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{"created":"2022-01-31T16:22:40.947620+00:00","id":"lit27516","links":{},"metadata":{"alternative":"Zeitschrift f\u00fcr Physiologische Chemie","contributors":[{"name":"Warburg, Otto","role":"author"}],"detailsRefDisplay":"Zeitschrift f\u00fcr Physiologische Chemie 92: 231-256","fulltext":[{"file":"p0231.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigeleis . nebst Bemerkungen \u00fcber einige durch Eisen beschleunigten\nOxydationen.1)\nVon\nOtt\u00ab Warburg.\n(Mitglied des Kaiser-Wilhelm-Instituts f\u00fcr Biologie.)\nMit hielten Abbildungen im Text.\n(Aus der zoologischen Station in Neapel )\n(Der lle.laktion zugegangen am 1. Juni 11*14.\nVor kurzem wurde gezeigt,2) daP> die Zellstruktur des unbefruchteten Seeigeleis weitgehend zerst\u00f6rt werden kann, ohne da\u00df Sauerstoffverbrauch und Kohlens\u00e4ureproduktion verlangsamt werden. Das unbefruchtete Seeigelei ist also \u2014 ini Gegensatz zu vielen anderen Zellen \u2014 eine Maschine, in der die Geschwindigkeit der arbeitliefernden chemischen Reaktion von der Struktur der Maschine weitgehend unabh\u00e4ngig ist.\nhrst durch diesen Befund war die M\u00f6glichkeit gegeben, mit der Eiatmung, wie mit einer chemischen Reaktion, im Reagenzglas zu experimentieren. Die Versuche \u2014 im ganzen mehrere 101)0 Messungen \u2014 f\u00fchrten mit \u00fcberwiegender Wahrscheinlichkeit zu der Annahme, da\u00df eine einfache und bekannte chemische Reaktion der erste Schritt im Mechanismus der Sauerstoffatmung ist.\nAls Material dienten ausschlie\u00dflich die Eier von Strongylo-centratus lividus.\n*' Die Kosten dieser Untersuchung wurden zuni Teil durch Forschungsbeihilfen der Heidelberger Akademie der Wissenschaften und der Ja gor-Stiftung gedeckt.\t4\n2) Pfl\u00fcgers Archiv, Bd. 158. S. 189 (191D.\nI\u00df\nU -ppe-Seyler's Zeitschrift f. physiol. Chemie. XOII.","page":231},{"file":"p0232.txt","language":"de","ocr_de":"232\nOtto Warburg,\nGasanalytische Methodik.\nDie Sauerstoffaufnahme wurde nach der mehrfach beschriebenen manometrischen Methode unter Benutzung der Barcroft-Haldaneschen Blutgasmanometer gemessen.\n5\u00b0foAoH\natmende f/\u00fcssigkeit\nFi{?. 1.\nDie Volumina, in denen die Druck Verminderungen entstanden, betrugen ca. 11 ccm, soda\u00df 1 mm Ausschlag am Wassermanometer einem Sauerstoffverbrauch von 1 cmm entsprach.\nWas die Kohlens\u00e4urebestimmungen anbetrifft, so wurden einige nach der fr\u00fcher1) angegebenen Modifikation des Petten-kofer sehen Bar y Verfahrens ausgef\u00fchrt. Diese Methode ist von allen wohl die sicherste: sie ist jedoch nicht nur umst\u00e4ndlich, sondern erfordert auch Eimengen, wie sie nur selten beschafft werden k\u00f6nnen. Ich habe deshalb, in Anlehnung an die Haldane-Barcroftsehe Methode der C02-Bestimmung im Blut, ein Verfahren eingeschlagen, das C02-Bestimmungen mit sehr kleinen Substanzmengen erm\u00f6glicht.\nIn 3 Gef\u00e4\u00dfe (Nr. 1, 2 u. 3) von der in Figur 1 abgebildeten Form und von je 15 ccm Rauminhalt wurden je 1,5 ccm des atmenden Materials gegeben und zwar in den Raum c der Figur. Der Anhang a des Gl\u00e4schens Nr. 1 blieb leer, w\u00e4hrend in den Einsatz b 5\u00b0/oige Kalilauge, zur Absorption der Kohlens\u00e4ure, eingef\u00fcllt wurde. Die Anh\u00e4nge a der Gl\u00e4schen Nr. 2 und 3 wurden mit je 0,5 ccm 20\u00b0/oiger w\u00e4sseriger Phosphors\u00e4ure beschickt, w\u00e4hrend ihre Eins\u00e4tze b leer\n20% //. Po,\n*) Diese Zeitschrift, Bd. 88, S. 425 (1913 .","page":232},{"file":"p0233.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung d\u00e9s Seeigeleis. 233\nblieben. Darauf wurde jedes Gl\u00e4schen mit einem Manometer verbunden, in den Thermostaten eingeh\u00e4ngt und lOMang bei offenem Hahn zwecks Temperaturausgleich durch Ansto\u00df an einen bei s befestigten Gummischlauch gesch\u00fcttelt. Dann, nach Schlu\u00df der H\u00e4hne, wurde sofort in Gl\u00e4schen Nr. 3 die Phosphors\u00e4ure aus dem Anhang a in c umgekippt, wobei ein beim Sch\u00fctteln bald konstant werdender positiver Druck entstand. Aus der Gr\u00f6\u00dfe dieses Drucks ergibt sich die \u00abpr\u00e4formierte Kohlens\u00e4ure*. Gl\u00e4schen Nr. 1 und 2 werden durch Ansto\u00df an den Gummischlauch weiter gesch\u00fcttelt, wobei in Nr. 1 ein dem Sauerstoffverbrauch entsprechender negativer Druck auf-tritt, w\u00e4hrend in Nr. 2, nach Ma\u00dfgabe der in den Gasraum \u00fcbergehenden Kohlens\u00e4uremengen, ein geringerer negativer Druck (oder kein negativer Druck) auftritt. Durch Vergleich der Druck\u00e4nderungen in Nr. 1 und Nr. 2 erh\u00e4lt man direkt die C02-Ausscheidung in den Gasraum ; sei der negative Druck in Nr. 1 30 mm, der negative Druck in Nr. 2 nach der gleichen Zeit 2 mm, so ist in den Gasraum entsprechend dem Druck 30\u20142 = 28 mm C0.2 abgegeben worden. Hierzu kommt eine kleine Korrektion, wenn man bedenkt, da\u00df m dem Gef\u00e4\u00df sich ca. 2 ccm Fl\u00fcssigkeit befinden, die merkliche Mengen G02 l\u00f6sen; f\u00fcr eine Salzl\u00f6sung, wie Seewasser, und 23\" wird diese Korrektion so berechnet, da\u00df man f\u00fcr den Teilungskoeffizienten der C02 zwischen Salzl\u00f6sung und Gasraum die Zahl 0,7 annimmt.1) (Haben wir beispielsweise 2 ccm Salzl\u00f6sung und 14 ccm Gasraum, so ist in der Salzl\u00f6sung nach eingetretenem Gleichgewicht lh mal 0,7 = 0,1 mal soviel C()2, als im Gasraum.)\nKann man nun. auch die C02-Abgabe durch Vergleich der in Nr. 1 und Nr. 2 auftretenden Druck\u00e4nderungen sehr einfach messen, so ist die CO\u00e4-Produktion auf diese Weise nicht zu ermitteln, vor allem, weil man nicht wei\u00df, wieviel von der an den Gasraum abgegebenen C02 pr\u00e4formierte (102 ist. Um\n\u2019) \u00dcber die L\u00f6slichkeit der CO, in Salzl\u00f6sungen sielte Fox. Publications de Circonstance Nr. 44. Kopenhagen 1909. Der AbsorptionskoeHizient der Kohlens\u00e4ure in einer 3,5\u00b0/oigen NaCl-L\u00f6sung ist um ca. 12\u00b0/\u00ab kleiner, als in Wasser, unter sonst gleichen Bedingungen.\n10*","page":233},{"file":"p0234.txt","language":"de","ocr_de":"231\nOtto Warburg,\ndiese Unsicherheit auszuschalten, kippt man nach Beendigung des Versuchs und nachdem man die Druck\u00e4nderung in Nr. 1 a^gelesen hat, die Phosphors\u00e4ure aus dem Anhang a des Gl\u00e4schens Nr. 2 in c um. Es stellt sich bald ein konstanter Druck ein, der abgelesen wird.\tNehmen\twir\t,an. wir h\u00e4tten\nin\tNr.\t1\tabgelesen\t\u2014\t20\tmm\nin\tNr.\t2\t-\t\u2014\t2\tmm\nin\tNr.\t3\t*\t-f-\t3\tmm\nund die Gasr\u00e4ume w\u00e4ren gleich, so w\u00e4re C02 neugebildet entsprechend dem Druck\n(20 \u2014 2)\tminus\t3\n(- nach Ahnung und Ans\u00e4uern (\u2014 ohne Atmung nach Ans\u00e4uern an den Gasraum abgegebene CO..) an den Gasraum abgegebene < '0\nDazu kommt dann eine kleine Korrektion wegen der in der Salzl\u00f6sung gel\u00f6sten C02.\nDie Methode l\u00e4uft also hinaus auf 3 Druckablesungen. Voraussetzung ist, da\u00df kein anderes, durch KOII absorbierbares Gas entsteht. Man k\u00f6nnte hier an H.,S als Fehlerquelle denken, ein Gas, das nach der Strukturzerst\u00f6rung in der Eisubstanz vorhanden ist.'j Die Mengen an 1I2S jedoch sind so gering, da\u00df sie keinen Fehler verursachen. Man kann das erstens so nachweisen, da\u00df man in den Einsatz b eines Gl\u00e4schens saure GuSO.^L\u00f6sung bringt, die den H2S absorbiert: zweitens so, da\u00df man die Methode durch die Barytmethode mit vorgeschalteter CuS04-L\u00f6sung kontrolliert : man findet dann, da\u00df Druckmethode und Barytmethode \u00fcbereinstimmende Resultate geben.\nDie Druckmethode ist in dem unten mitgeteilten Beispiel zur Entscheidung der Frage benutzt, ob sich mehr C02 bildet\ni Gegenw\trart von F<\t\t\\ 4\tGl\u00e4schen von der\tin Figur\t1 wi\nigebenen\tForm\tWill\trden\tfolgenderma\u00dfen beschickt :\t\t\nNr.\t1 mit\ti.r>\tccm\tMaterial\tin c:\tKOII in\t1)\nNr.\t0\t1,0\t\tv\t*\tHjPO, \u00bb\ta\nNr.\t3 \u00bb\ti,r>\t\u2022>\t-f Fe \u00ab c:\tKOII .\tb\nNr.\t\\ \u00bb\t1,5\t\u2666\t> -{-Fe > c:\t0,1*0, -\ta\nNach einer passenden Zeit wurden die Druckverminderungen in Nr. 1 und Nr. 3 abgelesen, dann sofort die in Nr. 2\n*> Siche Pfl\u00fcgers Archiv, loc. eil.","page":234},{"file":"p0235.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung de> Seeigeleis. 235\nund Nr. 4, die Anh\u00e4nge a urngekippt,- und nach eingetretener Druckkonstanz die Drucke in Nr. 2 und Nr. 4 notiert. Man erh\u00e4lt so die unter Fe-Einflu\u00df mehrproduzierte GO*.\nSchlielilich sei, wie schon fr\u00fcher, auch hier nochmals darauf hingewiesen, da\u00df f\u00fcr alle C02-Bestimmungen das Material durch Waschen mit einer bicarbonatfreien Fl\u00fcssigkeit von Seewasser befreit sein mu\u00df.\nI. Der Eisengehalt der Eier\nist so gering, da\u00df bei den zur Verf\u00fcgung stehenden Materialmengen f\u00fcr die Bestimmung nur kolorimelrische Methoden in Betracht kommen. Von diesen erwies sich als sehr brauchbar, und bequem die Methode nach Lachs und Friedenthal.1/ Im einzelnen verfuhr ich folgenderma\u00dfen:\nDie Eier von reifen Strongvlocentraten wurden mit Seewasser gewaschen und dann mit C02-haltigem Seewasser von ihren Gallerth\u00fcllen befreit,2) soda\u00df beim Zentrifugieren ein ganz dichtes Eisediment erhalten wurde. 10 ccm Sediment wurden in eine flache Porzellansehaale gebracht, zur Trockne verdampft und durch Erhitzen verascht. Die Kohle wurde hei\u00df mit Salzs\u00e4ure extrahiert, getrocknet, wieder gegl\u00fcht und ein zweites Mal mit Salzs\u00e4ure extrahiert. Dann wurden die vereinigten salzsauren Ausz\u00fcge, nach Zugabe eines K\u00f6rnchens KG10a zur \u00dcberf\u00fchrung des Eisens in die Oxydform,, zur Trockne gedampft. Der durch FeCl3 schwach gelblich gef\u00e4rbte RiiCk-stand wurde in wenigen Kubikzentimetern Wasser, und einem Tropfen verd\u00fcnnter Salzs\u00e4ure aufgenommen und mit Wasser auf ein Volumen von 3 ccm gebracht; davon wurden 1 ccm in ein Reagenzglas gegeben und 1 ccm 6 n-HCl, l ccm 10\u00b0/o KGNS und 1 ccm \u00c4ther zugef\u00fcgt.\nBeim Sch\u00fctteln f\u00e4rbte sich der \u00c4ther rot. Seine F\u00e4rbung wurde mit einer Serie von F\u00e4rbungen verglichen^ die durch Vermischen um je 1 ccm abgestuft verd\u00fcnnter Freseniusscher\n*) Biochern. Zeitschrift, \u00dfd. 32. S. 130 (10111; ein Vorteil dieser Methode ist unter anderem, da\u00df kleine Mengen H.jP04 die F\u00e4rbung im \u00c4ther nicht beeinflussen.\n2) Siehe Pfl\u00fcgers Archiv, Bd. 158 (191-1).","page":235},{"file":"p0236.txt","language":"de","ocr_de":"23\u00ab\nOtto Warburg,\nEisenchloridl\u00f6sung*) mit 1 ccm 6 n-HCl, 1 ccm 10\u00b0/o KCNS und 1 ccm \u00c4ther entstanden waren. Die unbekannte Eisenkonzentration lie\u00df sich so mit einem Fehler von etwa 30\u00b0/o ablesen.\nUm definierte Beziehungen zu erhalten, wurde stets in einem aliquoten Teil des Eisediments, dessen Fe-Gehalt gemessen werden sollte, der Stickstoff nach Kjeldahl bestimmt. 1 ccm enthielt im Mittel ca. 20 mg, also 10 ccm, die zur Bestimmung verwandte Menge, ca. 200 mg N.\nIn einer gr\u00f6\u00dferen Reihe von Versuchen ergab sich, da\u00df in der Substanz der reifen Eier auf 100 mg N 0,02 bis 0,03 mg Eisen kommen (also auf 1 g Trockensubstanz einige Hundertstelmilligramme Eisen).\nDreierlei Kontrollen wurden angestellt. Die erste betraf den Eisengehalt der Reagentien. Die verwendete Salzs\u00e4ure stammte von Kahl b\u00e4um und wurde als \u00abeisenfrei\u00bb in einer Porzellanflasche geliefert (d = 1,19). Eine Probe der S\u00e4ure wurde durch Verd\u00fcnnung 6 fach normal gemacht, dann 1 ccm 10\u00b0/'o KCNS, 1 ccm destilliertes Wasser und 1 ccm \u00c4ther zugef\u00fcgt. Es trat keine Spur von Rosaf\u00e4rbung auf. Ferner wurden 30 ccm der konzentrierten Salzs\u00e4ure, 60 ccm destilliertes Wasser und ein Krystall KC103 im Wasserbad zur Trockne verdampft und auf 3 ccm gebracht; davon wurde 1 ccm, wie im Versuch, mit HCl, KCNS und \u00c4ther vermischt, wobei eine leichte Rosaf\u00e4rbung auftrat, an Intensit\u00e4t nicht in Betracht kommend gegen\u00fcber der in der Versuchsfl\u00fcssigkeit auftretenden Rotf\u00e4rbung. Die Substanzmengen, die zu dieser Kontrolle verwendet waren, betrugen etwa das Doppelte von denjenigen Mengen an Wasser, HCl und KC103, die f\u00fcr die Fe-Bestimmungen verwendet worden waren. \u2014 Die zweite Kontrolle betraf den Eisengehalt des Seewassers. Wie erw\u00e4hnt, wurden 10 ccm Sediment zur Eisenbestimmung verwendet. Diese enthielten sch\u00e4tzungsweise als Zwischenfl\u00fcssigkeit 1 ccm Seewasser ; wurden nun 10 ccm Seew'asser wie die Eisubstanz behandelt, so konnte nur eine Spur Rosaf\u00e4rbung wahrgenommen werden, nicht in Betracht kommend gegen die Rotf\u00e4rbung bei der\n*) Die Stamml\u00f6sung enth\u00e4lt 10 mg Fe in 1 ccm. Sie kann von Kahl b\u00e4um bezogen werden.","page":236},{"file":"p0237.txt","language":"de","ocr_de":"Cher die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigelei*. 237\nBestimmung. \u2014 Die dritte Kontrolle sollte entscheiden, ob die Eier das Eisen schon in den Ovarien enthalten, oder ob sie es erst au\u00dferhalb der Ovarien aus dem Seewasser \u2014 sie wurden ja mit gro\u00dfen Mengen Seewasser gewaschen \u2014 aufnehmen. Es wurden deshalb reife Ovarien m\u00f6glichst sauber pr\u00e4pariert, mit destilliertem Wasser abgesp\u00fclt und wie die Eier verascht. Es ergab sich ein Eisengehalt von 0,015 mg : 100 mg N, d. i. dieselbe Gr\u00f6\u00dfenordnung, aber vielleicht etwas weniger als in den Eiern. Entweder also nehmen die Eier noch ein wenig Eisen beim Waschen mit Seewasser auf, oder aber \u2014 das ist die wahrscheinlichere Erkl\u00e4rung \u2014 die Eier enthalten mehr Eisen, als das Ovarialgewebe.\nWas die Form anbetrifft, in der das Eisen in der Eisubstanz vorkommt, so ist folgender Versuch wichtig: f\u00e4llt man die Eier mit Aceton und w\u00e4scht sie mit \u00c4ther (wobei sich die Oxydgtionsgeschwindigkeit einer gegebenen Menge f\u00fcr die erste Zeit nur wenig \u00e4ndert, w\u00e4hrend die Kohlens\u00e4ureproduktion auf h\u00f6rt), so erh\u00e4lt man ein wei\u00dfliches Pulver;1) \u00fcbergie\u00dft man dieses Pulver mit Rhodankali und dann mit einem rl ropfen Salzs\u00e4ure, so tritt eine r\u00f6tliche F\u00e4rbung, offenbar die des Rhodaneisens, auf. Das Eisen oder ein Teil des Eisens liegt also, nach Zugabe von HCl, als Ion vor.\nII. Wirkung von zugesetztem Eisensalz auf die Oxydationsgeschwindigkeit.\nDie folgenden Versuche wurden mit der Granulasuspension angestellt, deren Gewinnung aus intakten unbefruchteten Eiern fr\u00fcher ausf\u00fchrlich beschrieben wurde. 2) Sie ist eine in d\u00fcnnen Schichten durchscheinende r\u00f6tliche Fl\u00fcssigkeit, ziemlich z\u00e4h, aber doch so fl\u00fcssig, da\u00df sie sich gut mit der Pipette abmessen l\u00e4\u00dft.\t;\n*) Das Pulver aus unbefruchteten Eiern ist heller, als das aus befruchteten Eiern. Die letzteren geben ihren Farbstoff an Aceton und \u00c4ther viel langsamer ab. Es erinnert das an eine Beobachtung von J. Loeb, nach der mit Neutralrot gef\u00e4rbte Seeigeleier diesen Farbstoff nach der Befruchtung viel langsamer abgeben, als vor der Befruchtung Bioch. Zeitschr., Bd. 2, S. 34, 1906).\n*) Pfl\u00fcgers Archiv, Bd. 158, S. 189 (1914).","page":237},{"file":"p0238.txt","language":"de","ocr_de":"Otto Warburg,\n238\nDie Atmung dieser Fl\u00fcssigkeit ist nun keines-wegs in ihrer Gr\u00f6\u00dfe so leicht und auf so mannigfache Art beeinflu\u00dfbar, wie die Atmung der intakten Fier. Ich kenne nur wenige Stoffarten, die bei Zusatz zu der Granulasuspension oxydationsbeschleunigend wirken: zu ihnen geh\u00f6rt Fisensalz, das in sehr kleinen Mengen wirkt, sowohl in der Oxydul-, als auch in der Oxydform. Durch andere Metallsalze wurde bisher eine Beschleunigung nicht erzielt.\nai Das Fisenoxydulsalz, mit dem die meisten Versuche angestellt wurden, wurde in Form einer w\u00e4sserigen L\u00f6sung des Mohrschen Salzes i(NH4)2SO\u201e FeSOt, 6 H.,0) zugesetzt: um st\u00e4rkere Verd\u00fcnnungen der Granulasuspensionen zu vermeiden, waren die Konzentrationen der Fisenl\u00f6sungen stets so bemessen, da\u00df auf 1 ccm Granulasuspension 0,1 ccm Eisensalz gegeben wurde.\nIn Hunderten von Versuchen ergab sich, da\u00df Zusatz von 0,01\u20140,02 mg Fe\" zu 1,5 ccm Granulasuspension (= 22 mg Ni, b\u00e7i 23\u00b0, die Oxydationsgeschwindigkeit um 50\u2014110\u00b0/o steigert. Als typisches Beispiel f\u00fcr den Verlauf einer Fe-Beschleunigung soll die graphische Darstellung in Figur 2 dienen.\nln diesem Beispiel haben wir nach 60' und bei 23\u00b0 durch 0,008 mg Fe\" eine Beschleunigung von 72\u00b0/o und durch 0,017 mg Fe\" eine Beschleunigung von 109 \u00b0/c.\nDie Wirkung des Eisens w\u00e4chst nicht proportional der zugesetzten Menge, sondern langsamer. Zusatz von erheblich\n/\t' 1.i ccm\nt4~4 4-4,-1\n.11\t1. .* ccm + 0 006 mgr F\u00e8\nJII ccm * C.otT jngr f\u00e8\n% 90\n< 30\n\u2022o HO\n-t \u20144\nW 15\t20 25 30 35 M iS SO 55 CO\n\u25a0----\u00bb\tMinuten","page":238},{"file":"p0239.txt","language":"de","ocr_de":"I lier die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigeleis. 230\nmehr als 0,02 mg Fe\" zu 20 mg Ei-N hat keinen erheblich gr\u00f6\u00dferen Einflu\u00df auf die Oxydationsgeschwindigkeit, Zusatz von erheblich weniger Fe\" als 0,000 mg hat keinen Einflu\u00df auf die Oxydationsgeschwindigkeit.\nEs ist im h\u00f6chsten Grade bemerkenswert, da\u00df die Oxydationsgeschwindigkeit auf Zusatz yon grade solchen Eisenmengen reagiert, wie sie, der Gr\u00f6\u00dfenordnung nach, in der Eisubstanz nat\u00fcrlich Vorkommen. Auf 100 mg Ei-Stickstoff kommen, wie wir in l erfuhren, 0,02 bis 0,03 mg Fe. Setzt man zu 100 mg Ei-Stickstoff Hundertstel-Milligramme Fe\", so steigt die Oxydationsgeschwindigkeit sehr erheblich.\nb) Die Atmung der Granulasuspension nimmt im Laufe von Stunden ab und wird allm\u00e4hlich sehr klein.1) Sie nimmt schneller ab, wenn man zur Herstellung der Suspension eine etwas verdiinntere Eisuspension benutzt.\nEs ist nun f\u00fcr den Erfolg des Eisenzusatzes keineswegs gleichg\u00fcltig, ob das Eisen bald oder erst l\u00e4ngere Zeit nach der Strukturzerst\u00f6rung zugesetzt wird. Die Eisen Wirkungen, von denen in a) die Rede war, treten nur dann auf, wenn das Eisen zur Zeit der ungeschw\u00e4chten Atmung zugesetzt wird. Wie aus Figur 2 hervorgeht, betr\u00e4gt das plus an 0.2-Aufnahme in (KD dann etwa 60 cmm Sauerstoff, bei einem Eisenzusatz von 0,017 mg auf 22 ingEistickstoff. Setzt man dagegen das Ee-Salz nach 4 bis 5 Stunden zu, wenn der Sauerstoff verbrauch schon sehr klein geworden i\\st, so ist der Erfolg ein viel geringerer, das plus an Sauerst offanf-nahme betr\u00e4gt dann unter sonst gleichen Bedingungen nur etwa 16 cmm Sauerstoff. Diese Tatsache legt den Gedanken nahe, da\u00df das zugesetzte Eisensalz den Sauerstoff auf eine im Atmungsproze\u00df verschwindende Substanz \u00fcbertr\u00e4gt.\nIII. Bildet sich bei Eisenzusatz mehr Kohlens\u00e4ure?\nWie fr\u00fcher mitgeteilt,1) l\u00e4\u00dft die Kohlens\u00e4ureproduktion in der Granulasuspension schneller nach als die SauerstofT-\n') Pfl\u00fcgers Archiv, loc. cit.","page":239},{"file":"p0240.txt","language":"de","ocr_de":"210\nOtto Warburg,\naufnalime: die Atmung geht also allm\u00e4hlich und spontan in eine Sauerstoffzehrung \u00fcber.\nDieses Ph\u00e4nomen scheint nun auch das plus an Sauerstoffaufnahme, das sich bei Eisenzusatz einstellt, zu zeigen, nur in noch viel h\u00f6herem Ma\u00dfe. Denn kurze Zeit nach dem Eisenzusatz wird in der Regel mehr Kohlens\u00e4ure produziert als ohne Eisenzusatz, wobei die Mehrproduktion an Kohlens\u00e4ure im Verh\u00e4ltnis zur Mehraufnahme des Sauerstoffs ohne erkennbaren Grund recht wechselnd ist. Zweimal habe ich f\u00fcr das bei Eisenzusatz einsetzende \u00abplus* einen GO\nQuotienten von nahezu 1 gemessen, \u00f6fters einen Quotienten\nvon 0,5: in 2 Versuchen war die Kohlens\u00e4ureproduktion nicht vermehrt.\nDie Messungen nach der manometrischen Methode k\u00f6nnen erst 101 nach Zusammengeben und Einf\u00fcllen des atmenden Materials beginnen, weil erst dann Temperaturausgleich ein-getreten ist. Diese ersten 10' gehen also f\u00fcr die Messung stets verloren.\nSchlie\u00dft man nach 10' die H\u00e4hne und beobachtet die Druck\u00e4nderungen, so sieht man, da\u00df stets 10\u201415' nach Beginn der Messung, also 20\u201425' nach Zusatz des Eisens, die Mehrproduktion an C02 sehr schnell nachl\u00e4\u00dft. Der Versuch darf also nicht l\u00e4nger dauern als 10-15', von dem Augenblick des Hahnschlusses an gerechnet.\nAls Beispiel f\u00fchre ich einen Versuch in extenso an, in dem der Quotient f\u00fcr den bei Eisenzusatz einsetzenden Mehrverbrauch an Sauerstoff etwa 0,5 war (Methodik siehe Anfang dieser Abhandlung) :\nTemperatur 20\u00b0. In 4 Gl\u00e4schen von der Form der Figur 1 je 1,5 ccm Granulasuspension. Dauer 13 Minuten.\n1. Ohne Fe-Zusatz; im Einsatz KOH. Verschwunden 28 cmm Gas; also Sauerstoffverbrauch: 28 cmm.\n. 2. Mit 0,043 mg Fe ; im Einsatz KOH. Verschwunden 41 cmm Gas; also Sauerstoffverbrauch: 41 cmm.\nla) Ohne Fe-Zusatz; im Einsatz keine KOH; im Anhang a 0,5 ccm 20\u00b0/o H3P04. Nach 13' umgekippt. 10 cmm Gas waren hinzugekommen.","page":240},{"file":"p0241.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigeleis. 241\nlb) Mit 0,013 mg Fe\u201d; im Einsatz keine KOH; im Anhang a 0,5 ccm 20\u00b0,o H3P04. Nach 134 umgekippt. 4 cmm Gas waren entwickelt.\nAlso, abgesehen von der Korrektion, die hier praktisch nichts ausmacht:\nMehrverbrauch an Sauerstoff bei Zugabe von 0,043 mg Fe\u201d: 41\u201428 = 13 cmm.\nMehrproduktion von Kohlens\u00e4ure bei Zugabe von 0.043 mg Fe\u201d : (41 + 4) \u2014 (28 -f- 10) = 7 cmm.\nQuotient f\u00fcr das plus:\nca. 0,5.\nIV. Das Verhalten der durch Eisenzusatz beschleunigten Oxydation\ngegen\u00fcber \u00c4thylurethari.\nWenn dem Mehrverbrauch an Sauerstoff, der nach Eisenzusatz beobachtet wird, dieselben chemischen Prozesse zugrunde liegen wie der Atmung, so ist zu erwarten, da\u00df sich der Mehrverbrauch auch in \u00e4hnlicher Weise beeinflussen l\u00e4\u00dft wie die Atmung. Von diesem Gesichtspunkt aus war es interessant, die Wirkung eines Narkoticums auf den Mehrverbrauch zu untersuchen. Es hat sich dabei gezeigt, da\u00df \u00c4thylurethan den Mehrverbrauch um fast den gleichen Betrag- hemmt wie die Atmung.\nUnter \u00abProzenten\u00bb Urethan verstehen wir diejenige Menge in Grammen, die 100 g Granulasuspension zugesetzt wurde. Die Atmung der Granulasuspension, ohne Fe-Zusatz, wurde gehemmt :\ndurch 4,6\u00b0/o \u00c4thylurethan um 36\u00b0/\u00bb, durch 8,3 \u00b0/o\t\u00bb\t\u00bb 78\u00b0/o..\nWurden zu 1,5 ccm Granulasuspension je 0,04 mg Fe\u201d gegeben, so wurde der Sauerstoffverbrauch gehemmt :\ndurch 4,6 \u00b0/o \u00c4thylurethan um 32\u00b0/'o, durch 8,3 \u00b0/o\t\u00bb\t\u00bb 78\u00b0/o.'\nDas hei\u00dft also, die Wirkungen des Urethans auf Atmung und auf gesteigerte Atmung sind so gut wie identisch.\nEin weiterer Versuch ist in Figur 3 graphisch dargestellt:","page":241},{"file":"p0242.txt","language":"de","ocr_de":"242\nOtto \\Vurburjr,\n\u00ab 90\n10\t'S 20 its 30 35 40 *5 SO\n\u2014\u25ba Minuten\nI\t: f.s ccm. ! a is ccm 8s % Urethan.\nII\t: is ccm * C.o+ mgr Fe\nDa\u25a0 U ccm *O.o+ mgr fe~8j % Urethan\n>\tKif;. ,'t.\nDie Hemmungen durch 8,3\u00b0/o Urethan betragen:\nin der Granulasuspension: 750/o,\nin der mit Fe versetzten Granulasuspension: 80\u00b0/o, stimmen also wiederum last \u00fcberein.\nAnhangsweise sei darauf aufmerksam gemacht, da\u00df, wie aus Figur 3 hervorgeht, die Hemmungen sich innerhalb 40' mil der Zeit nicht \u00e4ndern.\nV. \u00dcber einige durch Eisen beschleunigte Oxydationen.\nIn diesem Abschnitt sollen einige Fe-Oxydationskatalysen besprochen werden, die zun\u00e4chst als Modelle f\u00fcr die Wirkung des Eisens auf die Eisubstanz von Interesse sind; vielleicht wird sich sp\u00e4ter heraussteilen, da\u00df eins dieser Modelle \u2014 das System Linolens\u00e4ure-Eisensalz \u2014 im nat\u00fcrlichen Atmungsmechanismus eine Holle spielt.\nGeht man lediglich darauf aus, Systeme zusammenzustellen, in denen Fe in irgend einer Weise als Oxydationskatalysator wirkt, so ist die Auswahl eine sehr gro\u00dfe. Die","page":242},{"file":"p0243.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigeleis. 243\nAuswahl wird jedoch sehr viel kleiner, wenn man den oben beschriebenen Experimentalfall soweit nachahmen will, da\u00df folgende Bedingungen erf\u00fcllt sind:\n1.\tda\u00df die Oxydation solcher Verbindungen beschleunigt wird, die den Zell-Brennstoffen chemisch nahe stehen,\n2.\tda\u00df der Sauerstoff, der von dem Eisen* \u00fcbertragen wird, an dieses in Form von 02. nicht als H,0.\u201e KMn04 usw. herantritt,\n3.\tda\u00df die Oxydation auch im Dunkeln erfolgt. (Die atmenden Zellen der h\u00f6heren Tiere liegen gr\u00f6\u00dftenteils vor Licht gesch\u00fctzt und Oxydations Wirkungen, -die durch Sauerstoffgas + Eisensalz erst bei Belichtung eintreten, k\u00f6nnen dem Atmungsmechanismus nicht wohl zugrunde liegen.)\n4.\tda\u00df die Geschwindigkeit' der Oxydation unterhalb 40\u00b0, der Gr\u00f6\u00dfenordnung nach, der in der Eisubstanz \u00e4hnlich ist.\nZun\u00e4chst seien einige organische Stoffe angef\u00fchrt, die auch bei Gegenwart von Eisensalz sich nicht mit merklicher Geschwindigkeit oxydieren :\n\u00d6ls\u00e4ure, Kroton-, Ricinol-, Fumar-; Malein-, Eruca-, Aconit-, Citraeon-, Elaidin-, Undecylen-, Tiglin-, Stearol-, Tartron-, Glucon-, Benztrauben-. Nuclein-. Glycerinphosphor-S\u00e4ure: Guanin; Adenin: lliston: Eiwei\u00df.\nDagegen beschleunigt Eisen.^alz, bei Zimmertemperatur, beispielsweise die Oxydation folgender K\u00f6rper sehr erheblich; Weins\u00e4ure, Dihydroxymaleins\u00e4ure, Lecithin, Linolens\u00e4ure, Cystein u. a. Thioverbindungen, Aldehyde, Von diesen Substanzen ist Weins\u00e4ure die einzige, die ohne Eisen bei Zimmertemperatur von Sauerstoffgas praktisch nicht angegriffen wird: die \u00fcbrigen Substanzen oxydieren sich an der Luft \u00ab spontan> schon mit merklicher Geschwindigkeit, ,wenn auch viel langsamer, als bei Gegenwart von Eisensalz. Einige dieser Eisen-Oxydationskatalysen sollen im folgenden kurz besprochen werden.\n1. Lecithin.\na) Wie mir die Lecithinchemiker versichern, ist ihnen seit langer Zeit bekannt, da\u00df Lecithin, wenn es* unversehrt erhalten werden soll, vor Ber\u00fchrung mit Eisen zu sch\u00fctzen","page":243},{"file":"p0244.txt","language":"de","ocr_de":"244-\nOtto Warburg,\nist. Doch ist es Thunbergs Verdienst,1) die Oxydationsbeschleunigung des Lecittiins durch Fe-Salz zuerst untersucht und ihre Gr\u00f6\u00dfe gemessen zu haben.\nDie Angaben von Thunberg konnte ich best\u00e4tigen; sowohl zweiwertiges, als auch dreiwertiges Eisenion beschleunigt die Oxydation w\u00e4sseriger Lecilhinemulsionen sehr erheblich. Zum Studium der Reaktion benutzte ich sowohl k\u00e4ufliches Lecithin (Merck) als auch ein Pr\u00e4parat, das ich aus H\u00fchnereiern selbst hergestellt hatte. Ein Unterschied im Verhalten der Pr\u00e4parate wurde nicht beobachtet. Die Lecithinemulsionen wurden durch Eingie\u00dfen methylalkoholischer L\u00f6sungen in Wasser hergestellt; man erh\u00e4lt so. wie zuerst Porges und Neubauer2) angegeben haben, feine und dauerhafte Emulsionen.\nGibt man zu einer bestimmten Eisenmenge wachsende Mengen Lecithin, so findet man, von einer gewissen Grenze an, da\u00df die Oxydationsgeschwindigkeit langsamer w\u00e4chst, als die in der Raumeinheit befindliche Lecithinmenge. Will man a so mit einer bestimmten Lecithinmenge m\u00f6glichst gro\u00dfe Oxydationsgeschwindigkeiten erzielen, so mu\u00df man relativ viel Kalalvsator zusetzen. Folgende Mengenverh\u00e4ltnisse sind zum Studium der Katalyse zu empfehlen: 0,2 g Lecithin, in 5 ccm Methylalkohol gel\u00f6st, werden in 200 ccm Wasser eingegossen. Zu 2 ccm der Emulsion gibt man dann 0,2 ccm n/io-Essigs\u00e4ure und 0,1 ccm einer 0,8\u00b0/oigen L\u00f6sung von Mohrschem Salz (= 0,1 mg Fe\u201d). Nach 8st\u00fcndigem Sch\u00fctteln bei 16\u00b0 ist die Sauerstoffaufnahme praktisch zu Ende, d. h. es w\u2019ird weiterhin nur noch sehr wenig Sauerstoff aufgenommen.\nIm die Gr\u00f6\u00dfe der Beschleunigung zu bestimmen, pipettiert man je 2 ccm der Emulsion in ein Atmungsgl\u00e4schen, l\u00fcgt zu beiden Proben 0,2 ccm n, 10-Essigs\u00e4ure, in eines au\u00dferdem 0,1 mg be , und sch\u00fcttelt nun beide im Thermostaten unter Beobachtung der Druck\u00e4nderungen. Nach 6\u20148 Stunden hei 16\u00b0 hat die Kontrolle weniger als 1 emm Sauerstoff verbraucht, w\u00e4hrend die Probe mit Eisen 90\u201495 emm Sauerstoff aufgenommen hat.\n') T. Thunberg. Shandin. Arch. f. Physiol., Bd. 24, S. 90 (1910).\n*1 Bioch. Zeitschr.. Bd. 7. S. 152 (1900).","page":244},{"file":"p0245.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigelcis.\n245\nb)\tSchwaches, diffuses Tageslicht, wie es bei den meisten Versuchen in den Wasserthermostaten liel, hatte aut die Geschwindigkeit der Katalyse keinen Einflu\u00df. Denn die Reaktion verlief nicht, langsamer im verdunkelten Zimmer.\nc)\tBei der Reaktion bildet sich keine Kohlens\u00e4ure.\nd)\tWie die spontane Oxydation des Lecithins ist auch die durch Eisen beschleunigte von einer Abnahme des Jodbindungsverm\u00f6gens begleitet: und zwar wird ein Mehrfaches derjenigen Sauerstoffmenge aufgenommen, die zur \u00dcberf\u00fchrung der verschwundenen Doppelbindungen\nCH\n! in CH\nCHOH\nI\nCHOH\ngen\u00fcgte.\ne)\tVon den Beeinflussungen der Oxydationsgeschwindigkeit ist wichtig, da\u00df S\u00e4uren \u2014 Essigs\u00e4ure, Butters\u00e4ure, Salzs\u00e4ure, Phosphors\u00e4ure, Schwefels\u00e4ure \u2014 sehr erheblich beschleunigend wirken. ( Deshalb wurde in der oben gegebenen Vorschrift nicht Wasser, sondern n/n>o-Essigs\u00e4ure als Milieu empfohlen.)\n2. Linolens\u00e4ure (ClttH30O2, Fetts\u00e4ure mit 3 Doppelbindungen; Molekulargewicht 278) ist von den Spaltungsprodukten des Lecithins das einzige, dessen Oxydation durch Eisensalz beschleunigt wird: h\u00f6chstwahrscheinlich setzt demnach die Lecithinoxydation an der Linolens\u00e4urekomponente ein.\na) Was die Mengenverh\u00e4ltnisse anbetrifft, in denen zweckm\u00e4\u00dfigerweise S\u00e4ure, Eisen und Wasser zum Nachweis der Katalyse gemischt werden, so gilt dasselbe, was f\u00fcr das System Fe-Lecithin gesagt wurde : wenig Substrat und viel Katalysator.\nWie das Lecithin, bildet auch die Linolens\u00e4ure feine und dauerhafte Emulsionen,-wenn ihre meihylalkoholiscbe L\u00f6sung in Wasser eingegossen wird. Es wurden also 0,1 ccm S\u00e4ure, in 5 ccm Methylalkohol gel\u00f6st, in 200 ccm Wasset* gegossen, ln 2 ccm der Emulsion waren dann 0,9 mg Linolens\u00e4ure. Je 2 ccm wurden in ein Atmungsgl\u00e4schen pipettiert, in eins au\u00dferdem 0,1 ccm 0,8\u00b0/oige L\u00f6sung von Mohrschem Satz (\u2014 0,1 mg Fe\u201c). Bei 16\u00b0 wurden dann f\u00fcr den Sauerstoffverbrauch Werte erhalten, wie sie in der folgenden Figur eingezeichnet sind.","page":245},{"file":"p0246.txt","language":"de","ocr_de":"Otto Warburg.\nNach 0\u20147 st\u00e4ndigem Sch\u00fctteln bei 10\u00b0 ist die Reaktion praktisch beendigt, 0,9 mg S\u00e4ure haben dann ca. 0,1.\u2018 14 ccm Sauerstol\u00ef angenommen. Das ist auf 1 Molek\u00fcl S\u00e4ure ca. 41000 ccm Sauerstoff oder fast 2 Molek\u00fcle Sauerstoff (2 Mol. Sauerstoff w\u00e4ren ca. 44000 ccm).\nb)\tDie Oxydationskatalyse geht auch im Dunkeln vor sich.\nc)\tKohlens\u00e4ure bildet sich nicht. Wie bei der Oxydation der Linolens\u00e4ure ohne Fe1) nimmt mit der Sauerstolfaufnahme das Jodbindungsverm\u00fcgen ab. Mindestens 1 /:$ des Jodbindungs-verm\u00f6gens bleibt nach beendeter Sauerstoffaufnahme \u00fcbrig: da die Oxydation der \u00d6ls\u00e4ure durch Fe-Salz nicht merklich beschleunigt wird, so liegt die Vermutung nahe, da\u00df diejenige der \u00df Liiiolens\u00e4ure-Doppelbindungen \u00fcbrig bleibt, die der \u00d6l-s\u00e4uredoppelbindung entspricht. Da ferner 1 Molek\u00fcl Linolens\u00e4ure etwa 2 Molek\u00fcle Sauerstoff aufnimmt (siehe a), w\u00e4hrend nur 2 Doppelbindungen verschwinden, so gilt hier dasselbe, was beim Lecithin gesagt wurde: es wird ein Mehrfaches derjenigen Sauerstoffmenge aufgenommen, die zur \u00dcberf\u00fchrung der beiden Doppelbindungen in zwei\nCHoh (iruppen notig w\u00e4re.\nC.HOH\nI\ndi Von den Beeinflussungen der Oxydationgeschwindigkeit im System Fe-Linolens\u00e4ure ist die Wirkung der Basen erw\u00e4hnenswert. F\u00fcgt man zu 2 ccm Wasser -f- 0,9 mg Linolen-\n24b\nC ms\u2014\nohnt Ft\nJO HO HO m 150 ISO HO tso \u00bbTO 300 tfZeit! in Minuten.\nKiff. 4.\n\u2018) Kalirion. Die Chemie der trocknenden Oie.","page":246},{"file":"p0247.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigeleis. 247\ns\u00e4ure + 0,1 mg Fe\" 0,2 ccm n ioo-NH, oder 0,2 ccm nhoo-Na\u00d6H, also weniger als 1 Molek\u00fcl Base (1 Mol. Base w\u00e4re 0,33 ccm n io)), so steigt die Oxydationsge.schwindigkeit zun\u00e4chst sehr erheblich, etwa um 100\u00b0/o. Sie;sinkt jedoch bald wieder ab, und nach 6\u20147 Stunden ist nicht erheblich mehr Sauerstoff aulgenommen, als in der Kontrolle ohne Base. Setzt man dagegen erheblich mehr Base zu, als 1 Molek\u00fcl pro 1 Molek\u00fcl S\u00e4ure, z. B. 0,2 ccm n/io-NHs oder 0,2 ccm n io-NaOH, so wird die Linolens\u00e4ureoxydation fast v\u00f6llig gehemmt.\n3. Weins\u00e4ure.\na)\tNach einer bekannten Entdeckung von Fenton?) werden eine gro\u00dfe Anzahl organischer Substanzen durch Wasserstoffsuperoxyd oder andere Oxydationsmittel rasch oxydiert, wenn man Eisenoxydulsalz zugibt. Wie H204 -f Fe\" wirkt auch 02 -f- Fe\", wenn belichtet wird (Fenton,1) Neuberg2)).\nDie Weins\u00e4ure unterscheidet sich nun, wie ich beobachtete, insofern von vielen andern, die F en ton-Reaktion gebenden Substanzen, da\u00df sie auch im Dunkeln bei Zugabe von Eisenoxydulsalz \u2014 unter gewissen Konzentrationsverh\u00e4ltnissen \u2014 oxydiert wird. Weinsaure Salze geben die Reaktion nicht.\nDie Werte, die man f\u00fcr den Sauerstoffverbrauch beim Mischen von 2,5 ccm m/io- oder m,*-Weins\u00e4ure mit 0,1 ccm 0.8\u00b0/oiger Mohr scher Salzl\u00f6sung (= 0,1 mg Fe\") erh\u00e4lt, sind aus der folgenden graphischen Darstellung (Figur 5) abzulesen.\nSauerstoffaufnahme in der Kontrolle ohne Fe\" habe ich, selbst in langen Zeiten, mit meiner Methode nicht beobachten k\u00f6nnen. Die Oxydationsbeschleunigung ist also jedenfalls sehr bedeutend.\nb)\tAus Figur 5 geht hervor, da\u00df die Oxydationsgeschwindigkeit in dem System Weins\u00e4ure-Eisensalz rasch abnimmt. Der Grund ist der, da\u00df der Katalysator \u00abver-\n\u2018) Fenton, Journ. Obern. Soc., Bd. 65, S. 899; Bd. 75, S. 5; Bd. 87, S. 804- (1905) u. a. a. Orten.\t' '\n*) Neuberg. Biorh. Zeitschr., Bd. 36, S. 37 (1911) u. a. a. Orten.\nHoppe-Seyler's Zeitschrift f. physir.l. Chemie. XCIt.\n17","page":247},{"file":"p0248.txt","language":"de","ocr_de":"braucht\u00bb wird; denn erneuter Zusatz von Eisenoxydulsalz hat einen erneuten Anstieg der Oxydationsgeschwindigkeit zur Folge.\n160\n^ 100\n\u20144---\u2014 J-\nto >*0 60 80 100 tto tu 184 180 UO \u2014\u25ba Zeit in Minuten.\n2,5 cent\ns Weins\u00e4ure to.itngrFe\"\n2jem\nsWeins\u00e4ure to,nngrfe\u201c\nFig. 5.\nDer \u00abKatalysatorverbrauch\u00bb ist nun offenbar nichts anderes, als die \u00dcberf\u00fchrung des Eisens in die Oxydfornr, denn Eisenoxydsalz ist nicht imstande, die Weins\u00e4ureoxydation zu katalysieren.\nDiese zuerst paradox erscheinende Tatsache ist auf Grund der Autoxydationstheorie, die von Manchot1) und Engler2) f\u00fcr die Eisensalze aufgestellt wurde, leicht verst\u00e4ndlich und ihrerseits ein neuer Beweis f\u00fcr die Richtigkeit der Theorie. Bei der Oxydation der Eisenoxydulsalze durch Luftsauerstoff entsteht n\u00e4mlich nach Manchot prim\u00e4r nicht Eisenoxyd, sondern ein Eisensuperoxyd, das sich dann mit Eisenoxydul zu Eisenoxyd umsetzt. In unserm Fall h\u00e4tten wir uns also vorzustellen, da\u00df das prim\u00e4r gebildete Eisensuperoxyd durch die Weins\u00e4ure nur zum Teil zu Eisenoxydul reduziert wird, zum Teil jedoch durch die Weins\u00e4ure nur zu Eisenoxyd reduziert wird, oder sich mit Eisenoxydul zu Eisenoxyd umsetzt. So m\u00fc\u00dfte sich die Menge des wirksamen Eisenoxyduls dauernd verringern.\n*) Manchot. Zeitschr. f. anorg. Chemie, Bd. 27, S. 420 (1901).\n*) Engler u. Weissberg, Krit. Studien zur Autoxydation, Braunschweig 1\u00ceHH.","page":248},{"file":"p0249.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Soeigeleis. 249\nc) Was die Beeinflussung der Oxydationsgeschwindigkeit in dem System Fe -Weins\u00e4ure anbetrifft, so ist der merkw\u00fcrdige Einflu\u00df der Neutralsalze erw\u00e4hnenswert. Einige Beispiele sind in der folgenden graphischen Darstellung wiede.r-gegeben, in der die angegebenen Molzahlen bedeuten, da\u00df das System bez\u00fcglich des Salzes auf die genannten Molzahlen gebracht wurde.\nJe 2,s ccm \u00cf Weins\u00e4ure +0,imgr Fe'\n20 *0 60 80 too no iw )60 iso too / (leiH in Minuten. \u2014\u25ba\nFig. G.\n4. Dihydroxymaleins\u00e4ure\nCOOH\t.\t.\n! '\nCOH\n^\t-f- 2 H20 (Molekulargewicht 184)\nI\nCOOH\nwurde nach der Vorschrift von Fenton1) aus Weins\u00e4ure und Wasserstoffsuperoxyd, bei Gegenwart von Eisensalz, dargestellt. Zum Nachweis der beschleunigenden Wirkung des Eisens wurden je 1 mg in 2 ccm Wasser gel\u00f6st und . zu einer Probe 0,1 ccm 0,8ft/oige L\u00f6sung von Mohrschem Salz (==0,1 mg Fe\") gegeben, w\u00e4hrend die andere Probe als Kontrolle diente. Nach 90', bei\n*) Journ. of Chem. Soc., Bd. 87, S. 804 (1905).\n17*","page":249},{"file":"p0250.txt","language":"de","ocr_de":"250\nOtto Warburg,\n20\u00b0, war dann in der eisenhaltigen Probe etwa zehnmal so viel Sauerstoff verbraucht als in der eisenfreien Probe.\nUnter den erw\u00e4hnten Bedingungen kommt die Reaktion nach ca. 6 Stunden praktisch zum Stillstand, pro Molek\u00fcl S\u00e4ure sind dann ca. 18000 ccm Sauerstoff, also nicht viel weniger als 1 Molek\u00fcl Sauerstoff (1 Mol. = ca. 22000 ccm) verbraucht.\nBei der Reaktion entsteht pro Molek\u00fcl verschwundenen Sauerstoffs ann\u00e4hernd ein Molek\u00fcl Kohlens\u00e4ure. Man kann das nachweisen, indem man zwei Atraungsgl\u00e4schen mit gleichen Mengen Dihydroxymaleins\u00e4ure und Eisensalz beschickt, in den Einsatz des einen Atmungsgl\u00e4schens KOH bringt, den Einsatz des anderen Atmungsgl\u00e4schens jedoch leer l\u00e4\u00dft. W\u00e4hrend in dem ersten Atmungsgl\u00e4schen dann die Druckverminderung von der erw\u00e4hnten Gr\u00f6\u00dfe auftritt, bleibt der Druck in dem zweiten fast unver\u00e4ndert.\n5. Andere Eisen-Oxydationskatalysen. Von Aldehyden. z. 13. \u00d6nanthol, suspendiert man einige Milligramme in je 2 ccm und gibt zu einer Probe 0,1 mg Fe\u201d, w\u00e4hrend die andere als Kontrolle dient. Zu bemerken ist dabei, da\u00df der Einsatz b keine Kalilauge enthalten darf, da sonst Aldehyd durch Destillation in die Kalilauge gelangt und hier rasch oxydiert wird. \u2014 Was die Thio verbin dung en anbetrifft, so habe ich selbst mit ihnen nicht experimentiert. Quantitative Angaben findet man bei Matthews und Walker1) und in einer j\u00fcngst erschienenen Arbeit von T. Th un be rg.2)\nVI. \u00dcber die F\u00e4higkeit des in der Eisubstanz nat\u00fcrlich vorkommenden Eisens, Oxydationen zu beschleunigen.\nEine Frage von gro\u00dfer Wichtigkeit ist die, ob das im Ei vorkommende Eisen oxydationskatalytisch wirken kann; sie wird, wie mir scheint, am einfachsten und direktesten so entschieden, da\u00df man der Eisubstanz K\u00f6rper zusetzt, deren ( Ixydation durch Eisen katalysiert wird und dann zusieht, wie sich die Sauerstoffaufnahme verh\u00e4lt.\n') Journ. Biol. Chem., Bd. \u00df (1909).\n*) Skand. Arch. f. Physiol., Bd. 30, S. 285 (1913).","page":250},{"file":"p0251.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigeleis. 251\nW\u00e4re die Oxvdationsgesehwindigkeit in der Granulasus-pension sehr labil, w\u00fcrde sie durch viele und verschiedenartige Substanzen beschleunigt, so w\u00fcrde eine Steigerung der Sauer-stolTaufnahme bei Zusatz durch Fe katalysierbarer Substanzen nicht viel beweisen. Demgegen\u00fcber wiederhole ich, was ich schon an anderer Stelle sagte, da\u00df die Oxydation in der Granulasuspension nur durch ganz wenige Arten von Stoffen beschleunigt wird. Zu diesen geh\u00f6ren nun in der Tat Weins\u00e4ure und Linolens\u00e4ure.\nIm folgenden sollen einige auf Eisen zu beziehende Be-schleunigungen im einzelnen durchgesprochen werden.\na)\tDas Ei enth\u00e4lt reichliche Mengen Lecithin; die Lecithin-Fe-Katalyse wird durch S\u00e4uren beschleunigt; in \u00dcbereinstimmung damit w\u00e4chst die Oxydationsgeschwindigkeit der Eisubstanz unter dem Einflu\u00df von H-Ionen sehr bedeutend.\nZum Nachweis empfehle ich, den Acetonniederschlag der Eisubstanz, der mit \u00c4ther gewaschen und dann getrocknet ist, zu benutzen. Reibt man 0.2 g dieses Niederschlags mit 2 ccm Wasser an, so wird in 100 Minuten bei 20\u00b0 20 bis 35 cmm Sauerstoff absorbiert, Kohlens\u00e4ure entwickelt siet\u00bb nicht. Reibt man nicht mit 2 ccm Wasser an, sondern mit 2 ccm n lo-HCl, so wird in 100 Minuten 60 bis 70 cmm Sauerstoff verbraucht. Statt Salzs\u00e4ure k\u00f6nnen mit gleichem Erfolg auch andere S\u00e4uren verwendet werden, gerade so wie im System Eisen-Lecithin.\nZu bemerken ist hier, da\u00df es f\u00fcr die Wasserstoffioneu-konzentration, wenn eine m\u00f6glichst gro\u00dfe Oxydationsgeschwindigkeit erzielt werden soll, ein Optimum gibt. Dieses Optimum wurde nicht gemessen1), doch gen\u00fcgt f\u00fcr praktische Zwecke die Angabe, da\u00df Methylviolett, dem Gemisch von Acetonpulver und S\u00e4ure zugesetzt, einen blauvioletten Farbenton zeigen soll.\nb)\tVon allen untersuchten S\u00e4uren abweichend verhielt sich die Weins\u00e4ure, f\u00fcr die, unter sonst gleichen Bedingungen\n*) Oas Acetonpulver bindet reichlich S\u00e4ure, soda\u00df die Wasser-stoffionenkonzentratiun nicht aus der Menge der ziigegebenen S\u00e4ure berechnet werden kann.","page":251},{"file":"p0252.txt","language":"de","ocr_de":"252\nOtto Warburg,\nder Zuwachs der Oxydationsgeschwindigkeit weitaus am gr\u00f6\u00dften war.\nWurden 0,2 g Acetonpulver mit 2 ccm m 2-Weins\u00e4ure angerieben, so wurden in 100 Minuten bei 20\u00b0 nicht 60\u201470 cmm, wie unter dem Einflu\u00df der andern S\u00e4uren, sondern 140 cmm Sauerstoff verbraucht, also 70\u201480 cmm mehr. Es ist mir nicht zweifelhaft, da\u00df diese Ausnahmestellung der Weins\u00e4ure darauf beruht, da\u00df sie selbst unter der Eisenwirkung oxydiert wird.\n1 c) Die Linolens\u00e4ure.\nIn a und b handelte es sich um Katalysen in stark saurem Milieu, in dem m\u00f6glicherweise Eisen aus nichtkatalysierf\u00e4higer Form in katalysierf\u00e4hige Form \u00fcbergef\u00fchrt worden sein k\u00f6nnte. Ls ist deshalb wichtig, da\u00df auch bei Zugabe von Linolens\u00e4ure \u2014 deren ges\u00e4ttigte w\u00e4sserige L\u00f6sung nur un-gemein schwach sauer reagiert \u2014 die Oxydation in der Lisubstanz sehr erheblich beschleunigt wird.\nDie Linolens\u00e4ureversuche wurden nicht mit dem Aceton-pul\\or, sondern mit der frischgewonnenen Granulasuspension angestellt. Dabei stie\u00df ich auf eine Erscheinung, die als M\u00f6glichkeit vorauszusehen war: wenn n\u00e4mlich das in der Granulasuspension nat\u00fcrlich vorkommende Eisen als Sauerstoff\u00fcber-tr\u00e4ger wirkt, so wird Zugabe einer Substanz, deren Oxydation durch Eisen katalysiert werden kann, keineswegs unter allen Umst\u00e4nden den Gesamtverbrauch an Sauerstoff steigern, z. B. dann nicht, wenn die zugesetzte Substanz dem ox\\dierten Lisen seinen Sauerstoff nur ebensoschnell oder langsamer fortnehmen kann, als die oxydable Substanz des Systems selbsl. Dieser Fall ist offenbar f\u00fcr die Linolens\u00e4ure realisiert, denn der Sauerstoffverbrauch steigt so gut wie nicht, wenn man sie zu der frischen Granulasuspension zusetzt.\nWie wir oben gesehen haben, nimmt die Oxydationsgeschwindigkeit in der Granulasuspension dauernd ab und wie wir weiterhin gesehen haben, hat nach diesem Abklingen Zusatz von. Eisen nur noch eine viel geringere Mehraufnahme 'on Sauerstoff zur Folge, als anf\u00e4nglicher Eisenzusatz. Also: nachdem die Oxydation der Granulasuspension abge-","page":252},{"file":"p0253.txt","language":"de","ocr_de":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des See.igeleis. 253\nklungen ist, enth\u00e4lt sie nur noch wenig durch Eisen oxydierbare Substanz.\nSetzt man zu dieser Zeit Linolens\u00e4ure zu, so beobachtet man jetzt ein starkes Anwachsen des Sauerstoffverbrauchs.\nAls Beispiel dieser \u00fcberaus wichtigen Verh\u00e4ltnisse sei ein Versuch in graphischer Darstellung (Figur 7) wiedergegeben. Die verwendete Granulasuspension war ein wenig verd\u00fcnnter als sonst, damit ihr SauerstolTverbrauch schneller nachlie\u00dfe (4 ccm h\u00fcllenlose, zu einem dichten Sediment zusammenzentrifugierte Eier -f- 4 ccm S1, gesch\u00fcttelt). Je 2 ccm wurden in ein Atmungsgl\u00e4schen pipettiert und die Atmung bei 23\u00b0 mehrere Stunden beobachtet und notiert. Nach 3 Stunden war sie sehr schwach geworden. Nun wurde (Pfeil der .Figur 7!) in ein Gl\u00e4schen 0,1 ccm Linolens\u00e4ure gegeben (das andere blieb ohne Zusatz), und der Sauerstoffverbrauch weiter beobachtet. Nach 100', gerechnet vom Augenblick * der Linolenzugabe an, hatte die mit Linolens\u00e4ure versetzte Probe 88 cmm Sauerstoff verbraucht, die Kontrolle nur 11 cmm. Um den durch spontane Oxydation der Linolens\u00e4ure entstehenden Fehler auszuschalten, wurden gleichzeitig 0,1 ccm S\u00e4ure in 2 ccm S1 gesch\u00fcttelt und die hierbei auftretenden Druckverminderungen von den f\u00fcr Linolens\u00e4ure -f- Eisubstanz erhaltenen Werten abgezogen.\nEs verbrauchten:\tnach 30' nach 100'\nLinolens\u00e4ure\tallein\t3\t14\tcmm\t0*\nEisubstanz\t\u00bb\t3\t11\nLinolens\u00e4ure\t-f-\t*\t25\t88\nF\u00fcr die Sauerstoffaufnahme im System Linolens\u00e4ure -f-Eisubstanz ist also korrigiert zu setzen:\nnach 30' 25\u2014 3 = 22 cmm 0.,\n\u00bb 100' 88\u201414 = 74. \u00bb\t/\t*\nDie korrigierten Werte sind in das Koordinatensystem der Figur 7 eingetragen.\nVII. Theorie.\nAuf Grund der mitgeteilten Tatsachen stelle ich die Theorie auf, da\u00df die Sauertolfatmung im Ei eine Eisenkatalyse ist; da\u00df der im Atmungsproze\u00df verzehrte Sauerstoff","page":253},{"file":"p0254.txt","language":"de","ocr_de":"254\nOtto Warburg,\nprim\u00e4r von gel\u00f6stem oder adsorbiertem Ferroion aufgenommen wird.\nMinuten\nFig. 7.\nEin Beweis f\u00fcr die Richtigkeit dieser Auffassung ist durch das Tatsachenmaterial nicht erbracht; wenn auch gezwungen und unter Annahme von Zuf\u00e4lligkeiten, l\u00e4\u00dft sich die Annahme verteidigen, da\u00df die Atmung zwar durch Eisenzusatz beschleunigt wird, selbst jedoch keine Eisenkatalyse ist.\nDa\u00df die Theorie aber eine Ungemein wahrscheinliche und einfache Erkl\u00e4rung der verschiedenen Tatsachen gibt, geht vielleicht am besten aus einer kurzen Zusammenfassung der Versuchsergebnisse hervor.\n1.\tDie aus Seeigeleiern gewonnene atmende Fl\u00fcssigkeit enth\u00e4lt auf 100 mg Stickstoff 0,02-0,03 mg Eisen.\n2.\tDer Acetonniederschlag der Fl\u00fcssigkeit gibt mit Rhodankali und Salzs\u00e4ure Eisenionreaktion.\n3.\tF\u00fcgt man zu der frisch hergestellten Fl\u00fcssigkeit kleine Mengen Eisensalz, so steigt die Oxydationsgeschwindigkeit, h\u00f6chstwahrscheinlich auch die Geschwindigkeit der Kohlens\u00e4ureproduktion; und zwar betr\u00e4gt die Steigerung der Oxydationsgeschwindigkeit","page":254},{"file":"p0255.txt","language":"de","ocr_de":"255\n\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigeleis.\n70 \u2014100?/o, wenn man auf 1(H) mg Stickstoff Hundertstel-Milligramme Eisen zusetzt. Gr\u00f6\u00dfere Eisenmengen wirken nicht erheblich st\u00e4rker: bedeutend kleinere Eisenmengen wirken nicht. Die Gr\u00f6\u00dfenordnungen der bei Zusatz gerade wirksamen Eisenmengen und der im Ei nat\u00fcrlich vorkommenden Eisenmenger sind also gleich.\n4.\tF\u00fcgt man das Eisensalz erst zu, nachdem die\nAtmung sehr schwach geworden ist, so ist der Mehrverbrauch an Sauerstoff viel geringer, als. wenn das Eisen zur Zeit der ungeschw\u00e4chten Atmung zugef\u00fcgt wird. Der Stoff, auf den das zugesetzte Eisen den Sauerstoff \u00fcbertr\u00e4gt, wird also offenbar im Atmungsproze\u00df verbraucht.\t. .\n5.\tDer bei Eisenzusatz auftretende Mehrverbrauch an Sauerstoff wird durch das Narkoticum \u00c4thvlurethan um fast genau den gleichen Bruchteil gehemmt, wie die Atmung selbst.\n6.\tSetzt man der Fl\u00fcssigkeit Substanzen zu, deren Oxydation unter dem Einflu\u00df von Eisen beschleunigt wird, so beobachtet man einen Mehrverbrauch von Sauerstoff: die Fl\u00fcssigkeit verh\u00e4lt sich also als Katalysator wie Eisensalz; oder: das in der Fl\u00fcssigkeit nat\u00fcrlich vorkommende Eisen ist imstande. Oxydationen zu beschleunigen.\nVIH. Anwendungen der Theorie.\n1.\tEs spricht f\u00fcr die Theorie, da\u00df eine fundamentale Tatsache der Atmungschemie durch sie sofort erkl\u00e4rt ist: .die hemmende Wirkung sehr kleiner Blaus\u00e4uremengen. Blaus\u00e4ure w\u00fcrde mit Fe'-Ion das komplexe und katalytisch unwirksame Ferrocyanion bilden. Sie w\u00fcrde in minimalen Mengen wirken, weil auch die umzusetzenden Eisenmengen minimal w\u00e4ren.\n2.\tSchon mehrfach fiel es auf, da\u00df die Oxvdation in der\n1\tm\nZelle gro\u00dfe \u00c4hnlichkeit hat mit der Oxydation durch H,0, bei","page":255},{"file":"p0256.txt","language":"de","ocr_de":"Otto Warburg, Ober Seeigelei.\n256\nGegenwart von Eisensalz.1) Nun bildet sich aus Eisenoxydul bei der Autoxydation zun\u00e4chst h\u00f6chstwahrscheinlich ein Superoxyd, und wir h\u00e4tten dann in der Zelle als Oxydationsmittel Superoxyd3) bei Gegenwart von Eisenoxydulsalz.\nAuch die verschiedenen Peroxyd- und Superoxydtheorien der Atmung erhalten von diesem Standpunkt aus ein ganz anschauliches Gesicht.\nIX. Historische Bemerkung.\nDie Vermutung, da\u00df das Eisen im Mechanismus der Atmung eine Holle spiele, ist wohl schon mehrfach ge\u00e4u\u00dfert worden; wu\u00dfte man doch einerseits, da\u00df il\u00e4s Eisen sehr allgemein in Zellen vorkommt, andrerseits, da\u00df es . im Reagenzglas Oxydationen beschleunigen kann. Es handelte sich hier um Vermutungen, die der experimentellen Begr\u00fcndung ebenso entbehrten, wie die Mangan-, Calcium- oder andere Atmungs-theorien.3)\nl) Vgl. beispielsweise Dakin, Journ. biol. chemistry. Bd. 1, S. 17\n(l\u00eeHXi).\n*) Wasserstoffsuperoxyd oder Eisensuperoxyd.\n*) F\u00fcr Nichtfachgenossen sei hier bemerkt, da\u00df die Sauerstoff-aufnahme des eisenhaltigen H\u00e4moglobins, wie sie beispielsweise im S\u00e4ugetierblut vor sich geht, mit der Sauerstoffatmung chemisch nichts zu tun hat: das H\u00e4moglobin kommt hier mit den Zellen, an die es den Sauerstoff abliefert, gar nicht in Ber\u00fchrung.\nKristineberg, den 30. Mai.","page":256}],"identifier":"lit27516","issued":"1914","language":"de","pages":"231-256","startpages":"231","title":"\u00dcber die Rolle des Eisens in der Atmung des Seeigels nebst Bemerkungen \u00fcber einige durch Eisen beschleunigte Oxydationen","type":"Journal Article","volume":"92"},"revision":0,"updated":"2022-01-31T16:22:40.947625+00:00"}