Kolloidmodelle zur Illustration biologischer Vorgänge I

Kolloidmodelle zur Illustration biologischer Vorg&nge I.

Dreisalzeffekte bei der Keimung von Krustentiereiern und bei Phosphatiden.

Von H . G . B u n g e n b e r g de J o n g , J. van der M e e r und L. G. M. Baas B e c k i n g .

(Aus dem Biochemischen und Botanischen Institut der Universit~t in Leiden.)

(Mit 13 Figuren.) (Eingegangen am 24. Juni 1935.)

I. Einleitung: Dreisalzeffekte bei der Ke imung y o n Krustent iere iern.

Erkl/irungen yon Salzeffekten auf Lebewesen mit Hils der Kolloid- chemic sind schon oft gegeben worden (Literatur bei R u b i n s t e i n l ) , G e l l h o r n ~ ) , M o s e r a ) , H o e b e r 4) u. a.), doch stehen unseres Erachtens tiberzeugende Argumente s solche Analogien noch aus. DaB Ladungs- effekte eine Rolle spielen, hat zwar M i c h a e l i s 5) sehr plausibel gemacht, und dab diese Effekte in Lipoidsystemen oder in ihrer Nachbarschaft an- greifen, wird heute wohl fast aligemein anerkannt.

Doch hat das bisher bekannte Versuchsmaterial an lebenden Ob- jekten viels den Nachteil, dab Zusammensetzung und Gesamtkon- zentration der Salzgemische nicht in geniigendem Mage variiert wurden. Diese Unvollst~ndigkeit des biologischen Gegebenen abet erschwert in besonderem Mage jeden Vergleich mit etwaigen Kolloidmodellen.

x) D. L. Rubinstein, Das Problem des physiol. Ionenantagonismus. Proto- plasma 4, 259 (1928).

2) E. Gel lhorn , Neuere Ergebnisse der Physiologie (Leipzig, F. C. W. Vogel, 1926). - - Quantitative studies in Ion Antagonism. Biol. Bull. 50, 339 (1930).

a) H. Moser u. Carla Moser-Egg, Physikaliseh-chemische Gleichgewichte im Organismus (Leipzig u. Wien, F. Deuticke, 1934).

a) R. Hoebe r , Physikalische Chemie der Zelle und der Gewebe (Leipzig, W. Engelmann, 1926).

5) L. Michaelis, Ionic Transfer Numbers. J. Gem Physiol. 10 (1927).

BUNGENBERG DE JONG, V. D. MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE 1 3 8 5 .

Weiter fehlt es an geeigneten biologischen Objekten, die man inamer zur Verf~igung hat, und mit denen man beliebig grol3e Versuchsreihen tats~ichlich in einem weiten Konzentrationsbereich ausffihren kann.

Nachdem einer yon uns [Bans Beck ing1 ) ] in der Salzflagellate D u - n a l i e l l a v i r i d i s T e o d ein geeignetes Objekt gefunden hat, bei dem man sowohl negative l]berfl/ichenladung, als auch Ionenantagonismus demon- strieren konnte, stellte sich heraus, dab der gew6hnliche Salzkrebs, A r t e- mia s a l i na L. (mit dem schon M a r t i n und W i l b u r gearbeitet hatten), weit bessere M6glichkeiten lieferte.

Dieser kleine Krebs kommt in ungeheuren Mengen in den Kalifor- nischen Salinen vor und produziert dort soviele Eier, dab man sie in mehreren Kilogramm aufein Hektar ernten kann. Das Produkt l~il3t sich sch6n

s~tubern und ist viele Jahre haltbar, so daf~ wir noch immer mit Eiern yon der 1929er Ernte arbeiten.

Man kann nun die Lebensf/ihigkeit der aus diesen Eiern ausschlfip- fenden Nauplii in verschiedenen Salzgemischen untersuchen und auf diese Weise ein einfaches ,,plus oder minus"-Kriterium anwenden, das klare und reproduzierbare Resultate ergab (J a c o b i und Baa s B e c kin g2) Baas B e c k i n g und Boonea) . Die Eier liefern lebende Nauplii in reinen Kochsalzl6sungen yon 0,018 bis 3,5 molar.

Wir haben also auch den Vorteil eines sehr groBen potentiellen Elek- trolytmilieus. Die Versuche wurden ausschliel31ich mit Gemischen yon kristallisierten Chloriden yon Kalium, Natrium, Kalzium und Magne- sium ausgef/ihrt. 50 mg Eier wurden in 100-ccm-K61bchen, in denen sich 50 ccm LSsung befanden, bei 250 C bebr/itet und nur solche Kulturen als positiv betrachtet, welche Nauplii lieferten, die mehr als 9.4 Stunden in dieser L6sung schwimmen blieben. In dem zweiten Instar entwickelt sich schon ein Darm, und die Resultate werden dann aus mehreren Grfin- den nicht mehr eindeutig.

In jedem KSlbchen befand sich nun ein Dreisalz-Elektrolytgemisch, und zwar haben wir haupts~ichlich die verschiedenen Natriumchlorid- Kalziumchlorid-Magnesiumchlorid-Kombinationen untersucht.

Wenn man Dreiecksdiagramme benutzt, so lassen sich die Resultate am leichtesten darstellen (Fig. 1).

1) L. G. M. Baas Becking, Obse,-vations on DunalieUa viridis Teod. Contrib. to Marine Biology. Stanford 109. (1930).

2) E. F. Jacobi und L. G. M. Baas Becking, Tijdschr.Ned. Dierk. Ver. 3 e Serie 8, 145 (19:'Lq).

a) F. E. Boonc u.L.G.M. Baas Becking, Salt effects on Eggs and Nauplii of Artcmia salina. J. Gen. Physiol. 14 (1931).

3 8 6 KOLLOID-BF.,IHEFTE BAND 42, HEFT 10~12

Aus der Figur I/iBt sich ableiten, dab bei der Totalmolaritiit yon 3,50 Keimung nur in 3,50 tool. Kochsalzl6sung stattfindet. Bei der Total- molarit/it yon 3,00 finden wir schon einen kleinen Keimungsbezirk (den zwischen dem Eckpunkt ,,NaCI" und der Linie A--B) , dessen Grenze

CoCI.~ /

NaCI ,~,.~ o/,l,a

/ / ~ o o ~ .

,..~ ~*t .

Fig. 1.

freilich unregelm~iBig ist. Diese Fehlerquelle hat einen praktischen Grund. Denn man kann nut eine beschr/inkte Zahl Versuche anstellen und eine UnregelmiiBigkeit von nur einem K61bchen in einer Reihe mul3 dann das Bild schon merklich veriindern. Wir fiihlen uns daher berechtigt, die Un- regelmhSigkeiten in der Keimungsgrenzc experimentellen Fehlern zu- zuschreiben.

Man sieht, wie das potentielle Elektrolytmilieu bei sinkender Salz- konzentration immer gr6Ber wird. Die Keimungsgrenzcn verschieben sich nach unten.

Bei einmolarer Gesamtkonzentration sind unsere Versuche ab- geschlossen, und wir mSchten an anderer Stel!e tiber die Resultate unserer Versuche von Nu}l- bis Einmolar berichten.

Die Keimungsgrenzen sind freilich nur Projektionen; wir k6nnen die Resultate auch in eincm prismatischen Raummodell abbilden, wie es Fig. 2 zeigt. Hier haben wit freilich angenommen, dab die Figur eine regelm~iSige Oberfl/iche darstellt und also die Unstetigkeiten in Fig. 1 ausgliittet.

BUNGENBERG DE JONO, V.D. MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I 387

Diese ausgegl/itteten Kurven k6n- nen wir nun zur Untersuchung der Zweisalz-Kombinationen verwenden. Die Fig. 3 und 4 zeigen die Keimungs- grenze in den konventionellen Zwei- diagra .mmen.

Kalziumchlorid und Magnesium- chlorid werden bis zu etwa 0,8 mol. toleriert; beim ersten Anblick geben die gradlinigen Kurven das bekannte Bild der Additivit/it; unsere neueren Ver- suche haben aber zeigen k6nnen, dab unterhalb 0,2-tool. Natriumchlorid die Giftigkeit der Kalzium- und Magne- siumsalze wieder zunimmt und dab man es auch hier n'fit einem wirklichen Antagonismus zu tun hat.

Diese Resultate, fiber die hier nut ganz kurz referiert worden ist, sind aber die Ursache gewesen, daf~ der eine yon uns, der sich schon !ange mit Elek- trolyteffekten auf Kolloide besch~iftigt hat (H. G. B u n g c n b e r g de J o n g )

~ a

3

C ~ . . s

Fig. 2.

begonnen hat, auch Dreisalzeffekte an Kolloidmodellen zu studieren. Weil aber die untenstehenden Versuche durch die hier erw/ihnten

biologischen Ergebnisse veranlal3t worden sind, und auch well die kolloidchemischen Versuche einige provisorische Folgerungen erm6g-

I C~Cl z a,~ S "

0.50

o ,j

11 o ~

02

"A~CI

Fig. 3.

|

Fig. 4.

388 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 42, HEFT 10--12

lichen, die auch fiir die Biologie wichtig sein di~rfen, sind die biologischen ,,Vorversuche" in diesem Abschnitt erw/ihnt.

II. Wahl des Kol lo idsystems, Solbereitung, Methodik.

Die ausgedehnten Erfahrungen der BioIogie haben uns mit der Auf- fassung vertraut gemacht, dab eine ,,Lipoidschicht" (in der Phosphatide die wesentliche Rolle spiclen) die Integrit/it der lebenden Substanz ge- w~ihrleistet.

Falls kolloidchemische Dinge wesentlich mitbestimmend ftir die Gesetzm~il3igkeiten des biologischen potentiellen Milieus (vgl. Ab- schnitt I fi.ir den Fall der Keimung von Krustentiereiern) sind, mfil3ten daher letztere ebenfalls im kolloidchemischen Verhalten dcr Phosphatide auftreten.

Da yon dem einen yon uns (Baas Beck ing) /ihnliche Gesetz- miiBigkeiten fiJr das potentielle Milieu ebenfalls an pflanzlichen Objekten aufgefunden wurden, erschien es uns erwi.inscht, die gcplante Unter- suchung des Verhaltens in Dreisalzgemischen auf mehrere Phosphatid- pr~iparate sowohl tierischer wie pflanzlicher Herkunft auszudehnen.

Die vorliegende Arbeit besch~iftigt sich nut mit einem dieser Phos- phatide, die sp~iter an den zwei weiteren Pr/iparaten angestellten Unter- suchungen (welche ganz zu demselben Ergebnis f/ihrten) soilen an anderer Stelle 1) ver6ffentlicht werden.

Als Ausgangsmaterial diente ,,Planticin 61frei" (Riedel) . Vor kurzem wurden orientierende Untersuchungen fiber die Hydrosole dieses Phosphatidpr~iparates ver6ffentlichtZ), daselbst beschrieben wir auch zwei Methoden ftir die Herstellung von Hydrosolen dieses alkoholunl6s- lichen Phosphatids. Die eine davon, die ,,Resorcinmethode", wurde fiir die Herstellung der hier benutzten Sole verwendet, doch ging eine De- sensibilisierung und zweimalige Fraktionierung unter Zuhilfenahme der Alkoholunl6slichkeit vorher:

15 g Phosphatid gel6st in 150 ccm ~ther werden filtriert und mit 450 ccm Azeton gef/illt. Der Niederschlag, gel6st in 50 ccm Ather, wird mit 100 ccm Alkohol gef~illt und diese Behandlung nochmals wiederholt. Der Kolben, an dessen Wand der ziemlich fltissige Niederschlag fest- geklebt war, wurde in ein Wasserbad von 40 o gestellt, und so lange vorerw~irmte Luft i.ibergeleitct, bis der Geruch nach Alkohol kaum mehr zu bemerken war, sodann der Kolben gewogen. Jetzt wurde der Nieder-

1) In ,,Protoplasma 24". 2) I-I. G. B u n g e n b c r g dc J o n g , G. V e r b e r g u. R .F . W e s t e r k a m p ,

Kolloid-Z. 71, 194 (1935).

BUNOENBERO DE JONO, V.D. MEER u. BAAS BECKING, IKOLLOIDMODELLE ! 389

schlag in etwa 30 g )~ther gel6st, und dazu eine L6sung yon 5 g Resorcin in 8 ccm )~ther (unter Nachspfilen mit 5 ccm •ther) gefiigt. Durch f2ber- leiten von Luft bei 40 o (wie oben) wurde jetzt der ~ther his auf 3,5 g verjagt. Der hinterbleibende salbenartige Riickstand enth/ilt die Haupt- menge des (resorcinenthaltenden) Phosphatids und eine fiberstehende, diinnfl/.issige, wenig Phosphatid enthaltende Schicht, welche verworfen wurde. Hierauf wurde in der K~ilte (Dauer 1 Stunde) in konzentrierter Resorcinl6sung (120 g Resorcin -+- 80 g Wasser) gel6st. Die etwas trfibe L6sung wurde nach Filtration bei 400 in 760 ccm destilliertes Wasser unter heftigem Riihren eingespritzt und das entstandene Sol dutch sieben- t/igige kontinuierliche Dialyse (Stern-Dialysator bei 6 ~ vom Resorcin befreit.

Das etwas triibe, sonst gut durchsichtige Sol verh~lt sich Neutral- salzen gegen~ber in derselben Weise, wie das frfiher nach der ,,Isopropyl- alkoholmethode" l~ereitete So11), bei dem ebenfalls die Desensibilisation vorherging.

Es wird bei Zimmertemperatur sofort yon Neutralsalzen der Typen 2--1 und 3--1 gef~illt, w~hrend Neutralsalze des Typus 1--1 keinen Ein- flul3 haben. (Die Resorcinmethode ohne Vorschaltung der Desensibili- sation liefert zwar sehr klare Sole, doch entsteht auch mit Natriumchlorid in genfigender Konzentration eine sehr geringe Triibung.)

Im ganzen wurden ffir die vorliegende Untersuchung zwei Sole nach obiger Vorschrift bereitet, von denen eines fiir die Untersuchung des Einflusses yon Gemischen yon Kalziumchlorid + Magnesiumchlorid -{- Natriumchlorid (Abschnitte IIl und VI) benutzt wurde, das zweite fiir den EinfluB yon Gemischen yon Lanthannitrat + Luteokobaltchlorid + Natriumchlorid (Abschnitt V). Das Trockengewicht der beiden Sole be- t~ug 0,23 P~oz. Der Resorcingehalt wurde nach der friiher beschriebenen Methode beim zweiten Sol kontrolliert, er betrug nut 0,001 Proz.

Von den benutzten MeBmethoden sei hier nut kurz auf die Messung der Elektrophoresegeschwindigkeit eingegangen. Es wurde eine etwas abge/inderte mikroskopische Kuvette nach Northrop z) benutzt (mit um- kehrbaren Zink-Elektroden), mit der es m6glich war, bis in die h6chsten Salzkonzentrationen Messungen auszuf/.ihren. Fiir Einzelheiten der Ap- paratur und Methodik sei auf eine andere Stelle verwiesen3). Der haupt-

x) H. G, B u n g e n b e r g de J o n g , G. V e r b e r g u. R. F. W e s t e r k a m p , loc. tit.

2) j . H. N o r t h r o p , J. Gen. Physiol. 6, 629 (1922). 3) H . G . B u n g e n b e r g de J o n g u. P. H. T e u n i s s e n , Rec. Tray. Chim. 54,

460 (1935).

3 9 0 KOLLOID-BBIHEFTE BAND 42, HEFT 10--12

s~ichliche Zweck der Untersuchung war die Bestimmung jener Mischungs- verh~iltnisse dreier isomolarer Neutralsalzl6sungen, bei denen der Um- ladungspunkt vorliegt. Dieser wurde durch graphische Interpolation aus den Mel3ergebnissen bestimmt. Z .B . in Gemischen dreier isomolaren Salzl6sungen wurde eine gegebene Mischung zweier Salzl6sungen, z. B. 1 Vol. Kalziumchlorid + 3 Vol. Magnesiumchlorid - - in verschiedenen Mischungsverh/iltnissen mit der dritten - - Natriumchlorid - - gemischt und die kataphoretische Geschwindigkeit der Fl6ckchen bzw. Koazer- vattr6pfchen gemessen. Es wurde nun ausprobiert, welches dieser Mischungsverh/iltnisse - - entweder die prozentuale des Kalziumchlorid- Magnesiumchlorid-Gemisches oder die des Natriumchlorids im Gesamt- gemisch - - die gfinstigsten Interpolationsm6glichkeiten bietet. In vielen F~illen erh/ilt man im Teile des Diagramms, der fiir die Interpolation des Umladungspunktes nfitzlich ist, nahezu gerade Linien, falls man die ge- messenen Geschwindigkeiten (in willkfirlich gew/ihlten Mel3einheiten) als Funktion der L o g a r i t h m e n des Mischungsverh~ilmisses eines der beiden oben angegebenen Ausdriicke ffir das Mischungsverh~iltnis als Ordinaten eintr~igt.

III. A u s f loekung in G e m i s c h e n y o n K a l z i u m c h l o r i d - M a g n e s i u m c h l o r i d . N a t r i u m c h l o r i d .

Ein Analogon zu dem biologischen Befunde liefert zuerst die Aus- flockung unseres Sols in Gemischen von Kalziumchlorid mit Magnesium~ und Natriumchlorid.

Ausgehend von Stamml6sungen dieser Salze, jede yon 0,03 bzw. 0,3 Mol, wurden Versuchsreihen angesetzt v o n d e r Zusammensetzung: 20 ccm Elektrolytgemisch (v on variierendem Mischungsverh~ilmis) q- 5 ccm Sol I, und nach einer Stunde Wartezeit mit dem Extinktometer yon Moll die ,,Lichtabsorption" (Zerstreuung des Lichtes durch Trfibung) gemessen.

Die Resultate sind in die Dreiecksdiagramme eingezeichnet (Fig. 5 A und B), und zwar sind dort die Zusammensetzungen der Salzgemische angegeben, bei denen die Trfibung 20, 60, 70, 72,5 bzw. 74 Proz. betrug.

Unterhalb des schraffierten Balkens zwischen 90 und 60 Proz. Trfi- bung liegt das Gebiet starker Trfibungen (bis fiber 70 Proz.). Oberhalb des Balkens nimmt die Trfibung rasch ab. (Mit Natriumchlorid allein flockt unser Sol nicht aus.) Der Balken stellt somit das Gebiet der Salz- gemische dar, in dem die relativ starke Ausflockung eben einsetzt.

Folgende Analogien sind nun mit dem Verschieben der Keimgrenze in den vorerw/ihnten biologischen Versuchen vorhanden"

BUNGENBERG DE JONG, V.D. MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I ~ 9 1

Ma Ct

Fig. 5A.

Fig. 5 B.

392 KOLLOrD-BEII--IF.FI'E BAND 42, HEFT 10--12

1. Der Balken verschiebt sich bei Erh6hung der Gesamtmolardt~it nach dem Natriumchlorid-Eckpunkt des Dreieckdiagramms.

2. Bei dieser Verschiebung tritt ein deutlicher Antagonismus Natrium- chlorid - - Kalziumchlorid bzw. Natriumchlorid - - Magnesium- chlorid bzw. Natriumchlorid - - Magnesiumchlorid + Kalzium- chlorid zutage.

Man vergleiche Tabelle 1, in der die Konzentration yon Natrium- chlorid und Kalziumchlorid bzw. Magnesiumchlorid bzw. Kalzium- chlorid + Magnesiumchlorid ffir die experimentell bestimmten Punkte der Kurven ffir 20 Proz. bzw. 60 Proz. Triibung aus 8alzzusammensetzung und Gesamtmolarit~t errechnet sind.

T a b e l l e 1.

Kombination yon NaCI mit den Chloriden yon

Ca Triibung Ca + Mg (3: 1)

yon | C a + M g ( l : l ) ! 20 Proz. | Ca + Mg (1 : 3)

/Mg

Triibung { Ca yon Ca + Mg (3: 1)

60 Proz. Ca -t- Mg (1 : 1 )

A yon 0,024 mol

CaCI~ + MgCI~ NaC1 MiUimol Millimol

5,5 18,5 6,5 17,5 7,9 16,1

11,5 12,5 14,4 9,6

9,4 14,6 11 13 16,8 7,2

A yon 0,24 mol

CaC12+ MgCla Millimol

12 14 19 24 29

22 26 31

NaC1 MiUimol

228 226 221 216 211

218 214 209

Aus jeder horizontalen Reihe ist zu ersehen, dab bei Erh6hung der Natriumchloridkonzentration (z. B. erste Zeile yon 18,5 bis 228 m. Mol) zur Erzielung eines vergleichbaren Ausflockungszustandes auch die Kon- zentration des Kalziumchlorids bzw. Magnesiumchlorids bzw. Kalzium- chlorid-Magnesiumchlorids erh6ht werden mug. (Z. B. erste Zeile yon 5,5 bis 12 m. Mol.)

IV. Die Umladung in Gcmischen yon Kalz iumchlor id- Magnes iumchlor id . Natr iumzhlorid .

a) Die U m l a d u n g s l i n i e n im i s o m o l a r e n Sa lzd re i eck .

Es wurde 5 ccm Sol zu 20 ccm Gemisch yon isomolaren L6sungen der drei Neutralsalze pipetdert, und mit Hilfe der yon N o r t h r o p beschriebenen Kiivette die kataphoretische Geschwindigkeit der kleinsten freischwebenden F16ckchen bzw. Koazervattr6pfchen gemessen, und

BUNGENBERG DE JONG, V.D.MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I 393

durch graphische Interpolation die Lagen der Umladungspunkte bestimmt.

Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben und in der Fig. 6 abgebildet.

Tabel le 2.

U m l a d u n g in G e m i s c h e n y o n K a l z i u m c h l o r i d + Magnes ium- ch lo r id + N a t r i u m c h l o r i d .

N a t r i u m c h l o r i d g e h a l t in Molek i i l p rozen t en der Kalz ium- ch lor id - M a g n e s i u m c h l o r i d - N a t r i u m c h l o r i d - G e m i s c h e .

Gemische yon NaC1 mit Gesamte

Molaritiit CaC12 CaC12 - - MgC12 CaCI~-- MgCI~ CaCI~ -- MgC12 MgC1 a 3:1 1:1 1:3

0,079 0,100 0,132 0,240 0,80 2,40

0 19 35 58,5

8 5 , 5 98,1

q

11,5

54

0 21 50 84,5 98,3

45 0

38 82 97,5

Fig. 6.

394 KOLLOID-BEIFtEFTE BAND 42, HEFT 10---12

Aus Fig. 6 geht hervor, dab bei konstanter Gesamtmolaritiit die Lage des Umladungspunktes dutch eine gerade Linie dargestellt wird, die sich etwa parallel zu sich selbst bei Erh6hung der Gesamtmolaritiit nach dem NaC1-Eckpunkt des Dreiecks hin verschiebt.

b) Die Umladungsf l i i che im Dreisa lzpr isma.

In der r~umlichen Darstellung yon Fig. 7 ist als Ordinate die Ge- samtmolaritiit eingetragen. Die Umladungslinien der Fig. 7 sind also die

Schnittlinicn der auf verschiedenem A~aCt

=

Fig. 7.

mse2 Niveau liegenden Dreiecke mit einer Fliiche, welche wir Umladungsfliiche nennen woUen.

Diese Regelfl~che schneider die Kanten in den Umladungspunkten fiir Kalziumchlorid bzw. f~ir Magnesium- chlorid. Der sehr wahrscheinliche Schnittpunkt mit der Natriumchlo- ridkante konnte nicht bestimmt werden, well in reinem Natriumchlorid keine Ausflockung eintritt. (Bei ana- logen Untersuchungen 1) an anderen sensibilisierten Phosphatidsolen ist dieser Schnittpunkt in der Tat vorhanden.)

c) Der A n t a g o n i s m u s Na t r ium- c h l o r i d - K a l z i u m c h l o r i d bzw. N a t r i u m c h l o r i d - M a g n e s i u m -

chlorid.

Aus der Zusammensetzung (in Molektilprozenten) und der Gesamt- molarit~t ist ffir alle Umladungs-

punkte die Konzentration jcdcr der Komponenten der Salzgemische zu berechnen. Diese Berechnungen sind in den Tabellen 3 und 4 nur ffir die beiden biniiren Kombinationen Natriumchlorid-Kalziumchlorid, Natriumchlorid-Magnesiumchlorid ausgefiihrt.

x) SoU in ,,Protoplasma P.A" ver6fl'entlicht werden.

BUNOENBERG DE JONG, V. D. MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE 1 3 9 5

T a b e l l e 3. A n t a g o n i s m u s CaC12 - - NaCI.

Gesamt- CaC12- NaCl- CaCL a- molaritit Konzentration Konzentration Konzentmdon

(Mol im Liter) (Mol im Liter) in Proz.

0,079 0,100 0,132 0,240 0,80 2,40

0,079 0,081 0,0858 0,0996 0,116 0,0456

0 0,019 0,0462 0,1404 0,684 2,354

100 102,5 108,5 126 147

58

T a b e l l e 4. A n t a g o n i s m u s MgC12 - - NaCl.

Gesamt- molarit~t

0,132 0,240 0,80 2,40

MgC12- Konzentration (Mol im Liter)

0,132 0,149 0,144 0,060

NaCl- Konzentration (M01 im Liter)

0 0,091 0,656 2,340

MgCl 2- Konzentration

in Proz.

100 113 109

45,5

In diesen Tabellen sind die Kalziumehlorid (bzw. Magnesiumchlorid- Konzentrationen auch noch in Prozenten der Umladungskonzentration angegeben, falls dieses Salz allein vorhanden ist.

Letztgenannte prozentualen Konzentrationen sind in Fig. 8 als Ordi- naten abgetragen, w~ihrend die Natriumchlorid-Konzentrationen in Mol fiir 1 1 verzeichnet sin& (Wegen des Unbekanntseins der Umladungs- konzentration mit Natriumchlorid ist hier eine prozentuale Umrechnung nicht m6glich.)

Die eingetragene Kurve zeigt die typische Gestalt eines Antagonis- mus zwischen Kalziumchlorid und Natriumchlorid (Magnesiumchlorid- Natriumchlorid). Ausgehend vom Umladungspunkte mit Kalzium- chlorid muB beim ersten Hinzufiigen vom Natriumchlorid zur Errei- chung des Umladungspunktes zuerst die Kalziumchloridkonzentration erh6ht werden, sodann tritt ein Maximum auf, und bei noch weiterer Er- h6hung der Natriumchloridkonzentration sinkt yon nun ab die Kalzium- chloridkonzentration und muBte bei der Umladungskonzentration yon Natriumchlorid (ein weiter nach rechts liegender Punkt auf der Abszissen- achse) zu Null werden. Da aber Natriumchlorid selbst unser Sol nicht ausflockt, ist dieser Endpunkt bier nicht bekannt.

26

396 KOLLOID-BEIHE.FTE BAND 42, HEFT 10--1~

Unsere Kurve ist also nicht vollst/indig, aber bei sensibilisierten Solen (die mit Natriumchlorid ausflocken und bei denen die erwartete Umladung mit Natriumchlorid auch in der Tat aufgefunden wurde) zweier anderer Phosphatide 1) erhielten wir vollst~ndige Kurven.

Was nun die dritte bin~ire Kombination Kalziumchlorid-Magnesium- chlorid anbetrifft, so vermissen wit l'tier den so auffallenden Antagonis- mus der beiden anderen bin/iren Kombinationen. Fiir den auf der Seite Kalziumchlorid-Magnesiumchtorid des Dreiecks gelegenen Umladungs-

/oa

~a N N

o ;

x

- \

" ' . A/, Ct' " ' , Z/'lo~,~ ,~ Z.

\

2 a q

Fig. 8.

punkt ergibt sich CaC12 = 0,050 Mol und MgCI 2 = 0,050 Mol oder ausgedriickt in Prozenten der Umladungskonzentrationen yon CaC1, (0,079 Mol) bzw. MgCI e (0,132 Mol): CaCI~ ----- 63,3 Proz. und MgCI, = 37,9 Proz. Hinsichtlich der Umladung erweisen sich beide Salze in ihren Kombinationen also praktisch additiv (Fig. 12 A).

d) D ie f t q u i p o t e n t i a l f l / i c h e n .

Nun 1/iBt das Versuchsmaterial, das fiir die Interpolation der Um- ladungspunkte gesammelt wurde, noch weiteres erkennen: Die Regel- m~il3igkeiten, welche charakteristisch fiir die Umladungsfl~ichen shad,

1) Untersuchungen mit H. L. B o o y am Eilezithin (sensibilisiert mit Cholesterin) und am alkoholl6slichen Sojabohnenphosphatid (sensibilisiert mit Triolein). Wir beabsichtigen dieselben in ,,Protoplasma 24"' zu ver6ffentlichen.

BUNOENBERG DE JONG, V.D.MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I 397

treffen ebensosehr zu fiir eine Schar gegenseitig anliegender Fliichen konstanter negativer bzw. positiver kapillarelektrischer Potentiale; als Mal3 letzterer ist die kataphoretische Geschwindigkeit (in willkfirlich angenom- menen Einheiten) gewithlt, versehen mit dem entsprechenden Vorzeichen.

Man vergleiche 'Tabelle 5 und Fig. 9, welche diese Verh~ltnisse bei einer konstanten Gesamtmolaritiit yon 0,24 Mol erliiutert.

T a b e l l e 5.

Kataphore- II NaCl-Gehalt in M01ekfilprozenten der Gemische mit tische Ge- H

schwindigkeit ][ (willkiizliche H CaC_~ 'CaCI~-- MgC12 CaCL 2 -- MgC12 C.aC12- MgCl~ MgCl 2 Einheiten) [I 3 : 1 2 : 2 1 : 3 .

JA

- -150 q

- -100 - - 70 - - 4 0

- - 20 0

+ 20 + 40 + 50

92,5 89 84,5 77 69 58,5 44 22

8

m

75 66,5 54 38,5 �9 14

91,5 87 81,5 72,5 63 50 31,5

5

69 59 45 25

90,5 84,5 77,5 66 54 38 14

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- , , s o ? . ~ .

r / - "- \

Fig. 9 .

26*

3 0 8 KOLLOID-BglHEFTE BAND 42, HEFT 10--12

Hier ist die Schnittlinie der Umladungsfl~iche mit diesem Horizontal- niveau des Prismas roll ausgezogen, die Schnittlinien mit einigen weiteren .~quipotentialfl~ichen sind gestrichelt eingezeichnet. Dieselben sind .wiederum gerade Linien und verschieben sich ebenso wie die Umladungs- linie bei Erh6hung der Gesamtmolaridit nach dem NaCI-Eckpunkt des Dreiecks hin.

V. Die U m l a d u n g in G e m i s c h e n y o n Lanthanni tra t , L u teokoba l t ch lor id und Natr iumchior id .

Bei den bisher be~prochenen Versuchsreihen handelt es sich um die Kombination zweier Neutralsalze des Typus 2--1 mit einem des Typus 1--1.

Es schien-un s erwi.inscht, auf jeden Fall ein Beispiel einer Kombina- tion yon zwei Neutralsalzen des Typus 3--1 mit einem des Typus 1--1 zu unterstreichen; wit w~ihlten dazu die Kombination Lanthannitrat, Luteokobaltchlorid und Natriumchlorid.

Jr 80 ,,,. ~ a 6 ,

Fig. 10.

Da die Schnitdinien der Umladungsfl~iche mit den Niveaus konstanter Gesamtmolarit/it hier welt schr~iger liegen, war es aus methodischen Griinden angebracht, ffir die Ermittlung der Umladungspunkte in der F1/iche des Dreiecks Mischungsreihen von" Lanthannitrat anzufertigen mit geeignet gew~ihlten Gemischen von Luteokobaltchiorid und Natrium-

BUNGENBERG DE JONG, V.D. MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I 399

chlorid (3 :7 bzw. 7 :3 bei den Gesamtmolarifiiten von 0,00080- und 0,00137 Mol, dagegen 1 : 3 bei der Gesamtmolarit~it yon 0,0040 Mol). Ffir die Bestimmung des mittleren Punktes der Versuchsreihe yon 0,0016 Mol Gesamtmolarifiit wurde eine Mischungsreihe angesetzt yon dem Gemische 10 Proz. La(NO~)a q- 90 Proz. NaCI mit 10 Proz. Luteo- kobaltchlorid q-90 Proz. NaCI.

Hier lassen sich daher die Ergebnisse nicht so einfach in Tabellen bringen wie bei den Kombinationen yon Kalziumchlorid -k Magnesium- chlorid -[- Natriumchlorid, wo wit die Lage eines Umladungspunktes (auBer durch das Verh~iltnis CaCI2: MgCIz) dutch eine einzige Zahl (Molekfilprozente NaCI) charakterisieren konnten.

In der folgenden Tabelle 6 sind daher die Moleki.ilprozente jedes der drei Neutralsalze angegeben.

Tabe l l e 6. U m l a d u n g i n G e m i s c h e n yon L a n t h a n n i t r a t , L u t e o k o b a l t -

chlor id .

Gesamtmolarit~it ] Zusammensetzung der Gemische in Molekiil- prozenten

der Gemische - L ( l ~ O a i a - -Lut~cok~obaii--chlorid . . . . . . . . . NaCI

0,00032

0,000457

0,00080

0.00137

0,00171

0,0040

0,0160

0,0800

100

75 70,5

47 44,5 38,5 33,5

28 23,5 18 10

0

10,9 6 0

3,8 2,9 0

1,57 0

0 0

0 25 29,5 0

0 53 16,7 38,8 43 18,5 66,5 0

0 72 23 53,5 57,4 24,6 9O 0

100 0

0 89,1 23,5 70,5 47 53

0 96,2 7,1 90,0

21,7 78,3

0 98,43 13,2 86,8

400 KOLLOID-BEIHEFTEBAND 42, HEFT 10--12

Die Versuchsergebnisse sind in die Fig. 10 und 11 eingetragen, in der letzteren Figur sind die Logarithmen der Gesamtmolarit~iten als Ordi- naten eingetragen. Beide Figuren weisen wiederum die ausfi.ihrlichen bei den Kombinationen CaCI2-MgCI2-NaCI besprochenen allgemeinen Kenn- zeichen auf.

Es liegt aber weiter die

. S/.yZ ,

iO "z

"" / 1 , "

10 -'t

Fig. 11.

Umladungsfi~iche tiefer im Prisma (vergleiche die eingestrichelte Umladungs- fl~iche der Kombination CaCI 2 q- MgCI 2 q- NaCI), eben dadurch, dal3 die Umladungskonzen- trationen yon Lanthannitrat und Luteokobaltchlorid weit ge- ringere sind. f2berdies verl/iuft diese Regelfl/iche weit schiefer, weil der relative Unterschied

~2C/~ der Umladungskonzentrationen yon Lanthannitrat und Luteo- kobaltchlorid (0,32 bzw. 1,71 Millimol) weit gr613er ist als von Kalziumchlorid und Ma- gnesiumchlorid) (79 bzw. 132 Millimol).

Ebenso wie in den Ge-

Ca(/V~)GCZ. ~ mischen yon Kalziumchlorid q- Magnesiumchlorid q- Natrium- chlorid tritt auch hier Antago- nismus auf. Man vergleiche die Tabellen 7 und 8, in denen die Konzentrationen yon Lanthan- nitrat bzw. Luteokobaltchlorid und Natriumchlorid berechnet aus Gesamtmolarit~it und Salz- zusammensetzung f~ir die auf den La(N O3) 3 - NaC1 bzw.

Co(NH3) eCl3 - NaC1 - Seiten- fl~ichen der r~iumlichen Darstellung gelegenen Umladungspunkte verzeichnet sind.

Wie aus den Tabellen 7 und 8 hervorgeht, ist der Antagonismus der Neutralsalze 3- -1 /1- -1 weir st~irker, als der Neutralsalze 2--1/1--1 der Tabellen 3 und 4. Da aber hier keine h6here Gesamtmolarit/it als 0,080 Mol

BUNGENBERG DE JONG, V. D. MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I 401

untersucht wurde, sind hier keine gentigenden Daten zur Konstrukt ion yon Anta.gonismenkurven, analog denen yon Fig. 8 vorhanden. Hier liegen nut Daten ffir die linken steil aufsteigenden Kurveniiste vor.

T a b e l l e 7. A n t a g o n i s m u s L a n t h a n n i t r a t - N a t r i u m c h l o r i d .

Gesamt- ) La(NO3) 3- NaC1- La(NO.~)3- konzentration Konzentration Konzentration Konzentration

1Viillimol im Liter Millimol im Liter Millimol im Liter in Proz.

0,32 0,457 0,800 1,37 4

16 80

0,32 0,343 0,376 0,383 0,436 0,608 1,256

0 0,114 0,424 0,987 3,56

15,39 78,74

100 107 117,5 120 136 190 392,5

T a b e l l e 8. A n t a g o n i s m u s L u t e o k o b a l t c h l o r i d - - N a t r i u m c h l o ~ i d .

Gesamt- I Co(NH3)6Cla- NaC1- Co(NHn)eC13 - konzentration Konzentration Konzentration Konzentration

MiUimol im Liter Millimol im Liter Millimol im Liter in Proz.

1,71 1,71 4 1,88

16 3,47 80 10,56

0 2,12

12,53 69,44

100 110 203 618

7oo

50

%

\

\

ZOO.

%

%

, !

5Q.

\

Fig. 12.

, , o

4 0 2 KOLLOID-BBIHEFTE BAND 42, HEFT 10---12

W~,thrend bei der Kombination Kalziumchlofid-Magnesiumchlorid praktisch Additivitiit auftritt (Abschnitt IV c), ist bei der Kombination Lanthannitrat-Luteokobaltchlorid schon eine deutliche positive Abwei- chung v o n d e r Additivitat vorhanden. Vgl. Tabelle 9 und Fig. 12 B.

T a b e l l e 9.

K o m b i n a t i o n L a n t h a n n i t r a t - - L u t e o k o b a h c h l o r i d .

Gesamt- ] La(NOz) z- konzentration I Konzentmtion I

Mi/limot im Liter Millimol im Liter

0,32 0,457 0,80 1,37 1,71

0,32 0,322 0,268 0,137 0

Co(NH3)~C13- Konzentmtion

Millimol im LiteJ

0 0,135 0,532 1,233 1,71

La(NO3) 8- Konzentration

in Proz.

100 100,6

83,8 42,8

0

Co(NH3) sC h- Konzentration

in Proz.

0 7,9

31,1 72,1

100

VI. Die biologisehe Bedeutung der aufgefundenen Analogien.

Analoge Gesetzm~iBigkeiten, wie sie fiir die Ausdehnung des biologisch potentiellen Milieus in Dreisalzgemischen (CaCI.,, MgC12, NaC1) gelten (vgl. Abschnitt I), trafen wit ebenfalls im kolloidchemischen Ver- halten des hier untersuchten Phosphatidsols an, und zwar

a) im Stabilit~tsverhalten (Abschnitt III), b) im Ladungsverhalten (Abschnitt IV).

Die Analogie erstreckt sich erstens i n der Richtung des Einflusses einer Erh6hung der Gesamtmolarit~it (vgl. Schemata A, B und C der Fig. 13). Die K e i m g r e n z e (A), d i e I n s t a b i l i t ~ i t s g r e n z e des So l - z u s t a n d e s (in B vereinfacht durch eine Gerade angegeben, obwohl es sich vielmehr um eine breite, yon gebogenen Linien begrenzte Zone handelt, vgl. Fig. 5) und die U m l a d u n g s l i n i e (C) verschieben sich nach dem NaC1-Eckpunkte des tern~iren Salzdiagramms bin.

Zweitens findet in alien drei F~len jene Verschiebung unter Inne- halten eines ausgesprochenen A n t a g o nis m u s zwischen Natriumchlorid und Kalziumchlorid, Natriumchlorid und Magnesiumchlorid, Natrium- chlorid und Kalziumchlorid + Magnesiumchlorid statt.

An dieser Stelle soll nicht niiher auf das Wesen des Salzantagonis- mus 1) eingegangen werden, sondern wit werden uns ausschlie/31ich dar-

1) EingehendereUntersuchungen iiber den Ionen-Antagonismus mit J. G.W a k k i e und tt. L. Booy an Phosphatiden sollen in kurzer Zeit in dieser Zeitsehrift in der Reihe ,,Zur Kenntnis der lyophilen Kolloide" ver6ffentlicht werden.

BUNGENBERG DE JONG, V. D. MI~FA~ u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I 403

auf beschr~inken, die biologische Bedeutung der aufgefundenen Analogien zu er6rtern.

Wir fangen an mit den Beziehungen zwischen Keimgrenze und Sol- stabilit~it. Diese Analogie gibt Veranlassung zu der Frage, ob ein Aus- flockungsvorgang eines lebenswiehtigen Phosphatid sol s die Lage jener Keimgrenze bedingt. Dies wiirde mit sieh bringen, dab die Integrit~it der lebenden Substanz gew~ihrleistet wird von einer ,,Lipoidschicht", die sich im Solzustande befinden wtirde (vgl. Fig. 5 A und B).

A

/r

~a.,. m~cte

/r

C

e~ ea e ~

Na (t

.8

Fig. 13.

Es ist nun aber sehr unwahrscheinlich, dab die in ihr befindlichen Mizellen sich im Solzustande befinden.

Um eine gen0gende Abdichtung dem umspfilenden Milieu gegen- tiber zu erzielen, ist es viel eher wahrscheinlich, dab jene Schicht dauernd schon ein kondensiertes Kolloidsystem (etwa ein wasserarmes Koazervatl),

1) H.G. B u n g e n b e r g de J o n g u. R .F . W e s t e r k a m p , Biochem. Z.~tS , 131,309, 335 (1932); H. G. Bungenberg de Jong, Protoplasma 15, 110 (1932).

404 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 42, HEFT 10--12

mit dichtgelagerten, wahrscheinlich orientierten 1) kinetischen Einheiten darstellt.

An anderer Stelle wurde schon ausffihrlicher besprochen2), welche weitgehenden Analogien zwischen dieser abdichtenden Schicht und den Autokomplexkoazervaten der Phosphatide vorhanden sind. Sie ffihrten zu der Hypothese, dab jene Schicht ein kondensiertes autokomplexes KoUoidsystem ist, dessen Zustand (Ladungszustand - - Wassergehalt) unter anderem von dem Ionenbestand des umspfilenden Milieus ge- regelt wird.

Die obengenannte Frage soil also verneinend beantwortet werden, insofern man den Schwerpunkt auf den Ausflockungsvorgang (wo- dutch eben aus Unserem Sol erst ein kondensiertes Kolloidsystem entsteht) selbst legt.

Die auftretenden Analogien sind nur Hinweise, dab ein gemein- sames Drittes einerseits dem Flockungsvorgange unseres Sols, anderseits den Zustands~inderungen der biologischen Grenzschichten zugrunde liegt.

An anderer Stelle ~) wurde ausffihrlicher gezeigt, dab wesentlich bei der Flockung bzw. Koazervation der Phosphatidsole Ladungsgegens/itze (durch Adsorption von Kationen) an den Phosphatidmizellen vorhanden sind. Diese Ladungsgegens~itze bleiben im Produkt der Ausflockung (Autokomplexkoazervat) bestehen und bilden den wesentlichen Faktor, der den inneren Zustand (z. B. Wassergehalt, ~iuBeres Ladungszeichen der F16ckchen oder Tr6ps des entstandenen kondensierten Kolloid- systems regelt.

Dies veranlal3te uns oben zu einer ausftihrlicheren Untersuchung fiber das Ladungsverhalten in Dreisalzgemischen. Am einfachsten zu messen ist nun die Umladung (hier liegt also nach auBen hin Kornpen- sation der negativen und der durch die Adsorption der Kationen neu entstandenen positiven Teilladung vor), und da wir diese Messungen an den bei der Flockung entstandenen k6rnigen F16ckchen oder Koazervat- tr6pfchen (wasserarmen bzw. wasserreicheren Autokomplexkoazervaten) vornehmen, gilt hier nicht l~inger das oben angeffihrte Bedenken (die ,,Lipoidschicht" kann nicht die Natur eines Sols haben, sondern mul3 ein kondensiertes Kolloidsystem sein).

In den Abschnitten IV (die biologische wichtige Salzkombination Kalziumchlorid + Magnesiumchlorid + Natriumchlorid) und V (die nut

1) Vgl. H. G. Bungenberg de Jong u. J. Bonner, soll in ,,Protoplasma" 24, 182 ver6ffentlicht werden.

2) Vgl. FuBnote auf S. 403.

BUNGENBERG DE JONG, V.D.MEER u. BAAS BECKING, KOLLOIDMODELLE I 4 0 5

in theoretischer Hinsicht wichtige Salzkombination zweier Neutralsalze des Typus 3--1 mit Natriumchlorid) wurde gezeigt, dab hier einfache Gesetze vorliegen: Die Umladungslinien im Dreieckdiagramm sind praktisch gerade Linien, die sich (unter Innehaltung eines Antagonismus) etwa parallel zueinander bei Erh6hung der Gesamtkonzentration nach dem NaCI-Eckpunkt hin verschieben.

Verglichen mit der Analogie zwischen Stabilit~itsgrenze und Keim- grenze tritt uns hier eine viel auffallendere 1) Gleichheit der erhaltenen Kurvenbilder entgegen, und wir sind geneigt, diese Analogie ftir weit wesentlicher 2) zu hahen. Wir werden so zu der Arbeitshypothese ver- anlaBt, dab ein lebenswichtiges kondensiertes Phosphatidsystem nut dann seine Aufgabe gut erffillen kann, falls es noch negativ geladen ist, seine Aufgabe abet nicht erfiilh, falls es positiv geladen ist.

Fragt marl sieh nun, was etwa die biologische Bedeutung des Um- ladungspunktes einer die lebende Substanz abgrenzenden kondensierten ,,Lipoidschicht" sein kSnnte, so seheint es uns richtig, diese im Permea- bilit/itsverhahen zu suchen.

Beim Umladungspunkte miigte die fiir das aktive Leben wiehtige a) elektive Kationenpermeabilit~it nicht l~inger bestehen bleiben, und fiir positive ,,Lipoidsehiehten" in sein Gegenteil, in eine elektive Anionen- permeabilit~it fibergehen.

Des n/iheren muB abet noch bemerkt werden, dab f/.ir die Dauer ein Leben nut m6glich w~ire, falls noch eine gewisse Negativit/it der lebens- wichtigen Phosphatidschichten iibrigbleibt. Wit wiesen aber nach, dab die Gesetze, welehe wir ausfiihrlicher (aus meBtechnisehen Griinden) fiir den Umladungspunkt untersuchten, ebenfalls fiir gewisse negative oder positive Zustiinde gchen. Dies fiihrt daher zu der Arbeitshypothese,

1) Es kann eigentlich einc Stabilit/itsgrenze des Sols iiberhaupt nicht angegeben werden, sondern nur ein breiter Balken im Dreieckdlagramm, an dessen ciner Seite die Ausflockung zeitlich wcnig fortgesehritten ist, an dessen anderer Seite die Ausflockung schon weitgehend srattgefundcn hat. Dagegen ist der Um- ladungspunkt scharf zu bcstimmen.

2) Es handelt sich iiberdies bei den Ausflockungsversuchen wesentlich um Unterschiede in dcr Geschwindigkcit der Ausflockung, also sind die quantitativen Resultate abh~ingig yon der Zeit. Dagcgcn ist dic Lage des Umladungspunktes un- abhiingig yon dcr Zeit. Man findet gleich nach der Ausflockung und einige Stunden sp~iter vol|ig denselbcn Umladungspunkt.

a) Viellcicht deshalb wichtig, well im Stoffwechscl viele intermcdi/ire Produkte ,,S~iuren" sind, d.h. als Anionen im Protoplasma vorhanden, und die Zelle dic- selben nicht nach dem umsptilendcn Milieu bin verlieren daft. t?.lektive Anionen- permeabilit/it kann zwar auftreten, abet dann licgt eben die Aufgabe vor, im Transport gewisser S~iuren cine wichtige Rolle zu spielen (Erythrocyten).

4 0 6 KOLLOID-BEIHEFTE BAND 42, HEFT 10----12

dab die Keimfliiche (ira Dreisalzprisma) eine .A, quipotentialfliiche jenes kritischen negativen Ladungszustandes ein lebenswichtiges kondensiertes Phosphatidsystem darstelh, bei deren IJberschreitung die lntegritiit der lebenden Substanz nicht l~inger gewiihrleistet werden kann (vgl. Fig. 13 D).

Es wiire nun aber vollig verfriaht, in dieser Arbeitshypothese (die vielleicht ftir den speziellen Fall der Keimung yon Krustentiereiern angenahert richtig sein dfirfte) das einzige Prinzip ffir die L6sung der so mannigfachen Probleme der Beziehung zwischen lebender Substanz und Milieu zu erblicken.

Es gibt natfirlich viele weitere Faktoren, die das biologisch potentielle Milieu bestimmen, und es hiingt in jedem besonderen Falle nut da- yon ab, welcher der gesamten Faktoren die Schranken setzt.

Ja selbst bei ein und demselben biologischen Objekt und einem aus denselben drei Salzen bestehenden Milieu k6nnen noch immer verschie- dene Faktoren einschriinkend auftreten, je nach der Wahl der Gesamt- molaritiit des Milieus. Dies gilt z. B. schon ftir die Keimung der Krusten- tiereier (Abschnitt I). Nur im Gebiete yon 1--4 Mol Gesamtmolaritat verliiuft die Keimfli~che im Dreisalzprisnaa iihnlich wie eine J~quipotentialfliiche eines Phosphatidsystems, bei kleineren Gesamtmolarit~iten nimmt sie abet einen v611ig anderen Verlauf, ein Anzeichen, dab nunmehr nicht mehr in erster Linie der Ladungszustand der Membran die Haupt- einschriinkung fiJr die Keimung bildet, sondern dab andere uns noch unbekannte Faktoren jetzt wichtiger sind.

Zusammenfassung. I. In Dreisalzgemischen Kalziumchlorid + Magnesiumchlorid + Na-

triumchlorid gelten ffir das Gebiet, in dem die Keimung gewisser Krustentiereier m6glich ist, folgende Gesetzm~iBigkeiten:

a) In einem Dreieck konstanter Gesamtmolarit~it bildet eine die Drei- eckseiten NaCI-CaCI 2 und NaCl-MgC] 2 schneidende nahezu gerade LiMe die Keimgt;enze. Keimung ist m6glich in der Flache des Drei- ecks zwischen dieser Keimgrenze und dem NaCI-Eckpunkt.

b) Bei ErhOhung der Gesamtmolarit~it verschiebt sich die Keimgrenze immer mehr nach der Richtung des NaCI-Eckpunktes.

2. Es wird an Solen eines desensibilisierten, alkoholunl6slichen Pflanzen- phosphatids nachgewiesert, dab analoge Gesetzm~iBigkeiten auftreten: a) im Stabilitiitsverhalten, b) im Umladungsverhalten.

B U N O E N B E R O DE JONG, V.D. MEER u. BAAS BECKINO, KOLLOIDMODELLE I 407

3. Besonders die Umladungserscheinungen wurden ausf[ihrlicher untcr- sucht. Im isomolaren Salzdreieck Kalziumchlorid -F- Magnesium- chlorid -4- Natriumchlorid sind die Umladungskurven praktisch ge- fade Linien, welche sich bei Erh6hung der Gesamtmolarit~it etwa parallel in der Richtung des NaC1-Eckpunktes verschieben.

Diese Verschiebung findet dermal3en statt, dab ein ausgesproche- �9 net Antagonismus Kalziumchlorid-Natriumchlorid, Magnesium- chlorid-Natriumchlorid bzw. Kalziumchlorid q- Magnesiumchlorid- Natriumchlorid dabci auftritt.

4. I m Dreisalzprisma bildet die Umladungsfl~iche eine gebogene Regel- fl~che, ausgespannt zwischen den auf den Kanten des Prismas gelegenen Umladungspunkten jedes der drei Salze. Fiir weitere der Um- ladungsfl~ichen benachbarte _~quipotentialfl~ichen gelten dieselben Eigenschaften wie fiir die Umladungsfl~iche.

5. Die Untersuchung wurde auch ausgedehnt auf die Kombination zweier Neutralsalze des Typus 3--1 Lanthannitrat und Luteokobalt- chlorid mit Natriumchlorid (Typus 1--1). Die erhaltenen Resultate schliel3en sich v611ig an diejenigen an, welche bei der Kombination Kalziumchlorid + Magnesiumchlorid + Natriumchlorid erhalten wurden.

6. Da es unwahrscheinlich ist, dab eine die Integrit~it der lebendigen Sub- stanz gew~ihrleistende ,,Lipoidschicht" sich im Solzustande befinden wi.irde~ sind die in 2. unter a) erw~ihnten Analogien wohl nichtwesent- liche, insofern man den Nachdruck auf den Ausf lockungsvorgang legt.

7. Vielmehr muB jene lebenswichtige Phosphatidschicht dauernd schon ein k o n d e n s i e r t e s K o l l o i d s y s t e m sein, und aus den in 9.. unter b) genannten Analogien [welche/.ibrigens auch weit ausgesprochenere sind als die in 2. unter a)] l~iBt sich vermuten, dab dessen negativer Ladungszustand biologisch wichtig ist. (Etwa zur Gew~ihrleistung der for das t~itige Zelleben erforderlichen elektiven Kationenpermea- bilit~it.

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Kolloidmodelle zur Illustration biologischer Vorgänge I