Praktikum der physiologischen Chemie [3., durchges. Aufl. Reprint 2019] 9783111511115, 9783111143378

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PRAKTIKUM DER PHYSIOLOGISCHEN CHEMIE Von

S. E D L B A C H E R f o. ö. Professor der physiologischen.Chemie an der Universität Basel

Dritte, durchgesehene Auflage

B h K I 1 ¡N 19 1« WALTER

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VORMALS G.J GÖS( H t N S C H E VERI.AGSH\iNDI l. N G - J. G l T T E M ' \ G . V E R U G S BUCHHANDLl'ING - GEORG REIMER - K \ R I . J I' R I ISN E Ii - VEIT & COMP.

A l l e K e e h t e , i n s b e s o n d e r e d a s (1er ( V e r s e t z u n g v o r b e h a l t e n k a l t e r de G r n y t e r Ä Co. v o r m a l s (>. .1. G ö s c h e n ' s r h e V e r l a g s l i a n d l u n ^ — J . G u t t e n t a j : . V e r l a g s buchhandlung

G e o r g R e i m e r — K a r l J . T r i ' i b n e r --- \ eit X C o m p . B e r l i n \V .'C>. G m t h i n e r S i r . l.{ A r c h i v - N r . .M(W48

l ' r i n t e d in G e r m a n )

D r u c k : T h ^ r m a i i n & G o e t w e h . B e r l i n S\N 61

Vorwort Der in diesem P r a k t i k u m (1er physiologischen Chemie a u f g e n o m m e n e Lehrstoff soll dem Studierenden eine innige B e r ü h r u n g mit den wesentlichen Problernen der Biochemie an H a n d von experimentellen Beispielen bringen.

Ich habe daher aus didaktischen G r ü n d e n k u r z e theore-

tische E r l ä u t e r u n g e n in den Text eingeflochten und es w u r d e n alle aufgenommenen

Versuche

nach

sorgfältiger

Auswahl

gebracht.

Ent=

sprechend der B e d e u t u n g der physikalischen Chemie w u r d e n die Begriffe der aktuellen Reaktion, der a m p h o t e r e n Substanzen, der isoelektrische P u n k t usw. auch in den R a h m e n des Stoffes eingereiht- Es soll dieses Buch natürlich nicht ein Lehrbuch ersetzen; es wird sich aber vielleicht gerade dadurch, daß es nicht einfach eine A n e i n a n d e r r e i h u n g von qualitativen Nachweisen darstellt, auch a u ß e r h a l b des Kreises der Studierenden F r e u n d e erwerben. H e i d e l b e r g , im J a n u a r 1932 S. Edlbacher

Vorwort zur dritten Auflage Sowohl im qualitativen als auch im quantitativen Teil wurden einige Erweiterungen vorgenommen. Wie dies bereits bei der zweiten Auflage geschehen war, wurden auch diesmal für einzelne Stoffe mehrere quantitative Bestimmungsmethoden aufgenommen. Dies geschah aus didaktischen Gründen, um das Verständnis Methoden zu demonstrieren.

für

die Fehlergrenze solcher

Wo es möglich war, wurden auch Bei-

spiele der Anwendung solcher quantitativer Methoden auf biochemische P r o b l e m e aufgenommen. Im qualitativen Teil wurde auch bei den verschiedenen Reaktionen darauf hingewiesen, wenn sie zu quantitativen Bestimmungen Verwendung finden können. Auch diesmal wurde auf eine Darstellung komplizierter

Methoden wie Polarimetrie,

Colori-

metrie, Potentiometrie, Manometrie verzichtet, denn bei einer Beschreibung derartiger Verfahren, hätte das Volumen des Buches um ein Mehrfaches zunehmen müssen. Es wird Sache des Kursleiters sein, den in dieser Anleitung gezogenen Grundriß nach seinem persönlichen Ermessen zu erweitern. Dieses Praktikum macht auf keinen Fall den Anspruch, eine vollständige Anleitung für chemische Untersuchungen am K r a n k e n b e t t e zu geben, sondern die dargestellten Versuche sollen den Einblick und das Verständnis für die Probleme und Methoden der physiologischen Chemie erschließen. B a s e l , im November 1 9 4 2 S. Edlbacher

Es ist erst jetzt möglich gewesen, den Druck der 3. Auflage durchzuführen. Inzwischen ist Professor Edlbacher leider verstorben. B e r l i n , im Herbst 1948 Verlag Walter de Grüyter & Co.

I n h a l t

1. Hauptteil.

Qualitative Untersuchungen

ge|te

I. Die wichtigsten Mineralsäuren 1. Kohlenstoff

und

1

Kohlensäure

1

2.

Chlorwasserstoff

3.

Schwefelsäure

6

4.

Phosphorsäure

6

5. Dissoziation

der

4

Benzoesäure

8

II. Kohlenhydrate

8

1.

Monosaccharide (Hexosen)

2.

Pentosen

3. Disaccharide

8 16

. .

17

4. Polysaccharide

18

III. Fette, Wachse

19

IV. Lipoidstoffe, Sterine und Gallenbestandteile

22

1. Sterine

23

2.

24

Gallenfarbstoff

3. Gallensäuren

27

V. Eiweißkörper (Proteine)

28

1. Einteilung und allgemeine Eigenschaften 2.

.

Säurefällung der Eiweißkörper

3.

Reaktionen, » e i c h e au definierte Strukturen gebunden sind

4.

Aminosäuren

. . .

31 33

VI. Nucleinstoffe 1. Aufbau 2.

Nucleinsäuren

28 30

41 .

41 42

VII. Harnstoff

44

VIII. Harnsäure

46

IX. Kreatin und Kreatinin X Acetonkörper

48 50

VI

Inhalt

XI. Aromatische

52

Harnbestandteile

1.

Phenole

2.

Harnindicau

52 54

3.

Gepaarte

55

Schwefelsäure

56

XII. Urobilinogen und Urobilin usw 1.

Ehrlichs

Aldehydreaktion

56

2. " U r o r o s e i n

57

58

XIII. Die aktuelle Reaktion der Flüssigkeiten 1.

Puffer

2.

Ampholyte

58

3.

D i s s o z i a t i o n von

und i s o e l e k r i s c h e r

Punkt

58

Säuren, Basen und Salzen

61

62

XIV. Disperse Systeme (Kolloide)

.63

XV. Katalyse und Fermente 1.

Katalyse

und

Fermente

63

2.

Einteilung der F e r m e n t e

65

3.

Urease

66

4.

Proteasen

5.

Labferment (Chymosin)

69

6.

L i p a s e als B e i s p i e l e i n e r E s t e r a s e

69

7.

Amylase

70

des M a g e n s und D a r m k a n a l s

67

71

XVI. Biologische Oxydation und Oxydationsfermente 1.

Begriff der Oxydation

71

2.

Deliydrasen

72

3.

Phenploxydasen

74

4.

Peroxydase

74

5.

Die Rolle

der S c h w e r m e t a l l e

76

XVII. Untersuchung der Milch

78

XVIII. Untersuchung des Blutes

80

1.

Bestandteile

80

2.

Gerinnung

80 81

3.

H ä m o l y s e und A g g l u t i n a t i o n

4.

Hämoglobin

82

5.

N a c h w e i s des B l u t f a r b s t o f f e s in H a r n u n d Stuhl

84

6.

Aktuelle

7.

D e r qualitative Nachweis der übrigen

Reaktion

des

Blutes

86 Blutbeshmdtcile

86

88

X I X . Untersuchung von Harn- und Blasensteinen

88

X X . Vitamine 1.

Fettlösliche

Vitamine

2.

Wasserlösliche

Vitamine

88 !

90

Inhalt

2. Hauptteil.

VII

Quantitative Untersuchungen Seitr

Allgemeines über maßanalytische Methoden

92

Alkalimetrie und Acidimetrie

93

1. 2. 3. 4.

Herstellung einer n/lO-Oxalsäuro Gebrauch der verschiedenen Indicatoren Bestimmung des Stickstoffs nach K j e 1 d a h 1 Formoltitration nach S ö r e n s e n . .

Fällungsanalyse 1. Bestimmung des Chlors im H a n l nach M o h r . 2. Bestimmung des Traubenzuckers im H a r n nach F e h l i n g 3. Bestimmung der Glueose im H a r n nach B e n e d i k t

93 94 96 97 .

99

. . .

99 99 100

Permanganatmethoden

101

1. Darstellung einer n/lÜ-Pcrniangaiiatlösung 101 2. Bestimmung von Wasserstoffsuperoxyd mit Permanganat . . . . 101 3. Beobachtung der enzymatischen Zerlegung von Wasserstoffsuperoxyd durch Katalase 102

Titrimetrische Bestimmung der Ascorbinsäure (Vitamin C) im Zitronensaft

102

Jodometrie

104

1. 2. 3. 4.

Titration von Jod mit Thiosulfat Titerstellung einer Thiosulfatlösung mit Kaliumpermanganat . . . Glucosebestimmung nach W i l l s t ä t t e r und S c h u d e 1 . . . Acetonhestimmung nach M e s s i n g e r

104 104 105 105

Die Bestimmung des Hämoglobins nach S a h l i

106

Sachregister

107

1. H a u p t t e i l

Qualitative Untersuchungen

I. Die wichtigsten Mineralsäuren 1. Kohlenstoff und Kohlensäure Alles Leben ist an die Gegenwart von Kohlenstoff gebunden. Neben den „organischen" Kohlenstoffverbindungen finden sich die „mineralischen" Bestandteile vor. Die wesentlichen Baustoffe der Organismenwelt siiid nach ihrer B e d e u t u n g : 1. C, H, 0 , N, P, S, Cl, J , Br; F, Si als Metalloide. 2. Na, K, Ca, Mg, Fe in größeren Mengen als Metalle. 3. Mn, Zn, Cu und Spuren anderer Elemente. E i g e n s c h a f t e n des

Kohlenstoffs

Mol.-Gew. = 12; C tritt fast immer 4 wertig auf. Die Mannigfaltigkeit der Kohlenstoffverbindungen ist durch die Eigentümlichkeit der C-Atome, sich zu Ketten zu vereinigen, erklärt. Oxyde

des Kohlenstoffs: CO2 Kohlendioxyd, CO Kohlenoxyd, / O H H2CO3 oder C - O = \ 0 H

Kohlensäure

Bildung von organischem Material findet in der Natur in großem Maßstabe nur durch den Kohlensäureassimilationsprozeß statt: Unter dem Einfluß des Chlorophylls und der Lichtenergie assimilieren die grünen Pflanzenteile: 6 C02

+ 6 HoO =

CeHp/Ju

M O ,

Dieser Vorgang ist ein R e d u k t i o n s v o r g a n g . Als erstes Assimila_tionsprodukt bildet sich dabei wahrscheinlich Formaldehyd. Die Bildung von Glucose (Stärke) ist ein e n d o t h e r m e r Vorgang. Die Umkehrung der Assimilationsgl.eichung findet bei der Verbrennung der Kohlenhydrate im tierischen Organismus statt: C6Hlä0c

+

60o = 6 C 0 2

+ 6 HoO

Dieser Vorgang ist e x o t h e r 111. 1

Eillbaolier,

P r a k t i k u m der p h j B i o l o g i s c h e n C b e m i o

3. Auil

]

2

Die qualitative Untersuchung

Überall dort, wo im tierischen Organismus Oxydation von Kohlens t o f f v e r b i n d u n g e n stattfindet, bildet sich Kohlensaure und Wasser. Oxydation von Kohlenstoff u n d Wasserstoff sind die H a u p t q u e l l e n der tierischen Lebensenergie. Kohlensäure- u n d W a s s e r p r o d u k t i o n bei' gleichzeitigem Sauerstoffverbrauch wird als A t m u n g bezeichnet. Versuch: 1. N a c h w e i s v o n K o h l e n s t o f f : a) Ein Stückchen Rohrzucker wird im Reagierglas erhitzt. Schmelzen und nachfolgende Schwärzung. b) Fibrinflocken zeigen das gleiche Bild. c) Ein Stückchen Rohrzucker wird mit 2 — 3 ccm konz. Schwefelsäure stehen gelassen. Durch allmählichen Wasserentzug t r i t t Schwärzung u n t e r Bildung von Kohlenstoff ein. Versuch:

2. N a c h w e i s d e r K o h l e n s ä u r e in d e r Atmungsluft. a) Man bläst mittels eines Röhrchens L u f t durch 2 — 3 ccm v e r d ü n n t e r B a r i u m h y d r o x y d l ö s u n g , die sich in einem Reagierglas befinden. Es fällt nach einigen Augenblicken schon ein weißer Niederschlag von B a r i u m c a r b o n a t aus: ßa(OHK> + C0 2 = BaCO;! + 11*0

b) Zusatz von v e r d ü n n t e r Essigsäure löst den Niederschlag wieder auf. 3. E i g e n s c h a f t e n d e r K o h l e n s ä u r e . K o h l e n s ä u r e ist eine zweibasische Säure bildet also zwei Reihen von Salzen: OMetall /OMetall C/ O (X O OH NjMetall primäres Salz sekundäres Salz Versuch: In einem Kolben befindet sich ganz v e r d ü n n t e B a r i u m h y droxydlösung. Es wird aus einer Bombe ein rascher Strom von C 0 2 durchgeleitet. Der anfänglich gebildete Niederschlag von B a C 0 3 löst sich in k u r z e r Zeit wiedei auf. Kocht man einen Teil d e r klaren Lösung, so fällt wiecW B a C 0 3 aus: 1. BalOHU + CO, = BaC0 3 + H,0, 2. BaC0 3 + IIoO + C0 2 = Ba(HC03)2 Die p r i m ä r e n Erdalkalisalze der Kohlensäure sind in Wasser löslich, die s e k u n d ä r e n sind also unlöslich. Sogenanntes „ h a r t e s " Wasser enthält geringe Mengen von Ca(HC0 3 ) 2 gelöst. Durch Kochen verwandelt sich dieses in CaCO und wird unlöslich. Nicht allzusehr v e r d ü n n t e Lösungen von Alkalicarbonaten w'erden durch Säuren u n t e r C0 2 -Bildung zerlegt. Versuch: N a t r i u m c a r b o n a t l ö s u n g wird mit v e r d ü n n t e r Salzsäure versetzt: Aufschäumen.

I. Die wichtigsten M i n e r a l s ä u r e n

3

4. D i s s o z i a t i o n d e r K o h l e n s ä u r e : Unter elektrolytischer Dissoziation einer Verbindung versteht man den Zerfall in elektrisch geladene Ionen; unter derjenigen einer Säure das Abdissoziieren von H-Ionen. Basen dissoziieren OH-Ionen ab. „Starke" Säuren oder Basen sind in wäßriger Lösung weitgehend dissoziiert, „schwache" nur in geringem Umfange. J e verdünnter die Lösung eines dissoziierten Stoffes ist, desto mehr Moleküle werden dissoziieren, bis schließlich bei unendlicher Verdünnung die Dissoziation vollständig ist. HCl = H +

+

Cl^

Es besteht demnach ein Gleichgewichtszustand, der durch die sogenannte Dissoziationskonstante gekennzeichnet ist: Konz. H + -Ionen • Konz. C1 -Ionen Konz. HCl (nicht diss.)

g

,

Daraus folgt: „starke" Säuren (Basen) haben eine große Dissoziationskonstante, „schwache" eine kleine. Man mißt diese Erscheinung durch Bestimmung der Konzentration der H- oder OH-Ionen. [H ] = die Menge der Grammionen Wasserstoff pro Liter und bedeutet die W a s s e r s t o f f z a h l . [H ] = 10 _ x , so wird x mit dem Symbol Ph bezeichnet und heißt Wasserstoffionenexponent. Bei physiologischen Verhältnissen ist x immer kleiner als 1, hat daher ein negatives Vorzeichen. p p p

= 7 = 7—14 = 0—7 .

neutral alkalisch sauer

Mittels empirisch geeichter Farbstoffe, sog. Indikatoren, gelingt es leicht, den pn-Wert, die sog. „aktuelle Reaktion" einer Lösung zu ermitteln, indem diese Farbstoffe bei einem bestimmten Wert umschlagen. Z. B. Phenolphthalein bei p^ = 8 Neutralrot bei

p^ = 7

ICongorot bei

p

= 4

Kohlensäure ist eine schwache Säure. Sie dissoziiert nur wenig H-Ionen ab. Versuch: Man bringt in awei Reagiergläser Wasser, das durch Zusatz von minimalen Mengen von Natronlauge alkalisiert wurde. In das eine Reagierglas gibt man 3—5 Tropfen Phenolphthalein, es färbt sich rot. In das andere einige Tropfen Kongorot, es ist ebenfalls rot. Nun bläst man mittels eines Röhrchens Ausatmungsluft durch die Flüssigkeit. Im Phenolphthaleinröhrchen = Entfärbung. Im Kongorotröhrchen — keine Änderung. l*

Die ([ualilalnc Untersuchung Die Kohlensäure k a n n also keine starke Säure sein, sonst m ü ß t e K o n g o r o t in BJau umschlagen. Versuch: Zu dem zweiten Röhrchen mit Kongorot wird ein T r o p f e n v e r d ü n n t e r HCl gesetzt. Es t r i t t sofort ein Farbenumschlag in t i e f b l a u ein. K o h l e n s ä u r e und ihre Salze k ö n n e n also dissoziiert sein in: (C0 3 )= oder (HC.0 3 )Lösungen von A l k a l i c a f b o n a t e n zeigen die Erscheinung der hydrolytischen Spaltung: Versuch: Zusatz von P h e n o l p h t h a l e i n zu einer Lösung von N a 2 C 0 3 zeigt durch R o t f ä r b u n g stark alkalische R e a k t i o n an. Die E r k l ä r u n g dieser Erscheinung ist dadurch gegeben, daß die a u f t r e t e n d e n C0 3 -Ionen sich mit den immer v o r h a n d e n e n H-Ionen des Wassers zu H C 0 3 - I o n e n vereinigen. Dadurch verbleiben in der Lösung OH-Ionen im Überschuß. Die C a r b o n a t i o n e n des Blutes, bzw. der Zellen w i r k e n als sog. „ P u f f e r " . Diese sind Substanzen, welche der Ä n d e r u n g der aktuellen Reaktion einen Widerstand entgegensetzen.

2. Chlorwasserstoff (HCl) Salzsäure ist in wäßriger Lösung stark dissoziiert. gewicht HCl 11+ + C l -

Das Gleich-

ist fast ganz auf die rechte Seite verschoben. Fast alle Chloride sind in Wasser lercht löslich. Nachweis der Salzsäure. Versuch: V e r d ü n n t e HCl wird mit Silbernitratlösung versetzt. Es fällt ein weißer käsiger Niederschlag von-Chlorsilber, AgCi, aus. Dieser Niederschlag ist unlöslich in H N 0 3 und leicht löslich in Ammoniak. H+

C1

' Ag* +

AgCl 4 H

- NO3

N u r das Cl-Ion gibt diese Reaktion. Versuch: Eine Lösung von Kaliuinchlorat (KC10 3 ) gibt mit Silbernitrat u n d Salpetersäure keine Fällung. Auch organisch gebundenes C1 gibt demnach keine Chlorsilberreaktion. Versuch: a) Mit Chloroform (CHC13) gesättigtes Wasser mit A g N 0 3 und H N 0 3 versetzt gibt keine Fällung, b) Zu einer a n d e r e n P r o b e des CHC1 3 -Wassers gibt m a n ein Stückchen Zink und etwas v e r d ü n n t e Schwefelsäure. Nach einigen Minuten

I. D i e wichtigsten

Miiieralsäuren

prüft man auf Cl-Ionen wie oben, mit Silbernitrat. Nun fällt die Reaktion positiv aus. Der aus dem Zink-und der Schwefelsäure freiwerdende Wasserstoff (naszierender Wasserstoff) substituiert im CHC13 teilweise das Chlor, welches dabei" aus dem undissoziierten in den dissoziierten Zustand übergeht. Chloriorien finden sich in allen Körperflüssigkeiten. Ihre Gegenionen sind Na-Ionen. Die NaCl-Konzentration des Warmblüters beträgt etwa 0,9 °/o (physiologische Kochsalzlösung). Beim Kaltblüter etwa 0 , 6 % . Dadurch wird in erster Linie der osmotische Druck aufrechterhalten. (Im Blute etwa 8 Atmosphären.) Nachweis der Cl-Ionen im Harn: Versuch: Normaler menschlicher Harn gibt mit AgN0 3 und N H 0 3 einen starken Niederschlag von AgCl. Die NaCl-Konzentration des Harns ist meistens größer als die des Blutes. F r e i e Salzsäure wird v.on den Zellen der Magenschleimhaut in das Magenlumen sezerniert. Der physiologische Sinn dieser Salzsäureproduktion ist dadurch gegeben, daß die Proteinase des Magens, das Pepsin, optimal bei stark saurer Reaktion (p H = 1,6) wirkt. N a c h w e i s von f r e i e r Versuch:

Salzsäure.

a) Sehr stark verdünnte Lösungen von

Versuch: b): Filtrierter Magensaft färbt dieselbe Methylviolettlösung stahlblau. Versuch

c): Kongorotpapier färbt sich in stark v e r d ü n n t e r H C l . . . Magensaft stark v e r d ü n n t e r E s s i g s ä u r e

blau blau grau

GünzburgsReaktion. Das sog. G ü n z b u r g s c h e Reagens ist eine alkoholische Lösung von Vanillin und Phloroglucin. OH

\/ OH \ anillin

I'hlorogluein

0

Die qualitative Untersuchung

Versuch: a) In einöm Porzellanschälchen dampft man einige Tropfen verdünnte HCl und einige Tropfen G ü n z b u r g s Reagenz zur Trockne. Man hält das Schälchen in der Hand und bläst die Dämpfe weg. Es bleibt ein roter Riidistand. b) Man führt die gleiche Reaktion mit einigen Tropfen verdünnten Magensaftes aus. (Bezüglich des Nachweises der M i l c h s ä u r e im Magensaft siehe S. 79.) 3. Schwefelsäure Schwefelsäure ist zweibasisch und bildet demnach zwei Reihen von Salzen. H 2 S0 4 ,

/ S0 2

0 H

.

\)H

/°Me S0 2 , \)H

/°Me so 2 \)Me

Sie findet sich beim Säuger nicht in freier Form und die Menge der Sulfate ist gegen die Menge der vorkommenden Chloride gering. Nachweis der Schwefelsäure. 2 H+ +

S0 4 ~ + B a + + + 2 C1

= BaS04 + 2 H + + 2 Cl~

Versuch: Verdünnte H 2 S 0 4 wird mit BaCl 2 -Lösung versetzt. Es fällt weißes B a S 0 4 . Da dieses zum Unterschied von allen anderen Bariumsalzen in HNO3 unlöslich ist, setzt man von dieser Säure zugleich zu. b) Harn wird mit Bariumchloridlösung versetzt. Es entsteht ein. weißer Niederschlag. Wird nun etwas HN0 3 zugegeben, so beobachtet man, daß ein Teil der Fällung wieder in Lösung geht. Das Ungelöste besteht aus Bariumsulfat. Im Harn befinden sich noch andere Substanzen, vorzugsweise Phosphate, die ebenfalls mit Bariumchlorid ausfallen. Sie lösen sich aber in Salpetersäure wieder auf. Äußer dieser „präformierten" Schwefelsäure finden sich im Harn noch gepaarte oder „Esterschwefelsäuren". Diese geben aber leicht lösliche Bariumsalze (s. S. 56). 4. Phosphorsäure Phosphorsäure ist dreibasisch. /OH 0 = P ( OH \OH Sie bildet demnach 3 Reihen von Salzen. Löslich sind die Alkalisalze. Von den Erdalkalien sind nur die primären löslich.

I. Die wichtigsten

Mineralsäuren

7

Phosphorsäure dissoziiert in Wasser hauptsächlich in: H+ +

(H2P04r

Eine Lösung von KH2PO4 reagiert schwach sauer. Sie dissoziiert in: K

+

+

(H2P04)"

das Ion H 2 P 0 4 i s t poch teilweise dissoziiert in H + -b (HP0 4 )~. Im Gegensatz dazu reagiert eine Lösung von K 2 H P 0 4 schwach alkalisch. Sie dissoziiert in 2 K + + ( H P 0 4 ) = . Sobald die Konzentration von HP0 4 -Ion aber eine bestimmte Größe erreicht hat, vereinigt sich HPO^-Ion mit den aus dem Wasser stammenden H-Ionen zu H2PO.4 . Es bleibt demnach ein Überschuß von aus dem Wasser stammenden OH-Ionen in der Lösung, wodurch sie alkalisch wird. Dieser Vorgang ist also analog der hydrolytischen Spaltung einer Carbonatlösung. Durch den Übergang der verschiedenen Dissoziationsstufen ineinander eignen sich die Phosphate besonders zur Herstellung von „Pufferlösungen", das sind Lösungen, welche neu auftretende H- oder OHIonen in den nicht dissoziierten Zustand überführen und dadurch die aktuelle Reaktion ([FI']) regulieren. Nachweis

der

Phosphorsäure.

Versuch: a) Eine ammoniakalische Lösung von Magnesiumchlorid und Ammonchlorid gibt mit Phosphatlösung eine weiße krystalline Fällung von Magnesium-ammonium-phosphat: Mg(NH4)P04

b) Eine mit H N 0 3 angesäuerte Phpsphatlösung gibt beim Kochen mit überschüssigem Anrmonmolybdat eine hellgelbe pulverige Fällung von Ammon-phosphor-molybdat: (NH4)3P04-12 M0O3

Nachweis

der P h o s p h o r s ä u r e

im

Harn.

Versuch: Normaler Harn wird mit NaOiH versetzt. Es bildet sich ein geringer Niederschlag von Erdalkaliphosphat. Dieser ist in Essigsäure l e i c h t löslich. Manche normale Harne enthalten so viel Phosphat, daß-sie beim Kothen einen Niederschlag geben. Dieser ist in Essigsäure l e i c h t l ö s l i c h . (Unterschied von koagulierendem Eiweiß! s. dort-) Außer den hier angeführten Reaktionen kann die Phosphorsäure noch durch Strychninmolybdat und auf colorimetrischem Wege nachgewiesen werden.

8

Die qualitative Untersuchung

Vorkommen der Phosphorsäure. Neben der Orthophosphorsäure H 3 P 0 4 findet sich die Pyrophosphforsäure: 2H3PO4 -

H20

-

H4P207

Diese scheint bei den Vorgängen des Kohlenhydratabbaues eine große Rolle zu spielen. Eine ganze Anzahl von organischen Phösphorsäureverbindungen besitzen enorme biologische Bedeutung: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Kohlenhydratphospborsäure beim Abbau der Kohlenhydrate. Kreatinphosphorsäure beim Abbau in der. Muskulatur. Phosphorsäure beim Abbau in den Lecithinen. Nucleosidphosphorsäure beim Abbau in den Nucleinsäuren. Eiweißphosphorsäure beim Abbau als Phosphorproteide. Einige Vitamine und Enzyme sind Phosphorsäureester.

5. Dissoziation der Benzoesäure Bei dem Verhalten gelöster Stoffe spielen die sog. hydrophilen und lipophilen Gruppen eine große Rolle. Als Beispiel diene die Benzoesäure mit ihrer Carboxyl- bzw. Phenylgruppe. In Wasser sowohl wie in Benzol ist die Säure zu Doppel- öder Polymolekülen assoziiert. In Alkohol, der selbst hydro- und lipophile Gruppen enthält, ist sie in Form von Einzelmolekiilen gelöst. Eine Dissoziation von H-Ionen findet nur in wä,ßriger oder alkoholischer Lösung statt. Versuch: 1. Man schüttelt einige Kryställchen Benzoesäure in I—2 ccm Wasser und setzt einen Tropfen Methylrotlösung zu. Die Lösung ist deutlich rot, was anzeigt, daß die Benzoesäure in wäßriger Lösung dissoziiert. Versuch: 2. Man löst in einem trockenen Reagenzglas wieder einige Kryställchen Benzoesäure in 1—2 ccm Benzol, setzt einen Tropfen Methylrot zu und schüttelt um. Die Lösung ist gelb, in. Benzol ist die Benzoesäure nicht dissoziiert. Nun verdünnt man die gelbe benzolische Lösung mit dem doppelten Volumen Alkohol. Die Lösung ^ärbt sich deutlich rötlichgelb, was anzeigt, daß bei Gegenwart von Alkohol eine Dissoziation der Benzoesäure stattfindet.

II. Kohlenhydrate 1. Monosaccharide (Hexosen) Als Kohlenhydrate können alLe aliphatischen Verbindungen bezeichnet werden, die mindestens eine alkoholische Hydroxylgruppe und außerdem eine Aldehyd- oder Ketongruppe enthalten. Sie sind also:

II

Kohlehydrate

9

Aldehyd- oder Ketonalkohole. Einteilung: 1. Aldehydalköhole = Ketonalkohole =

Aldosen, Ketosen.

2. Nach der Zahl der Kohlenstoff a t o m e : CH 2 OH I TT C) „B 1 u t z u c k e r s p i e g e 1".

10

Die qualitative

Untersuchung

R e a k t i o n e n der M o n o s a c c h a r i d e , d i e a u f der G e ig e n w a r t d e r A l d e h y d - , b z w . K e t o n g r u p p e beruhen. Diese Gruppen zeigen die Tendenz, sich zu oxydieren und entziehen daher vielen Substanzen den Sauerstoff. Versuch: a) Formaldehydlösung wird mit Silbernitrat und Ammoniak erwärmt. Bildung eines Silberspiegels. Das in Lösung befindliche Ag20 wird zu metallischem Silber redu ziert, wobei sich der Aldehyd oxydiert, b) Traubenzuckerlösung wird in gleicher Weise mit Silbernitrat und Ammoniak erwärmt und gibt ebenfalls Reduktion zu metallischem Silber. Reduktion Von Kupfersalzen. Versuch: a) Kupfersulfatlösung und Natronlauge geben einen gallertigen Niederschlag von Kupferhydroxyd. CuS04

+

2 NaOH =

Cu ( O H ) 2

+

Na2S04

b) Wird der-blaue Niederschlag er-wärmt, so fär'bt e"r sich unter Bildung von Cuprioxyd schwarz. CU(OH) 2

=

CuO +

H20

c) Zu einer Lösung von Kupfersulfat wird wieder Natronlauge zugegeben. Nun setzt man allmählich eine Lösung von Kalium-Natriumtartrat (Seignettesalz) zu. Das ausgefallene Kupferhydroxyd löst sich mit tiefblauer Farbe wieder auf. d) Man wiederhole die Reaktion, indem man anstatt des Seignettesalzes eine Lösung von Traubenzucker zusetzt. Es tritt ebenfalls Lösung des Kupferhydroxydes ein. Weinsäure, Glycerin, Traubenzucker enthalten alle mehrere Hydroxylgruppen im Molekül: COONa

CHoOH

I

I

I

I

CH.-OH CHOH

I

COOK Seignettesalz

CHOII

CHj-OH

Glyzerin

Derartige Verbindungen können Kupferhydroxyd unter Bildung von Komplexverbindungen lösen. Darauf beruht die T r o m m e r sehe Probe. Versuch: a) T r o m m e r s Probe. Die auf Traubenzucker zu prüfende Lösung wird mit dem gleichen Volumen Natronlauge versetzt. Nun tropft man unter Schütteln

I I . Kohlehydrate

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Kupfersulfat zu, und zwar so lange, als sich das gebildete Kupferhydroxyd im Zucker noch auflöst. Dann wii*d gekocht. Es bildet sich ein hellroter Niederschlag von Cuprooxyd (Cu 2 0). Das in Lösung befindliche CuO wird durch die Aldehydgruppe zu rotem Cu 2 0 reduziert. b) Fehlerhafte Ausführung der T r o m m e r probe. Man setzt z u v i e l Kupfersulfat zu. Es wird bein) Kochen ein schwarzer Niederschlag entstehen, da nun nicht alles Kupferhydroxyd in Lösung ist, zerfällt das ungelöste unter Bildung von CuO, dessen schwarze Farbe die Reaktion verdeckt. T r o m m e r sehe Probe im Harn: Versuch: a) Zu 2—3 ccm Glucose-haltigem Harn setzt man das gleiche Volumen Natronlauge und tropfenweise Kupfersulfat zu, bis gerade eine leichte Trübung entsteht. Dann wird gekocht. Bildung eines gelbroten Niederschlages vonCu 2 0, bzw. seiner Hydratform, b) In gleicher Weise führt man die Probe mit normalem Harn aus. Es bleibt eine blaugrüne Färbung bestehen. Bemerkung dazu: In jedem Harn kommen Substanzen vor, die eine geringe Eigenreduktion zeigen (z. B. Harnsäure). Es muß daher zu dem Harn die genügende Menge GuS0 4 zugesetzt werden, um keiner T ä u s c h u n g zum Opfer 2u fallen. Eine einfache Entfärbung ist für die Gegenwart von Glucose nicht charakteristisch. Eine Variante der T r o m m e r sehen Probe ist die F e h l i n g sche Probe: Versuch: a) Trau'benzuckerlösung mit dem gleichen Volumen Natronlauge und Seignettesalz versetzt. Nun kann ein größerer Überschuß von Kupfei sulfat zugesetzt werden, weil das Seignettesalz das Kupferhydroxyd in Lösung hält, nun wird gekocht: Bildung von CuoO b) Ausführung im Harn. Böttger-Almensche

oder N y l a n d e r s

Probe:

Wismuthydroxyd ist als sog. amphotere Substanz in überschüssiger Natronlauge löslich. Beim Erwärmen mit Aldehyden wird es dann zu Wismutsuboxyd, bzw. zu Wismut reduziert. Versuch: a) Traubenzuckerlösung wird mit einer Mischung von Wismutnitrat und Natronlauge zweckmäßig unter Zugabe eines Siedesteinchens gekocht. Die Lösung färbt sich zuerst gelb, dann braun, end'ich schwarz unter Bildung von metallischem Wismut. b) Ausführung mit Zuckerharn.

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Die qualitative UiiliTMU'hung

Unterschied zwischen einfachen Aldehyden und Monosaccharide!: Versuch: a) Verdünnte Formaldehydlösung wird mit einigen Tropfen einer Lösung von Fuchsin-schwefeliger Säure versetzt. Es tritt •Rotfärbung ein. h) Traubenzuckerlösung gibt mit dem Reagens keine Rotfärbunig. Dieser Versuch zeigt, daß die Carbonylgruppe der Monosen nicht so reaktionsfähig ist wie die der einfachen Aldehyde. Man nimmt: daher aus diesen und anderen Gründen eine Ringstruktur im Zuckermolekül an: TT H\

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