Teori biologi penapaian. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

PENEMUAN SAINTIFIK PALING PENTING
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Teori biologi penapaian. Sejarah dan intipati penemuan saintifik

Penemuan saintifik yang paling penting

Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting

Pada tahun 1680 seorang lelaki Belanda Anthony Van Leeuwenhoek Saya mula-mula melihat yis bir dalam mikroskop buatan sendiri. Dia menerangkannya dalam surat kepada Royal Society dan memberikan lukisan yang menunjukkan sel-sel bulat yang sedang tumbuh membentuk kelompok. Maka bermulalah kajian morfologi yis. Pemerhatian ini jauh mendahului keadaan sains pada masa itu. Hanya pada tahun 1835 laporan Cañard de Latour di Perancis, Schwann dan Kützing di Jerman muncul, di mana terbukti bahawa yis tergolong dalam organisma tumbuhan rendah yang mempunyai nukleus, membiak dengan tunas pada media nutrien yang mengandungi gula, dan menyebabkan penapaian. Walau bagaimanapun, arah biologi dalam penyelidikan yang berkaitan dengan penjelasan punca-punca penapaian tidak mendapat pengiktirafan sejagat pada separuh pertama abad ke-XNUMX.

Pada pertengahan abad kesembilan belas, teori kimia penapaian telah meluas. Sebagai contoh, Stahl berhujah bahawa bahan yang mereput boleh menghantar keadaan ini kepada bahan lain yang tidak mereput pada masa ini. Pereputan disertai dengan pergerakan, dan keupayaan untuk menyebabkan pembusukan dikaitkan dengan pemindahan pergerakan ke badan dalam keadaan rehat. Enzim juga sedang bergerak, dan keupayaannya untuk menyebabkan penapaian berkaitan dengan penghantaran gerakan.

Ahli kimia terkemuka pada masa itu Liebig dan Berzelius mengembangkan sudut pandangan ini. Berzelius tidak melihat perbezaan asas antara pelbagai jenis penapaian dan pembusukan - semua ini adalah peringkat berbeza dalam proses yang sama. Penapaian hanya boleh dilakukan dalam dua keadaan: medium mesti mengandungi gluten atau bahan organik nitrogen lain dan cecair yang ditapai yang mengandungi gluten mesti terdedah kepada oksigen atmosfera. Dalam kes ini, mendakan tidak larut terbentuk di bahagian bawah kapal, yang mampu menyebabkan penapaian baru. Liebig mengaitkan semua proses penapaian dengan penguraian dan pereputan bahan organik, yang terakhir, mengalami pereputan, menjadi enzim dan sudah boleh menyebabkan penapaian bahan tidak reput, seperti gula.

Apabila bahan-bahan yang mereput bersentuhan dengan yang boleh ditapai, bahan yang kedua akan hancur menjadi zarah. Liebig tidak menafikan bahawa yis diperlukan untuk penapaian gula, tetapi tidak semestinya yang hidup, kerana ia adalah yis yang mati dan mereput yang menyebabkan penapaian, seperti mana-mana bahan reput.

Begitulah, dalam istilah yang paling umum, adalah asas kepada teori kimia penapaian sehingga saintis Perancis Pasteur memulakan penyelidikannya tentang penapaian.

Louis Pasteur (1822-1895) dilahirkan di bandar Perancis Dole. Louis dibesarkan dalam keluarga besar yang mesra. Walaupun kesihatan yang lemah dan kekurangan dana, Pasteur berjaya menamatkan pengajiannya, pertama di sebuah kolej di Arbois, dan kemudian di Besançon. Selepas menamatkan pengajian di sini dengan ijazah sarjana muda, pada tahun 1843 beliau memasuki Sekolah Normal Tinggi, yang melatih guru untuk sekolah menengah.

Selepas menamatkan pengajian dari sekolah pada tahun 1847, Pasteur lulus peperiksaan untuk gelaran penolong profesor sains fizikal. Dan setahun kemudian dia mempertahankan disertasi kedoktorannya. Kemudian Pasteur belum berusia 26 tahun, tetapi dia telah mendapat kemasyhuran untuk penyelidikannya dalam bidang struktur kristal. Saintis muda itu memberikan jawapan kepada soalan yang masih belum dapat diselesaikan di hadapannya, walaupun usaha ramai saintis terkemuka. Dia menemui sebab pengaruh tidak sama rata pancaran cahaya terpolarisasi pada kristal bahan organik. Penemuan yang luar biasa ini kemudiannya membawa kepada kemunculan stereokimia - sains tentang susunan ruang atom dalam molekul.

Juga pada tahun 1848, Pasteur menjadi profesor fizik bersekutu di Dijon. Tiga bulan kemudian, beliau mengambil jawatan baharu sebagai profesor kimia bersekutu di Strasbourg. Pasteur mengambil bahagian aktif dalam revolusi 1848 dan juga menyertai Pengawal Kebangsaan.

Pada tahun 1854, Pasteur telah dilantik sebagai dekan Fakulti Fizik dan Matematik yang baru dianjurkan di Universiti Lille. Wilayah Perancis ini terkenal dengan industri gula dan penapaian. Pemilik kilang tempatan berulang kali berpaling kepada Pasteur dengan permintaan untuk membantu merasionalkan pengeluaran, memperbaikinya, dipandu oleh pencapaian sains terkini. Membiasakan diri dengan kerja kilang, Pasteur tidak dapat membantu tetapi membuat kesimpulan bahawa pengetahuan saintifik moden dalam bidang ini lebih sederhana, dan ini mendorongnya untuk mula mengkaji penapaian.

Dia mula mengkaji isu ini. Hasil kajiannya ialah monograf. Memoir pertama yang diterbitkan dikhaskan untuk penapaian asid laktik. Ia memberi kesan yang sangat besar dalam dunia saintifik, kerana ia adalah penapaian baru - semua penyelidikan terdahulu berkaitan dengan penapaian yang kebanyakannya beralkohol.

"Pasteur menjalankan semua penyelidikannya mengenai penapaian untuk mengetahui sejauh mana data eksperimennya sendiri boleh mengesahkan atau menyangkal teori kimia penapaian," tulis A.A. Imshenetsky dalam karyanya mengenai saintis itu. "Hasil eksperimennya boleh diringkaskan. seperti berikut.

1. Untuk berlakunya penapaian, udara, bertentangan dengan pendapat penyokong teori kimia penapaian, tidak diperlukan. Penapaian asid laktik berjalan tanpa akses ke udara dengan cara yang sama seperti alkohol. Ini membolehkan kita memberikan formula umum "penapaian ialah kehidupan tanpa oksigen." Untuk mengesahkan tesis ini, penemuan oleh Pasteur tentang penapaian butirik, yang disebabkan oleh bakteria anaerobik yang ketat, yang bukan sahaja tidak memerlukan oksigen, tetapi yang kedua bertindak ke atasnya seperti racun, adalah sangat penting. Sebelum penemuan ini, dipercayai bahawa kehidupan tanpa oksigen adalah mustahil, dan bukan kebetulan bahawa Gay-Lussac mengaitkan rintangan produk dalam makanan dalam tin Apper untuk mereput dengan ketiadaan oksigen dalam tin. Penemuan anaerobiosis mendapat bantahan kuat dari Brefeld dan saintis lain, tetapi ternyata sangat meyakinkan bahawa ia tidak lama lagi diiktiraf oleh semua orang.

2. Setiap penapaian disebabkan oleh patogen tertentu. Pasteur mula-mula menetapkan bahawa penapaian asid laktik dikaitkan dengan perkembangan mikrob yang berbeza dalam morfologinya daripada yis. Asid butirik terbentuk hasil daripada aktiviti penting sejenis mikrob khas. Asid asetik dan penapaian alkohol, serta penapaian urea, mempunyai patogen mereka. Tidak ada yang mengejutkan dalam fakta bahawa Pasteur, berdasarkan keadaan semasa taksonomi organisma tumbuhan rendah, tidak selalu memberikan nama yang betul kepada organisma yang diterangkannya. Jadi, dia mengaitkan bakteria asid butirik kepada wakil dunia haiwan, bakteria asid asetik yang ditetapkan sebagai Mycoderma, dan lain-lain. Semua ini tidak mengubah kesimpulan utama - pelbagai penapaian disebabkan oleh pelbagai mikrob.

3. Penapaian dikaitkan dengan kehidupan mikrob, dengan pembiakan mereka, dan bukan dengan kematian dan penguraian, seperti yang dipercayai oleh penyokong teori kimia penapaian. Berat mikrob semasa penapaian sentiasa meningkat dan bahan yang ditapai oleh mereka juga digunakan oleh yis untuk membina badan mereka.

4. Untuk penapaian, kehadiran zarah bahan protein (gluten) dalam medium tidak diperlukan, yang, menurut penganut teori kimia, bergerak dan, memindahkannya ke zarah lain, dengan itu menyebabkan penapaian atau pereputan. Penapaian gula dengan pembentukan alkohol atau asid laktik boleh berlaku dalam medium yang tidak mengandungi protein sama sekali, tetapi mempunyai sebatian bukan organik sebagai satu-satunya sumber nitrogen, contohnya, ammonium sulfat.

Hasil kajian eksperimen Pasteur memberi tamparan yang tegas kepada teori Liebig. Penganutnya tidak lagi dapat menjelaskan penapaian melalui penghantaran pergerakan zarah dan mengaitkannya dengan kematian, dengan penguraian bahan yang membusuk.

Tetapi sudah pada awal tahun enam puluhan, Berthelot menyatakan idea secara langsung bahawa sudut pandangan biologi yang terhad tidak sepatutnya memuaskan ahli fisiologi, dan lebih-lebih lagi ahli kimia. Berdasarkan data termokimia, Berthelot berhujah bahawa penapaian dan aktiviti penting sel yis tidak berkaitan antara satu sama lain, kerana untuk sintesis bahan hidup yis tidak memerlukan kemasukan tenaga dari luar.

Perkembangan biokimia dan fermentologi semakin banyak mendorong saintis terkemuka untuk kembali kepada idea Berthelot. Secara beransur-ansur, bilangan "enzim larut" yang ditemui, iaitu, enzim, meningkat, dan menjadi mungkin untuk menjalankan hidrolisis bebas sel di- dan polisakarida, penguraian protein, dan pelbagai proses oksidatif. Semua ini membawa kepada fakta bahawa K.A. Timiryazev dalam kuliah pada tahun 1895 menyatakan: "... Berthelot, berhujah dengan Pasteur, menunjukkan bahawa pandangan penapaian sebagai proses kimia yang mendasari fenomena fisiologi yang diperhatikan oleh Pasteur - bahawa pandangan ini mengikuti perkembangan sejarah yang tidak dapat dielakkan dari semua. sains dan, khususnya, fisiologi, mengikut mana fenomena kompleks dikurangkan kepada yang mudah dan, akibatnya, fisiologi - kepada fizikal dan kimia. Dan, seperti yang kita lihat, sejarah sudah membenarkan ketepatan rujukan ini oleh Berthelot .. ."

Harus dikatakan bahawa Pasteur tidak pernah menafikan penyertaan enzim dalam penapaian. Ya, ia adalah tidak logik, kerana, sebagai seorang ahli kimia, dia tidak dapat membayangkan perubahan molekul menjadi alkohol tanpa rantai tindak balas kimia yang berlaku di dalam sel: "... Saya akan menambah bahawa ia sentiasa menjadi misteri kepada saya atas dasar apa yang mereka fikir saya akan malu jika penemuan enzim larut dalam penapaian dibuat, atau jika penukaran gula kepada alkohol dibuktikan secara bebas daripada aktiviti penting sel.

Tidak dinafikan bahawa kajian tentang penapaian tanpa sel, kajian dengan jus yis dan persediaan lain telah menghasilkan banyak nilai. Merekalah yang memungkinkan untuk mewujudkan skim penapaian itu, khususnya alkohol, yang disertakan dalam semua manual dan kini diiktiraf secara amnya. "Tetapi semua kajian ini menjawab soalan "bagaimana" proses ini berlaku," kata A.A. Imshenetsky, "tetapi tidak menjawab soalan "mengapa" ini harmoni, fungsi enzim yang sangat kompleks di dalam sel yis menjadi mungkin dan "mengapa" Itu atau proses penapaian lain timbul.Ini hanyalah perincian idea utama yang dibangunkan Pasteur ketika itu, dan bukannya kontras antara teori kimia penapaian dan teori biologi.

Pasteur buat pertama kalinya, sebagai ahli biologi yang cemerlang, memberikan jawapan yang lengkap mengapa penapaian timbul. Beliau menjelaskan kesesuaian proses ini dan menunjukkan bahawa ia adalah perlu untuk kehidupan sel, dan jika ia tidak bersifat adaptif, ia tidak boleh timbul secara semula jadi. Ini kadang-kadang dilupakan dalam penyelidikan kimia.

Pasteur menunjukkan kepentingan bertenaga penapaian dan menunjukkan bahawa ia mempunyai kepentingan ekologi. Dalam kajiannya, beliau berulang kali menyatakan peranan besar yang dimainkan oleh produk aktiviti penting mereka sendiri untuk menapai mikroorganisma dalam mengubah alam sekitar. Menetapkan bahawa satu jenis mikrob menggantikan yang lain oleh produk aktiviti pentingnya sendiri, Pasteur menyelesaikan salah satu masalah ekologi yang paling menarik. Ia juga harus diperhatikan di sini bahawa, tidak seperti penyelidik Jerman kontemporari, beliau meninggalkan pencarian untuk medium nutrien sejagat di mana semua jenis mikrob boleh tumbuh tanpa pengecualian, dan buat pertama kalinya menggunakan medium berdasarkan ekologi, iaitu, syarat untuk kewujudan mikrob . Oleh itu, kami mempunyai hak untuk menganggap Pasteur juga pengasas cabang mikrobiologi muda yang masih berkembang - ekologi mikroorganisma.

Membongkar fenomena penapaian adalah kepentingan praktikal yang besar bukan sahaja untuk pembuatan wain Perancis, yang mengalami kerugian besar daripada "penyakit wain", tetapi juga memainkan peranan yang luar biasa dalam pembangunan sains biologi, amalan pertanian dan industri. Pengetahuan mendalam tentang sifat penapaian memungkinkan untuk mengawal prosesnya. Ini sangat penting untuk penaik, pembuatan wain, dan pembuatan banyak bahan makanan.

Pengarang: Samin D.K.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Penemuan saintifik yang paling penting:

▪ Radioaktif

▪ Teorem asas algebra

▪ Teori biologi penapaian

Lihat artikel lain bahagian Penemuan saintifik yang paling penting.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Neuron mempelajari perkara baru tanpa melupakan yang lama 19.06.2016

Adalah dipercayai bahawa otak sentiasa berubah - sama seperti dunia di sekeliling kita berubah, dan jika kita berhadapan dengan sesuatu yang baru, dengan sesuatu yang tidak dikenali, maka terima kasih kepada keplastikan saraf, kita akan cepat memahami bagaimana untuk bertindak dalam situasi ini.

Keplastikan neural difahami sebagai keupayaan sambungan interneuronal untuk menyusun semula, mewujudkan sambungan baharu, dan kemunculan litar saraf baharu yang direka bentuk untuk menyelesaikan masalah baharu. Sebaliknya, beberapa perkara ternyata sangat biasa kepada kita sehingga kita melakukannya tanpa berfikir, dan semua jenis isyarat yang datang ke otak yang sudah dewasa diproses di sini mengikut corak yang biasa dan telah lama wujud.

Bagaimanakah asimilasi yang baru itu berlaku tanpa memusnahkan yang lama? Jawapannya mungkin kelihatan agak jelas: memandangkan neuron boleh membentuk banyak sambungan, setiap sel mempunyai set tetap tertentu, sejenis "tulang belakang sinapsis" yang bertanggungjawab untuk rutin yang telah lama dipelajari, tetapi apabila sesuatu yang baru muncul, maka lama. sambungan kekal segar, "bukan standard" ditambah. Secara teori, hipotesis ini telah wujud sejak sekian lama, tetapi baru sekarang ia disahkan secara eksperimen.

Penyelidik dari Institut Max Planck untuk Neurosains menjalankan eksperimen dengan tikus yang ditutup matanya pada sebelah mata, selepas itu mereka memerhatikan aktiviti sel saraf dalam korteks visual. Adalah diketahui bahawa apabila otak berhenti menerima isyarat dari satu mata, neuron yang "ditugaskan" kepadanya mula bertindak balas terhadap impuls visual yang datang dari mata yang lain. Dengan kaedah genetik baru, ia menjadi mungkin untuk mengesan aktiviti sel individu, dan ternyata gabungan lama dan baru, yang baru saja kita bicarakan, berlaku di otak secara literal pada peringkat selular.

Neuron mata tertutup, seperti yang dijangkakan, bertukar kepada data dari mata terbuka. Tetapi kemudian, apabila mata tertutup dibuka semula, aktiviti sel saraf kembali ke rejim sebelumnya. Neuron yang berasingan seolah-olah mengingati tetapan sebelumnya, dan apabila aliran isyarat visual kembali normal, iaitu, apabila kedua-dua mata berfungsi semula, sel-sel hanya "teringat" mengikut skema mana mereka harus berfungsi dalam kes ini.

Ahli sains saraf menekankan beberapa ciri penting di sini. Pertama, konfigurasi semula sambungan tidak berlaku pada tahap populasi sel, kelompok neuron, seperti yang dijangkakan, tetapi pada tahap sel individu. Kedua, dari semasa ke semasa, iaitu, apabila eksperimen diulang, perubahan berkenaan neuron yang sama, yang menyumbang kira-kira 2/3 daripada semua sel dalam korteks visual. Yang lain sama ada tidak memberi perhatian sama sekali kepada fakta bahawa sebelah mata sama ada menutup atau terbuka, atau bertindak balas sedemikian rupa sehingga sangat sukar untuk menerangkan tingkah laku mereka dalam rangka kerja hipotesis kerja.

Berita menarik lain:

▪ Molekul sintetik memusnahkan alahan

▪ Sistem magnet yang menukar haba kepada gerakan mekanikal

▪ Pemasangan Kabel USB Berkelajuan Tinggi Baharu Molex

▪ topeng graphene

▪ Penjanaan elektrik semasa pengeringan kayu

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Perkakas elektrik rumah. Pemilihan artikel

▪ artikel oleh Thomas Paine. Kata-kata mutiara yang terkenal

▪ artikel Apa itu bloodhound? Jawapan terperinci

▪ artikel Tumbuhan lain yang boleh dimakan. Petua Perjalanan

▪ artikel Peranti keselamatan dengan perintang kunci. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Skema, kabel pinout (pendawaian) Ericsson T28s (maks3232). Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web