämatins vor uns.

Es ist nun von größtem Interesse, daß Urobilinogen und
Urobilin auch im tierischen Organismus in Erscheinung treten.
Man hat sehr eifrig nach dem Entstehungsort dieser Verbindungen
geforscht. Man glaubte zunächst, daß diese Verbindungen in den Geweben
entstehen können. Es scheint jedoch, daß die Ansicht von Friedrich
Müller^*} wonach die genannten Verbindungen ihre Bildung der Tätigkeit
der Darmflora verdanken, trotz mancher gegenteiliger Behauptungen recht
behält. In diesem Falle würde der Abbau des Hämatins im tieri-
schen Organismus nicht über den Gallenfarbstoff hinausgehen.
Urobilin wäre dann nicht als ein Stoffwechselprodukt der tierischen Zellen
aufzufassen. Das im Darm gebildete Urobilin verbleibt zum Teil im Kot,
zum Teil wird es resorbiert. Im letzteren Falle wird ein Teil davon wieder
von neuem durch die Galle dem Darmkanal zugeführt. Es heß sich auch
zeigen, daß nach Verfütterung verschiedener Pyrrolderivate Urobilinogen
gebildet wurde. ^j Dieses gibt mit p-Dimethylaminobenzaldehyd:

Kiuzelheiteij bei W. Küsler: Zeitschr. t. physiol. Chemie. 99. 86 (1917). ~ Vgl. auch
Ihins Fischer und Heinrich Rose: Ber. d. Deutscheu (Micm. Gescllsch. 45. 1579 (1912).
— Vgl. dazu auch 0. Pihfi/ und S. J. Thannhaufier : Ber. d. Peutscheu Chem. Gesellsch.
45. 2393 (1912). — Vul- auch Hansi Fisscher und Marianne Herrniann : Zeitschr. f.
physiol. Chem. 122. 1 (^1922).

M Vgl. rilotij: Li>^//.9S Auiialcu. 377. 314 (1910); //. Fischer und .V. Bartitolomäus-
B.r. d. Deutsclicu Chem. Gesellsch. 45. 13iri (1912); H. Fischer uud F. Meijer-Betz:
Zeitschr. f. phvsiol. Chemie. 82. 9B (1912); //. Fischer und //. liösc : Ebenda. 82. 391
(1912). — Vgl auch William Küster: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 82. 403 (1912).

-) II. Fischer und JI. liäs^ : Ber. d. Deutschen Chem. Gesellsch. 45. 3274 (1912);
4«. 439 (1913): Zeitschr. f. physiol. Chemie. 89. 25ö, 268 (1914).

^) Vgl, dazu auch Scherer: Liebiffn Aunalen. 57. 180 (1846).

*) Friedrich Müller: Jahresber. d. Schlesischen Ges. f. vaterläud. Kultur. Breslau
1892. — Vgl. dazu auch Wilhelm llilclebrandt: Zeitschr. f. klin. Medizin. 59. H. 2—4
(19(J6); Deutsche med. Wochenschr. Nr. 12. Xr. IT) (1905); Münchener med. Wochenschr.
Nr. 14 und 15 (1909).

^) M. Jaffe hat es zuerst aus Harn gewonnen (Zentralbl. f. die mcdiz. Wissen-
schaft, 243 (1868); 177 (1869); Virchon-9, Archiv. 47. 405 (1869).

712 XXXIll. VoriesuDjr.

C.N(CH3)2
CH CH

I il

CH CH

\ C^^

eine prachtvolle Rotfärbung {Ehrlichsche. Reaktion i).

Es besteht immer noch eine große Lücke in der Erforschung der
Beziehungen des Hämatins zum Gallenfarbstoff. Es ist dies die eindeutige
Feststellung, daß die erstere Verbindung nur auf diesem Wege zum Abbau
gelangt. Es spricht vieles für eine derartige Annahme. Sie ist jedoch noch
nicht scharf bewiesen. Ferner fehlen noch Einblicke in das weitere Schicksal
des aus dem Darm resorbierten Urobilins. Wir wissen, daß es in den Harn
übergehen kann und auch auf dem Wege der Galle in den Darm zurück-
kehrt, dagegen ist es schwer, diesen Kreislauf des Urobilins eindeutig
quantitativ zu verfolgen. Es ist einstweilen nicht ausgeschlossen, daß Urobilin
und Urobilinogen von den tierischen Zellen zum Teil verwertet werden.

Der Gallenfarbstoff kann leicht erkannt werden. Er erteilt der
Galle die Farbe. Er wird in ihr vor allem durch die Gallensäuren in
kolloider Lösung gehalten. 2) Meist enthält die Galle nicht nur Bilirubin,
sondern auch aus ihm hervorgegangene Umwandlungsprodukte. So finden
wir fast beständig das Biliverdin. ») Es ist ein Oxydationsprodukt des
Bilirubins. Das Biliverdin bewirkt die grüne Farbe der Galle. Oberwiegt
.seine Menge, dann zeigt die Galle eine olivengrüne Färbung, wenn dagegen
mehr Bilirubin zugegen ist, dann finden sich rote bzw. braune Farbtöne.
Jede Tierart hat im allgemeinen eine bestimmt gefärbte Galle.

Eine ganze Skala von verschiedenen Oxydationsstufen erhält man aus
Bilirubin, wenn man seine Lösung mit rauchender Salpetersäure oxydiert.
Man sieht rote, rotgelbe, grüne, blaue und violette Farbtöne auftreten.
Diese farbigen Umwandlungsprodukte liegen der sog. G melin sehen Reak-
tion auf Gallenfarbstoffe zugrunde. Man unterschichtet die Gallenfarbstoff
enthaltende Flüssigkeit vorsichtig mit konzentrierter Salpetersäure, die etwas
salpetrige Säure enthält. An der Berührungsstelle beider Schichten treten dann
farbige Ringe auf. Man kann den Gallenfarbstoff auch vor der Anstellung
der Probe mit Chloroform ausziehen und dann die Salpetersäure zu dieser
Lösung zufügen. Man hat den einzelnen Oxydationsstufen besondere Namen
zugelegt, doch ist es fraglich, ob einheitliche Verbindungen zur Beobachtung
gelangt sind. So hat man z.B. ein Cholecyanin *) und Choletelin •')
unterschieden.

') P. Ehrlich: Mediz. Woche. 1901. — Vgl. auch O. Neubauer: Sitziingsber. iL
Gesellsch. f. Morph, u. Physiol. München 1903.

'') Hans Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 73. 204 (1911).

^) Vgl. seine Darstellung aus Bilirubin Städeler: Vierteljahrsschr. d. Züriclier
Naturforsch. Ges. 8. 1 (1863). — A. .Tolles: Pßilger^ Archiv. 75. 46 (1899); Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 27. 83 (1899).

') M. Joffe: Zentralbl. f. d. mediz. Wisseusch. 241 nSÖS). — A. Heynsius und
.7. /''. F. Campbell: I'/liigers Archiv. 4. 520 (1871).

=>) R. Mali/: Sitzungsber. der Wiener Akad. (math.-naturw. Kl.). 57. Abh. 2 (188öj;
59 (1869). — A. Heynsius und J. F. F. Campbell: PfiüfferH Archiv. 4. 497 0871).

Blatt- und Blutfarbstoff. Chlorophyll und Hämoglobin, usw. 71;',

Der Gallenfarbstoff tritt manchmal in großen Mengen in den sog.
Gallensteinen auf. Es gibt insbesondere beim Rinde fast reine Bilirubin-
steine. Derartige Konkremente können auch Biliverdin enthalten. Man hat
in der Galle und in Gallensteinen noch andere Farbstoffe gefunden. Es
!«!eien das Biliprasin, 1) das Gholeprasin,^) das Bilifuszin^) und end-
lich das Bilipurpurin*) erwähnt. Das letztere ist identisch mit dem
Phylloerythrin. 5; Es wird angenommen, daß diese Verbindung im Darm-
kanal aus dem Chlorophyll hervorgeht, zur Resorption gelangt und dann
durch die Galle wieder in den Darm zurückkehrt. Es bleibt späteren
Untersuchungen vorbehalten, zu erweisen, ob die genannten Verbindungen
wirklich einheitliche Substanzen darstellen, und in welchen Beziehungen sie
zum Bilirubin stehen. So ist z. B. das sog. Hydrobilirubin bereits als ein
Gemisch erkannt worden.^) Soviel scheint ganz sicher zu sein, daß einzig und
allein Bilirubin ein primäres Stoffwechselprodukt der Leberzellen darstellt.

Es sei noch erwähnt, daß dann, wenn der Abfluß der Galle nach
dem Darme aus irgend einer Ursache — Verlegung des Gallengangs durch
Schwellung seiner Schleimhaut, durch ein Konkrement, einen Tumor usw. —
erschwert oder verhindert ist, es zu einem ohne weiteres in die Augen
fallenden Symptomenkomplex kommt. Die Haut und besonders auch die
Konjunktiven nehmen eine gelbe Farbe an. Sie ist durch Gallenfarbstoff
bedingt. Die Galle staut sich. Die Bildung der Gallenbestandteile durch die
Leberzellen erfolgt weiter. „Diese laufen schließlich gewissermaßen über".
weil der normale Abfluß fehlt. Die Lymphbahnen tragen die Bestandteile
der Galle dem Blute zu. Das Blutplasma wird gelb gefärbt") Es kommt
dann bald zur Ausscheidung von Gallenfarbstoff in den Geweben und
auch in der Haut. Der Urin zeigt gleichfalls eine tiefe, gelbe Färbung.
Schüttelt man ihn, dann tritt gelb gefärbter Schaum auf. Auch Gallen-
säuren finden sich im Blutplasma. Ihre Anwesenheit in diesem macht
sich in einer starken Verlangsamung der Herztätigkeit geltend. Es kommt
zui' Erscheinung des seltenen Pulses infolge der Einwirkung der erwähnten
Säuren auf das Herz. Dauert die Behinderung des Gallenabflusses nach
dem Darme längere Zeit an, dann kommt es auch zu einer Hyperchole-
sterinoplasmie.®) Man nennt den ganzen Symptomenkomplex Ikterus.

Im Anschluß an die besprochenen Farbstoffe wollen wir ganz kurz noch
einiger gefärbter Verbindungen gedenken , die im Tierreich anzutreffen
sind, jedoch unseres Wissens nichts mit dem Sauerstofftransport zu tun

') Städeler: Vierteljahrsschr. d. Naturforsch. Ges. in Zürich. 8. 1 (1863). —
A. Dastre und N. Floresco : C. r. de la Soc. de biol. 49. 306, 513 (1897).

•■') W. Küster: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 17. 294 (1906); 94. 163 (1915).

») Städeler: Liebig?, Aunalen. 132. 323 (1864). — L. r. Zumbusch: Zeitschr. f.
physiol. Chemie. 31. 446 (1900).

*) W. F. Löbisch und M. Tischler: Monatsh. f. Chemie. 24. 335 (1903). — Ch. Marc
Munn: Joum. of Physiol. 6. 22 (1885).

«) L. Marrhlewski: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 48. 207 (1904); 45. 466 (1905). —
Vgl. dazu auch E. Schunek und L. Marchlewski : Liebig^ Annalen. 278. 329 (1894); 284.
81 (1895); 288. 209 (1895); 290. 306 (1896). — L. Marrhletcski : Zeitschr. f. prakt. Chemie.
65. 161 (1902); Biochem. Zeitschr. 3. 320 (1907). — Hans Fischer: Zeitschr. f. phvsiol
Chemie. 96. 293 (1916).

") Hans Fischer: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 73. 204 (1911).

') Vgl. u. a. J. Feigl und E. Querner: Zeitschr. f. d. gesamte experim. Med. {'.
153 (1919).

8) Jvar Bang: Biochem. Zeitschr. 91. 122 (1918).

714 XXXUL Vorlesung,

haben und auch nicht als Sauerstoffspeicherer in Frage kommen. Wir
haben bereits Mher hervorgehoben, daß die Pflanzen eine außerordentlich
große Anzahl verschiedenartiger Farbstoffe hervorbringen. Von einem
großem Teil davon kennen wir die Konstitution.^) Von den bei den Tieren
vorkommenden Farbstoffen ist zumeist nicht viel mehr als der Name be-
kannt. Nur bei einigen wenigen können wir wenigstens die Zugehörigkeit
zu einer bestimmten Klasse von Verbindungen angeben.

Wir kennen eine ganze Anzahl von schwarz oder braun gefärbten Farb-
stoffen. Solche finden sich in den Haaren, in der Haut (insbesondere der
dunkel gefärbten Rasseh), in den Pigmentzellen der Uvea usw.*) Man hat
diese Faibstoffe als Melanine bezeichnet. 3) Von keinem dieser Produkte
können wir etwas über seine Zusammensetzung aussagen. Sie treten zumeist
in sehr geringen Mengen auf. Ferner sind sie schwer von Beimengungen
zu trennen, und endlich sind sie sehr widerstandsfähig. Ab und zu kommt
es zu größeren Ansammlungen von derartigen Pigmenten. So trifft man
bei den unechten Schimmeln häufig große Geschwülste in den Muskeln an,
die ganz mit einem tintenartigen Saft erfüllt sind. Man hat den Eindruck,
als wäre bei diesen Tieren das in der Haut nach der Geburt noch vor-
handene Pigment zu diesen Stellen hingewandert. Das Pigment ist Hippo-
melanin genannt worden.*) Bei seiner oxydativen Spaltung konnte Gu a-
nidin gewonnen werden.^) Sie können durch intensive Bestrahlung stark
an Menge zunehmen. Auch die Melanosarkome des Menschen und der
Tiere enthalten auffallend viel Pigment (Sarkomelanin).^) Ab und zu
kommt es bei melanotischen Neubildungen zur Ausscheidung von Pigment
im Urin. 7) Manchmal ist der frisch gelassene Harn bereits dunkel bis

^) Vgl. S. 71.

*) Vgl. über da,s Melauiu der Ch orioidea: Landolt: Zeitschr. f. physiol. Chem.
28. 192 (1899). — Über das Fuszin (Melauiu der Retina): Kühne und Sewell: Unter-
suchungen aus dem physiol. Institut der Univers. Heidelberg. 3. 221 (1883). — Haar-
melanine: N. Sieber: Archiv, f. experim. Path. u. Pharm. 20. 3G4 (1886). — Spiegier:
Hofmeisters Beitr. 10. 253 (1907). — Boss Aiken Gortner: Journ. of Biol. Chem. Ö.
341 (1910). — Hugo Fasal : Biochcm. Zeitschr. 55. 393 (1913). — Helmann: Arch.
internat. de pharm". 12. 271 (1904). — H.Epjnnger: Biochera. Zeitschr. 28. 181 (1910).
— Hautmelauin: J. Abel und Davis: Journ. of experim. Med. 1. 361 (1896). —
E. Meirotvsky : t)ber den Ursprung des melanotischen Pigments der Haut und des
Auges. Werner Klinkhardt. Leipzig 1908. Mit viel Literatur.

ä) Vgl. u. a. 0. V. Fürth: Zeutralbl. f. allg. Pathol. u. pathol. Anat. 15. 617 (1904).
Vergleichende chemische Physiologie der niederen Tiere. G. Fischer. Jena 1903. Biochem.
Handlexikon. 6. 293 (1911). (Bearbeitet von Franz Samuely.) J.Springer. Berlin 1911.

*) Berdez und M. Nencki: Arch. f. experim. Path. u.' Pharm. 20. 346 (1886). —
JJ. Nencki und iV. Sieber: Ebenda. 24. 17 (1887). — O. v. Fürth und E. Jerusalem:
Hofmeister?, Beitr. 10. 131 (1907). — Peter Ro na und Otto Riesser: Zeitschr. f. physiol.
Chem. 57. 143 (1908); 61. 12 (1909). — Maurice Piettre: Congr^s internat. de Pathol.
comparee. 17.— 23. Oktober 1912. — J. Adler- Herzmark: Biochem. Zeitschr. 49. 130
(1913).

5) Otto Riesser und J'eter Rona: Zeitsohr. f. physiol. Chem. 10*J. 16 (1920).

«) K.A.H.Mörner: Zeitschr. f. physiol.'.Chem. 11. 66 (1886). — O. Schmiedeberg:
Arch. f. experim. Path. u. Pharm. 39. 1 (1897). — E. Zdarek und R. i\ Zeynek: Zeitschr.
f. physiol. Chemie. 36. 493 (1902). - //. Wolff: Hofmeisters Beitr. 5. 476 (1904).

') Zeller: Arch. f. klin. Chir. 29. 245' (1883). — r.Jaksch: Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 13. 385 (1889). — E. Zdarek: Zeitschr. f. Heilkunde u. Path. 23. 379 (1912). -
K. A. H. Monier: Zeitschr. f. pliysiol. Chemie. 11. 66 (1887). — A. Pribram und Gang-
hofner-: Prager V'ierteljahrsschr. 88. 16 (1865). — J: Berdez und M. Nencki: Archiv für
experim. Path. u. Pharm. 20. 24»; (1886). D. Ilelman: Arch. internat. de pharm, tet
de th(5rap. 12. 271 (1903).

Blatt- und Blutfarbstoff. Chlorophyll und Hämoglobin usw. 715

schwarz gefärbt. Meistens entsteht jedoch der Farbstoff erst nach
erfolgter Oxydation des Harns. Man findet bei den Melaninen die
Elemente C, H, N, S und 0. Es spricht vieles dafür, daß sie aus Eiweiß-
bausteinen hervorgehen. Tryptophan, Prolin, Oxyprolin und auch
Tyrosin und Glukosamin sind geeignete Ausgangsmaterialien zur
Bildung von P'arbstoffen. Wir haben schon erwähnt, daß es Fermente gibt,
die Tyrosin in einen Farbstoff und schließlich in ein braunes Pigment
verwandeln, ^j Tryptophan zeigt auch große Neigung zur Farbstoff-
bildung. Eine Umwandlung von Tyrosin in einen Farbstoff nimmt
man auch bei der Bildung des Sepiaschwarzes 2), des Sekretes der
Tintenfische, an. Es ist auch an das 3, 4-Dioxyphenylalanin als
Ausgangsmaterial für Pigmente gedacht worden. ■^)

Eine große Gruppe von Farbstoffen stellen die sogenannten Lipo-
chrome*) dar. Sie finden sich in der Pflanzen- und Tierwelt in großer
Zahl. Über ihren Bau läßt sich zurzeit nichts aussagen. Aufgeklärt ist
dagegen die Natur einer ganzen Reihe von gelben, zum Teil mit be-
sonderen Namen, wie z. B. Lutein ^) belegten Farbstoffen. Es hat sich
herausgestellt, daß z. B. der gelbe Farbstoff des Blutserums, des Fettes,
des Eidotters in engstem Zusammenhang mit der Nahrung steht, und
zwar mit dem Xantophyll und dem Karotin der Pflanzennahrung.
Das erstere ist im Hühnereigelb nachgewiesen worden. Das letztere findet
sich im Blutplasma und im Fett, ß) Auch aus dem Corpus luteum ist
ein Farbstoff erhalten worden, der dieser Reihe angehört. ') Der enge
Zusammenhang der erwähnten gelben Farbstoffe mit den Blattfarbstoffen
der Nahrung ließ sich direkt feststellen. Beim Diabetes ist wiederholt eine
eigenartige kanariengelbe Farbe der Haut beobachtet worden. ^) Man hat
von einer Xanthosis diabetica gesprochen. Diese Erscheinung ist in
der letzten Zeit in Deutschland häufiger geworden. Der Umstand, daß reich-
liche Zufuhr von grünem Gemüse und vor allem von Mohrrüben — ein
wesentlicher Bestandteil der jetzigen Kost! — mit dem Auftreten der
Xanthosis parallel geht und diese mit dem Übergang zu anderer Nahrung
sich vermindert, darf wohl als ein Beweis für den erwähnten engen Zu-
sammenhang der genannten Farbstoffe angesehen werden.'-*)

M Vgl. S. .'526. - Vgl. auch Boss Aiken Gor/ner: Biochein. Bull. 1. 201 (1911);
Aineric. Naturalist. 743 (1911). — L. C. MaiUord: Genese de matieres protöiques et
dos iuatieres himiiques. Masson et Cie. Paris 1913 (S. 416).

-) M. Nencki und .Y. Sieher: Arch. f. cxperim. Path. u. Pharm. 24. 21 (1887). —
<>. r. Fürth und Schneider: Hofmeister?, Beitr. 1. 241 (1901).

^) Vgl. Bruno Bloch und F. Ryhner: Zeitschr. f. d. ges. experim. Med. 5. 179 (1917).

*\ \g\. B. Krukenherij : Vergleichende physiologische Studien. 1. 11. 111 (1880);
2. III. SC), 108 (1882).

'•) W. Halliburton: .Jouru. of Physiol. 7. 324 (1886).

^) Vgl. hierzu auch A. A. Hynians ran den Bergh und J. Snapper: Deutsches
Arch. t. klin. Med. 110 (1913). — li. Wilhlätter und H.H. Escher : Zeitschr. f. physiol.
Chemie. 76. 214 (1912). — l.rroy S. Bahner: .Journ. of biol. Chem. 23. 261 (1915); 27.
27 (1916).

') Heinrich II. Escher: Zeitschr. f. physiol. Chemie. 83. 198 (1913).

«) Vgl. von Noorden: Zuckerkrankheit. VI. AuH. 181 (1912). — Umher: Berliner
klin. Wochenschr. Nr. 30 (1916).

**) M. Bürger und A. Reinhart: Zeitschr. f. d. ges. experim. Med. 7. 119 (1918). —
./.Laupe: Münchener med. Wochenschr. Nr. 12 (1919). — W.Stölizner: P^benda. Nr. 15,
419 (1919). — H.Salomon: Wiener klin. Wochenschr. 32. 496 (1919). ^ Vgl. auch 7-u

716 XXXIII. Vorlesung.

Unter den Purpurfarbstoffen stoßen wir auf einen, der von
Murex brandaris gebildet wird, und dessen Konstitution vollständig auf-
geklärt ist. Wir haben seiner früher schon gedacht und angeführt, daß
ihm die Konstitution eines 6, 6-Dibromindigos zukommt.')

Von den übrigen Farbstoffen erregt das Turazin^) noch unser be-
sonderes Interesse. Es findet sich als rotvioletter Farbstoff in den far-
bigen Federn von Turacus, Gallirex und Musophaga. Dieser Farbstoff
ist durch einen hohen Gehalt an Kupfer ausgezeichnet. Ferner wollen
wir noch die Kochen illefarbstoffe anführen. Sie werden aus den ge-
trockneten, ungeflügelten Weibchen der Schildlaus, Coccus cacti coc-
cineliferi, gewonnen und enthalten die Karminsäure, C^aHgjOiä. ')

Von großem Interesse ist die Feststellung, daß manche Farbstoffe
der Schmetterlinge enge Beziehungen zu Verbindungen der Purinreihe
besitzen.*) Auch bei niederen Wirbeltieren, z. B. Fröschen, hat man „Purin-
pigmente" (Guanin) festgestellt. &) Eingehend untersucht worden ist ferner
der von Boll entdeckte Farbstoff der Netzhaut, der Sehpurpur. «) Er wird
von Licht rasch ausgebleicht. Er löst sich in Galle und kann der Netz-
haut damit entzogen werden. Bis jetzt ist über seine chemische Natur
ebensowenig bekannt, wie über seine Beziehungen zum Sehakt.

Schließlich sei noch der Harnfarbstoffe Urochrom, ürorosein^
und Uroerythrin^) gedacht. Der letztere Farbstoff verleiht dem Sediment
des Harnes seine rote Farbe. Seine Herkunft ist noch unaufgeklärt.
Strittig ist auch die Herkunft des gelben Harnfarbstoffes Urochrom.^)

iler ganzen Frage llymuns van den Bergh und P. Müller (J. Broekmtyer) : Biochem.
Zeitschr. 108. 279 (1920). — Interessant ist das Zusammentreffen von Cholesterinestern
mit gelbem Farbstoff in den Xanthome genannten Geschwülsten.

') Vgl. S. 626.

') Church: Chemical News. 19. 265 (1869); 65. 218 (1892): Philosoph. Trans-
actious. 183. 511 (1892). — B. Krukenberg : Vergleichende physiol. Studien. 1. V. 7.'>
(1880). — P. P. Laidlaw: Journ. of Physiol. 31. 464 (1904).

*'') C. Liebermann, Hörnig und F. Wiedermann: Ber. d: Deutscheu Chem. Gesell-
schaft. 33. 149 (1900). — O.Dimroth: Ebenda. 42. 1611 (1909); 43. 1387 (1910). -
Über ihre Konstitution vgl. 0. Dimroth, W. Scheurer und St. Goldschmidt: Liebigs Ann.
399. 1 (1913). — C. Liebermann und Hans Liebermann : Ber. d. Deutschen Chem. Ge-
sellschaft. 47. 1213 (1914).

*) F.G.Hopkins: Chem. News. 60. 57 (1899); Philosoph. Transactions. 186. »;61
(1894). — Griffiths: Compt. rend. de l'acad. des sciences. 115. 9.^8 (1892).

») J. Millot: C. r. ßoc. de biol. 87. 63 (1922).

•) Boll: Sitzungsber. d. Berliner Akademie der Wissensch. S.November 1876. —
W.Kühne- Untersuchungen des Heidelberger phvsiol. Instituts. 1. 515 (1878); Zeitschr.
für Biol. 32. 21 (1895). — P. Trendelenburg: Arch. f. (Anat. n.) Phvsiol. (Suppl.) 228
(1904).

') Vgl. S. 518

') Zoja: Zentralbl. f. d. med. Wissensch. 705 (1892). — A. Garrod: Journ. (»t
Physiol. 17. 439 (1845). — iV^. .ßorrt««; Journ. Pharmac. et Chim. [7.] 16. 45 (1917).

«) M. Weiss: Biochem. Zeitschr. 30. 333 (1910); 81. 342 (1917); 102. 228 (1920)
Vgl. u. a. Thudichum: Journ. f. prakt. Chemie. 104. 257 (1864); Journ. of the chem
soc. 13 (2). 397, 401 (1875); Chem. News. 68. 275 (1893). — Archibald E. Garrod:
Proceed. of the Royal Soc. 56. 394 (1894). — Ottorino Bocchi: Hofmeisters Beitrag 11. 79
(1907). — St. Dombrowski: Zeitschr. f. physiol. Chem. 45. 390 (1908). —J. Browinski
und St. Dombrowski : Journ. de physiol. et de path. g6n4rale. 819 (1908). — H. Hohlweg:
Biochem. Zeitschr. 13. 199 (1908). — K. E. Salomonsen: Ebenda. 13. 205 (1908).

Blatt- und Blutfarbstoff. Chlorophyll und Hämoglobin usw. 717

Er soll durch Oxydation aus der Vorstufe Urochromogen hervorgehen.
Es wird vermutet, daß das Urochrom in Beziehung zum Chlorophyll
steht. 1)

Wir sehen eine große Fülle von gefärbten Verbindungen vor uns,
die alle dem Zellstoffwechsel entstammen und ohne Zweifel im Organis-
mus eine ganz bestimmte Rolle spielen. Leider vermögen wir nur mit
ganz wenigen Ausnahmen etwas über ihren Bau, ihre Herkunft und ihio
Funktion auszusagen.

') Vgl. u. a. H. E. Roaf: Biochem. .). 15. 687 (1921).

Sachverzeichnis.

(Die Ziffern bedeuten die Seitenzahlen.

Abfangeverfahren zum Stu-
dium des Zuckerabbaus
128 ff.

Abomasus 101.

Accipenserin 398.

Achroglobine 699.

Acrylsäure 650.

Actinohämatiu 699.

Adenase 677.

Adenin 645.

— Abbau 670 ff.

— in Pflanzen 647.

— Vorkommen 646.
Adenosin 655.
Adenosinphosphorsäure 656.
Adipocire 295.
Adipositas 296.

Adonin 70.
Adonit 30.
Adonitin 70.

Adrenalin 156, 158, 525.
614, 624 ff.

— Beziehung zum Kohle-
hydratstoffwechsel 156,
158 ff.

— Glukosurie 158.

— Nachweis 625.
Äpfelsäure, Beziehung zur

Milchsäure 132.

— Quelle für Glukose 208.
Äther, Glukosurie 158.
Ätherische Öle 463.
Ätherschwefelsä.uren 513.

— im Harn 591.
Äthylalkohol, Bildung in

der Leber 143.

— Bildung beim Zucker-
abbau 125 ff.

Äthylaminsulfonsä-ure 598.
Äthylbenzol, Verhalten im

Organismus 556.
Äthylchlorophyllid 701.
Äthylenoxyd 243.

Ätiopaphvrin 697.
Ätiophyllni 703.
Agar-Agar 56.
Agmatin, Vorkommen in
Pflanzen 438.

— Wirkung 525.
Akonitin 445.
Akrolein 211.
Akrose 19.
Aktinohämatin 699.
Aktivitä.t, optische 19.
Akzessorische Nahrungs-
stoffe 77, 107.

Alanin 21, 315.

— Abbaustufen 599.

— Bildung von Brenz-
traubensäure aus 133,
611.

— Entstehung von — aus
Brenztraubensäure 613.

— Bildung in Pflanzen 438.

— Konfiguration 316.

— Quelle für Glukose 205,
208.

ß-Alanin 453.
Alaninamid 588.
Alanyl-glyzin 354.
d-Alanyl-d-alanin 361.
d-Alanyl-glyzin 392.
d-Alanyl-glyzin-anhydrid

357
Alanvl-glyzvl-glyzin 358,

359.
Alan vl-glyzvl-leuzyl • valin

359."
Alanyl - glyzyl - leuzyl - valyl-

glyzyl-alanyl- glyzyl-leu-

zyl-glyzyl-1-tyrosin 359.
d-Alanyl-ülyzvl-1-tyrosin

398. "
ß-Alanyl-histidin 635.
Alanyl-leuzin 354.
d-Aianyl-1-leuzin 364.
Albumine 395.
Albumosen 351.

Albumosen, aussalzbare und
nicht aussalzbare 351.

Aldehyde, Einfluß auf alko-
holische Gärung 132.

Aldehydmutase 254.

Aldohexosen 16.

Aldol 187, 194.

Aldosen 16. 35.

Aleuronkristalle 392.

Alimentäre Glukosurie 151.

Alizarin 71, 78.

Alkaliseifen 216.

Alkaloide 444.

— asymmetrische Synthese
mittelst 91.

— : Bedeutunji für die Pflan-
zen 450 ff.

Alkaptonurie 561. 595.

Alkohol, Verfettung 294.

Alkoholische Gärung 35.
108.

AUantoin 587.

— in Pflanzen 663.

— Bildung 6114,' 672.
Allesfresser 78.
Allose, 1- und d- 25.
AUosan 585. 590.
Alloxantin 590.
Alloxyproteinsäure 637.
Almen-Nvlandersche Prohe

32.

Altrose, 1- und d- 25.

Alytes obst'etricans, Eiweiß-
umbau 571.

Amandin 396,

Ameisensäure 13, 212.

— als Abbaupiodukt 460.
Amine, Bildung 452, 522.

— im Harn 522.
Aminoäthylalkohol 241, 462.
Aminoaldehyde 462.
Aminoameisensäure 313.

576.
Aminoazetaldehyd 256, 347.
462.

720

Sachverzeichnis.

Aminoazidurie 549, 553.

Aminobenzoesäare, Fütte-
rungsversuch mit 578.

Aminobernsteinsäure 333.

Aminobrenztraubensäure
600.

K-Aminobuttersäure 318.

— Abbaa 193.
y-Aminobattersäure 455,

623.
Aminobutylenguanidiii 439.
2-Amino-6, 8-dioxypurin

673.
6-Amino-2, 8-dioxypurin

673.
Atninoessigsäure 21, 313.

— Kupfersalz 313.
Aminoglutarsäure 333.
d-Aminoglyzerin 23.
1-Aminoglyzerin 23.
Aminoglyzerinsäure 600.
Aininoglyzerose 410.
Aminogruppen, Bestim-
mung 374 ff.

a-Ämino-ß-dimethyl-propion-
säure 322.

a-Amino - 5 - guanidino-n-va-
leriansäure 320.

«-Amino-ß-imidazolyl- Pro-
pionsäure 330.

a-Amino-ß-indol- Propion-
säure 323.

a- Amino-isobutylessigsäure
322.

— Beziehung zu Azeton
192, 193.

a-Arainoisovaleriansäure
319.

— Abbau 192, 595.
a-Amino-n-kapronsäure323.
a-Aminokapronsäure, Ab-
bau 193, 615.

5;-Araino-ß-methyl-ß-äthyl-
propionsäure 322.

a-Amino-ß -methyl - Propion-
säure 319.

a-Amino- ß -oxypropionsäure
316.

a-.\mino-ß-p-oxyphenyl-pro-
pionsäure 326.

2-Amino-6-oxypurin 646,
648.

6-Amino-2-oxypyrimidiu
650.

a-Amino-5- oxyvaleriansäure
332.

p-Aminophenol 513.

a-Amino-ß-phenylpropion-
säure 324.

c-Amino-propionsäure 21,
315.

a-Animo-propionsäure, Bil-
dung von Brenztrauben-
säure aus 133.

— Quelle für Glukose 205.

1-a-Aminopropionsäure, Be-
ziehung zurß-Oxybutter-
säure 191.

ß-Aminopropionsäure 634.
a-Amino- ß - propyl - Propion-
säure 323.
6-Aminopurin 646.

— Abbau 670 ff.
Aminopurine 645.
Aminosäurealdehyde 346.
Aminosäurechloride 359.
Aminosäureester 349.
Aminosäuren 312 ff.

— Abbau durch Bakterien
451 ff.

— Abbau im Darmkanal
504 ff.

— Abbau im Zellstoffwech-
sel 572 ff., 593 ff.

— Art des Abbaus 593 ff.

— Bildung in Pflanzen
405 ff.

— Bildung aus Eiweiß
durch Pankreas- und
Darmsaft 478 ff.

— Bildung im Zelistoff-
wechsel 545 ff.

— im Blute 533 ff.

— Einteilung 344.

— Nachweis 348 ff., 374 ff.

— Nachweis im Darmin-
halt 478.

— Neubildung 499, 612 ff.

— Quellen für Glukose 172,
177, 186, 200,203.

— Prüfung ihrer Wertig-
keit 499 ff.

— Schema des Abbaus 610.

— Schema der Bildung 613.

— Titration 376.

— Übersicht über ihren
Abbau 460 ff.

— Rolle im Zellstoffwechsel
538 ff.

— Zusammenstellung 340
bis 344.

— Zusammenstellung der
Kuppelung der Amino-
gruppen 620.

a-Amino-ß-thiopropionsäure
317.

a-Aminovaleriansäure, Ab-
bau 193.

5-Aminovaleriansäure 454.

Ammoniak als Bestandteil
von Proteinen 338.

Ammoniumkarbonat 574.

Ampholyte 312.

Amygdalin 70.
d-Amylalkohol 323.
Amylane 56.
Amylchlorid 22.
Amylnitrit, Glukosurie 15R,

458.
Ämylolytische Fermente 99.

— — der Leber 147.
Amylopektin 58.
Amylose 58.
Amylum 57.

a- und ß-Amyrin 226.
Anaphylaxie 402, 501.
Anhalin 444.
Anhydro-arabino- galaktose-

galakturonsäure 57.
Anhydrotrifruktosekom-

plexe 55.
Anoxybiose 139.
Anpassung des Blattfarb-
stoffs an Strahlenart 83.
Anthocyano 71.
Antiketogene Körper 190.
Antimon, Verfettung 294.
Antoxyproteinsäure 637.
Apiin 41.
Apiose 41.
Arabinose 28, 29.
Arabinoside 68.
Arabit 30.
Arabonsäure 30.
Arachinsäure 212, 309.
Arachnolysin 304.
Arbeit,Einfluß auf Glykogeu-
gehalt der Muskeln 119.
Arbutin 68.

— methyliertes 68.
Arekaidin 446.
Arekolin 447.
Arginase 320, 572.
Arginin 320.

— Harnstoffbildung aus
572.

— Quelle für Glukose 208.

— Vorkommen in Pflanzen
436.

— seine Bedeutung 499.

— Beziehung zum Kreatin
631.

Arsen, Glukosurie 158.

— Verfettung 294.
Artfremdes Fett 277.
Arthritis deformans 565.
Aschamin 246.
Asparagin 335.

— Bedeutung als Nahrungs-
stoff 511.

— Bedeutung für Pflanzen
435 ff.

Asparaginsäure 333.

— Quelle für Glukose 208.

— seine Bedeutung 499.

SachverzeicLnis.

21

Asparagyl-diglyzin 355.

Asparagyl-monoglyzin 355.

Assimilation von Kohlen-
säure und Wasser 80 ff.

Assimilationsgrcnze für
Kohlehydrate 151.

Assimilationsquotient 85.

Assimilatorische Leistung
85.

Assimilatorischer Koeffizient
84.

Asvm metrische Synthesen
" 85 ff., 89.

.Asymmetrisches Kohlen-
" Stoffatom 20.

Atherosklerose 306.

Atropin 445, 448.

Aufzucht, sterile 10(1 ft.

Ausflockung 311.

Aussalznng von Proteinen
311, 386.

Autolyse 464, 547.

Azetaldehyd 128.

— Vorkommen im Blut und
Harn 134. 187.

— Beziehung zurAzetessig-
säure 194.

Azetessigsäure 189. 283.

— Bildung aus Brenztrau-
bensäure 135.

— Abbau 284.

Azeton 15, 189, 283. 595.

— Glukosurie 158.
Azetonkörper 189.
Azetonoplasmie 196, 202.
Azetonurie 190.
Azetophenon 283.
Azetyl-benzol 283.
Azetylcholin 244.
Azetylierung 618 ff.
Azetyl-glukosamin 42.
Azetyl-propionsäure 33.
Azi-nitromethan 415.

B.

Bacterium thermo 83.
Bakterien 505.

— denitrifizierende 419.

— nitrifizierende 413.

— stickstoffbindende 422.

— thermophile 426!
Bakteroidgewebe 425.
Bence- Jonesscher Eiweiß-
körper 396, 640.

Benzaldehyd 129.
Benzamid, Verhalten im

(Jrganismus 557.
Benzoesäure, Bildung 282.
Benzol, Abbau 514, 607.
Benzoyl-a-aminokapron-

säure 616.

Benzoylessigsäure 282, 604.
Benzoyl-glukuronsäure 40.
Benzoyl-glykokoU 314.
Benzoyl-glyzin 314.
Benzoylierung 619 ff.
Benzylalkohol 459.
Benzylazetaldehyd 603.
Benzyl-brenztraubensäure,
Aminierung 603, 612.
Bernsteinsäure 454.

— Quelle für Glukose 208.
Betain 244.

— Möglichkeit der Bildung
621.

Betaine 440 ff'.
Betonizin 442.
Bezoarsteine 236.
Biliansäure 231.
Bilifuszin 713.
Biliprasin 713.
Bilipurpurin 713.
Bilirubin 708.
Bilirubinsäure 710.
Biliverdin 712.
Biologische Methode 402.
Biologisches Gesetz über

Zellproteine 382.
Biosen 16.
Biuret 579.

Biuretreaktion 384, 579.
Blättermagen 101.
Blatt farbstoff 699 ff.
Blausäure, Vorkommen in

Pflanzen 412.
Blut, Aminosäuregehalt

533 ff
Blutfarbstoff 687 ff.

— Herkunft 706.
Blutkörperchen, rote,

Zuckergehalt 145.
Blutzucker 144.
Bohnenstärke 58.
Bombicesterin 225.
Bornesit 43.
Böttchersche Probe 32.
Brenzkatechin 514.
Brenzkatechinschwefelsänre

514.
Brenztraubensäure 127.

— aus Alanin 573.

— als sekundäres Abbau-
produkt aus Eiweiß 374.

— Beziehung zur Glukose
205.

— Beziehung zur Harn-
säure 582.

— kein Glykogenbildner
139.

— liefert Alanin 613.
Brenztraubensäurealdehyd,

Beziehung zur Glukose
206.

Abderhalden. Physiologigche Chemie, f. Teil, 6. Anfl.

Brenzschleimsäure 557.
Brenzschleimsäurealdehyd

557.
BrenzschleimsäureglykokoU

557.
d-Brom-chlor-propan-2-ol

23.
d- und l-Brompropionsänre

316.
Bufo agua, Adrenalin 625.
Bufotalein 236.
Bufotalin 236.
Bufotoxin 237.
Butter 309.
Butterfett 221.
Buttersäure 191, 212,. 253.
Buttersäuregärung 35, 108.
Butylalkohol 615.
Y-Butyrobetain 622, 623.
Byssus 399.

Cannizzarosche Reaktion

131, 253.
Carnaubasäure 309.
Carnavtbylalkohol 309.
Carnivore 78.
Carotin 82.
Cerealose 50.
Cerebron 38, 249.
Cerebronsäure 249.
Cerebroside 249.
Cerotinsäure 309.
Cerotinsäure-cerylester 224.
Cerylalkohol 309.
Cetin 224.

Cetylalkohol 213, 224.
Cheiranthin 70.
Chemie, Bedeutung für

Physiologie 3.
Chenocholsäure 236.
Chenocholyltaurin 236.
Chinaalkaloide 449.
Chinidin, asymmetrische

Synthese mittelst 91.
Chinin 449.

— asymmetrische Synthese
mittelst 91.

Chinol 606.
Chinolin 445, 449.

— Nomenklatur 608.
Chinovose 30.
Chitin 41.

Chloral, Glukosurie 158.
Chloralhydrat 123.
Chlorcruorin 699.
Chloroform, Glukosurie 158.

— Verfettung 294.
Chlorophyll 80, 81, 699 ff.

— Herkunft 704.
Chlorophyllase 700.
Cldorophyllid 701.

46

722

Sachverzeichnis.

Chlorophyllformaldehydper-

oxyd 86.
Chlorophyllkomponente a

und b 599.
Choladienkarbonsäure 231.
Cholan 231.

Cholankarbonsäure 232.
Cholansäure 232.
Cholatrienkarbonsäure 232.
Cholecyanin 712.
Choleprasin 713.
Cholestan 227.
ß-Cholestanol 227.
Cholestenon 227.
Cholgsterin 213, 225 ff.

— Konstitution 229.

— Beziehung zur Chol- bzw.
Desoxycholsäure 232,
303.

— Einfluß auf Hämolyse
303.

Cholesterinester 225.
Cholesterinnachweis 226.
Cholesterinstoffwechsel

301 ff.
Choletelin 712.
Choiin 240.

— Bildung in Pflanzen 243.

— Bildung im tierischen
Organismus 298.

— Möglichkeiten der Bil-
dung 621.

— Einfluß auf Darmbewe-
gung 300.

Cliolsäure 230.

— Beziehung zu Cholesterin
232.

— Struktur 231.
Cholyl-glyzin 234, 617.
Cholyl-taurin 235.
Chondroitinschwefelsäure

43, 73, 639.

— Konstitution 337.
Chondromukoid 397.
Chondrosamin 43, 73.
Chymosin 472 ff.
Ciliansäure 232.
Cinchonin 449.
Colamin 241.
Colchicin 446.
Conliydrin 446.
a-Coniin 446.

Corpus luteum, Farbstoff

715.
Ootonsäure, Übergang in

Azetessigsäure 286.
Cuorin 247.

Curare, Glukosurie 158.
Cyanhydrinsynthese 26.
Cyanidin 71.
Cyanin 71.
Cyanursäure .ö80, 589.

Cyclosen 43.

— seine Bedeutung 553.
Cystein 235, 317, 551.
Cysteinsänre 235,318, 551.
Cystin 317.

— Bildung in Pflanzen 407.

— Quelle für Glukose 208.

— Unentbehrlichkeit 499.
Cyklogallipharsäure 213.
Cystinsteine 549.
Cystinurie 318, 530, 549.
Cytidin 655.
Cytidin-phosphorsäure 656,

657.
Cytosin 650.
Cytosinhexosephosphor-

säure 656.

D.

Dambonit 44.
Darmflora 104.

— Wirkung auf Amino-
säuren 504 ff.

-^ Wirkung auf Fettbau-
steine 269.

Darmmazin 3 »7.

Darmsaft, Bedeutung für
Kohlehvd ratverdauung
103.

— Wirkung auf Eiweiß
477 ff.

Darmwand, vielleicht Bil-
dungsstätte gepaarter
Verbindungen 522.

Dehydro- cholsäure 231.

Dehydro- desoxycholsäure
231.

Delphinidin 71,

Delphinin 71.

Denaturierung der Proteine
389.

Denitrifizierende Bakterien
419 ff.

Desaminieruug 601.

Desoxycholsäure 231, 233,
617.

— Beziehung zu Cholesterin
232.

Desoxycholylglyzin 234, 617.
Deuteroalbumosen 351.
Dextrine 59, 63.

— kristallisierte 59.
Dextrose 38.

— Beziehung zum Glykogen
139.

Dextroseabbau 123 ff.
Diabetes melitus 178 ff.

— Lipoplasmie bei 275.
Diäthyl-methylsulfiniumbase

592.
Diäthvlsulfid .52.")

Dialursäure 583.
Dialyse 311.

— kompensatorische 144.
Diamine bei Cystinurie 549.
a, £-Diamino-n-kapronsäure

324.

Diamino-monophosphatide
247.

Diamino-propionsäure, Ab-
bau 599.

Di-(a-amino-ß-thiopropion-
säure) 317.

a-5-Diamino-valeriansäure
320.

Diaminurie 549, 554.

Diastase 50, 99.

— der Leber 148.
Diazeturie 190.
Diazobenzolsulfosäure 331.
Diazoreaktion 639.
Dibenzoyl-a-c-diamino-

valeriansäure 561.
Dibenzoyl-ornithiü 561.
6, 6-Dibromindigo 626. 676.
d-Dibutyrin 23.
I-Dibutyrin 23.
a, a-Dichlorhydrin 215.
Dierucin 218.
Digitalisglukoside 70.
Digitonin 38.
Digitonincholesterid 305.
Digitonin-cholesterin verbin

dang 226, 305.
Diglyzeride 218.
Diglyzeridphosphorsäurt'

. ^^'^■
Diglyzyl-glyzin 376.

Diglyzyl-lysin 356.

Diglyzyl-lysyl-glyzin 356.

Dihydrocholesterin 227.

2, ö-Diketopiperazine 357

3, 5-Dijodtyrosin 327.
Diketone, Einfluß auf alkd

holische Gärung 132.
p-Dimethylaminobetizal-

deliyd 711.
Dimethylbetain des Prolins

411.
1, 3-Dimethyl-2, 6-dioxy-

purin 663.
3, 7-Dimethyl-2. 6-dioxy-

purin 663.
Dimethyl-guanid in, asymme-
trisches 627, 634.

oxyprolin 442.

propenylamin 245.

1, 7-Dimetliyl-xanthin 6()3.

675.
3-7-Dimethyl-xanthin 663.
Di -ß- naphtalin-sulfo-1 vrosin

371.
Dinukleotid 657.

yachverzeichnis.

■•iH

Dioleostearin 217.

Diosen 16.

1, 2-Dioxyanthrachinon 78.

Dioxyazetoa 130.

;}, 4-Dioxybenzoesäure 514.

1, 2-Dioxybenzol 514.

1, 3-Dioxybenzol 32.

1, 4-Dioxybenzol 514.

Dioxybsnzole 513.

4, 6-Dioxy-2, 5-diaminopy-

rimidin 665.
Dioxyfettsäuren 213.
3, 4-Dioxy-phenylalanin 325.

1, 4-Dioxy-phenyl-3-essig-

säure 562, 595.
3, 4-Dioxyphenyl-methyl-
aminäthanol 624.

2, 6-Dioxypurin 647.

— Abbau 670 ff.
6-Dioxypurin, Abbau 670 ff.
2, 6Dioxypyrimidin 650.
Dioxystearinsäure 213.
Dipentosamin 65.
Diphenyl-azetyl-ornithin

618.

Disaccharide 46 ff.

Disulfide, Einfluß auf alko-
holische Gärung 132.

Dinraminopropionsäure 589.

Döglingsäure 212.

Drei kohlenstoffverbi n dün-
gen, Bedeutung für Zell-
stoffwechsel 194.

Ductus thoracicus, Bahn für
Pankreasinkret? 175.

Dulcit 36.

E.

Ecgonin 449.
Echinochrom 699.
Ecksche P'istel 526.
Edestin, Molekulargewicht

393.
Edestine 396.
Ehrlichsche Reaktion 712.
Eichhörnchen, Oxyhämoglo-

bin 688.
Eieralbumin 395.

— kristallisiertes 388.

— Molekulargewicht 393.
Eierglobuiin 395.
Eisensalze, als Katalysatoren

87.
Eiweißabbau im Darmkanal

Bedeutung des 477 ff.
Eiweißneubildung 569 ff.
Eiweißphosphate 394.
Eiweißstoffe 310 ff,

— Aussalzmetiiode zu ilirer
Darstellung 311, 3S6 ff.

— Bildung in Pflanzen 405ff.

Eiweißstoffe, Definition 312.

— Eigenschaften 383 ff.

— Einteilung 3134, 401.

— Fällungsreaktionen 386.

— Farbreaktionen 384.

— kristallisierte 390.

— Molekulargewicht 3J2 ff.

— Struktur 384.

— vergleichende Hydrolyse
von 492 ff.

Eiweißstoffwechsel der Pflan-
zen 434

Eiweißsynthese im Tier-
körper 494 ff.

Ei weiß Verdauung 464 ff.

Elastin 399.

— , Gehalt an Animosäuren
493.

Emulsin, asymmetrische
Synthese mittels 91.

Emulsion 210.

— Bedeutung für Verdau-
ung 259.

Enterokinase 477.
d-Epibromhydrin 23.
l-Epiclilor!iydrin 23.
Epigaanin 675.
d-Epihydrinalkohol 23.
1-Epihydrinalkohol 23.
Epizuckersäure 651.
Erepsin 482.

— in den Zellen 590.
Ergosterin 226.
Ergothionein 411.
Erstarrungspunkt einiger

Fettarten 220.
Erukasäure 212, 277.
Erythrit 14.
Erythritsäure 14.
Erythrose 14.
Essigsäure 131, 212.

— aus GlykokoU 454.
Essigsäurecholinester 301 .
Estermethode 349.
Euphorbon 226.
Exzelsin 396.

Fadenpilze, stickstoffbin-
dende 423.

Farbreaktionen auf Zucker
31.

Fäulnisbakterien 457.

Fehlingsche Probe 32.

Fellinsäure 235.

Fessolungs- Glukosurie 158.

Fett, freies und gebundenes
278 ff.

— als sclilecliter Wärme-
leiter 220, 280.

— als Reservestoff 219.

Fett, Stoffwechselendpro-
dukte 281.
Fettbildung aus Amino-
säuren ? 291 ff.

— aus Zucker 117, 209.
Fettdepots 220.

Fette, Beziehungen zu an-
deren Nahrungsstoffen
276 ff

— Bildung in Pflanzen
252 ff.

— Löslichkeit 210.

— optisch-aktive 217.

— Resorbierbarkeit ver-
schiedener 266.

— Resorptionsweg 265.

— Beziehung zu den Aze-
ton körpern 195.

Fettgewebe 220.
Fettnachweis, Methodik 294.
Fettresorption 263.
Fettsäure-äthylester 266.

— glykolester 266.
Fettsäuren, Abbau 191, 282.

— gesättigte 212.

— mit verzweigter Kohlen-
stoff l^ette, Abbau 287.

— ungesättigte 212.

— ungesättigte, Bildung
285.

— aus Aminosäru-en 454
Fettstoffe 210 ff.
Fettsucht 296.
Fettsynthese 214 ff.

— in der Darm wand 2(i3.
Fettverdauung 258 ff'.
Fettzellen 220.

Fibrin 396.

— Gehalt an Aminosäuren
493.

Fibrinogen 396.
Fistel, Anlegung einer 97.
Flavone 71.
Fieisciifresser 78.
Fluoi'eszierende Stoffe 88.
Formaldehyd 13, 16, 18,31.

— erstes Assimilationspro-
dukt 89.

Forma Idehydperoxyd 86.
Formamid 415.
Formhydroxiimsäure 415.
Formoltitration 376.
Formylhydroperoxyd 86.
Fruchtzucker 17, 37.
Fruktose 17, 37.

— Glukosebildner 207.
Fruktosediphosphorsäure

125.

Fraktosurie 37.

Fukose 30.

Fumarsäure, Quelle für Gin-
kose 208.

46*

7-24

Sachverzeichnis.

Fungisterin 226.
Furanaldehyd 31.
Furfurakrylsäure 288, 619.
Furfurol 31.

— Verhalten im Organis-
mus 288, 557, 619.

Fuselöl 458.
Fuszin 714.

G.

Gadoleinsäure 212.
Gänsefett 221.
Gärung des Zuckers 35.
Gärungsmilchsäure 35.
Galaktane 38, 56.
Gaiaktid 36.
Galaktonsäure 36.
Galaktose 36, 38.

— Baustein des Zerebrons
249.

— Bausteine von Phospha-
tiden 248.

d-Galaktose, Glukosebildner

207.
1- und d-Galaktose 25.
Galaktoside 68.
Galaktosurie 38.
Galakturonsäure 56.
Galle, Aktivator des Lipase-

zymogens 261.

— Bedeutung für Fett-
resorption 268.

— löst Seifen 268.
Gallenfarbstoff 708 ff.

— Menge pro Tag 707.
Gallenmuzin 397.
Gallensäuren 230 ff.

— Aktivatoren des Lipase-
zymogens 261.

Gallensteine 227, 713.
Gans, Oxyhämoglobin 688.
Gaultherin 70.
Geburtshelferkröte, Eiwreiß-

umbau 571.
Gelatine 399.

— Nährwert 500.
Gentiano'se 52.
Gesamtschwefel im Harn

591.
Gesetz der Erhaltung der
Energie 75.

— der Erhaltung des Stoffes
75.

— biologisches 382.
Gicht 682.
Gliadin 396.
Globin 399, 690.

— Gehalt an Aminosäuren
493.

Globulin, Molekulargewicht

393.
Globuline 396.

Glukal 26, 652.
Glukit 36.
Glukolyse 122.
Glukolytische Fermente 122.
Glukonsäure 28, 36.
Glukoproteide 395.
Glukosamin 41 ff., 336, 411.

— Beziehung zu Pyrrol 662.
Glukosaminsäure 411.
Glukosazon 33.

Glukose 36, 38.

— Abbau 120 ff.
a-Glukose 67.
ß-Glukose 67.

1- und d-Glukose 24.
Glukoside 66 ff.

— a- 66.

— ß- 66.
Glukosurie 151.
Glukothionsäure 72.
Glukuron 39.
Glukuronsäure 27, 38.

— Frage, ob Ai)baustufe
der Glukose 124.

Glukiironsäurepaarlinge 39,

122.
Glutamin 335.

— Bedeutung als Nahrungs-
stoff 511.

— Bedeutung für Pflanzen
435.

Glutaminsäure 333.

— Quelle für Glukose 208.

— seine Bedeutung 499.
Gluteline 396.
Glutenin 396.

Glutin 399.

Glykocholsäure 230, 617.
Glyko-desoxycholsäure 230,

617.
Glykogen 62.

— Abbau 63.

— Bedeutung als Reserve-
kohlehydrat 114 ff.

Glykogenbildner 139.
Glykokoll 21, 313 ff

— Kupfersalz 313.

— seine Bedeutung 499, 559.

— Möglichkeiten seiner Bil-
dung 615.

— -Neutralsalzverbindun-
gen 314.

— Quelle für Glukose 208.

— Verwendung zu Synthe-
sen 617 ff.

— Vorkommen im Harn
540.

— Vorkommen im Blut
533.

— Baustein von Gallen-
säuven 560.

— Beziehung zu Betain 245.

Glykokollesterchlorhydrat

314.
Glykokollkarbonsäure 346.
Glykol 14, 244.

— Glykogenbildner 139,
207.

Glykolaldehyd 14.

— Glykogenbildner 139.

— Quelle für Glukose 207.
Glykolaldehyddikarbon-

säure, Glykogenbildner

139.
Glykolliarnstoff 663.
Glykolose 14, 244.
Glykolsäure 14.

— aus Betain 440.

— kein Glykogenbildner
139.

Glykolyldiharnstoff 673.
Glykozyamin 631, 632.
Glyoxalase 134, 206.
Glyoxyldiureid 672.
Glyoxylsäure 285, 615.

— kein Glykogenbildner
139.

Glyoxylsäureprobe 328.
Glyzeride 214.
Glyzerin 14.

— Abbau 281.

— Baustein von Fetten 211.

— Beziehung zur Glukose
205, 207, 208.

— Bildung bei der alkoho-
lischen Gärung 128.

— Bildung in Pflanzen 252.
Glyzerinaldehyd 600.

— Bildung beim Glukose-
abbau 130, 133.

— Glykogenbildner 139.

— Quelle für Glukose? 207.
Glyzerinsäure 14.

— Beziehung zur Harn-
säure 582.

— aus Diaminopropion-
säure 599, 600.

— Glykogenbildner 139.

— Beziehung zur Glukose
207.

Glyzerose 14, 19.

— Beziehung zu Glyzerin
252.

Glyzerylphosphorsäure 240.
a- und ß-Glyzerylphosphor-
säure 242.

— optisch-aktive 242.
Glyzin 313.
Glyzinamine 398.
Glyzinanhydrid 357.
Glyzinin 396.
Glyzyl-alanin 354, 357.
Glyzyl-d-alanin 363.
Glyzyl-alanin-anhydrid 357.

Sachverzeichnis.

725

Glyzyl-d-alanin-anhydrid

363.
Glyzyl-d-alanyl-glyzyl-1-ty-

rosin 370.
ülyzyl-alanyl-seryl-leuzyl-

tyrosin 355.
Glyzyl-asparaginsäure 355.
Glyzyl-asparagyl-diglyzin

355.
Glyzyl-glyzin 353, 357.

— Oxydation 639.
Glyzyl-Meuzin 364.
Glyzyl - 1 - leuzin - anhydrid

864.
Glyzyl-1-phenyIalanin 364.
Glyzyl-1-prolin-anhydrid

364.
Glyzyl-serinester 380.
Glyzyl- 1-tyrosin 364.
Glyzyl-1-tvrosin-anhydrid

364.
Glyzyl-d-valin-anhydrid 364.
Gmeiinsche Reaktion 712.
Gorgonin 398.
Guanase 677.
Guanidin 320, 714.

— Vorkommen in Pflanzen
436.

y-Guanidinobuttersäure 631 .
Guanidinoessigsäure 631.
Gnanin 645.

— Abbau 670 ff.

— Vorkommen 647.
Guaningicht 677.
Guaninhexosid 656.
Guaninurie 677.
Guano 428.
Guanosin 654, 664.
Guanosin-adenosin-phos-

phorsäure 657.
Gnanosinphosphorsäure

656.
Guanosyl- adenosyl - zytidyl-

triphosphorsäure 657.
Guanylsäure 657.
Gulose, 1- und d-, 24.
Gummi, tierischer 56, 65.
Gummisubstanzen 56.

H.

Haarmelanine 714.
Hämatin 690 ff.
Hämatinsäure 697, 710.
Hämatogen 708.
Hämatoporphyrin 694.
Hämerythrin 699.
Hilmin 692.
Häminprobe 692.
Hämochromogen 690 tf.
Hämozyanin 698.
Hämoglobin 390,687 ff.

Hämoglobin, Herkunft 704 ff.

— Verhalten im Magen 706.
Hämokonien 273.
Hämolyse 304.
Hämolysin 304.
Hämoporphyrin 696.
Haferstärke 58.
Halogenbenz,ol, Verfütte-

rung 618.
Hammeltalg 221.

— Ablagerung 277.
Harn, Nukleinsäure des 659.
Harnfarbstoffe 716.
Harnglobuline 396.
Harnmukoid 397.
Harnsäure, Bildung 671 ff.

— Eigenschaften 685.

— Laktani- und Laktim-
form 684.

— Salze 682.
Harnsäure aus Aminosäuren

580 ff.

— aus Purinbasen 646 ff.

— Bildungsmöglichkeiten
679 ff.

— Synthese 589.
Harnsäuregicht 682.
Harnsteine 685.
Harnstoff aus Aminosäuren

567 ff

— Möglichkeiten der Bil-
dungsweise 567 ff.

— Salze 580.
Hautmelanin 714. *
Hefenukleinsäure 657 ff.
Hemizellulosen 56.
Hepatogene Glukosurie 155.
Heptosen 16.
Heptylsäure 212.
Herbivore 78.
Heteroalbumosen 351.
Heteroazide Fette 222.
Heteroproteinoplasmie 641.
Heteroxanthin 675.
Hexaamylose 59, 99.
Hexamethylornithin 623.
Hexaoxy-hexahy d robenzol .

44.

Hexonbasen 366.

Hexosediphosphorsiiure 74.

Hexosediphosphorsäureester
74.

Hexosen 16

Hexoside 68.

Hilfsdisziplinen der Physio-
logie 2 ff.

Hippokoprosterin 230, 270.

Hippomelanin 714.

Hippursäure 282, 314. 353,
555 ff, 604.

— -Bildung, Ort der 559.

— Svnthese 79.

Hippursäure im Harn 558.
Histamin 438, 527.
Histidin 330.

— Abbaustufen 611, 632.

— Bausteine des Karno-
sins 634, 635.

— Quelle für Glukose ? 208.

— Quelle für Harnsäure?
581.

— Quelle für Azetessigsäure
611.

— Quelle für Kreatin? 632.

— Quelle für Urokanin-
säure 634.

— seine Bedeutung 499.
Histohä-T atine 699.
Histol 458.

Histon aus Thymusdrüse,
Gehalt an Aminosäuren
493.

Histone 397.

Hitzekoagulation 311.

Homoazide Fette 222.

Homogentisinsäure 562, 595.

— Bildungsalt 595 ff., 604 ff.
Hordenin 396, 443.
Huhn, Oxyhämoglobin 688.
Hühnerfett 221.
Huminsubstanzen 33, 65.

338.
Hund, Oxyhämoglobin 688.
Hundefett 221.
Hunger, Eiweißumbau 616.

— -Glukosurie 164.

— Lipoplasmie bei 275^
Hyalomukoid 397.
Hydantoin 346, 663.
Hydrakrylsäure, Beziehung

zur Harnsäure 582.
Hydrazone 33.
Hydrobilirubin 713.
Hydrochinon 68, 514.
Hydrochinonbrenztrauben-

säure 606.
Hvdrochinonessigsäure 562,

" 595, 606.
Hydrokephalin 247.
Hydrolezithin 247.
Hydrouracil 650.
Hydroxyconiin 446.
Hyocholsäure 235.
Hyoscyamin 448.
Hypaphorin 441.
Hvperaminoazidoplasmie

" 544.
Hypercholesterinoplasniie

306, 713.
Hyperglukoplasmie 151.
Hyperglyzinoplasmie 541.
Hvperproteinoplasmie 544,

" 641.
Hyperurikoplasmie 683.

726

Sachverzeichnis.

Hypoaminoazidoplasmie

544.
Hypophyse, Einfluß auf Fett-

stofi'wechsel 2:'97.

— Beziehung zum Kohle-
hydratstoffwechsel 141,
16S, 183.

— Bildung von Stoffen, die
dem ß-Imidazolyläthyl-
amin nahe stehen 523,
539, 626.

Hypoproteinoplasmie 651.
Hypothesen 4.
Hypoxanthin 647.

— Abbau 670 ff.

— Bildung aus Adenin 670.

— Vorkommen 649. ■
Hypoxanthosin 652, 655.

I.

Ichthuline 400.
Idäin 71.

Idose, 1- und d-, 24.
Ikterus 508, 713.
Imidazolyläthylalkohol 458.
Imidazolyläthylamin 438,
522.

— in der Darmschleimhaut
522.

— Vorkommen in Pflanzen
438.

— Wirkung 525.
ß-lmidazolyl-akrylsäure 635.
ß-Imidazolyl-azetaldehyd

'611.
ß-Imidazol yl- bren ztrauben -

säure 611.
Imidazolyl-essigsäure 598.
Imidazolvl-propionsäure

454. "
Indigo 71, 437, 516.
Indigoblau 516 ff.
Indijiorot 517.
Indigotin 71.
Indikan 71, 437.
Indirubin 517.
Indol 457, 521.

— im Harn 509.

— Vorkommen in Pflanzen

487.
Indol-äthyl-nlkoliol 458, 598.
Inuol-äthyl-amin 452, 523,
598.

— Quelle von liidole^sig-
säure 598.

— Wirkung 525.
Indol-azetaldehyd 598.
liidolazetursäure 523.
Indolazetyl-glyzin 523.

1 ndoi-brenztraubensäure
609.

Indolessigsäure 457, 518,
520, 523, 524, 598.

Pr-3-Iiidolkarbonsäure 517.

Indol-Pr-S-essigsäure 518.

Indolkern, Bezeichnung 517.

I-Indolmilchsjiure 459.

Indolpropionsäure 494, 457.

Iiidoxyl 71, 557.

Indoxylglukuronsäure 40,
516.

Indoxylschvrefelsäure 516.

Inkrete 161.

Inosin 653, 655.

Inosinsäure 652.

— Struktur 652.
Inosit 43.

Inosit-dimethylester 44.
Inosithexaphosphorsäure-

ester 44.
Inositmethylester 44.
Inositpentapho jphorsL'; ure-

ester 44.
Intraperitoneale Zutiihr 96
Intravasculäre Zufuhr 96.
Inulin 55.
Inversion 48.
Invertin 103.
Invertzucker 48.
Isoamylalkohol 323, 458.
Isoamylamin, Vorkommen

in Pflanzen 439.
Isobiliansäure 231.
Isobuttersäure, Abbau 287.
— ; liefert kein Azeton 595.
Isobutylalkohol 458.

— Quelle für Glukose 207.
Isobutylamin 452.
Isobutylessigsäure aus Leu-

zin 454.
Isochinolin 445, 449.
Iso-chlorophyllin 702.
Isocholansäure 232.
IsoCholesterin 225, 230, 309.
Isohämopyrrol 697.
Isolaktose 47.
Isoleuzin 321.

— Quelle für Glukose? 208.

— Synthese 323.
Isoleuzyl-valinanhydrid 364.
Isomaltose 47.
Isophonopyrrol-karbonsäure

698, 711.
Isopropylalkohol 15.
Isorhodeose 30.
Isovaleraldehyd 323.
Isovaleriansäure, Abbau zu

Azeton 193, 641.
- aus Valin 454.

J.

Jekorin 73, 246.
Jekorinsäure 212.

Jodgoriiosiiure 327.
Jodreaktion 58.
Jodzahl 221.
Juglansin 396.

K.

Kadaverin 324, 438, 522.

— bei Cystinurie 549.
599.

— in Harn 547.

— Vorkommen in Pflanzen
438.

Kaffein 662.
Kalkseife 217.
Kalziumcyanamid 430.
Kalziumion, Antagonist des

Natriumions 157.
Kalziumkarbid 430.
Kaprin:=äure 212, 309.
Kapronsäure 212, 309.

— Abbau 191.
Kaprylsäure 212, 309.
Karamel 33.
Karbaminsäure 313, 435.

620.

Karbaminsaures Ammon
574, 577.

Karbamino-bernstein säure
346.

Karbide 430.

Karboligase 129, 255.

Karbonate, Rolle als Regu-
latoren der Reaktion
196.

Karbonylformel des Zuckers
24.

Karbonyldiharnstoff 587.

Karboxylase 127.

Karmin äure 716.

Karnaubasäure 212, 309.

Karnaubylalkohol 213.

Karnitin 453.

Karnosin (534.

Karotin 82, 699.

Kartoffelstärke 58.

Kasein 473.

— Gehalt an Aminosäuren
493.

Kaseinogen 473.
Kastanienstärke 58.
Kastration, Einfluß auf Fett-
stoffwechsel 297.
Katalysator 87.
Katze, Oxyhämoglobin 688.
Kauakt 97.

Keimfreie Aufzucht 106 ff.
Kephalin 246.
Kephalinsäure 246.
Kerasin 249, 250.
Kerasinsäure 268.

Sachverzeichnis.

27

Keratin, Gehalt an Amino-

säui-en 493.
Keratine 399.
i-Ketö-n-buttersäure liefert

a-Amino-n-buttersäure

613.
Ketoglntarsäure 455.
Ketohexüse 17.
a-Keto-n-kapronsäure liefert

a - Amino-n-kapronsäure

613.
Ketone, Einfluß auf alko-
holische Gärung 132.
Ketosen 16, 35.
Kleister 58.
Klupein 398.
Knoblauchkröte, keimfreie

Aufzucht 107.
Knöilchenbakterien 423.
Knoopsche Regel 282.
Koagulation 336.
Koagulosen 472.
Kobragift, Hämolvse 304.
Kochenillefarbstoff 716.
Kochsalzglukosnrie 157.
Körperfett, Abhängigkeit

von Nahrungsfett 277.
Koeffizient, assimilator. 91.
Koferment 126.
Kohlehydratabbau 121 ff.

— Überblick 137.
Kohlehydrate 12 ff.

— stickstoffhaltige 41.

— Struktur 13 ff.

— Synthese von kohlenstoff-
reicheren 26.

— Abbau in den Geweben
121.

— Verhalten im Organismus
95.

— Transport im Organis-
mus 111 ff.

— Umbildung in Fett 117.
Kohlehydratnachweis 32.
Kohlenlager 92.
Kohlenoxydhämoglobin 688.
Kohlenoxydvergiftung, Glu-
kosurie 158.

Kohlensäure, Glukosurie
158.

Kohlensäureverbindung des
Chlorophylls 85.

Kohlenstoffatom, asymmetri-
sches 20.

Koilin 399.

Kokain 445, 448

Kollagen 399.

Kolloide 311.

Koma diabeticum 197.

Konchiolin 399.

Konfiguration der Zucker
24, 25.

Konfiguration, Bedeutung
für Durchlässigkeit der
Niere 165.

Konglutin 396.

Konvizin 664.

Koprosterin 225, 229, 270.

Kork säure 237.

Korneamukoid 397.

Korylin 396.

Kotporphyrin 09.').

Krappfarbstoff 71, 78.

Kreatin 628.

— Abbau 633.

— Herkunft 629 ff.

— Möglichkeiten der Bil-
dung 631 ff.

Kreatinin 628, 664.
Kreislauf des Stickstoffs 422.
Kreislauf von Stoff- und

Energie 92 ff'.
Kresol 456, 555,
p-Kresol 520.

— im Harn 509.

glakuronsäure 512.

schwefelsaure 512.

Kropf, Funktion 108.
Krotonsäure 286.
Kryptopyrrol 698, 711.
Kynurensäure 608
Kyrine 352.

L.

Labferment 472 ff.
Labmagen 101.
Lachs, Eiweißumbau 569 ff'.
Lävulin säure 33, 651, 656.
Lävulose 37.

— Verwertung beim Diabe-
tiker 187.

Laktase 103.
Laktazidogen 125.
Laktobiose 49.
Laktoglobulin 396.
Laktose 49.

Langerhanssche Inseln 176.
Lanolin 225, 308.

— Resorbierbarkeitdes267.
Lanopalminsäure 309.
Lanozerinsäure 213, 309.
Laurinsäure 212.

lieber, Bildungsort des Harn-
stoffs 574.

— Bildungsort der Harn-
säure aus Aminosäuren
581.

Bildungsstätte der Aze-
tonkörper 195, 397.

- Bildungsstätte der ge-
paarten Verbindungen
522.

— Gehalt an Glykogen 115 ff.

Leber, Verhalten bei Pan-
kreasexstirpation 170.

Leberatrophie, akute, gelbe
5il, 601.

Legumelin 395.

Legumin 396.

Leichenwachs 295.

Leim 399.

Leimsüß 313.

Leistung, assimilatorische
85.

Lentoglobulin 396.

Leuchtbakterien 84.

licukämie 682.

Lenkosin 395.

Leukozyten, Rolle beim Ab-
bau von Purinbasen 681.

— Rolle bei Fettresorption
262.

Leuzin 322.

— Abbau zü Azeton 213,
595.

— Qaelle für Glukose? 208.

— Synthese 323.
I-Leazinimid 374.
Leuzyl-alanin 355.
1-Leuzyl-d-alanin 364.
Leuzyl-alanyl-glyzyl-glyzin

359.
1-Leuzyl-d-glataminsäure

364.
1-Leuzyl-glyzin 364.
1-Leuzyl-glyzyl-d-alanin , A b-

bau durch Fermente 369.
I-Leuzyl- trigly zyl - 1 - leuzy 1-

triglyzyl - 1 - leuzyl - okta-

glyzyl-glyzin 381.
1- Leuzyl - triglyzyl - 1 - leuzyl-

triglyzyl - 1 - leuzyl-trigly-

zyl-l-leuzyl-penta-glyzvl-

glyzin 381.
Leuzvl-tvrosin-anhydrid

357."
1-Leuzyl-d-valinanhydrid

374.
Lezithide 246.
Lezithin 238 ff".

— Bildung in Pflanzen 255.

— Verdauung 270.
Lezithinsynthese im tieri-
schen Organismus 298 ff".

Lichtchemische Wirkungen

87.
Liebermann-Burchards

Reaktion 226.
Lignin 62.

Lignozerinsäure 247, 24Q.
Linolsäure 212.
Lipase 218, 258.
Lipasezymogen 260.
Lipochrome 715.
Lipoide 307.

728

Sachverzeichnis.

Lipolytische Fermente 218.
Lipoplasmie 275.
Lithobilinsäure 236.
Lithocholsäure 230, 234.
Lithofellinsäure 236.
Lösungsmittel für Fette 210.
Lupeol 226.
Lupeose 52.
Luteiii 715.
Lycoperdin 43.
Lycoperdon 43.
Lysin 324.

— Quelle für Glukose? 208.

— seine Bedeutung 499.
Lysozithin 304.
Lysyl-glyzin 356.
d-Lyxohexosamin 336.

M.

Magenmuzin 397.
Magensaft, Bedeutung für

Kohlehydratverdauung

101.

— Wirkung auf Eiweiß
468 ff.

Magenverdauung des Ei-
weißes, Bedeutung 472.

— der Fette 259.

— der Proteine 465 fi'.
Magnesiumgehalt des Chlo-
rophylls 82, 701.

Maisglutenin 396.
Malleinsänre 698.
Malonsäure, Beziehung zur

Harnsäure 582.
Maltobiose 50.
Maltose 50.
Malzzucker 50.
Mandelsäure 90.
Mandelsäurenitril 90.
Mandelnitrilglukosid 70.
d-Mandelnitril-ß-glukosid71 .
l-Mandelnitril-ß-glukosid71.
Mannane 56.
Mannit 36.
Mannogalaktane 56.
d-Mannoheptid 16.
d-Mannoketoheptose 16.
Mannosäure 36.
Mannose 36.
d- und 1-Mannose 24.
Mannozuckersäure 36.
Mazerationssaft 54G.
Meerschweinchen, Oxyiiii-

moglobin 788.
Meibomsche Drüsen, fett-
haltiges Sekret 309.
Mekonium 505.
Melanine 404, 714.

Melanoidine 388.
Melanosarkome 714.
Melibiose 60.
Melitriose 52.
Menschen fett 221.
Mei'kaptursäuren 554, 618.
Mesobilirubin 710.
Mesobilirubinogen 710.
Mesohämatin 697.
Mesohämin 697.
Mesoxalsäure 585.
— Beziehung zurHarnsäure

582.
Mesoxalylharnstoff 585.
Mesoporphyrin 695, 710.
Mesoporphyrinogen 697.
Methämoglobin 689.
Methylalkohol 13, 700.
Methylamin, Vorkommen in

Pflanzen 439.
Methyl-äthylmaleinimid 697,

710.
Methyl-äthylmaleinsäure

697, 710.
d-Methyl-äthyl-propionsäure

454.
3-Methyl-4-äthylpyrrol 698.
Methylbetain der Nikotin-
säure 442.
a-Methyl-chinolin 610.
Methylconiin 446.
N-Methylconiin 446.
l-Methyl-3,5-dioxybenzol31 .
5-Methyl-2, 6-dioxypryimi-

din 650.
Methylfarfurol 31.
a-Methyl-d-glukosid 67.
ß-Methyl-d-glukosid 67.
Methylgly kokoll 629.
Methylglyoxal, Bildung beim
Glukoseabbau 130, 134.
— Beziehung zur Glukose

206.
• — Beziehung zur Harn-
säure 584.
Methylguanidin 634.
a-Methyl-guanidinoessig-

säure 629 ff.
7-Methyl-guanin 676.
Methylhydantoin 633.
Methylhydantoinsäure 633.
Methyl-hydrochinon 513.
Methylierung von Amino-
säure 620 ff.
Methylimidazol 137, 330,

584.
Pr-3-Methylindül 517.
ß-Methylindol, Vorkommen

in Pflanzen 437.
Methylmerkaptan 525.
Methylornithin 324.
Methylpentosane 55.

Methylpentosen 30.
4-Methylpyridin 622.
Methylpyridylammoiiiuiii-

hydroxyd 621.
N-Methyl-tetra-hydronikip-

tinsäui'e 446.
N- Methyl - tetra - hydroniko-

tinsäure-methylester446.
Methyltyrosin 443.
5-Methyl-urazil 650.
1-Methylxanthin 675.
3-Methylxanthin 675.
7-Methylxanthin 675.
Mezcalin 444.
Mikrochemie 136.
Milchalbumin 395.
Milchdrüse, Fett 309.
Milchfett 295.

— Verhalten bei Emulsion
259.

Milchgerinnung 472 ft'.
Milchglobulin 395.
Milchsäure aus Alanin 599.

— Beziehung zur Äpfel-
säure 132.

— Beziehung zur Gluko.se
206.

— Beziehung zur Harn-
säure 582.

— Spaltung bei BeliohtunL!:
87.

— liefert Alanin 613.
d-Milchsäure, Glykogenbild-

ner 139, 207.

— aus Traubenzucker 125,
130.

Milchsäuregärung 35, 108.

Milchzucker 49.

Millons Reagens 326.

Milz, Beziehung zum Kohle-
hydratstottwechsel 163.

Molisch-Udränskvsche Re-
aktion 32.

Monoamino- di - phosphatide
247.

Monoamino-nionophospha-
tide 247.

Monoazetylglukosamin 42.

d-Monobromhydrin 23

d-Monobutyrin 23.

1-Monobutyrin 23.

a-Monochlorhydrin 214.

1-Monochlorhydrin 23.

Monoglyzeride 218.

Monoglyzyllysin 356.

Monolezithide 242.

Monomethylguanidin im
Harn 627.

Mononaplitalinsulfotyrosin
370.

Mononatriumurat 686.

Mononitrotyrosin 326.

Sachverzeichnis.

729

Mononukleotide 654.

Mono-oxyfettsäuren 212.

Monopalmityllezithin 304.

Monosen 16.

a-Monostearinsäureglyzerin-
ester 214.

Mooresche Probe 32.

Morphium, Glukosurie 158.

Mucoitin 73.

Mucoitinschwefelsäure 42,
78.

— Konstitution 337.

Mukoide 397.

Mukonsäure 607.

Murexidprobe 590.

Muscarin 246.

Muskelarbeit, Beziehung
zum Kohlehydratstoff-
wechsel 115, 118, 152.

Muskeln, Glykogenspeicher
117.

Muskelzucker 43.

Müzine 397.

Myeline 247.

Myochrom 699.

Myogen 396.

Myokynin 623.

Myosin 396.

Myricylalkohol 213.

Myristinsäure 212, 309.

ot-Myristinsäureester des
a-Monochlorhydrins 215.

a-Myristinsäure-ß-stearin-
säureester des a-Mono-
chlorhydrins 215.

a-Myristin-ß-stearin 215.

Myrtillidin 71.

Myrtillin 71.

Mytilit 45.

N.

Nahrungsfett, Einfluß auf

Körperfett 277.
ß-Naphtalinsulfo-alanyl-gly-

zin 366.
ß-Naphtalinsulfo-alanyl-gly-

zyl-ty rosin 371.
ß-Naphtalinsulfo-alanyl-ty-

rosyl-glyzin 371.
ß-Naphtalinsulfoglyzin 365.
ß-Naphtalinsulfo-glyzyl - ala-
nin 365.
ß-Naphtalinsulfo-glyzyl - ala-

nyl-leuzyl-tyrosin 365.
ß-Naphtalinsulfo-glyzyl- ala-

nyl-tyrosin 371.
ß-Naphtalinsulfo-glyzyl-tyro-

syl-alanin 371.
ß-Naphtalinsulfo-tyrosyl-

alanyl-glyzin 372.

ß-Naphtalinaulfo-tyrosyl-

glyzyl-alanin 372.
Naphtoesäuren , Verhalten

im Organismus 556.
Naphtoresorcin 41.
«-Naphtol 41.

Reaktion 339.

Naphtursäure 556.
Natriumion, Beziehung zur

Glukosurie 157.
Nebenniere, Adrenalin 158,

624.

— Beziehung zum Chole-
sterinstoffwechsel 302.

— Beziehung zum Kohle-
hydratstoffwechsel 141,
158 ff., 183.

— Beziehung zur Pankreas-
drüse 171.

Nebenschilddrüsen , Bezie-
hung zum Kohlehydrat-
stoffwechsel 163.

Neottin 248.

Nervi splanchnici, Beziehung
zum Zuckerzentrum 154.

Nervus vagus, Beziehung
zum Zuckerzentrum 154.

Netzmagen 100.

Neurin 245.

Neurokeratin 399.

Neutraler Schwefel im
Harn 591.

Neutralfett 221.

Nichtkolloide 311.

Niere, Ort der Hippursäure-
bildung 559 ff.

— Verhalten bei Phlorhizin-
zufuhr 200.

— Retentionsvermögen für
Glukose 164.

Nikotin 442.
Nikotin säure 442.

— Verhalten im Organis-
mus 622.

Ninhydrin 314.

Nitride 430.

Nitrierung von Proteinen

376.
Nitrifikation 413.
Nitrifizierende Bakterien

413.
Nitrobenzaldehyd, Verhalten

im Organismus 556.
Nitrobenzoesäure 556.
Nitrobenzol, Glukosurie

158.
Nitrobenzylalkohol 123.
Nitrohippursäure 556.
o-Nitrophenol 513.
Nitrosomethylalkohol 415.
Nitrosylkalium 415.
Nitrotoluol 123.

Norleuzin 323.
Nuklein 644.

— Verhalten gegen Paii-
kreassaft 665.
Verdauung 665 ff.

Nukleinazidase 665.
Nukleinsäuren 643 ff.

— Bausteine 645 fi'.

— Bildung in Pflanzen
661 ff

— als Glukoside 652.

— Schema des Abbaues
668.

— Verdauung 666 ff'.
Nukleoproteide 399, 643 ff.

— Aufbau 665 ff.

— Verhalten gegen Magen-
saft 644, 665.

— Verdauung 665 ff".
Nukleosidasen 668.
Nukleoside 652.

— in Pflanzen 664.
Nukleotidasen 668.
Nukleotide 654.
Nutramine 77, 107.

0.

Obesitas 296.
Ochronose 565.
Öle 219.
Ölsäure 212.
Önidin 71.
Önin 71.

Ohrschmalzdrüsen, fetthal-
tiges Sekret 309.
Oktaazetyl-zellobiose 61 .
Oktadezylalkohol 213. 224.
Oktylsäure 212.
Oleo-palmito-butyrin 218.
Omasus 101.
Omnivore 78.
Onuphin 398.
Optische Aktivität 19.

— Methode 370.
Ornithin 320. 561.

— Quelle für Glukose 208.
Ornithursäure 561.
Orthostatische Proteinurie

640.
Oryzenin 396.
Orzin 31, 41, 513.
Osazone 33.
Osseomukoid 397.
Ovarialkystome (Müzine)

397.
Ovokeratin 399.
Ovomukoid 397.
Ovomuzin 397.
Oxalsäure 14. 586.

7 HO

Sachverzeichnis.

Oxalursäure 586.
Oxalyl-aminoessigsäure 638.
Oxalylharnstoff 586.
Oxamid 415.
Oxyäthylamin 241, 246, 298,

462.
m-Oxybenzoesäure 513.
p-Oxybenzoesäure 457, 515.
ß-Oxybuttersäure 189.

— Entstehung aus Fett-
säure 282 ff.

Oxybutyrobetain 623.

ß- Oxy-chinolin - a - karbon-
säure 608.

Oxycholesterine 230, 309.

ß-Oxydation der Fettsäuren
191, 282.

Oxydoformel der Zucker 24.

Oxyfettsäuren 212.

Oxyglutaminsäure 334.

Oxyhämocyanin 699.

Oxyhämoglobin 687 ff.

— Kristalle 688.

— Molekulargewicht 393.

— Zusammensetzung 688.
o-Oxyhippursäure 556.
Oxyindolessigsäure 639
ß-Oxymethylerythrose 41.
Oxymethylfurfurol 33.
p-Oxyphenylalanin 326.
p-Oxyphenylaminoesäig-

säure 648.
p-Oxypheny läthy lal koho 1

458, 524, 598.
p-Oxyphenyläthylamin 327,

438, 443, 597, 598.

— bei Cephalopoden 599,
626.

— im Käse 527.

— Vorkommen in Pflanzen
438.

— Wirkung 525.
p-Oxyphenylazetaldehyd

598.
ni - Oxyphenylbrenztrauben-

säure 601.
p-Oxyphenylbrenztrauben-

säare 594, 595 fi".

— liefert Azeton 602.

— liefert Homogentisin-
säure 595 ff'.

— liefert Tyrosin 613.
p-Oxyphenyl - dimethyl-

äthylamin 443.
p-Oxyphenylessigsäure 456,

515, 520, 566, 644.
p-Oxyphenylglvoxylsäure

601.
p-Oxyphenyl-a-methyl-

amino-propionsäure 434.
p-Oxyphenylmilchsäure 459,

594, 595.

Oxyphenylmilchsäure,

Quelle von Homogen-

tin säure 595.
d-p-Oxyphenylmilchsäure

495, 600.
1-p-Oxyphenylmilchsäure

599.
p-Oxyphenylpropionsäure

68, 199, 454, 456, 515,

520.
Oxyprolin 332.
Oxyprolinbetain 442.
Oxyproteinsäuren 637.
Oxypurine 647.
6-Oxypurin 647.
Y-Oxy-pyrrolidin-«-karbon-

säure 332.
Oxystachydrine 476.
Oxytryptophan 329.

Palmitinsäure 212.

Palmitinsäurecetylester 224.

Palmitinsäurecholesterin-
ester 225.

Palmitinsäuremyricylester
224.

Palmito-distearin 217.

Palmito-olestearin 218.

Pankreasdrüse, Beziehung
zum Kohlehydratstoff-
wechsel 141, 168ff.

— Beziehung zur Leber 171.
Pankreasnukleoproteide

643.
Pankreassaft, Bedeutung

für Kohlehydratverdau-
ung 103.
-— Wirkung auf Eiweiß

477 ff.
Pansen 100.
Papaverin 449.
Parabansäure 585.
Parabiose 174.
Parach^-mosin 475.
Paraffin, Verhalten im Darm

267.
Paramuzin 397.
Paraxanthin 675.
Parasiten 417.
Parenterale Zufuhr 96.
Pathologie, Beziehung zur

Physiologie 6.
Pektinsäure 56.
Pektinsäuremethylester 56.
Pektinstoffo 56.
Pontamethylendiamin 324,

522.

— im Harn 564.

Pentamethylendiamin, Vor-
kommen in Pflanzen
438.

Pentan 22.

Pentasaccharide 53.

Pentosane 55, 107.

Pentosen 16, 29.

— Farbreaktionen 31.
Pentoside 68.
Pentosurie 29.
Pepsin 465.

Pepsin, aktives, im Darm-
inhalt 470.

— Einwirkung auf Poly-
peptide 380.

Pepsinzymogen 465.
Peptasen 378.
Peptide 356.

Peptolytische Fermente 378.
Peptone 351, 377.

— Entstehung im Magen
465.

Perameisensäure 86.
Perkaglobulin 396.
Perseit 16.
Petroleum 93.
Pettenkofersche Reaktion

234.
Pferd, Oxyhämoglobin 688.
Pferdefett 221.
Pflanzen, Eiweißstoffwechsel

434.

— synthetische Leistungen
433.

Pflanzenfresser 78.

Pflanzenkristalloide aus Ei-
weiß 392.

Pflanzenschleime 56.

Phäophorbid 701.

Phäophytin 85, 701.

Pharmakologie, Beziehung
zur Physiologie 7.

Phaseolin 396.

Phenazetursäure 514, 555,
618.

Phenol 456, 520.

— im Harn 554.
Phenol- glukuronsäure 40,

554.
Phenolschwefelsäure 554.
Phenosol 458.
Phenyläthylalkohol 458.

— Vorkommen 362.
Phenyläthylamin 325, 524.
Phenylalanin 324.

— Quelle für Glukose V
208.

— Quelle für Homogenti-
sinsäure 563.

^ vertritt Tyrosin 499.
1-Phenylalanyl-d-alaninan-
hydrid 874.

Sachverzeichnis.

731

Phenyl-a-aminobuttersäure

612.
y-Phenyl-a-aniinobutter-

säure, Abbaustufen 603.

— liefert Benzoesäure 603.
Phenylaminoessigsäure 459,

603, 619.

— liefert Benzoesäure 603.
Phenylazetaldehyd 325.
y-Phenyl-a-azetyl-amino-

buttersäure 612.
Plienyl-azetyl-glutamin 335,

515, 561.
Phenylazetylglyzin 515,618.
Phenylazetylierung 618.
Phenylazetylkarbinol 1 29,

254.
Piienylbenzopyrylium 72.
1 - Phenylbrenztrauben-

alkohol 129.
Phenylbrenztraubensäure
. liefert Homogentisin-

säure 602.

— liefert Phenylalanin 613.
Phenylbuttersäure 282.
Phenylessigsäure 335, 456,

520, 618.
Phenylglyoxylsäure 459,

601.
Phenylhydrazin 33.
Plicnyllactimid 325.
d-Phenylmilchsäure 459.
Phcnylmilchsäure liefert

Homogentisinsäure 602.
Phenvl-ß-oxy- Propionsäure

283, 284.
Phenylpropionsäure 282,

283, 454, 456.
Phenylvaleriansäure, Abbau

282. ■
Phloretin 68, 192.
Phloretinsäure 68, 199, 222.
Phlorin 68, 199.
Phlorogluzin 31, 41, 199.
Phlorogluzinglukosid 68,

199.
Phlorhizin 68, 199.
Phlorhizinglnkosurie 199.
Phlorhizinglukuronsäure

199.
a-Phocaecholsäure 236.
fi-Phocaecholsäure 236.
a-Phocaetaurocholsäure236.
ß-Phocaetaurocholsäure 236.
Phonopvrrolkarbonsäure

698,^711.
Pliosphate, Rolle als Regu-
latoren der Reaktion 196.
Phosphatide 238.

— Bildung in Pflanzen 255.

— Verdauung 270.
Phosphatidoproteide 400.

Phosphatidsynthesen im tie-
rischen Organismus 298 ff.

Phosphor, Glukosurie 158.

Phosphorproteide 399.

Phosphorproteine 394.

Phosphorsäure im Harn,
Herkunft 592.

Phosphorvergiftung, Amino-
säuren im Harn 292, 541 .

— Guanidinderivate im
Harn 627.

— 1-p-OxyphenyImilchsäure
im Harn 601.

Photodynamische
Wirkungen 88.

Phrenosin 249.

Phycocyan 394.

Phycoerythrin 394.

Phylline 702.

Pliylloerythrin 713.

Phylloporphyrin 703.

Phyllopyrrol 697.

Physik, Bedeutung für
Physiologie 3.

Physikalische Chemie,
Bedeutung für Physio-
logie 2.

Physiologie, Definition 1 .

Phytin 44.

Phytochlorin 702.

Phytol 700.

Phystosterine 225.

Pigmente 404.

Pilokarpin 663.

Pinnaglobin 699.

Piperidin 445.

Plasmaalbumin 391.

Plasmaglo1)ulin 391

Plasteine 472.

Polylezithide 242.

Polynukleotidase 665, 668.

Polynukleotide 654.

— Schema des Abbaues
668.

Polypeptidasen 378.
Polypeptide, Abbau durch
Permente 368 ff.

— beim partiellen Abbau
von Proteinen gewonnen
363 ff".

— als Bestandteile von
Peptonen 366 ff.

— aussalzbare 360.

— Synthese 353 ft".

— Zahl der Isomeren 367.
Polyproteine 394.
Polysaccharide 17, 4(), 54 ff".
Porphyrine 702 ff
Porphyrinogen 710.
Präzipitinbildung 402
Prolamine 396

Prolin 331.

1-Prolyl-l-phenylalanin 364.
Propepsin 465.
Propionsäure 212.

— Abbau 193.

— aus Alanin 454, 573.
Propionsäureätliylester 216.
Propionsäurecholinester 301 .
Propylaikohol, Quelle für

Glukose 207.
Propylbenzol, Verhalten im

Organismus 556.
d-Propylenglykol, Beziehung

zur ß-Oxybuttersäure

191.
d-, a-, n-Propylpiperidin446.
Protagon 249.
Protalbumosen 351.
Protamine 397.

— der Zellen 590.
Proteasen 312, 477, 546.
Proteide 394.

— Verdauung 475.
Proteinabbau im Darmka-

ual, Bedeutung des 500 ff.
Proteine 310 ff.

— einfache 394.

— zusammengesetzte 394.

— Aussalzmethode zu ihrer
Darstellung 311, 386.

Proteine, Bildung in Pflanzen
405 fl'.

— Definition 312, 388.

— Eigenschaften 383 ff.

— Einteilung 394, 401.

— Fällungsreaktionen 494.

— Farbreaktionen 384.

— kristallisierte 390.

— Molekulargewicht 392 ff'.
Proteinoide 398.

— Verdauung 476.
Proteinsynthese im Tier-
körper 494 ff.

Proteinurie 639.

— orthostatische 640.
Proteinverdauung 464 fl'.
Proteolytische Fermente

312.
Protokatechusäure 513
Protone 398.
Prunolaurasin 71.
Psalterium 101.
Pseudocholestan 232.
Pseudomuzin 397.
Ptyalose 50.
Purin 646.
Purinbasen 645 ff'.

— Abbau im tierischen
Organismus 669 ft.

— Bildung in Pflanzen
661 ff.

Frage der Neubildung
678 ff.

32

Sachverzeichnis.

Purinbasenabbau, Fermente

669 if.
Purinstoffwechsel 669 ft.
Purpurfarbstoff 626, 716.
Purpuvsäure 590.
Putreszin 321, 522.

— bei Cystinurie 522, 549,
599.

— im Harn 522.
Pyridin 445, 480, 621.
J3-Pyridinkarbonsäure 442,

622.
a-Py r idyl- ß-N-methyl-py rro-

lidin 447.
Pyridyl - pyrryl-pyrryl-pyro-

len-methan 710.
Pyrimidinbasen 649 ö.

— Bildung in Pflanzen
661 ff.

Pyrogallol 513.
Pyromykursäure 556.
Pyrrol 445, 693.
Pyrrolidin 445, 704.
a-Pyrrolidinkarbonsäure

331.
Pyrrolidonkarbonsäure 334.
Pyrrolin 445.

Q.

Quercetin 71.
Quercitrin 71.
Quotient D : N 186, 204.

— respiratorisciier 120,
211.

— respiratorischer, beim
Diabetes melitus 184.

— respiratorischer bei Fett-
abbau 112.

R.

Raffinose 52.

— Abbau 60.

Ranzigwerden der Fette
221.

Rastvorstellnngen 4.

Ratanhin 443.

Reaktion des Blutes 196.

Reduktionsproben auf
Zucker 32.

Reisstärke 58.

Renale Form des Diabetes
183.

Reserveeiweiß 537.

Reservekohiehydrate 57,
114.

Reservezellulosen 56.

Resorbierbarkeit verschie-
dener Fette 267.

Resorptionsweg der Fette

269.
Resorzin 32.
Respiratorischer Quotient

85, 211.

— — beim Diabetes 184.
Retikulin 399.
Retikulum 100.
Rhamninose 52.
Rhamnose 30.

Rhodan wasserstoffsaure 591,
635.

— Bildung 636.

— Nachweis 636.
Rhodeose 30.
Ribit 30.
Ribonsäure 30.
d-Ribose 29, 651.
d-Ribosecytosin 655.
d-Riboseguanin 654.
d-Ribosehypoxanthin 653.
d-Ribosephosphorsäure 652.
d-Riboseurazil 656.
Ribo-trioxyglutarsäure 30.
Rind, Oxyhämoglobin 688.
Rindertalg 221.

Rizin 395.
Rizinolsäure 213.
Roggenstärke 58.
Rohrzucker 48 ff".
Rüböl, Ablagerung 277.
Ruberythrinsäure 71, 78.

Saccharase 103.
Saccharide 17.
Saccharobiose 48.
Saccharose 48 ff'.
Sapotoxin 38.

Sauerstoffmangel , Glukos-
urie 158.
Säureamide 360.

— Bedeutung als Nahrungs-
stoff 465.

Sahidin 248.
Salizylamid 513.
Salizylsäure, Verhalten im
Organismus 556.

— Bildung aus Benzoesäure
87.

Salizylursäure 556.
Salkowskische Probe auf

Cholesterin 226.
Salmin 378.
Salpeter, Stickstoftquelle für

Pflanzen 405 ff.
Salpeterlager 428.
Salzsäure als Aktivator 465.
Sambunigrin 71.
Saponin, Hämolyse 304.

Saponine 72, 226.

Saprophyten 417.

Sarkomelanin 714.

Sarkosin 629.

Scheinfütterung 468.

Schichtung des Magenin-
haltes 101.

Schilddrüse, Beziehung zum
Kohlehydratstoff'wechsel
141, 163, 183.

— Einfluß auf Eiweißstott-
wechsel 548.

— Einfluß auf Fettstoft-
wechsel 297.

Schleimsäure 36, .50.

Sclilundrinne 101.

Schmelzpunkt einiger Fett-
arten 221.

Schock 402.

Schutzstoffe 123.

Schwefel, neutraler im Harn
591.

Schwefelausscheidung im
Harn 590 ff'.

Schwefelbakterien 416.

Schwefelbleiprobe 318.

Schwefelsäure, gepaarte 5 13.

Schwefelwasserstoff 525.

Schwein, Oxyhämoglobin
688.

Schweinefett 221.

Scyllit 45.

a- und ,j-Scymnol 236.

Scymnolschwefelsäuren 236.

Sedolieptose 16.

Sehpurpur 716.

Seidenfibroin 399.

Seidenleim 399.

Seifen 216.

Sekretin 507.

Selenige Säure, Verhalten
im Organismus 621.

Selenmethyl 621.

Sensibilisierung 88, 402,
694 ff.

Sepiaschwarz 715.

Serin 316.

— Beziehung zu Cliolin 256.

— Bildung in Pflanzen 407.

— Quelle für Glukose 208.
Serizin 399.

Serosani uzin 397.
Serumalbumin 395.

— Molekulargewicht 393.

— Gehalt an Aminosäuren
493.

Serumglobulin 395.

— Gehalt an Aminosäuren
493.

Serummukoid 397.
Silurin 398.
Sinapin 445.

Sacliverzeichnis.

733

Sinapinsäure 445.
Sitosterin 226.
Skatol 457, 517.

— Vorkommen in Pflanzen
437.

Skatolrot 517.

Skatoxylschwefelsäure 517.

Skombrin 398.

Sonnenenergie 80.

Sorbit 36.

Sorbose 37.

Speichel, Wirkung anf

Kohlehydrate 97.
Sphingomyelin 247.
Sphingosin 247, 249.
Spirographin 398.
Spongin 398.
Spongosterin 226.
Stachydrin 441.
Stachyose 52.
Stärke 57 if.

— Abbau 59.

— Bildung in Pflanzen 81.
StJirkearten, Zusammen-
setzung .58.

Stearinsäure 212.
Stearo-dipalmitin 217.
a-Stearo-ot, J3-dipalmitin 218.
Steinkohle als Quelle für

Stickstoff 429.
Sterile Aufzucht 106 ff.
Sterine 213, 225 ff.

— Verhalten im Magen daim-

kanal 270.

— \'erhalten im tierischen
Organismus 302.

Stickoxydhämoglobin 688.

Stickstoff, Kreislauf 422.

StickstoffbindendeBakterien
422.

Stickstoffbindung, künst-
liche 430 ff'. '

Stickstoffdüngung 428.

Stickstoffgleichgewicht 494.

Stigmasterin 226.

Stoffwechselendprodukte
ans Kohlehydraten 120.

Strahlenarten, die bei der
Kohlensäureassimilation
wirksam sind 82.

Strophantin 70.

Strychnin 449.

— Glukosurie 158, 203.

— Einfluß auf Reflexerreg-
barkeit 115.

Sturin 378.
Suberylarginin 237.
Subkutane Zufuhr 96.
Sublimat, Glukosurie 158.
Submaxillaris-muzin 397.
Sulfatide 251.
Sulfatschwefelsüure 591.

Suprarenin 624 ff.
Surinamin 443.
Symbiose 77.

Synthesen im tierischen Or-
ganismus 79.

T.

Talg 295.

Talgdrüsen, fetthaltiges Se-
kret 309.
Talose, 1- und d-. 25.
Tanazeton 123.
Tannin 513.
Tannine 72.
Tartronsäure 14.

— Beziehung zur Harn-
säure 582.

Taurin 230, 318, 551, 578.

— Fütterungsversuch mit
578.

Taurochenocholsäure 236.
Taurocholsäure 230, 618.
Taurodesoxvcholsäure 230,

618.
Teichmannsclie Härninprobe

692.
Tellurige Säure, Verhalten

im Organismus 621.
Tellurmethyl 621.
Tendomukoid 397.
Terpene 463.
Tetraamylose 59, 90.
Tetrakarbonimid 587.
Tetramethvlendiamin 321,

444, 522.

— im Harn 522.
Tetramethylputreszin 444.
Tetramethoxy-benzyl-isochi-

nolin 449.

Tetrasaccharide 52.

Tetrosen 16.

Theobromin 663.

Theophyllin 663.

Theorien 4.

Therapie, experim.entelle,
Beziehung zur Physio-
logie 7.

Thermopliile Bakterien
426.

Thioäthylamin 551, 598.

a-Thiomilchsäure 374.

Thiophenaldehyd, Verhalten
im Organismus 557.

Thiophensäure 557.

Thiophenursäure 557.

Thiosulfate im Harn 592.

Thujon 123.

Tliujonhydrat 123.

Thujonhydratglukuronsäure
123.

Thymin 650.

Thymin-hexose-phosphor-
säure 656.

Thymol 513.

Thymosinsäure 658.

Thymusdrüse, Einfluß auf
Fettst.offwechsel 297.

Thymusnukleinsäure 658.
659.

Thymusnukleoproteide 645.

Thyreoglobulin 396.

Thyroxin 330.

p-Toluchinol 605.

Toluhydrochinon 605.

Toluol, V^erhalten im Or-
ganismus 556.

Tolursäure 556.

Toluylsäure, Verhalten im
Organismus 556.

Toxikologie, Beziehung zur
Physiologie 7.

Traubenzucker 38.

Traubenzuckerabbau 122ff.

— Entstehung aus Nicht-
kohlehvdraten 172, 187,
200.

— Transportzucker 142.
Trehalose 48.

Triamino - monophosphatide

248.
Triamino-diphosphatide248.
Triazetin 216.
Tribomphenol 513.
Tributyrin 216.
Trichloräthvlalkohol 123.
Trichlorhydrin 213.
Trichlormilchsäureamid

589.
Triglyzeride, Einteilung 222.
Trigonellin 442,622.
Triindylmethanfarbstoffe

519.
Triketohydrindenhydrat

314.
Trilaurin 216.
3, 4, 5-Trimethoxyphenyl-

äthvlamin 444.
Trimethylamin 243, 301.
Y-Trimethylaminobutter-

säure 622.
Y-Trimethylamino-a-oxy-

buttersäure-anhvdrid

623.
Trimethylbetain des Histi-

dins 441.
Trimethylbetain des Thio-

histidins 441.
Trimethylbetain des Tryto-

phans 441.
Y-Trimethyl-butyrobetain

453.
1, 3, 7-Trimethyl-2, 6-dioxy-

purin 662.

734

Sachverzeichnis.

Trimethyl -oxyäthyl - ammo-

niumhydroxyd 243.
Y-Trimethyl-a-oxybutyro-

betain 453.
Trimethyl -vinylammonium-

hydroxyd 245.
Trimy ristin 216.
Trinükleotid 657.
Triolein 216.
Triosen 16.

1,3, 5-Trioxybenzol 31.
Trioxyglutarsäure 30.
2, 6, 8-trioxypurin, Bildung

670.
Tripalmitin 216.
Trisaccharide 52.
Tristearin 216.
Triticonukleinsäure 656,

659.
Trommersche Probe 32.
Tropasäure 445, 448.
Tropasäure-tropinester 448.
Tropin 448.
Trypsin 477 ff.
Tryptophan 328.^

— Abbaustufen 598.

— Abbau zu Kvnurensäure
608.

— Quelle für Glukose? 208.

— Unersetzbarkeit 499.
Tryptophol 458.
Tunicin 61.

Turazin 716.
Turizin 442.
Tyramin 438, 527.
Tyrosin 326.

— Abbaustufen 597 ff.

— durch Phenylalanin ver-
tretbar 499.

— liefert Azeton 602.

— Quelle für Glukose?
208.

— Quelle für Homogenti-
sinsäure 563.

m-Ty rosin 601.
Tyrosinase 32.7.
Tyrosol 458, 598.

— Vorkommen in Pflanzen
440.

u.

Überempfindlichkeit 402.
ümsatzeiweiß 538.
ümsatznukleinsäuren 667.
ümsatznukleoproteide 667.
üraminobenzoösäure 578.
üraminoisaethionsäure 578.
a-Uraminopropionsäure 345.
Uraminosäuren 345, 619.
üransalze, Glukosurie 158.

Uranylsulfat als Katalysator

87.
Urazil 649.
— Synthese 650.
Urease 436.
üreinpropansäure 345.
üridin 655.
Uridinphosphorsäure 656,

657.
ürikase 672.

ürikolytisches Ferment 672.
Urinporphyrin 695.
Urobilin 710,
Urobilinogen 710.
ürochloraisäure 123.
Urochrom 716.
Urochromogen 716.
Uroerythrin 716.
Urofemnsäure 637.
Urokaninsäure 635.
ürorosein 518, 523, 716.

V.

Valeraldehyd 323.
Valeriansäure 212, 455.

— Abbau 193.
Valin 319.

— Abbau 192.

— liefert kein Azelon 595.

— Quelle für Glukose? 208.
Verdauung derKolilehydrate

99.

Veidauungsdrüsen, Bezie-
liung zur Bildung von
Purinbasen 681.

Verfettung nach Vergiftun-
gen 292 ff.

Vergiftungen, intestinale
526.

Vernin 655, 664.

Vernix caseosa, fetthaltiges
Sekret 309.

Ver eifung 216.

Vicianose 46.

Vignin 396.

Vitamine 77, 107.

Vitell ne 400.

Vitiatin 628.

Vizilin 396.

Vizin 664.

Volemit 16.

Vormagen 100.

w.

Wachse 224.

Wärmehaushalt, Funktion
des Fettes bei 280.

Walrat 224.

— Resorption 266.

Wechselbeziehungen zwi-
schen Pflanze und Tier
93.

Weinsäure 14.

Weizenstärke 58.

Whartonsche Sülze 397.

Wiederkäuermagen 100.

Wollfett. Zusammensetzung

ms. '

X.

Xanthelasma 306.
Xanthin 647.

— Abbau 670 ff.

— Vorkommen und Nach-
weis 649.

Xanthinbasen, metl)ylierte
662 ff.

Xanthinsteine 685.

Xantliobilirubinsäure 711.

Xantliome 306.

Xanthopliyll 82, 699.

Xanlhoproteinreaktion 325.

Xanthosin 655.

Xanthosis diabetica 715.

Xylit 30.

Xyloketose 30.

Xylol, Verhalten im Orga-
nismus 556.

Xylonsäure 30.

Xylose 27, 29, 30.

Xyloside 68.

Xylo-trioxyglutarsäure 30.

z.

Zein 396.

Zellkerne, Nukleoproteide

der 643.
Zellobiuse 105.
Zellobiose 51, 61.
Zellproteasen 538.
Zellulose 61.

— Abbau 61.

— Abbau im Darmkänal
103.

Zellulosenitrate 61.
Zerotinsäure 309.
Zervlalkohol 3U9.
Zetylalkohol 224.
Zimtsäure 282.
Zoosterine 225.
Zuckeiabbau 121 fl.
/uckerarten 12.
Zuckcr;;eh:ilt des Blutes 145.
ZuckerlKirnruhr 178 ff.

SachverzeichHis

735

Zuckernachweis 32.
Znckersänre 36.
Zuckerstich 153.
Zuckerzentrum 153.
Zustand sänderungen

Proteine 389.
Zyanamid 430, 629.

der

Zyanursäure 580, 589.
Zyklopterin 398.
Zymase 126.
Zyprinine 398.
Zystein 317, 551.
Zysteinsäure 235, 318, 551.
Zystin 317.

Zystin, seine Bedeutung

499, 553.
Zystinurie 318, 522, 549, 599.
Zytidin 655.
Zytidinphosphorsäure 656

657.
Zytösin 6.50 ü.

Berichtigungen.

Die Seite 22, oben, gemachte Bemerkung, wonach es noch nicht gehingen ist,
die Konfiguration von d- und 1-Alanin festzustellen, ist überholt. Vgl. hierzu S. 316.

S. 206 muß es in der zweiten Formelreihe statt Metyhylglyoxal heißen Methyl-
glyoxal .

Druck von Gottlieb GistPl & Cie., Wien. III.. Müiizgasse 6.

0

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B!!^D!!^^G SECT. DEC 29 1971

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UNIVERSITY OF TORONTO LIBRARY

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QP Abderhalden, Emil

^^^ Lehrbuch der physiologischen
A3 Chemie, $., neu bearb. Aufl
1923
T.i

ßiologleal ^'
8c Medical