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HOPPE -5 EYLE R ITH I E RFE LDE R
HANDBUCH DER PHYSIOLOGISCH- UND
PATHOLOGISCH-CHEMISCHEN ANALYSE
FOR ARZTE, BIOLOGEN UNO CHEMIKER
ZEHNTE AUFLAGE
HERAUSGEGEBEN VON
KONRAOLANG EMIL LEHNARTZ MAINZ MONSTER
UNTER MITARBEIT VON
GUNTHER SIEBERT MAINZ
ZWEITER BAN D
SPRINGER-VERLAG
BERLIN· GOTTINGEN . HEIDELBERG
1955
ALLGEMEINE UNTERSUCHUNGSMETHODEN
ZWEITER TElL
BEARBEITET VON
H. BARTELS 0 H. BRINTZINGER 0 TH. BUCHER· L. K. CHRISTENSEN F.DUSPIVA· S.EMERSON· WFRANKE 0 H.GOTTE oW.KERN 0 S.KOLLER H. A. KUNKEL· K. LANG 0 K. LINDERSTR0M- LANG· W. MAURER
W MEHREN 0 D. MOHRING 0 A. NIKLAS 0 E. OPITZ t L. SCHACHINGER 0 H.]. SCHATZMANN . K. SCHMEISER
G. SIEBERT 0 R. SIGNER 0 ]. STAUFF· W. WILBRANDT
MIT 534 ABBILDUNGEN
SPRINGER- VERLAG
BERLIN· GOTTINGEN . HEIDELBERG
1955
ISBN 978-3-642-85553-5 ISBN 978-3-642-85552-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-85552-8
ALLE RECHTE, INSBESONDERE DAS DER tJBERSETZUNG IN FREMDE SPRACHEN,
VORBEHALTEN
OHNE AUSDRtJCKLICHE GENEHMIGUNG DES VERLAGES IST ES AUCH NICHT GESTATTET, DIESES BUCH ODER TEILE DARAUS
AUF PHOTOMECHANISCHEM WEGE (PHOTOKOPIE, MIKROKOPIE) ZU VERVIELFALTIGEN
o BY SPRINGER-VERLAG ORG
BERLIN . GÖTTINGEN . HEIDELBERG 1955
SOFTCOVER REPRINT OF THE HARDCOVER 10TH EDITION 1955
Inhaltsverzeichnis.
Grenzfliichenspannung.
Von Professor Dr. J. STAuFF-Bad Soden. Mit 9 Abbildungen. Seite
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. Theoretische Grundlagen der Grenzflachenerscheinungen 1
a) Begriff der Grenzflachenspannung. . 1 b) Grenzflachenspannung von Losungen. . . . . . . . 2
3. Messung der Grenzflachenspannung. . . . . . . . . . 3 a) Methoden zur Messung der Oberflachenspannung (Grenzflache fliissig/gasformig) 3
oc) Messung des Kriimmungsradius von Tropfen 3 (3) SteighOhenmethode . . . 4 y) Methode von WILHELMY. . . 5 <'l) Drahtbiigelmethode . . . . . 6 e) Tensiometer (AbreiBmethode) 6 ') Methode des Tropfengewichtes und der Tropfenzahl (Stalagmometer nach TRAUBE) . 8 T)) Methode des maximalen Blasendruckes . . . . . . . . . . . . . . . . 9
b) Methoden zur Messung der Grenzflachenspannung (Grenzflache fliissig/fliissig) 10 oc) Tensiometer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 (3) Tropfengewicht und Tropfenzahl . . . . . . . . . . . 11 y) :l\Iethode des maximalen Blasendruckes (Tropfendruckes) 11
Viscosimetrie.
Von Professor Dr. VV. KERN-Maanz und Dipl.-Chem. W. MEHREN-Erlangen. Mit 11 Abbildungen.
a) Theorie . . . . . . . . . . . . . . . 12 b) Viscosimeter. . . . . . . . . . . . . 14
oc) Das WILHELM OSTWALD-Viscosimeter 14 (3) Das UBBELOHDE-Viscosimeter. . . . 15 y) Das PHILIPPOFF-Viscosimeter . . . . 16 <'l) Das Rotationsviscosimeter nach HATSCHEK-COUETTE 17 e) Das Kugeliallviscosimeter nach HOPPLER 18
c) Viscositatsuntersuchungen an Losungen ....... 18 d) Die Viscositatszahl Z T) • • • • • • • • • . • • • • • 19 e) Viscositatszahl Z T), GroBe und Gestalt der gelOsten Teilchen bei homoopolaren Molekiil.
kolloiden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 f) Viscositatsverhalten von Losungen heteropolarer Molekiilkolloide 21
Osmotischer Druck.
Von Dr. H. J. SCHATZMANN-Bern (Schweiz). Mit 10 Abbildungen.
a) Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 oc) Direkte Bestimmung des osmotischen Druckes . . . . . 24 (3) Die kinetische Theorie des osmotischen Druckes . . . . 26 y) Beziehung der Dampfdruckerniedrigung zum osmotischen Druck 26 <'l) Beziehung der Siedepunktserhohung und der Gefrierpunktserniedrigung zur Dampf-
druckerniedrigung . . . . . . . . . . . . . . . .. ......... 28 b) Methoden zur Bestimmung des osmotischen Druckes oder des Molekulargewichtes mit
Anwendungsmoglichkeiten in der Biologie. 29 oc) Die Gefrierpunktsbestimmung. 29 (3) Dampfdruckmethoden . . . . . . . . 32
VI Inhaltsverzeichnis. Seite
Der kolloidosmotische Druck.
Von Dr. L. K. CHRISTENsEN-Charlottenlund (Danemark) und Professor Dr. K. LINDERSTROMLANG.Kopenhagen (Danemark). Mit 17 Abbildungen.
a) Einleitung. . . . . . . . . . . . . b) Allgemeine methodische Bemerkungen c) Die einzelnen Verfahren. . . . . .
01:) Das Osmometer von SORENSEN . fJ) Das Osmometer von CARTER und RECORD y) Das Osmometer von OAKLEY. b) Die Methode von BOURDILLON . s) Die Methode von BULL ~) Die Methode von GUNTELBERG und LINDERSTROM-LANG 'f}) Die Methode von SCHULZ. . . {}) Die Methode von HERZOG und SPURLIN t) Die osmotische Waage . . . .
x) Die Methode von HANSEN . . .A.) Die Methode von KROGH und N AKAZA W A
fA) Die Methode von HOLM-JENSEN
Osmotische Erscheinungen und osmotische Methoden an Erythrocyten.
Von Professor Dr. W. WILBRANDT-Bern (Schweiz). Mit 7 Abbildungen.
36 38 38 38 39 39 40 41 41 44 45 45 46 47 48
1. Das Osmometerverhalten der roten Blutkorperchen . . . . . . . . 50 a) Die Frage der quantitativen Giiltigkeit des VAN'T HOFFschen Gesetzes 50 b) Die Frage der Semipermeabilitat . . . . . . . . . . . . . 52
2. Die osmotische Resistenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 a) Die quantitativen Kriterien. Minimal- und Maximalresistenz. 54 b) Die modifizierenden Faktoren. . . . 55
01:) Die Wasserstoffionenkonzentration 55 fJ) Die Temperatur . . . . . 55 y) Die Sauerstoffsattigung . . . . . 56
3. Die quantitative Bestimmung der Permeabilitat aus osmotischen Versuchen 57 a) Prinzip der osmotischen Methoden . . . . . . . . . . . . 57 b) Methoden der V olumenmessung . . . . . . . . . . . . . . 57 c) Kinetik der Penetration und Berechnung der Permeabilitatskonstanten 61
01:) Definition der Permeabilitatskonstanten . . . . . . . . . . . . . 61 fJ) Bezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 y) Die Kinetik der Wasserpenetration und die Bestimmung der Permeabilitatskonstante
fiir Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Il) Penetrationskinetik und Bestimmung der Permeabilitatskonstanten fiir gelOste Sub-
stanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 d) Bemerkungen zur Wahl und zur Durchfiihrung der einzelnen Methoden. . . . . . 69
Dialyse, Elektrodialyse, Elektrodekantation und Diasolyse.
Von Professor Dr. H. BRINTZINGER-OberlenningenfWiirtt. Mit 8 Abbildungen.
a) Allgemeines . b) Dialyse ..... c) Elektrodialyse . . d) Elektrodekantation e) Diasolyse . . . .
Der MAXWELL·Effekt (Stromungsdoppelbrechung).
Von Professor Dr. R. SIGNER-Bern (Schweiz). Mit 17 Abbildungen.
A. Allgemeine Bemerkungen . . . . . . 1. Geschichtliches . . . . . . . . . 2. Stromungszustand der Fliissigkeit . 3. Die optischen Effekte . . . . .
a) Bei einheitlichen Fliissigkeiten b) Bei kolloiden Losungen . . .
71 72 76 77 78
83 83 84 84 84 85
Inhaltsverzeichnis. VII Seite
4. Die Ursache der Stromungsdoppelbrechung. 85 a) Bei einheitlichen Flussigkeiten . . . . . 85 b) Bei kolloiden Losungen . . . . . . . . 86
ex) Kolloidteilchen starre Stabe oder Scheib chen 86 (3) Kolloidteilchen statistische Knauel von Kettenmolekillen 86
B. Theorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 1. Die Stromungsdoppelbrechung von kolloiden Losungen mit starren Teilchen 86
a) Monodisperse Systeme ....................... 86 ex) Die hydrodynamische Orientierung der Teilchen in der stromenden Flussigkeit 86 (3) AuslOschwinkel und Doppelbrechung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
b) Polydisperse Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2. Die Stromungsdoppelbrechung von kolloiden Losungen mit deformierbaren Teilchen 97 3. Die Stromungsdoppelbrechung von einheitlichen Flussigkeiten 99
C. Apparate zur Bestimmung der Stromungsdoppelbrechung 99 1. Allgemeine Bemerkungen. . . . . . . . . . . 99 2. Die Flussigkeitsbewegung in Zylinderapparaten . 100
a) Der Stromungsgradient . . . . . . . . . . 100 b) Der Eintritt der Turbulenz . . . . . . . . 101 c) Bedingungen fUr das Einhalten genau bestimmter Gradienten 101
3. Die optischen Einrichtungen der Zylinderapparate . . . . . . . 102 a) Das Prinzip der Messung des AuslOschwinkels und der Doppelbrechung 102 b) Lichtquellen . . . . . . . . . . . . . . . . 102 c) Der Strahlengang zwischen den Zylindern 103 d) Kompensatoren und Halbschatteneinrichtungen 103
4. Verschiedene Apparatetypen . . . . . . . . . . 104 D. Experimentelle Ergebnisse. . . . . . . . . . . . . 105
1. Kolloide Losungen mit mehr oder weniger starren Teilchen 105 a) Viren . . . . . . . . . 105 b) Proteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
ex) Erste Beobachtungen. . . . . . . . . . . . . . . 106 (3) Ermittlung der Teilchengestalt aus dem AuslOschwinkel 106 y) Bestimmung der Eigenanisotropie der EiweiBteilchen 106 6) Aggregations- und Desaggregationsphanomene 107
c) Micellare Seifenlosungen. . . . . . . . . . . . . . . . 108 2. Kolloide Losungen mit deformierbaren Teilchen (Kettenmolekiile in Knauelform) 108
a) Die Unterschiede in der Stromungsdoppelbrechung von Losungen starrer und deformierbarer Teilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 108
b) Die Konzentrationsabhangigkeit von AuslOschwinkel und Doppelbrechung. llO c) Der EinfluB des Molekulargewichtes auf AuslOschwinkel und Doppelbrechung ll2 d) Der EinfluB des Losungsmittels . . . . . . . . ll2 e) Der EinfluB der Konstitution der Kettenmolekille . . . . . . . . . . .. ll3 f) Der EinfluB der Polydispersitat . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 113 g) Die Stromungsdoppelbrechung als Mittel zur Beobachtung von Veranderungen der
Masse, der Gestalt und der Konstitution von Kettenmolekillen . . . . . . . . 114
Koharente Lichtzerstreuung in Liisungen groBer Molekiile.
Von Professor Dr. TH. BUcHER-Marburg a. d. L. und Dr. D. MOHRING-Mainz. Mit 33 Abbildungen. a) Prinzipielles . . . . . . . 115 b) Theoretische Erorterungen. 117
ex) Prinzip . . . . . . . . 117 (3) RAYLEIGHS Bedingungen ll8 y) Lichtzerstreuung durch ein Einzelteilchen 119 6) Lichtzerstreuung durch idealverdunnte Materie (Lord RAYLEIGH, 1871) 121 s) Triibungskoeffizient (Turbidity) . . . . . . . 121 C) Richtungsabhiingigkeit der Streuintensitat . . 122 1)) Reduzierte Streuung (Reduced Intensity, RAYLEIGHS Ratio) 125 &) RAYLEIGHS Formeln . . . . . . . . . . . 126 t) Schwankungstheorie der Lichtzerstreuung in Fliissigkeiten (v. SMOLUCHOWSKI 1908,
EINSTEIN 1910) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
VIII Inhaltsverzeichnis. Seite
x) Lichtzerstreuung in Losungen (GANS 1923, RAMAN 1923) 132 A) Lichtzerstreuung in realen Losungen. 136 Il) Mittelwertsbildung. . . . 139 v) Mehrkomponentensysteme . . . . . 140 ~) Makroionen . . . . . . . . . . . . 141 0) Lichtzerstreuung durch isotrope Kugeln mit der Wellenlange vergleichbarem Durch-
messer (MIE 1908). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 n) Molekulargewicht im DEBYE-Bereich ..................... 145 (!) Teilchengestalt im DEBYE-Bereich [Interferenzfunktion, particle scattering factor, P ({})] 147 a) Polarisationsverhaltnisse (teilweise Depolarisation des Streulichtes) 152
c) Methodik . . . . . . . . . . 158 oc.) Triibung . . . . . . . . . 158 f3) Relative Streulichtmessungen 159 y) Reduzierte Streuung 160 b) Arbeitsstandards. . . . . . 160 e) Eichstandards . . . . . . . 161 C) Brechungsabhangige Korrekturen bei der Bestimmung von R{} . 163 1') Winkelabhiingigkeit von R{}, V .....••.. 164 {}) Reinigung der Losungen . . . . . . . . . . . . 165 t) Grenze der Empfindlichkeit der Streulichtmethode 166
x) Streulichtphotometer. . , 167 A) Versuchscuvetten 172 Il) Depolarisa tionsmessungen . 173 v) Brechungsinkrement . . . 175
d) Durchfiihrung und Auswertung der Messungen 178 oc.) RAYLEIGH-Bereich . . 178 f3) DEBYE-Bereich 179 y) KontroIImogIichkeiten 181 b) SchluBbemerkung 182
Gasanalyse.
Von Professor Dr. E. OPITZ t und Dozent Dr. H. BARTELs-Gottingen (jetzt Tiibingen). Mit 61 Abbildungen. 1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Gewinnung und Aufbewahrung von Gas- und Blutproben zur Gasanalyse a) Gasgemische. . . .
oc.) Exspirationsluft. . . f3) Alveolarluft y) Andere Gasgemische
b) Blut . . . . . . . . . oc.) Gerinnungsverhiitung f3) Blutentnahme. . . . y) Entnahmevorrichtungen b) Anaerobe Gewinnung von Serum und Plasma
c) Anhang ......... . oc.) Reinigung von Quecksilber. . . . . . . . . f3) Herstellung von Gasgemischen zu Eichzwecken, Atemversuchen, zum Tonome
trieren u. a. . . . . . . . . y) Herstellung von Hahnfett . . .
3. Analyse von Gasen in Gasgemischen . a) Gasanalysenapparat nach HALDANE
oc.) Prinzip .......... . f3) Apparatur, Losungen und Zubehor y) Vorbereitung des Apparates zur Analyse b) Eichung der MeBbiirette. . . . e) Apparatives . . . . . . . . . C) Gang der Analyse (Zimmerluft) 1') Analyse von Gasproben . . . . 1J) Analysen von Gasgemischen, die Acetylen enthalten t) Analysen mit Hille der Verbrennungskammer
x) Berechnung des Gasdruckes in Gasproben. . A) "Zwischenfalle" und Reinigung des Apparates Il) Modifikationen des Apparates von HALDANE.
183
183 184 184 185 187 188 188 188 190 192 193 193
194 194 195 195 195 195 196 197 197 197 200 200 201 202 202 203
b) Apparat naeh SCHOLANDER . oc) Prinzip ....... . f3) Apparatur und Losungen y) Vorbereitung des Apparates 15) Analysengang. . . . . . . s) Teehnisches ...... .
Inhaltsverzeichnis.
0) Manometriseher Apparat naeh VAN SLYKE .. ..... d) Dbersieht iiber andere Methoden der Analyse von Gasen in Gasgemisehen
oc) Chemisehe Verfahren . . . . . . . . . . . . . . f3) Physikalisehe und physikaliseh.chemisehe Verfahren y) Mikrogasanalyse ..... .
IX Selte
204 205 205 207 208 209 210 210 210 211 217
4. Analyse von Gasen in Fliissigkeiten . . . 218 a) Dbersieht . . . . . . . . . . . . . . 219
oc) Analyse ehemiseh gebundener Gase . 219 f3) Analyse physikalisch geloster Gase . 221 y) Analyse von COz und O2 in physikalischer Losung bei Anwesenheit dieser Gase
in ehemischer Bindung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 b) Die manometrisehe Bestimmung von Blutgasen und Gasen in Gasgemischen mit dem
Apparat von VAN SLYKE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 223 oc) Der manometrische Apparat und seine Verwendung zur Blutgasanalyse 223 f3) Bestimmung von CO im Blut und von aktivem und gesamtem Hamoglobin mit
der CO.Kapazitatsmethode (Methode von VAN SLYKE) . . . . . . . . .. 247 y)Bestimmung von CO2 und O2 zusammen mit Cyclopropan, Athylen oder N 20
(Distickstoffoxyd, Lachgas) in 1 em3 Blut (Methode nach ORCUTT und WATERS) 252 15) Analyse von Gasen in Gasgemisehen mit dem manometrisehen Apparat naeh VAN
SLYKE . . . . . . . . . . . . . . 254 e) Die Ferricyanidmethode von HALDANE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 d) Bestimmung der Gasdrueke im Blut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
oc) Bestimmung des Sauerstoff· und Kohlendioxyddruekes im Blut mit der Methode von RILEY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
f3) Bestimmung des Sauerstoffdruekes im Blut mit der Methode von BARTELS . . 268 e) Rechnerisehe Auswertung gasanalytiseher Bestimmungen mit besonderer Beriieksich-
tigung nomographiseher Verfahren ...................... 275 oc) Bestimmung von Pcoz und PH im Serum und Blut . . . . . . . . . . . . . 275 f3) N omogramm zur Untersuehung des Saurebasengleiehgewichtes im menschlichen
Urin bei 37° C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 y) Oz-Dissoziationskurven des mensehliehen Blutes . . . . . . . . . . . . . . . 287 15) Graphisehe Darstellungen kombinierter Oz-C0 2·Dissoziationskurven des Blutes und
des CO 2-Oz-Verhaltnisses der Atemluft. . 288 f) Anhang. Dbersiehten, Abkiirzungen, Tabellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
THUNBERG-Methodik und verwandte Acceptormethoden. Von Professor Dr. W. FRANKE-Koln a. Rh. Mit 15 Abbildungen. a) Theoretisehe Grundlagen ihrer Anwendung . . . . . . . . b) Apparatives und Allgemeines zur Entfarbungsmethodik c) Colorimetrische, photometrische und titrimetrische Varianten d) Spezielle FaIle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
oc) Fliichtige Reaktionskomponenten. Das Arbeiten mit gasgefiillten Rohren . f3) Die Dehydrierung von Leukofarbstoffen
e) Die Tetrazoliummethode oc) .Allgemeines . . . . . . . . . . f3) Die Formazanbestimmung . . .
f) Auswahl der Wasserstoffacceptoren . g) Die Wasserstoffdonatoren (Substrate). h) Die Redoxpotentialbestimmung von Metaboliten. i) Seltener angewandte oder nur bedingt hierher gehOrige Aceeptormethoden .
oc) Anorganische Acceptoren f3) Organische Aeceptoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Enzymatisehe Histochemie. Von Professor Dr. F. DUSPIvA-Freiburg i. Br. Mit 66 Abbildungen. A. Einleitung. . . . . . . . . . B. Mikroskopische Farbemethoden . . . . .
311 313 317 320 320 322 323 323 327 329 334 336 336 336 339
345 348
x Inhaltsverzeichnis. Seite
1. Hydrolasen . . . . . . . . . 352 a) Phosphatasen ...... 352
C1() .A1kalische Phosphatasen 352 fJ) Saure Phosphatasen . 356 y) Andere Phosphatasen . 357
b) Lipasen . . . . . 358 c) Andere Hydrolasen 359
C1() fJ-Glucuronidase 360 fJ) Cholinesterase . 361 y) Sulfatase . . . 365 15) Carbohydrasen . 365
2. Oxydasen. . . . 366 a) Peroxydasen . . . 366 b) Dopaoxydase. . . 367 c) Cytochromoxydase 367 d) Andere Enzyme. 369
C. Chemische Methoden . . 371 Allgemeines . . . . . . 371 1. Die Vorbereitung des biologischen Materials zur Enzymanalyse 371
a) Die Probenahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 b) Mengenbestimmung von Gewebe- und Zellbestandteilen. 375
C1() Gewichtsbestimmungen . . . 376 fJ) Volumenbestimmungen . . . . . . 382 y) Die Zellzahl als BezugsgroBe . . . 383
2. Die enzymatisch-chemische Mikroanalyse. 385 a) MaBanalytische und colorimetrische Methoden 385
C1() Gerate und Apparate ......... 385 fJ) Die Bestimmung kleiner enzymatischer Spaltungen durch Titration 391 y) Colorimetrische Bestimmung von enzymatischen Spaltungen 409
b) Dilatometrische Methode . . . . . . . . . . 415 c) Gasometrische Methoden . . . . . . . . . . 419
C1() Der "Cartesianische Taucher" als Mikromanometer 419 fJ) Der Capillartaucher . . . . . . . . . . 437 y) Spezielle Methoden der Tauchertechnik zur Messung enzymatischer Umsetzungen 440
Biochemical Genetics. By Professor STERLING EMERSON-Pasadena/California (USA). With 31 figures. 1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 2. Life histories and cultural characteristics of representative microorganisms 445
a) Neurospora crassa, a heterothallic filamentous fungus 445 C1() Vegetative characteristics 445 fJ) Asexual reproduction . 445 y) Sexual reproduction. . . 445 15) Genetic considerations. . 449 s) Special methods for handling Neurospora 452
b) Aspergillus nidulans, a homothallic filamentous fungus 455 C1() Vegetative characteristics and asexual reproduction 455 fJ) Sexual reproduction. . . . . . . . . . 456 y) Genetic identification of hybrids . . . . . . 457 15) The production of heterozygous diploids. . . 459 s) Somatic segregation in heterozygous diploids 461 1;) Special methods for handling Aspergillus nidulans 462
c) Saccharomyces cerevisiae, an unstable heterothallic unicellular fungus with alternating haploid and diploid generations . . . . 463 C1() Vegetative characteristics . . . . . 463 fJ) Life cycle and sexual characteristics 464 y) Genetic considerations. . . . . . . 468 15) Special methods for handling yeasts 469
d) Bacteria, especially those in which genetic recombination occurs 475 C1() Bacterial transformations . . . . . . 476 fJ) Transduction . . . . . . . . . . . . 480 y) Linked inheritance in Escherichia coli K-l2 486 15) Comparative genetics of bacteria 494
e) Other microorganismus . . . . . . . . . . . 494
Inhaltsverzeichnis.
3. Isolation of biochemical mutants. . . . . . . . . . . . . . a) The method of total isolation . . . . . . . . . .
IX) Isolation of clones descended from single haploid nuclei fJ) The identification of metabolic deficiencies
b) Selective isolation of mutants ...... . IX) Direct selection of "progressive" mutants . fJ) Visual selection of "retrogressive" mutants y) Automatic selection of "retrogressive" mutants
c) Replica plating technique. . . 4. Genetic identification of mutants
a) Chromosomal units of heredity IX) The determination of homologies and allelism fJ) The determination of allelism in bacteria y) Other criteria for determining allelism.
b) Extrachromosomal inheritance 5. Mutation and the induction of mutations
a) The mutation process b) Mutagenic agents
IX) Irradiation . . . . fJ) Chemical mutagens y) Notes on procedures.
6. Mutants as tools in biochemical studies. a) Identification of sequential steps . . b) Biochemical genetics and comparative biochemistry. c) Interrelations of gene-controlled reactions . . . . .
IX) Interactions within a single pathway of synthesis fJ) Suppressors and the problem of alternate pathways y) Incomplete genetic blocks . . . . . . . . . . . b) Pure lines and isogenic stocks . . . . . . . . .
d) Identification of the reaction primarily influenced by mutation e) Extrachromosomal mutants.
7. Chemistry of the genic material Glossary of biological terms. .
Aufarbeitung von Geweben und Zellen.
Von Professor Dr. Dr. K. LANG-Mainz und Privatdozent Dr. G. SIEBERT-Mainz. Mit 12 Abbildungen
1. Gewebspriiparationen a) Einleitung. . . b) Gewebsschnitte c) Gewebebreie. . d) Homogenate
2. Gewinnung und Trennung einzelner Zellen a) Einleitung. . . . . . . . . . . . . . b) Zellen aus Blut und anderen biologischen Fhissigkeiten
IX) Leukocyten. . . fJ) Thrombocyten ............... .
c) Isolierung von Organzellen . . . . . . . . . . . . . IX) Gewinnung und Trennung von Zellen in wiiBrigen Medien fJ) Gewinnung und Trennung von Zellen in nichtwiiBrigem Milieu
3. Zellfraktionierung a) Einleitung. . . . . . . .
IX) Allgemeines ..... fJ) Zerkleinerungsverfahren y) Suspensionsmedien. b) Trennprinzipien . . . .
b) Spezielles . . . . . . . . IX) Gleichzeitige Darstellung aller Zellfraktionen . fJ) Zellkerne. . . . . . . . . . . . . . . . . y) Mitochondrien (einschlieBlich Sarkosomen und Cyclophorasesystem) 0) Mikrosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
XI Seite
496 496 496 498 499 499 500 501 503 504 504 504 507 509 509 510 510 515 516 517 518 519 519 522 526 526 527 529 531 532 532 533 534
537
538 538 539 541 542 544 544 545 545 547 548 548 550 554 554 555 556 557 559 562 562 566 581 588
XII
e) Cytoplasma. . . C) GOLGI-Substanz . 1]) Sonderfalle . .
Inhaltsverzeichnis. Seite 589 589 590
Das Arbeiten mit Isotopen. Von Professor Dr. W. MAURER-Koln a. Rh., Dr. H. GOTTE-Mainz, Dipl.-Phys. H. A. KUNKELHamburg, Dr. ANNEMARIE NIKLAS-Koln a. Rh., Dr. LISELOTTE SCHACHINGER-Ziirich und Dr. K. SCHMEIsER-Knapsack bei Koln a. Rh.
Physikalische Grundlagen. Von W. MAURER und K. SCHMEISER. Mit 29 Abbildungen 594 a) Zusammensetzung eines Atoms aus Atomkern und Elektronenhiille. Isotopie. 594
IX) Aufbau des Atoms ............... 594 (J) Begriff des Isotops . . . . . . . . . . . . . . . 595 y) Aufbau des Atomkerns aus Protonen und Neutronen 595 0) Massenzahl . . . . . . . . . . . . 596 e) Symbolische Schreibweise fiir Isotope . . . . . 596 C) Die Haufigkeit eines Isotops . . . . . . . . . 597 T) Chemische und physikalische Atomgewichtsskala 597 {}) Bindungsenergie eines Atomkerns . . . . . . . 597
b) Die natiirliche Radioaktivitat. Die radioaktiven Familien 597 c) Kernumwandlungen. Herstellung kiinstlich radioaktiver Isotope 598
IX) Die erste kiinstliche Kernumwandlung. . . . . 598 (J) Entdeckung der kiinstlichen Radioaktivitat. . . 599 y) Kiinstliche Beschleunigung von Kerngeschossen 599 0) Das Cyclotron. . . . . . . . . . . . . 604 e) Kernumwandlungen als Neutronenquellen 605 C) Typen von Kernumwandlungen . . . . . 605 T) Die Uranspaltung . . . . . . . . . . . 606 {}) Herstellung tragerfreier Praparate von Radioisotopen 606 I) Erhohung der spezifischen Aktivitat durch SZILARD-CHALMERs-Prozesse . 607
u) Kernumwandlungen mit elektromagnetisch angereicherten Isotopen. . . 607 .It) AusschlieBlich im Cyclotron herstellbare Radioisotope. . . . . . 608 fl) Aktivierungsanalyse und Empfindlichkeit des Nachweises kleinster Spuren 608
d) Die verschiedenen Arten des radioaktiven Zerfalls. . . . . . . . . 610 IX) Der IX-Zerfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610 (J) Der {J-Zerfall (Zerfall unter Aussendung von Elektronen oder Positronen) 611 y) Der K-Einfang . . . . . . . . . . . . 613
e) Emission von y- Quanten . . . . . . . . . 614 IX) Entstehungsmechanismus der y-Quanten . 614 fJ) Zerfallsschemata. . . . . . . . . . . . 614 y) Kernisomerie . . . . . . . . . . . . . 614 0) Innerer Photoeffekt. Konversionselektronen . 616
f) GesetzmaBigkeiten des radioaktiven Zerfalls. . 616 IX) Radioaktive Einheiten . . . . . . . . . . 616 fJ) Zerfallsgesetz. Halbwertszeit. Mittlere Lebensdauer 616 y) Berechnung der von einem radioaktiven Praparat bis zum volligen Zerfall ausgesandten
Teilchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 0) Abfallskurve eines Gemisches zweier Radioisotope. 617 e) Statistische Natur des radioaktiven Zerfalls . 618
g) Absorption radioaktiver Strahlungen in Materie . 618 IX) Durchgang von IX-Teilchen durch Materie 618 (J) Durchgang der {1-Teilchen durch Materie 621 y) Absorption von y-Strahlen . . . . . . 627
Mellgeriite zum Nachweis radioaktiver Isotope. Von W. MAURER und K. SCHMEISER. Mit 32 Abbildungen . 630 a) Dbersicht . . . . 630 b) Ionisationskammer 631 c) Zahlrohre . . . . 634
IX) Bau und Wirkungsweise von Zahlrohren . 634 fJ) Proportionalzahler . . . . . . . . . . . 636 y) GEIGER-MuLLER-Zahlrohr (AuslOsezahler) . 637 0) Zahlrohrtypen Zllr Messung von {1-Teilchen 640
d) Scintillationszahler 644 e) Impulsverstarker . . . . . . . . . . . . . . 650
Inhaltsverzeichnis. XIII Seite
f) Zahlverluste durch begrenztes AuflOsungsvermogen der Zahlanordnung. 652 IX) EinfluB von Untersetzern auf das Auflosungsvermogen 652 fJ) Rechnerische Ermittlung der Zahlverluste 653 y) Messung der Totzeit T • • • • • • • • • • • • • • • 654 t5) Direkte Bestimmung der Zahlverluste . . . . . . . . 654
Nachweis von [3- und y-Strahlen. Von W. MAURER und K. SCHMEISER. Mit 42 Abbildungen 655
1. Nachweis von fJ-Strahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655 a) Vorbemerkungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655
IX) Kleinste nachweisbare Gewichtsmengen markierter Substanzen. 655 fJ) Relative und absolute Messungen. . 656
b) Messung von Praparaten in fester Form. 656 IX) Versuchsanordnung . . . . . . . . . 657 fJ) Ausnutzbarer Raumwinkel. Geometriefaktor. 657 y) Absorption von fJ-Strahlung. Ermittlung der Aktivitat zweier als Gemisch vor-
liegender Isotope durch Absorptionsmessungen. . . . . . . . . . . . . 660 t5) Absorption in Zahlrohrfenster und Luftschicht. . . . . . . . . . . . . 661 e) EinfluB von schragem Durchgang durch Zahlrohrfenster und Luftschicht . 662 ') Selbstabsorption im Praparat . . . . . 664 t)) Selbststreuung im Praparat . . . . . . . . . . . . . . . . 666 -&) Riickstreuung an der Praparatunterlage. . . . . . . . . . . 668 t) EinfluB des Zerfallsschemas auf die gemessene Impulshaufigkeit 669 u) Standardpraparate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670
c) Messung von Praparaten in fliissiger Form. . . . . . . . . . 670 IX) Vor- und Nachteile gegeniiber Ausmessung fester Praparate 670 fJ) Fliissigkeitszahlrohre .............. 671 y) Nulleffekt von Fliissigkeitszahlrohren . . . . . . . 672 t5) Empfindlichkeitskontrolle bei Fliissigkeitszahlrohren. 672
d) Messung gasformiger Proben . . . . . . 672 IX) Empfindlichkeit der Gas-Zahlmethode. . . . . . . 672 fJ) Gaszahlung mit der Ionisationskammer . . . . . . 673 y) Gaszahlung mit GEIGER-MuLLER-Zahlrohren und Proportionalzahlern . 673
2. Nachweis von y-Strahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674 a) Notwendigkeit zur Durchfiihrung von y-Messungen. Vorteile und Nachteile . 674 b) Ansprechwahrscheinlichkeit von GEIGER-MuLLER-y-Zahlrohren und Scintillations-
zahlern fur y- Quanten verschiedener Energie. . . . . . . . 675 IX) Ansprechwahrscheinlichkeit fiir GEIGER-MuLLER-Zahlrohre 675 fJ) Ansprechwahrscheinlichkeit von Scintillationszahlern 676
c) Relative Messungen mit y-Strahlung 677 IX) Ideale Vergleichsmessung 677 fJ) Nichtideale Vergleichsmessung . . 678
d) Richtungsempfindliche Zahlrohre 680
3. Statistischer Fehler bei radioaktiven Messungen . 682
Stabile Isotope und ihre Anwendung als Indicatoren. Von 'V. MAURER und K. SCHMEISER. Mit 2 Abbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687 a) Bedeutung der stabilen Isotope fur die Markierung leichter Elemente. Vorteile und Nach-
teile gegeniiber radioaktiven Isotopen . . . . . . 687 b) Anreicherung von stabilen Isotopen . . . . . . . . . 689
IX) D20-Anreicherung durch Elektrolyse von Wasser . . 689 fJ) Anreicherung durch chemische Austauschreaktionen . 689 y) Elektromagnetische Trennverfahren . . . . . 690 0) Anreicherung durch fraktionierte Destillation . 691 to) Trennung durch Thermodiffusion . . . . . 691 ~) Anreicherung von Isotopen durch Diffusion. . 692
c) Messung von Isotopenhaufigkeiten . . . . . . . 692 IX) Methodisches zur Anwendung von stabilen Isotopen als Indicatoren 692 fJ) Messung der Isotopenhaufigkeit mit dem Massenspektrometer 693 y) Messung der Isotopenhaufigkeit durch Dichtebestimmungen . . . . 694 0) Maximal meBbare Verdunnungen . . . . . . . . . . . . . . . . 695
Das Arbeiten mit stabilen Isotopen. Von L. SCHACHINGER. Mit 24 Abbildungen . 695
1. ~H. Deuterium. . . . . . . . . . . . . . . . 695 a) Deuterium und deuteriumhaltige Verbindungen. . . . . . . . . . . . . 695
XIV Inhaltsverzeichnis.
(X) Herstellung. . . . . . . . . . . . . . . . (3) Austauschreaktionen deuterierter Verbindungen. y) Unterschiede im chemischen und biochemischen
normalen Verbindungen b) Bestimmungsmethoden ....
(X) Ubersicht. . . . . . . . . (3) Pyknometrische Bestimmung . y) Methode des fallen den Tropfens 15) Dichtegradientenrohr. . . . . f) Schwimmermethode ..... . C) Reinigung der Analysenproben .
c) Biologisches Arbeiten mit Deuterium (X) Ubersicht. . . . . . . . . . . fJ) Bestimmung des Korperwassers. y) Toxicitat. . . . . .
Verhalten von deuterierten und
Seite
695 698
700 702 702 703 710 715 717 721 725 725 725 727
2. 1iC. Schwerer Kohlenstoff. 727 728 728 729 729
3. l~N. Schwerer Stickstoff . (X) Herstellung . . . . . . (3) Chemisches und biologisches Arbeiten mit 15N y) Bestimmung
4. 1~0. Schwerer Sauerstoff (X) Herstellung . . . . (3) Austauschreaktionen . y) Bestimmung 15) Biologisches Arbeiten mit 180 .
732 732 732 733 734
Autoradiographie. Von A. NIKLAS und W. MAURER. Mit 32 Abbildungen 734
A. Einleitung. . . . . . . . . . . 734
B. Methodische Grundlagen . . . . 736
1. Der photographische Vorgang. 736 a) Schwarzung einer photographischen Platte durch geladene Teilchen 736 b) Photographische Emulsionen fur Autoradiographie 736 c) Notwendige Belichtungszeiten . . . . . . . 737 d) Grenzen des autoradiographischen Verfahrens . . 737
2. Aufliisungsvermiigen . . . . . . . . . . . . . . . 738 a) EinfluB der Dicke des histologischen Schnittes, der Zwischenschicht und der photo
graphischen Emulsion auf das Aufliisungsvermiigen . . . . . . . . . . . . . 738 b) EinfluB von Art und Energie der radioaktiven Zerfallsteilchen auf das Auflosungs-
vermiigen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743 c) EinfluB von KorngriiBe und Belichtungszeit auf das Aufliisungsvermiigen 744
3. Quantitative Autoradiographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 745 a) Quantitative Auswertung von groBflachigen Autoradiogrammen. . . . . 745 b) Quantitative Auswertung von Autoradiogrammen histologischer Schnitte 745
(X) Beobachtung einzelner Bahnspuren . . . . . . . 745 (3) Mikrophotometrische Bestimmung der Schwarzung . . . . . . . . . 746 y) Auszahlung von einzelnen Silberkiirnern . . . . . . . . . . . . . . 747
c) Bestimmung der iirtlichen Strahlendosis in organischem Gewebe (Mikro-Dosis-verteilung). . . . . . . . . . . . . . . . . 748
C. Autoradiographie von biologischem Material . . . . . . . . . . 749
1. Vorbereitung des Materials zur Autoradiographie. . . . . . . 749 a) Auswahl der Fixationsmethode bei speziellen Fragestellungen 749 b) Einbettung. . . . . 750 c) Schneiden der Pro be . . . . . . . . . . . . 750 d) Farben der Schnitte. . . . . . . . . . . . . 751
2. Die verschiedenen autoradiographischen Verfahren 751 a) Autoradiographie durch direkten Kontakt des Schnittes mit einer photographischen
Platte (Kontaktmethode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751 b) Autoradiographie durch direktes Aufsetzen des Schnittes auf die photographische
Platte ("mounted" nach EVANS) ...................... 753 c) Autoradiographie unter Verwendung flussiger photographischer Emulsionen
("coated" nach BELANGER und LEBLOND) ................. 755
Inhaltsverzeichnis. xv Seite
d) Autoradiographie durch Aufsetzen einer festen photographischen Schicht auf den Schnitt ("stripping-film"-Technik nach PELC sowie BOYD und MACDoNALD) 757
e) Andere Methoden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 760 3. Artefakte in der Autoradiographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 761
a) Artefakte herriihrend von den verwandten radioaktiven Ausgangspraparaten 762 b) Artefakte im Zusammenhang mit der histologischen Praparation 762 c) Artefakte durch fehlerhafte Behandlung der photographischen Emulsion 763
D. Anwendungsgebiete der Autoradiographie histologischer Schnitte 765 ex) Knochenstoffwechsel. . . . 765 (3) Stoffwechsel der Zahne 766 y) Stoffwechsel der Schilddriise 766 0) Stoffwechsel von Tumoren . 768 c:) Allgemeine Verteilung von radioaktiven Elementen im Organismus. 768 C) Niere. . . . . . 769 T}) Haut und Haare . . . 770 fJ) Augen . . . . . . . . 770 £) Zentrales Nervensystem 770 ~) Genitalsystem. . . . . 771 A) Autoradiogramme ganzer Korperteile beim Menschen 772 p,) Immunbiologische Untersuchungen 772 v) Einzeller, Bakterien und Antibiotica. 772 ~) Pflanzenstoffwechsel . . . . . . . 773
Das Arbeiten mit radioaktiven Atomarten (chemischer Teil). Von H. GOTTE unter Mitarbeit von H. BECKER und F. WEIGEL. Mit 40 Abbildungen.
Vorbemerkung: Originalberichte (reports) von staatlichen Forschungsgstatten 773 1. Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4
a) Definition des Begriffes "Aktivitat" . . . . . . . 774 b) Radiometrische Analyse nach HEVESY und PANETH 775 c) Radioindicatoren-Verdiinnungsanalyse . . . . 778 d) Ermittlung des Nutzeffekts von Zahlrohren 779 e) Berechnung der spezifischen Aktivitat von fUr Indicatorversuche vorgesehenen Pra-
paraten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 780 f) Die Abfallskorrektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 781
2. Voraussetzungen fUr den Vergleich von mit dem GEIGER-MuLLER-Zahlrohr gemessenen Aktivitaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 781
3. Die Messung radioaktiver Substanzen in fester Phase und die Herstellung der erforder-lichen Praparate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 787 a) Die Gewinnung geeigneter MeBpraparate durch Einengen von Losungen 787 b) Herstellung von MeBpraparaten aus Suspensionen. . . . . . . . . 789 c) Ausmessung von Papierchromatogrammen und -elektropherogrammen . 794
4. Messungen in fliissiger Phase . . . . . . . . . 796 5. Messungen in gasformiger Phase. . . . . . . . . . . 798 6. Hinweise zur Aktivitatsbestimmung und zur Handhabung einzelner wichtiger Radio-
nuclide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800 a) Der radioaktive Kohlenstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800
ex) Bestimmung der Radioaktivitat durch Messung von ausgefalltem Bariumcarbonat 800 (3) Aktivitatsbestimmung von radioaktivem Kohlendioxyd im GEIGER-MuLLER-
Zahlrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815 y) Empfindlichkeit der Nachweismethoden zur Messung von HC . . . . . . . . . 819 0) Verarbeitung und Abfiillung von Substanzen mit hohem Dampfdruck und groBer
spezifischer Aktivitat . 820 b) Der radioaktive Schwefel . 821 c) Der radioaktive Phosphor. 822 d) Die radioaktiven Halogene 822
ex) Fluor 823 (3) Chlor. 823 ~Brom 8M 0) Jod . 825 c:) Bestimmung von Brom- und Jodaktivitaten nebeneinander 830 C) Astat (Element 85) 830
e) Tritium (T=3H) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831
XVI
f) Die radioaktiven .Alkalimetalle oc) Natrium . fJ) Kalium y) Rubidium 0) Casium ..
Inha1tsverzeichnis.
g) Die radioaktiven Erdalkalimetalle oc) Beryllium. fJ) Magnesium y) Calcium . 0) Strontium 10) Barium ~) Radium .
h) Die seltenen Erden und die Transurane i) Elemente der N ebengruppe Va.
Vanadium .......... . k) Elemente der Nebengruppe VIa.
oc) Chrom .. fJ) Molybdan. y) Wolfram .
1) Uran .... m) E1emente der Nebengruppe VIla
Mangan ........... . n) Elemente der Nebengruppe VIlla.
oc) Eisen . . . . . . . . fJ) Kobalt. . . . . . . .
0) Elemente der N ebengruppe I b oc) Kupfer. fJ) Silber .'. . . . . . . y) Gold. . . . . . . . .
p) Elemente der Nebengruppe lIb . oc) Zink. . . . fJ) Cadmium ..... . y) Quecksilber .... .
q) Elemente der Gruppe III oc) Gallium fJ) Indium ....... . y) Thallium. . . . . . .
r) Elemente der Gruppe IV . oc) Germanium fJ) Zinn . y) Blei . . . . . . . .
s) E1emente der Gruppe V oc) .Arsen . . fJ) .Antimon . . . . . . y) Wismut ..... .
t) Elemente der Gruppe VI . oc) Se1en. . . fJ) Tellur . . . . . . . .
7. Richtlinien fiir die Handhabung radioaktiver .Atomarten a) Rege1n zur Errichtung eines radiochemischen Laboratoriums . b) Spezielle Gerate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c) Vorbereitung von Praparaten, die im Reaktor bestrahlt werden sollen
Dosimetrie und Strahlenschutz. Von H . .A. KUNKEL. Mit 10 .Abbildungen. 1. Die Dosierung radioaktiver Substanzen .
a) Dosis und Dosisleistung . . . . . . b) Biologische Wirksamkeit ionisierender Strahlen c) To1eranzdosen . . . . . . . . d) Berechnung der Strah1endosis .
oc) oc- Strahler fJ) fJ-Strahler y) y-Strahler 0) K-Strah1er
Seite
836 836 837 838 839 840 840 841 842 843 844 845 847 849 849 850 850 850 852 853 853 853 854 854 858 860 860 861 862 863 863 864 866 867 867 867 868 869 869 869 871 872 872 873 875 875 875 876 877 881 883 889
890 891 892 893 893 894 895 896. 898
Inhaltsverzeichnis. XVII Seite
s) Mischstrahler . . . . . . . . . . . . . . . 898 1;) Zerfallsketten. . . . . . . . . . . . . . . 899
e) Maximal zulassige Mengen inkorporierter Isotope 900 (X) Dosiskonstanten und Toleranzkonzentration . 900 (3) Anreicherung und Ausscheidung . . . . . . 901 y) Toleranzkonzentrationen in Atemluft und Trinkwasser 903
2. Grundsatze des Strahlenschutzes. . . . . . • . . . . . . 904 a) Die Gefahren einer Schadigung durch ionisierende Strahlen 905
(X) Friihschaden . . . . . . 905 (3) Spatschaden . . . . . . . . . . . . . . 906 y) Genetische Schadigungen ....... 908
b) Schutz gegen Corpuscularstrahlung von auBen 909 (X) (X- und f3- Strahler . . . . . . . . . . . 909 (3) Neutronenquellen . . . . . . . . . . . 910
c) Schutz gegen Quantenstrahlung von auBen 911 (X) K- und Bremsstrahlung . . . . . . . . 911 (3) y-Strahlung und Positronenvernichtungsstrahlung. 911
d) Die Gefahren radioaktiver Verseuchungen und der Inkorporation von Radioisotopen 914 e) Chemischer Strahlenschutz . . . . . . . 915 f) Gefahrenklassen der Isotopenarbeit . . . 916
3. Praktische MaBnahmen zum Strahlenschutz . 917 a) Schutzvorschriften . . . . . . . . 917 b) Arbeits- und Aufbewahrungsraume. 918 c) Schutzeinrichtungen 919 d) Arbeitsgerate . . . . . . 920 e) Schutzkleidung . . . . . 923 f) Radioaktive Entseuchung 924 g) Beseitigung radioaktiver Abfalle 925 h) Transport von Isotopen 927 i) Strahlenschutzmessungen . 927
(X) Personelle Dosismessung 927 (3) Messung der Ortsdosis . 928 y) Aktivitatsmessung von Wasser und Atemluft 930
j) Arztliche Uberwachung. . . . . . . . . . . . 930
Statistische Auswertung der Versuchsergebnisse. Von Professor Dr. S. KOLLER-Wiesbaden. Mit 26 Abbildungen.
A. Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931
1. Die grundlegenden statistischen Begriffe und MaBzahlen. 932 a) Haufigkeitsverteilung . . . . . . . . . . 932 b) Mittelwerte ................... 934 c) Streuungsmaile. Die mittlere Abweichung. . . . . . 935 d) Haufigkeitsverteilung mehrerer Merkmale, Korrelation und Regression 937
2. Die statistischen SchluBweisen . . . . . . . . . . . . . . 939 a) Kollektiv und Stichprobe. Das Problem der Verallgemeinerung. . . 939 b) Die statistischen Mailzahlen im Kollektiv und in der Stichprobe. Mittlerer Fehler 941 c) Der SchluB yom Kollektiv auf die Stichprobe (direkter SchluB) 942 d) Der Riickschluil von der Stichprobe auf das Kollektiv . 943 e) Die Sicherheitsstufen einer statistischen Aussage . 943 f) Die statistischen Priifverfahren. . . . . 945
B. Die statistische Bearbeitung von Haufigkeiten
1. Verteilungsgesetze von Haufigkeiten . a) Die binomische Verteilung ...... . b) Die POIssON-Verteilung ....... . c) Die N ormalverteilung als Grenzfall der binomischen Verteilung d) Andere kombinatorische Verteilungen
Die hypergeometrische Verteilung 2. Die Beurteilung von Haufigkeiten. .
a) Die Beurteilung einer Haufigkeit . b) Vergleich zweier Haufigkeiten . c) Vergleich mehrerer Haufigkeiten (x2cVerfahren)
946
946 946 949 949 953 953 953 953 957 957
XVIII Inhaltsverzeichnis. Seite
C. Die statistische Bearbeitung von MeBreihen . . 961 1. Verteilungsgesetze in MeBreihen . . . . . . 961
a) Die Kennzeichnung von Haufigkeitsverteilungen 961 b) Die N ormalverteilung in biologischen Reihen. . 962 c) Genauigkeit und Fehlerfortpflanzung in MeBreihen 965
2. Die Beurteilung von Mittelwerten . . . . . 967 a) Beurteilung eines Mittelwertes (t-Priifung) 967 b) Der Vergleich zweier Mittelwerte . 969
rx) Die Differenz zweier Mittelwerte 969 f3) Der Quotient zweier Mittelwerte 971
3. Vergleich von Anordnungsreihen . 972 4. Folgepriifung (Sequenzanalyse) 973 5. Die Beurteilung von Streuungen . 977 6. Die Methode der Streuungszerlegung. Vergleich mehrerer Mittelwerte 977
a) Das Zusammenwirken von methodischem Fehler und biologischer Variabilitat 978 b) Das Grundschema der Streuungszerlegung. Homogenitatspriifung fiir eine Grup-
pierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 979 c) Streuungszerlegung bei 2 Gruppierungen. Vergleich mehrerer Mittelwerte mit
.A.usschaltung eines Storungsfaktors . . . . . . . . . . . . . . . 986 d) Streuungszerlegung bei zweifacher Gruppierung mit Wiederholungen . 990 e) Streuungszerlegung bei Untergruppierung. Einzelvergleiche . . . . . 991 f) Streuungszerlegung bei mehr als 2 Gruppierungen . . . . . . . . . 996 g) Streuungszerlegung bei mehr als 2 Gruppierungen mit Wiederholungen 999
D. Die statistische Bearbeitung von Zusammenhangen ....... 1001 1. Die Beurteilung eines Korrelations- und Regressionskoeffizienten 1001 2. Deutung von Korrelationen . . . . . . . . . . . . . . 1002 3. Korrelation und Regression bei mehr als zwei Variablen . 1004 4. Nichtlineare Korrelationen und Rangkorrelationen. . . . 1006 5. Trennverfahren (Diskriminanzanalyse). . . . . . . . . . 1007 6. Streuungszerlegung mit zwei Variablen (analysis of covariance) . 1008 7. Zeit-Wirkungskurven . . . . . . 1011 8. Dosis-Wirkungskurven . . . . . 1016
a) .A.uswertung einer Einzelkurve. 1016 rx) Probitanalyse. . . . . . . 1017 f3) Logitanalyse . . . . . . . 1019
b) Vergleich zweier paralleler Dosis-Wirkungskurven 1020 E. Versuchsplanung . . . . . . . . . . . . . 1024
1. Prinzipien der Versuchsplanung . . . . . 1024 2. Die Hauptschemata der Versuchsplanung . 1026
Haufig benutzte Symbole 1035
Namenverzeichnis 1037
Sachverzeichnis . 1070
Verzeichnis der in diesem Band iiber die in DIN 1052 und DIN 1502, Beiblatt hinaus besonders stark gekiirzten Buch- und Zeitschriftentite!.
Bucher.
d'Ans-Lax: Taschenbuch fiir Chemiker und Physiker. Hrsg. D'ANS, J., U. E. LAx. 2. Aufl. Berlin, Gottingen, Heidelberg 1949.
A.O.A.O., Meth. Analysis: Association of Official Agricultural Chemists. Official and Tentative Methods of Analysis. Washington. 5. Auf!. 1940. 6. Auf!. 1945/46.
Gattermann-Wieland: Die Praxis des Organischen Chemikers von GATTERMANN, L .. bearbeitet von WIELAND, H. 34. Auf!. Berlin 1952.
t'an der Haar, Anleitung: Anleitung zum Nachweis, zur Trennung und Bestimmung der Monosaccharide und Aldehydsauren. Berlin 1920.
Hinsberg-Lang: HINSBERG, K., U. K. LANG: Medizinische Chemie fiir den klinischen und theoretischen Gebrauch. 2. Auf!. Miinchen, Berlin 1951.
Neubauer-Huppert: Analyse des Harns, zugleich 11. Auf!. von NEUBAUER-HuPPERTS Lehrbuch. Bearbeitet von ELLINGER, A. u. a. 2. Bde. Wiesbaden 1910-1913.
Org. Syntheses: Organic Syntheses. New York, London 1921. - Aullerdem Sammelbande. Pregl-Roth: ROTH, H.: Die quantitative organische Mikroanalyse von FR. PREGL. 4. Auf!. Berlin
1935. 6. Auf!. Wien 1949. Pigman-Goepp, Oarbohydrates: PIGMAN, W. W., and R. M. GOEPP jr.: Chemistry of Carbohydrates.
New York 1948. Stepp-Kuhnau-Schroder, Vitamine: STEPP, W., J. KUHNAU U. H. SCHRODER: Die Vitamine und ihre
klinische Anwendung. 6. Auf!. 1944. 7. Auf!. Bd. 1. 1952. Tollens-Elsner: TOLLENS, B., U. H. ELSNER: Kurzes Handbuch der Kohlenhydrate. 4. Auf!. von
ELSNER, H. Leipzig 1935.
A. A.e.P.P. Am. Soc. B. B.Z. O. Or. D.m.W. H. Helv. J. biol. Oh. Kli. Woo M.m.W. Soc.
Zeitschriften.
Justus Liebigs Annalen der Chemie. Naunyn-Sehmiedebergs Archiv fiir experimentelle Pathologie und Pharmakologie. Journal of the American Chemical Society. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. Ab Bd. 80,1947: Chemische Berichte. Biochemische Zeitschrift. Chemisches Zentralblatt. Comptes Rendus hebdomadaires des Seances de l'Academie des Sciences. Deutsche Medizinische W ochenschrift. Hoppe-Seylers Zeitschrift fiir Physiologische Chemie. Helvetica Chimica Acta. Journal of Biological Chemistry. Klinische W ochenschrift. Miinchener medizinische W ochenschrift. Journal of the Chemical Society, London.
