Ergebnisse der Physiologie Biologischen Chemie und Experimentellen Pharmakologie

493 Pages·1961·13.192 MB·German

by  F. Duspiva (auth.), K. Kramer, O. Krayer, E. Lehnartz, A. v. Muralt, H. H. Weber (eds.)

ERGEBNISSE DER PHYSIOLOGIE
BIOLOGISCHEN CHEMIE UND
EXPERIMENTELLEN PHARMAKOLOGIE
HERAUSGEGEBEN VON
K. KRAMER O. KRA YER E. LEHNARTZ
GOTIINGEN BOSTON MONSTER J. WESTF.
A.v.MURALT H.H.WEBER
BERN HEIDELBERG
EINUNDFONFZIGSTER BAND
MIT BEITRÄGEN VON
F. DUSPIVA . ;'C.ECCLES . F.L. HOCH· H. HOFFMANN-BERLING
W. D. KEIDEL . L. LENDLE . H. MERCKER . H. SCHAEFER
W. TRAUTWEIN . B.L. VALLEE
MIT 106ABBILDUNGEN UND 3 PORTRÄTS
SPRINGER-VERLAG
BERLIN • GOTTINGEN· HEIDELBERG
1961
Alle Rechte, insbesondere das der übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten
Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses
Buch oder Teile -daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie)
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© by Springer-Verlag OHG I Berlin . Göttingen . Heidelberg 1961
Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1961
ISBN 978-3-642-49652-3 ISBN 978-3-642-49946-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-49946-3
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als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften
Inhaltsverzeichnis
Seite
Nachruf auf K. U. Linderstmm-Lang t. Von Professor Dr. F. DUSPIVA, Heidelberg.
Mit 1 Porträt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nachruf auf Otto F. Ranke t. Von Professor Dr. W. D. KEIDEL, Erlangen. Mit
1 Porträt und 1 Abbildung 21
Nachruf auf Ulrich Ebbecke t. Von Professor Dr. HANS SCHAEFER, Heidelberg. Mit
1 Porträt ... 38
Pyridine .Nuc1eotide Dependent Metallodehydrogenases. By Dr. BERT L. VALLEE
and Dr. FREDERIC L. HOCH, Boston, Mass. (USA). With 12 Figures. . . . . 52
Über die verschiedenen molekularen Mechanismen der Bewegungen von Zellen. Von
Privatdozent Dr. HARTMUT HOFFMANN-BERLING, Heidelberg. Mit 9 Abbildungen 98
Elektrophysiologie der Herzmuskelfaser. Von Professor Dr. WOLFGANG TRAUT\yEIN,
Salt Lake City, Utah (USA). Mit 32 Abbildungen. . . . . . . . . . . . . . 131
Extrakardiale Digitaliswirkungen. Von Professor Dr. L. LENDLE, Göttingen und
Professor Dr. H. MERcKER, StolbergjRhld. Mit 9 Abbildungen. . . . . . . . 199
The Mechanism of Synaptic Transmission. By Professor Dr. JO HN C. EccLEs,
Canberra (Australia). With 43 Figures 299
N amen verzeichnis 431
Sachverzeichnis . 457
Ergebnisse der Physiologie, Bd. SI Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg
K. u. t
Linderstr~m-Lang
Von
F. DUSPIVA
Drei kostbare Gaben wurden KA} ULRIK LINDERSTR0M-LANG in die
Wiege gelegt: eine geniale Begabung, die seine prominente Stellung in der Ge
schichte der Biochemie ermöglichte, ein künstlerisches Talent, das ihn befähigte,
das Erkannte und Erlebte seiner Umwelt zu übermitteln, und ein warmes
Herz, das ihm die Liebe seiner überaus zahlreichen Freunde und Schüler
einbrachte.
K. U. LINDERSTR0M-LANG kam am 29. November 1896 in Frederiksberg,
einem Vorort von Kopenhagen, zur Welt. Sein Vater, eARL FREDERIK LINDER
STR0M-LANG, war Lehrer am Frederiksberg-Gymnasium; er unterrichtete in den
Fächern Deutsch und Latein. Er galt als guter und strenger Erzieher. In der
Ahnenreihe des Vaters sind sehr häufig Lehrer anzutreffen. K. U. LANGS
Begabung zu wissenschaftlicher Forschung dürfte im Erbgut dieser Familie
wurzeln.
K. U. LANGS Mutter, ELLEN HEDWIG, geb. BACH, war die Tochter von
P. J. BACH, einem Bankier in Svendborg. Die männlichen Ahnen dieser
Familie waren Fischer auf Thy. In dieser Linie läßt sich eine künstlerische
Ader nachweisen. LANGS Mutter war musikalisch; ihr Bruder wurde Architekt.
Der Drang nach künstlerischer Betätigung kam auch in K. U. LANG so stark
zur Entwicklung, daß er zeitlebens erhalten blieb und zeitweise sogar mit
seiner wissenschaftlichen Arbeit interferierte. Wahrscheinlich bewirkte er in
LANGS Wesen jene fruchtbare Spannung und Ruhelosigkeit, die eine Voraus
setzung zur Vollbringung von Höchstleistungen ist. Man weiß aus LANGS
Erzählungen, daß sein Elternhaus am Kong Georgsvej mit künstlerischem
Geschmack eingerichtet war. Sein Vater veranstaltete gelegentlich Gesell
schaftsabende, die mit besonderer Sorgfalt vorbereitet wurden. Er soll sich
hierbei durch interessante Gespräche über kulturelle Probleme und Dichtkunst,
aber auch durch humorvolle Beiträge zur Unterhaltung ausgezeichnet haben.
Diese Fähigkeiten hat auch sein Sohn in ganz hervorragendem Maße
besessen.
Als Kind zeigte LANG vielseitige Interessen. Er zeichnete, malte und model
lierte. Später schrieb er kleine Gedichte und spielte Violine. Auch das Zimmer
mannshandwerk interessierte ihn sehr. Die Eltern sahen in seiner Entwicklung
Ergebnisse der Physiologie, Bd. 51
2 F. DUSPIVA:
keinen klaren Weg und machten sich Sorgen. Die Schule hat keinen stärkeren
Einfluß auf seine Entwicklung genommen; unter den Lehrern am Frederiks
berg-Gymnasium war keiner, der sein Interesse fesseln konnte.
Als LANG 15 Jahre alt war, starb sein Vater an Magenkrebs. Da das elter
liche Haus verkauft werden mußte, änderte sich das Milieu, in dem er bisher
lebte. Besonders schwer traf ihn die lange und schmerzhafte Krankheit seiner
Mutter. Noch zu L~bzeiten des Vaters mußte sie sich einer Operation unter
ziehen und verstarb im Jahre 1921 an Zungenkrebs.
LANG hing sehr an seiner Mutter. Die gemeinsame Liebe zur Musik und
das besondere Verständnis, das die Mutter für seine Eigenart aufbrachte,
knüpften die engen Bande zwischen Mutter und Sohn. über seinen Jugend
jahren lastete noch ein weiterer Schatten. Sein rotblondes Haar und sommer
sprossiges Gesicht brachten ihn zu der überzeugung, daß er abscheulich häßlich
sei. Daraus resultierte ein Gefühl der Unterlegenheit, das noch dadurch ge
steigert wurde, daß er der Sohn eines angesehenen Lehrers war. Zur Kompen
sation dieses Minderwertigkeitsgefühls brauchte er die Anerkennung und
Freundschaft möglichst vieler Schulkameraden und bemühte sich, sie zu
erringen.
Im Jahre 1914 war seine Schulzeit zu Ende, und er begann im Alter von
17 Jahren das Studium der Chemie an der "Polyteknisk Laereanstalt" in
Kopenhagen. Es ist nicht bekannt, warum er gerade Chemie als Fach wählte;
eine Begeisterung dazu fehlte ihm damals noch vollkommen. Er betrieb das
Studium als Mittel zum späteren Broterwerb und absolvierte die notwendigen
übungen und Vorlesungen. Seine wirklichen Interessen lagen auf künstle
rischem Gebiet. Allein, da er so vielseitig talentiert war, konnte er sich nicht
entschließen, eine ganz bestimmte Richtung einzuschlagen. Er gab eine
Studentenzeitschrift heraus und schrieb Schauspiele für studentische Theater
vorstellungen. Sein Ansehen wuchs zusehends. Doch hegte er Zweifel, ob sein
Talent groß genug sei, um den Lebensweg als Schriftsteller zu gehen. Da
faßte er ein Herz und schickte eines seiner Dramen dem dänischen Essayisten
GEORG BRANDES mit der Bitte um eine Kritik. Die Antwort hatte den Charak
ter eines Orakels: Er sollte die Entscheidung selbst treffen, ob er Talent hätte
oder :qicht., Der Zustand seiner Ratlosigkeit gipfelte in einer ziemlich schweren
Krise, aus der ihn seine Mutter rettete. Nach' einer kürzeren Unterbrechung
des Studiums entschloß er sich, das Examen abzulegen. Er erwarb 1919 das
Diplom eines Chemie-Ingenieurs mit einer Arbeit über die Planung einer
Porzellanfabrik. Allein, die Tatsache, daß er mir später einmal im Scherz
sagte, daß er mit dieser Fabrik zugrunde gegangen wäre, wäre sie je zustande
gekommen, zeigt, wie unzufrieden er damals mit seinen Leistungen war.
Mit guten Empfehlungen seiner Lehrer ausgestattet, trat LANG im August
1919 eine AssistentensteIle bei S. P. L. S0RENSEN an der chemischen Abteilung
des Carlsberg Laboratoriums an. Er hat damit den entscheidenden Schritt
K. U. LINDERSTR0M-LANG t 3
seines Lebens getan. Hier geschah etwas völlig Unerwartetes: er wandte
sich mit Leib und Seele der Wissenschaft zu. Nun hatte er ein lohnendes
Lebensziel gefunden. Auf Grund seiner besonderen Begabung machte er hier
eine glänzende Karriere. Schon innerhalb weniger Jahre erfüllte er das ganze
Haus mit seinen Ideen. Nach S0RENSENS Rücktritt übernahm er die Direktion
des Institutes, die er bis zu seinem Tode behielt. Seine glänzenden wissen
schaftlichen Leistungen trugen seinen Ruf und den des Carlsberg Laborato
riums weit über die Grenzen seines Vaterlandes in alle Welt.
LANG hat später zu heiterer Stunde gestanden, daß er sich um die Assisten
tenstelle bei S. P. L. S0RENSEN nur deshalb beworben hätte, weil er hoffte,
an einem Forschungsinstitut mehr als anderswo die Zeit zu finden, seinen
schriftstellerischen Neigungen nachgehen zu können. Daß es in der Tat so
ganz anders kam, ist sicher ein Verdienst von S. P. L. S0RENSEN, dem damali
gen Direktor der chemischen Abteilung. S0RENSEN war ein Meister der
präparativen chemischen Arbeit. Seine Art, Experimente sorgfältig zu planen
und mit äußerster Genauigkeit durchzuführen, kann als beispielhaft gelten.
S0RENSEN lebte für die Wissenschaft und war ganz von ihrem Geiste durch
drungen. Ich erinnere mich noch heute daran, wie er als alter Herr zu früher
Morgenstunde durch das Laboratorium ging, sich nach dem Fortschritt der
Arbeiten erkundigte und dann mit größter Sorgfalt mein Gerät prüfte. Immer
wieder schärfte er mir ein, daß kleine, scheinbar unbedeutende Verunreini
gungen oder andere Störungen an Meßgeräten den Erfolg der experimentellen
Arbeit in Frage stellen. Wenn ich ihm einen erfreulichen Befund mitteilen
konnte, so sagte er stets die mahnenden Worte: "Wiederholen Sie diesen
Versuch noch einige Male." LANG erzählte mir mit großem Spaß, wie S0REN
SEN einst durch diese seine Eigenart eine spiritistische Sitzung zum Scheitern
gebracht hat, die einen wirkungsvollen Anfangserfolg aufzuweisen hatte 1.
LANG wurde von S0RENSEN zunächst mit präparativer Arbeit betraut, neben
bei hatte er einen guten Teil Routine zu leisten. LANG zeigte mir ein kleines
Kellerlaboratorium, in dem er unzählbar viele Kjeldahl-Analysen ausgeführt
hatte. In dieser Atmosphäre echter Begeisterung zu experimenteller Forschung
fand LANG Gefallen an seiner Arbeit, stellte seine künstlerischen Bestrebungen
mehr in den Hintergrund und wurde S0RENSENS bester Mitarbeiter.
Im März 1922, im Alter von 25 Jahren, heiratete LANG. Seine Frau
GERDA, geb. KYNDBY, war Lehrerin. Sie ist die Tochter von JOHANNES
KYNDBY, einem Lehrer in Herning. Der Ehe entstammen zwei Töchter und
ein Sohn.
LANGS wissenschaftliche Tätigkeit beginnt mit eine~ Untersuchung über
die Brauchbarkeit der damals von BIlLMANN neuentdeckten Chinhydron
elektrode zur PH-Messung, die zusammen mit S. P. L. und MARGRETHE
1 Diese Begebenheit wird von KALCKAR ausführlich nacherzählt [Science 131, 1420
bis 1425 (1960)].
1*
4 F. DUSPIVA:
S0RENSEN durchgeführt wurde. In Gegenwart von Salzen wurden systema
tische Abweichungen der Meßwerte in bezug auf die Wasserstoffelektrode
beobachtet. LANG erfaßte sofort, daß hierdurch Probleme allgemeinerer Natur,
den Einfluß von Salzen auf die Löslichkeit von Chinon, Hydrochinon, Bern
steinsäure und Borsäure betreffend, aufgeworfen wurden, die neben experi
menteller auch eine theoretische Behandlung erfordern. LANG vertiefte sich
in die Grundlagen ~er physikalischen Chemie, studierte eingehend die Arbeiten
von GIBBS und diskutierte die ihn bewegenden Fragen mit NIELS BJERRuM,
J. A. CHRISTI ANSEN und HOLGER J 0RGENSEN. 1923 legte er eine grundlegend
wichtige Abhandlung unter dem Titel "On the salting-out effect" vor, in der
er, fußend auf der Aktivitätstheorie von LEWIS, BJERRuM und BR0NSTEDT
und speziell auf der Hypothese von DEBYE, eine allgemeine Darstellung des
Aussalzeffektes bringt. Im gleichen Jahr wurde die Theorie der Elektrolyte
von DEBYE und HÜCKEL bekannt. Bald darauf erweitert LANG die in dieser
Lehre enthaltenen Grundvorstellungen in seiner Abhandlung "On the ioni
sation of proteins" auf Lösungen vielwertiger Ampholyte. LANG hat hier
erstmalig gezeigt, wie die Form der Titrationskurve von Eiweißlösungen von
der Ionenstärke abhängt. Eine Nutzanwendung dieser Erkenntnisse beschreibt
LANG zusammen mit ELLEN LUND in einem Artikel über "The influence of
salt concentration on the acid-binding capacity of egg albumin".
Schon in diesen ersten Arbeiten LANGS erkennt man die geistige Eigen
ständigkeit dieser Forscherpersönlichkeit. LANG hat bald nach seinem Eintritt
in das Carlsberg Laboratorium erkannt, daß das große experimentelle Werk
S0RENSENS einer Ergänzung in theoretischer, physikochemischer Richtung
bedarf. Obwohl er an ein biochemisches Institut kam, machte er sich alsbald
einen Namen als Physikochemiker, der eine exakte physikalische Denkungs
weise in das Gebiet der Proteinchemie hineinzutragen versteht. Sein erstaun
liches mathematisches Talent kam ihm hierbei ganz besonders gut zustatten.
Es muß aber betont werden, daß er neben den genannten physikochemischen
Arbeiten auch Untersuchungen über die fraktionierte Auft rennung von
Proteinen ausführte, die dem engeren Interessengebiet von S0RENSEN an
gehören. Zusammen mit dem J apaner S. KOSAMA lieferte er einen Beitrag
zur Frage nach der Einheitlichkeit des Caseins, der noch zwei weitere folgen,
die er allein zeichnete. Die letzte dieser Arbeiten legte er 1928 als Disser
tationsschrift zur Erlangung des Doktorgrades vor. LANG konnte zeigen, daß
Casein ein Gemisch mehrerer, einander sehr ähnlicher Proteine ist, die gemischt
das ursprüngliche Casein ergeben, ein erstaunlicher Befund, zumal nach der
damals herrschenden Ansicht zu erwarten war, daß Casein ein einheitlicher
Stoff sei. Nachdem LANG den Doktor-Grad erworben hatte, wandte er sich
für längere Zeit von diesem Gebiete ab. Ein wichtiger Grund hierfür war
wahrscheinlich, daß er die Grundauffassung S0RENSENS von der Natur der
Proteine als "reversibel dissoziable Komponentsysteme" nicht ganz teilen
K. U. LINDERSTR0M-LANG t 5
konnte und es vermeiden wollte, den Gegensatz zu vertiefen und sein gutes
Verhältnis zu S0RENSEN zu trüben.
In diese Zeit fällt ein steiler Aufschwung der Enzymforschung, ein Gebiet,
das auch LANGs Interesse erweckte. Er erwarb im Jahre 1926 ein Stipendium,
um in München die Methoden der Willstätterschen Schule kennenzulernen.
Sein Aufenthalt in Deutschland war kurz; er dauerte nur 2 Monate. Mit der
wissenschaftlichen Ausbeute der Reise war er recht zufrieden. LANG sprach
aber oft davon, wie ihn die Geheimratsallüren der Ordinarien in Deutschland
erstaunten, und bedauerte, mit diesen Herren nicht ins Gespräch gekommen zu
sein. Er war ein Mann, der zu seinen Lehrern, und später zu seinen Fach
kollegen, einen menschlichen Kontakt suchte und brauchte, da er offensichtlich
nur auf diesem Wege den rechten Zugang zu ihrem wissenschaftlichen Wirken
finden konnte. In dieser Hinsicht bedeutete München für ihn eine gewisse
Enttäuschung.
Nach Kopenhagen zurückgekehrt, konzentrierte er sein Interesse ganz auf
die proteolytischen Enzyme. Das Gebiet wurde ihm durch eine von ihm selbst
entwickelte Methode erschlossen: die Bestimmung der Aminogruppen durch
Titration in 90%igem Aceton mit Naphthylrot als Indicator. LANG hatte
diese Methode benötigt, als er die Stickstoffverteilung in den einzelnen Casein
fraktionen bestimmen wollte. Nun konnte er sie zur Ermittlung des proteo
lytischen Abbaugrades anwenden. In den Jahren 1929-1930 legte LANG
eine Reihe von Arbeiten vor, aus denen hervorging, daß die Peptide Alanyl
glycin und Leucylglycin durch zwei verschiedene Enzyme gespalten werden.
Die Leucylpeptidase baut auch längere Peptidketten ab, sofern sie einen
terminalen Leucylrest tragen. Das Resultat stand im Gegensatz zu der damals
herrschenden Meinung, daß nur Di- und Polypeptidasen existierten, deren
Spezifität allein von den Kettenlänge des Peptides abhängig sei. LANGs
Ergebnisse wurden - wie zu erwarten - heftig kritisiert, sind aber heute
bestätigt.
LANG war es klar, daß man Enzymologie nur in enger Anlehnung an
Biologie betreiben kann. Zu jener Zeit waren bereits zahlreiche Enzyme
bekannt. Man unternahm Versuche sie zu reinigen, untersuchte ihre Kinetik
und Spezifität. Aber über ihre biologische Bedeutung hatte man nur un
zureichende Informationen. LANG kam der Gedanke, daß man mehr Licht
in diese Frage bringen könnte, wenn es gelänge, die Aktivität der Enzyme in
eine direkte Beziehung zur Struktur der Gewebe zu bringen. Er plante, eine
Lokalisierung der enzymatischen Aktivitäten in Gewebe- und Zellstrukturen
vorzunehmen. Ein solcher Plan fordert quantitative Methoden der Analyse
enzymatischer Aktivitäten, die in ihrer Empfindlichkeit zu der Größen
ordnung passen, in der die Gewebeelemente von Natur aus vorliegen, sowie
Verfahren zur mengenmäßigen Erfassung der morphologischen Einheiten, um
Bezugsgrößen für die ermittelten enzymatischen Daten zu gewinnen. Da
6 F. DUSPIVA:
damals auf diesem Sektor der Forschung noch keinerlei Erfahrungen vorlagen,
war es LANG klar, daß er ganz von vorne anfangen mußte.
In diese Zeit der Planung fällt die so bedeutsame Begegnung mit HEINZ
HOLTER. Als einer der vielen Gäste, die das Carlsberg Laboratorium besuchten,
um Protein-Chemie zu betreiben, war HOLTER 1930 in das Haus gekommen
und hat hier seine Arbeit mit einer Untersuchung von Pepsin begonnen. Aus
dem Kontakt, der. sich hierdurch ergab, wurde bald eine Freundschaft und
enge geistige " Symbiose" , wie man sie unter Forschern nur selten findet.
HOLTER brachte aus Wien einen großen Erfahrungsschatz über analytische
Mikromethoden mit. Aus langer gemeinsamer Planungs- und Versuchsarbeit
sind die heute in aller Welt bekannten "Methoden der enzymatischen Histo
chemie" geworden. LANG widmete sich damals den histochemischen Problemen
mit großer Begeisterung und war nicht nur an Ergebnissen, sondern auch an
dem technischen Fortschritt der enzymatischen Mikroanalyse stark interessiert.
Die Resultate dieser Arbeiten wurden 1931-1940 unter dem gemeinsamen
Obertitel "Studies on Enzymatic Histochemistry" in den "Comptes Rendus
des Travaux du Laboratoire Carlsberg", der Hauszeitschrift des Carlsberg
Laboratoriums, veröffentlicht. Zunächst wurde eine Reihe von histochemi
schen Methoden zur quantitativen Bestimmung der Aktivität von Proteasen,
Carbohydrasen und Esterasen entwickelt, die in ihrer Empfindlichkeit die
damals allgemein bekannten Verfahren um etwa 3 Zehnerpotenzen übertrafen,
aber noch nicht empfindlich genug waren, um die Aktivität von Einzelzellen
aus tierischen oder pflanzlichen Organen zu erfassen. Sie erlaubten jedoch,
eine Aktivitätsbestimmung von Riesenzellen (Eizellen) oder von einzelnen
Mikrotomschnitten tierischer Gewebe vorzunehmen. Neben diesen quanti
tativen chemischen Methoden wurde eine Reihe sehr wertvoller Verfahren
entwickelt, den mengenmäßigen Anteil biologischer Einheiten innerhalb einer
Schnittserie (Bezugsgrößen für die enzymatischen Mikroanalysen) zu messen.
Zu Beginn dieser Epoche erhielt LANG ein Rockefeller-Stipendium. Als
Reiseziel wählte LANG das Laboratorium von TH. H. MORGAN am "California
Institute of Technology" in Pasadena, in der Absicht, sich in biologische
Fragen einzuarbeiten. Auf dieser Reise hat LANG auffallend viele Institute
besucht und manche Bekanntschaft mit amerikanischen Forschern ge
schlossen, die später vertieft wurde. Seit 1937 wurde ihm von der Rockefeller
Foundation eine Beihilfe für sein Laboratorium zuerkannt, die er - nur durch
den Krieg unterbrochen - bis an sein Lebensende behielt.
Es ist faszinierend, auf welche einfachen Prinzipien LANG zurückgriff,
um eine ganz neue Technik zu entwickeln. Im Jahre 1937 veröffentlichte
LANG zwei kleine Mitteilungen, in denen der analytischen Mikrochemie ein
ganz neuer Weg gewiesen wurde, der hinsichtlich seiner Empfindlichkeit in
Dimensionen führte, die bis dahin gänzlich unerreichbar erschienen. Die eine
dieser Methoden beruht auf der bekannten Tatsache, daß ein kleiner Tropfen,