Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem Gresamtgeteete der Naturwissenschaften. 



XIX, Jahrg. 



21. April 1904. 



Nr. 16. 



Elektrische Eigenschaften der Zellen und 

 ihre Bedeutung. 



Von Professor J. Bernstein (Halle a. S.). 

 I. 



Die Lehre von der Bioelektrizität ist in ein neues 

 Stadium getreten. Nach den epochemachenden 

 Forschungen von Emil du Bois-Reymond, welcher 

 die fundamentalen Tatsachen der tierischen Elektri- 

 zität entdeckte, supponierte man in den organisierten 

 Gebilden, den Muskel- und Nervenfasern, elektro- 

 motorische Molekeln besonderer Art als Kraftquellen 

 der Elektrizität. L. Hermann faßte die Grund- 

 erscheinungen in der Annahme zusammen, daß durch 

 den Kontakt lebender und absterbender Substanz 

 Elektrizität erzeugt werde. Beide Vorstellungen 

 reichten indes nicht aus, um die Erscheinungen auf 

 bekannte physikalische und chemische Vorgänge zu- 

 rückzuführen. 



Die neuere Entwickelung der Elektrizitätslehre, 

 der physikalischen Chemie und im speziellen der 

 Elektrochemie und Thermodynamik gab auch den 

 Anstoß zu weiteren Untersuchungen auf dem Gebiete 

 der Bioelektrizität. 



Lange Zeit glaubte man, daß in den galvanischen 

 Ketten nur die chemische Energie Quelle der elek- 

 trischen sei. Die Rechnung stimmte beim Danieli- 

 schen Element sehr gut, aber nicht bei anderen Ele- 

 menten. Schließlich fand v. Helmholtz, daß es 

 Ketten gibt, die Konzentrationsketten, in deneu nur 

 osmotische Energie, nicht chemische, die Quelle der 

 elektrischen Energie sein kann. Die einfachste Form 

 derselben erhält man, wenn man z. B. eine Zinkplatte 

 in eine konzentrierte und eine in eine verdünnte 

 Lösung von Zinksulphat stellt, welche durch einen 

 Heber verbunden sind. Nernst konstruierte ferner 

 Konzentrationsketten aus verschiedenen Elektrolyten, 

 in welchen die ableitenden Metallelektroden in gleichen 

 Flüssigkeiten standen. Der hierbei vor sich gehende 

 osmotische Prozeß absorbiert aber Wärme, und es 

 folgt daraus die merkwürdige Tatsache, daß Kon- 

 zentrationsketten bei der Stromerzeugung sich ab- 

 kühlen, bzw. Wärme aus der Umgebung aufnehmen. 

 Die meisten galvanischen Elemente dagegen erzeugen 

 bei ihrem chemischen Prozeß Wärme, sie sind exo- 

 therm arbeitende Ketten; die Konzentrationsketten 

 dagegen sind endotherm arbeitende Ketten. Nernst 

 erklärte die Potentialdifferenz in den Konzentrations- 

 ketten durch die ungleichen Wanderungsgeschwindig- 



keiten der Ionen nach der neueren Theorie der 

 Elektrolyse. Geht von der konzentrierten zur ver- 

 dünnten Lösung das positive Ion, z.B. H, dem nega- 

 tiven Ion, z. B. Cl, voraus, so fließt der Strom von der 

 konzentrierten zur verdünnten Lösung, und umge- 

 kehrt, wenn das negative Ion dem positiven vorauseilt. 

 Inzwischen waren über die Osmose durch Mem- 

 branen wichtige Tatsachen gefunden worden. Pfeffer 

 hatte gezeigt, daß es nach den Beobachtungen von 

 M. Traube Membranen gibt, welche halb durch- 

 lässig sind, d. h. nur Wassermoleküle und nicht die 

 gelösten Substanzen durchlassen, und daß man durch 

 diese den osmotischen Druck messen kann. Die 

 Pflanzenzellen z. B. sind mit einer Plasmahaut ver- 

 sehen, welche keine Zuckermoleküle durchläßt. Eine 

 künstliche Niederschlagsmembran , welche ebenfalls 

 Zuckermoleküle zurückhält, ist eine solche aus Ferro- 

 cyankupfer, welche an der Grenze von Ferroeyan- 

 kalium- und Kupfersulfatlösung entsteht. Ost- 

 wald 1 ) hat nun nachgewiesen, daß diese Membran 

 nicht in jedem Fall für das ganze Molekül von Elek- 

 trolyten undurchlässig ist, sondern nur für bestimmte 

 Ionen derselben. Solche Membranen sind also ge- 

 wissermaßen Ionensiebe. Ferrocyankupfermembranen 

 lassen z.B. CIK-Moleküle durch, weil sie die Cl- und 

 die K- Ionen durchlassen. Sie lassen aber Cl 2 Ba- 

 Moleküle nicht durch, weil sie die Ba- Ionen zurück- 

 halten, ebenso nicht das K 2 S0 4 -Molekül, weil sie das 

 S0 4 -Ion nicht passieren lassen; auch das Ferrocyan 

 (FeCy ö )-Ion und das Cu-Ion werden von ihnen nicht 

 durchgelassen. Ostwald leitete durch ein mit 

 K 4 Fe Cy 6 - Lösung gefülltes, mit Pergamentpapier ge- 

 schlossenes U-Rohr, das beiderseits in CuS0 4 -Lösung 

 getaucht war, einen elektrischen Strom und beob- 

 achtete eine Polarisation an den gebildeten Mem- 

 branen, die sich wie eine Polarisation an metallischen 

 Scheidewänden verhielt. An der Anodenmembran 

 schieden sich außen Cu- Ionen ab und innen die 

 Fe Cy a -Ionen, und auf der Kathodenmembran schieden 

 sich außen die S0 4 - Ionen ab, welche sich mit den 

 durchgehenden K-Ionen verbanden. Der Strom sank 

 in einer Viertelstunde stark herab und verharrte lange 

 Zeit auf einem geringeren Werte. Nach der Öffnung 

 gab das Rohr einen negativen Polarisationsstrom. 



Es folgt nun aus diesen Beobachtungen unmittel- 

 bar, daß, wenn eine Salzlösung durch eine halbdurch- 



') Elektrische Eigenschaften halbdurchlässiger Scheide- 

 wände. Zeitschr. f. phys. Chemie, Bd. VI, Heft 1, 1890. 



