Allgemeine Charakteristik.

Die lebende Zelle besitzt ihren eigenen Stoffwechsel, sie nimmt Nahrungssubstanzen auf, verändert sie, führt einige Bestandtheile derselben ihrem Körper zu, während sie andere wieder nach Aussen abgiebt; sie gleicht einem kleinen, chemischen Laboratorium, indem fast fortwährend die verschiedenartigsten chemischen Processe in ihr vor sich gehen, durch welche auf der einen Seite hochmoleculare Stoffe von complicirter Zusammensetzung gebildet, auf der anderen Seite wieder zerstört werden. Die lebendige Substanz befindet sich, um so mehr, je intensiver der Process des Lebens ist, in einer beständigen Selbstzersetzung und einer mit ihr Schritt haltenden Neubildung. In dem Chemismus der Zelle sind daher zwei Hauptphänomene auseinander zu halten, die Phänomene der regressiven und der progressiven Stoffmetamorphose oder wie Claude Bernard (IV. 1a) sich ausdrückt, les phénomènes de destruction et de création organique, de décomposition et de composition.

Bei ihrer Zerstörung wird die lebendige Substanz vermöge Selbstzersetzung durch eine Reihe meist unbekannter Zwischenstufen in einfachere chemische Verbindungen übergeführt. Kohlensäure und Wasser sind die einfachsten Endproducte dieser Zerstörung. Bei ihr wird Spannkraft (potentielle Energie) in lebendige Kraft (kinetische Energie) umgewandelt. Intramoleculare Wärme wird frei und bildet die lebendige Kraft, die zur Hervorbringung der Arbeitsleistungen des Zellkörpers die Vorbedingung ist.

Wie ausserordentlich gross die Zersetzbarkeit der Lebenssubstanzen ist, geht schon daraus hervor, dass der geringste Anstoss oft genügend ist, grosse Umsetzungen und Arbeitsleistungen in den Zellkörpern hervorzurufen. „Sind es nicht, bemerkt Pflüger (V. 25, 26), wahrhaft verschwindend kleine lebendige Kräfte, die in einem Lichtstrahl wirkend, die gewaltigsten Wirkungen in der Retina und dem Gehirn hervorrufen? Wie ganz minimal sind die lebendigen Kräfte der Nerven, wie ganz wunderbar klein die Mengen gewisser Gifte, die ein grosses lebendiges Thier total vernichten.“

Bei der Neubildung lebender Substanz oder der progressiven Metamorphose werden zum Ersatz des Verbrauchten neue Stoffe von aussen aufgenommen, dem Körper einverleibt und in neue chemische Verbindungen übergeführt, bei welchen Arbeitsleistungen wieder Wärme in mehr oder minder hohem Grade gebunden und in Spannkraft umgewandelt wird. Die wieder gebundene Wärme kann theils von der bei den Zersetzungsprocessen frei werdenden intramolecularen Wärme herrühren, theils rührt sie her, wie der Hauptsache nach in den Pflanzen, von der belebenden Wärme der Sonnenstrahlen, durch welche der Organismenwelt ein grosses Quantum lebendiger Kraft zugeführt und im Protoplasmakörper in Spannkraft umgesetzt wird. Die von aussen aufgenommenen Substanzen und die der Sonne entströmende Wärme stellen das Betriebsmaterial und die Betriebskraft dar, durch welche der in Wechsel von Selbstzersetzung und Selbstneubildung sich abspielende Lebensprocess in letzter Instanz unterhalten wird.

Nach der Definition von Pflüger ist „der Lebensprocess die intramoleculare Wärme höchst zersetzbarer und durch Dissociation — wesentlich unter Bildung von Kohlensäure und Wasser und amidartigen Körpern — sich zersetzender, in Zellsubstanz gebildeter Eiweissmolecüle, welche sich fortwährend regeneriren und auch durch Polymerisirung wachsen.“

Trotz grosser Verschiedenartigkeit des Stoffwechsels in den einzelnen Organismen giebt es doch eine Reihe von fundamentalen Processen, welche der gesammten organischen Natur gemeinsam sind und sich im niedrigsten, einzelligen Wesen ebenso abspielen, wie im Körper der Pflanzen und Thiere. Wie in den Bewegungen und Reizerscheinungen, offenbart sich auch in diesen fundamentalen Processen des Stoffwechsels die Einheit der ganzen organischen Natur.

Insofern fallen sie auch in den Bereich der allgemeinen Anatomie und Physiologie der Zelle. Eine Uebereinstimmung macht sich namentlich in folgenden 3 Punkten geltend:

1) Jede Zelle, sei es von Pflanze oder Thier, athmet, das heisst, sie nimmt aus ihrer Umgebung Sauerstoff nach Bedürfniss auf und verbrennt mit Hülfe desselben Kohlenhydrate und Eiweisssubstanzen ihres eigenen Körpers, bei welchem Verbrennungsprocess als letzte Endproducte Kohlensäure und Wasser gebildet werden.

2) In beiden organischen Reichen treten in grosser Zahl entsprechende Substanzen im Stoffwechsel auf, wie Pepsin, Diastase, Myosin, Xanthin, Sarcin, Zucker, Inosit, Dextrin, Glycogen, Milchsäure, Ameisensäure, Essig- und Buttersäure.

3) In beiden Reichen sind manche Processe, durch welche complicirte chemische Verbindungen dargestellt werden, identisch oder wenigstens sehr ähnlich und unterscheiden sich wesentlich von den Verfahren, durch welche der Chemiker im Stande ist, eine Anzahl organischer Verbindungen auf synthetischem Wege darzustellen. Beim Chemismus der Zelle sowohl der Pflanzen wie der Thiere spielen Fermente eine grosse Rolle, Diastase, Pepsin, Trypsin etc. Darunter versteht man organische Stoffe, welche in der lebenden Zelle erzeugt, in ausserordentlich geringer Menge eine grosse chemische Wirkung entfalten und ohne selbst in nennenswerthem Maasse dabei verbraucht zu werden, hier Kohlenhydrate, dort Eiweisskörper in charakteristischer Weise chemisch verändern können.

„Le chimisme du laboratoire est exécuté à l’aide d’agents et d’appareils que le chimistre a créés, et le chimisme de l’être vivant est exécuté à l’aide d’agents et d’appareils que l’organisme a créés.“ (Claude Bernard IV. 1a.)

Im Folgenden werden wir die einzelnen Erscheinungen des Stoffwechsels besonders von morphologischer Seite näher betrachten, ohne dabei in die meist sehr verwickelten und grossen Theils noch unbekannten chemischen Processe näher einzugehen. Wir können im Verlauf des Stoffwechsels 3 Stadien unterscheiden, die Stoffaufnahme, die im Innern des Protoplasma erfolgende Stoffumsetzung und die Stoffabgabe. Das erste und letzte dieser Stadien wollen wir gemeinsam, alsdann das zweite für sich allein besprechen.