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Naturwissenschaftliche Rundschau. 



1912. Nr. 



beim Erfrieren der Kartoffeln. Kartoffeln enthalten 

 einen Mechanismus, um Stärke in Zucker zu ver- 

 wandeln. Gewöhnlich wird dieser Mechanismus durch 

 andere Mechanismen kontrolliert und ist mit ihnen 

 koordiniert. Gefrieren stört dieses Gleichgewicht. Der 

 Mechanismus für die Hydrolyse von Stärke erschöpft 

 sich und die Kartoffel wird süß. Ein anderes Beispiel 

 ist die Färbung der Blätter im Herbst. Die Blätter 

 enthalten unter anderem Chlorophj'll, Chromogene und 

 einen Oxydatiousmechanismus. Unter gewöhnlichen 

 Bedingungen wird dieser Mechanismus in Schach ge- 

 halten. Der Frost indessen plasmolysiert die Zellen, 

 mischt das Protoplasma durcheinander und die Oxy- 

 dationen übernehmen sich. Das Chlorophyll wird ge- 

 bleicht, so daß gelbe Pigmente wie Karotin und 

 Xanthophyll, die sonst durch das Grün verdeckt sind, 

 sichtbar werden, während andere Substanzen, die ent- 

 weder präexistierend waren oder während der Plasmo- 

 lyse gebildet wurden, in die leuchtenden Pigmente 

 unserer Herbstwälder umgewandelt werden. 



Seit nun überhaupt die Lebensprozesse chemisch 

 studiert worden sind, haben immer die Leichtigkeit 

 und Wirksamkeit, mit der das Protoplasma Eeaktionen 

 hervorruft, den Chemiker mit Erstaunen erfüllt. Re- 

 aktionen, die er in vitro nur mit Schwierigkeiten durch 

 Anwendung mächtiger Mittel und hoher Temperaturen 

 ausführen kann, bringt das Protoplasma ausgezeichnet 

 bei niedrigen Temperaturen zustande. Wenn wir unsere 

 Auffassung vom Protoplasma als einem heterogenen 

 System weiter verfolgen, können wir uns Mechanismen 

 denken, durch die solche Tätigkeit begreiflich wird. 



Viele Reaktionen erreichen im Protoplasma schnell 

 einen hohen Grad von Vollkommenheit, während die 

 Geschwindigkeit in vitro gering und die Ausbeute un- 

 bedeutend sein kann. Das wird verständlich in einem 

 heterogenen Medium, ohne daß man jedesmal auf die 

 Tätigkeit eines Enzyms zurückgreifen muß. Wir 

 brauchen nur anzunehmen, daß die Reaktion in einer 

 Phase vor sich geht und daß ein oder mehrere Produkte 

 in einer anderen Phase so schnell, wie sie gebildet wor- 

 den, verschwinden. Auf diese Weise könnten Reaktionen 

 bei ganz anderer Geschwindigkeit und anderem Gleich- 

 gewicht vor sich gehen als in vitro, denn die Reaktions- 

 produkte würden von dem Ort der Reaktion fast so 

 schnell, wie sie entstanden, entfernt werden. Solch ein 

 Mechanismus könnte weiter nichts als die Folge ver- 

 schiedener Löslichkeit in den Phasen sein. 



Eine ähnliche Gedankenreihe wirft Licht auf die 

 Tatsache, daß eine Substanz, die im Protoplasma als 

 Ganzem in solch geringer Konzentration anwesend ist, 

 daß ihr Einfluß a priori vernachlässigt bleiben dürfte, 

 dennoch eine tiefe Wirkung ausüben kann. Wir 

 müssen nicht durchaus annehmen, daß diese schein- 

 bare unproportionierte Wirkung durch einen kataly- 

 tischen Mechanismus hervorgerufen wird. In einem 

 heterogenen System kann die Konzentration eines ge- 

 gebenen Bestandteils, die durch quantitative Analyse 

 des Ganzen bestimmt wird, ein unechter Wert sein, 

 weil dieser Bestandteil nicht gleichmäßig durch das 

 heterogene System verteilt sein könnte. Er könnte 



in einer Phase fast abwesend sein und annähernd 

 völlig konzentriert in einer anderen, und dieser Unter- 

 schied in der Verteilung könnte auch nur die Folge 

 einer Verschiedenheit der Löslichkeit sein. Es könnten 

 daher im Protoplasma Substanzen an bestimmten 

 Stellen stark konzentriert sein und so Reaktionen er- 

 möglichen, die bei niederen Konzentrationen unendlich 

 langsam sein würden. 



Eine derartige ungleiche Verteilung der verschie- 

 denen Bestandteile des Protoplasmas ist nicht der 

 einzige Weg, durch den die Konzentration variieren 

 könnte, entsprechend dieser Hypothese von den viel- 

 fachen Phasen der Protoplasmastruktur. Selbst in 

 derselben Phase könnte die Konzentration der Sub- 

 stanzen in dieser Phase stark variieren infolge der 

 an den Oberflächen wirkenden Energie. Es ist eine 

 wohlbekannte Tatsache, daß Substanzen, die die Ober- 

 flächenspannung oder die den Flüssigkeiten eigene 

 Tendenz, diejenige Gestalt anzunehmen, die die Ober- 

 fläche auf ein Minimum reduziert, vermindern, an der 

 Oberfläche sich anhäufen, so daß sie in der dünnen 

 Oberflächenschicht in stärkerer Konzentration an- 

 wesend sind als im Innern. Nun muß in solch einem 

 System, wie wir es für das Protoplasma annehmen, 

 die Summe des Flächeninhaltes der Oberflächen aller 

 Phasen sehr groß sein, und folglich muß die Konzen- 

 tration der verschiedenen in ihnen verteilten Sub- 

 stanzen stark variieren, nicht nur entsprechend wie 

 sie in der einen oder anderen Phase verteilt sind, 

 sondern auch indem sie an den Oberflächen der einen 

 oder anderen Phase noch stärker konzentriert sind. 

 Diese Konzentration an den Oberflächen kann sehr 

 groß sein, so daß die Substanzen sich verhalten, wie 

 wenn sie unter großem Druck ständen , und wir 

 müssen uns vorstellen, daß Reaktionen an den Ober- 

 flächen leichter vor sich gehen, gerade so wie Reak- 

 tionen mit Gasen unter hohem Druck leichter statt- 

 finden. Schließlich können wir uns Reaktionen er- 

 leichtert denken , wo immer Bedingungen erstehen, 

 die die Oberflächenenergie vermindern, denn in dem 

 Fall wird freie Energie in der schmalen konzentrierten 

 Oberflächenschicht gebildet. Wie dies Reaktionen 

 erleichtern könnte, können wir nur vermuten. 



Bisher haben wir nur die gröberen Phasen in 

 Betracht gezogen. Es existieren indessen feinere 

 Phasen im Protoplasma. Es ist jetzt ziemlich sicher 

 festgestellt, daß kolloidale Lösungen multiple Phasen- 

 systeme sind. Zellen enthalten Kolloide in Lösungen, 

 und diese Kolloide sind gewöhnlich von dem als 

 Emulsionskolloide bekannten Typus, das heißt, daß 

 alle Phasen der kolloidalen Lösung flüssig sind. Wir 

 haben also hier Phasen von sehr geringer Dimension. 

 Nun ist es wohl bekannt, daß die Oberflächenenergie 

 wächst im Verhältnis zur Zunahme der Oberflächen- 

 krümmung. Die Ki-ümmung dieser winzigen kolloi- 

 dalen Phasen ist sehr groß, und die in diesen unend- 

 lich stark gekrümmten Oberflächen wirkende Energie 

 ist entsprechend mächtig. Es ist sehr wohl möglich, 

 daß viele der Phänomene, die enzymatische genannt 

 werden, durch Kräfte dieser Art hervorgerufen werden, 



