Кто впервые доказал что брожение это результат жизнедеятельности дрожжей без доступа кислорода

Брожение

Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию, поэтому промежуточные продукты брожения могут использоваться в ходе клеточного дыхания.

Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения.

Использование брожения человеком обычно предполагает применение определенных видов и штаммов микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса взаимного брожения.

Содержание

История изучения

Лавуазье в конце XVIII века установил, что в ходе спиртового брожения сахар разлагается на спирт и углекислый газ. Вскоре после этого Гей-Люссак показал, что суммарная масса спирта и углекислого газа равна массе расщепленного сахара.

В 30-е годы XIX века Ш. Каньяр де Латур и Теодор Шванн окончательно установили, что дрожжи (открытые Антони ван Левенгуком) — это живые клетки, и высказали идею о том, что брожение — результат их жизнедеятельности. Эта идея была отвергнута ведущими химиками того времени — Либихом, Берцелиусом и др.

Брожение было подробно изучено во второй половине XIX века Луи Пастером. Пастер убедительно доказал, вопреки господствовавшей тогда точке зрения, что брожение — процесс не чисто химический и происходит только в присутствии живых клеток микроорганизмов.

В 1893—1898 гг. Э. Бухнер показал, что брожение может происходить не только в клетках дрожжей, но и в бесклеточном дрожжевом экстракте (Нобелевская премия по химии 1907 г.). Благодаря его работам стало ясно, что многие биохимические реакции можно осуществить in vitro.

Биохимия

Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования. В ходе брожения, как и в ходе гликолиза, образуется АТФ. Во время брожения пируват преобразуется в различные вещества.

Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамидадениндинуклеотид (NAD + ), который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной жизнедеятельности клетки, поскольку гликолиз для многих организмов — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.

В ходе брожения происходит частичное окисление субстратов, при котором водород переносится на NAD + (никотинамидадениндинуклеотид). В ходе других этапов брожения его промежуточные продукты служат акцепторами водорода, входящего в состав NADH; в ходе регенерации NAD + они восстанавливаются, а продукты восстановления выводятся из клетки.

Конечные продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других высоко-окисленных акцепторов электронов) и часто выводятся из клетки. Следствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полностью окисляется до двуокиси углерода. В ходе разных типов брожения на одну молекулу глюкозы получается от двух до четырех молекул АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания). Однако даже у позвоночных брожение (анаэробное окисление глюкозы) используется как эффективный способ получения энергии во время коротких периодов интенсивной мышечной работы, когда перенос кислорода к мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Брожение у позвоночных помогает во время коротких периодов интенсивной работы, но не предназначено для длительного использования. Например, у людей гликолиз с образованием молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце накапливается молочная кислота, в конечном итоге ингибируя ферменты, вовлеченные в процесс гликолиза.

Продукты реакции брожения

Продукты брожения — это по сути отходы, получившиеся во время превращения пирувата с целью регенерации NAD + в отсутствие кислорода. Стандартные примеры продуктов брожения — этанол (винный спирт), молочная кислота, водород и углекислый газ. Однако продукты брожения могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота, ацетон, пропионовая кислота, 2,3-бутандиол и др.

Основные типы брожения

Молочнокислое брожение происходит также в мышцах животных, когда потребность в энергии выше, чем обеспечиваемая дыханием, и кровь не успевает доставлять кислород.

Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжелых физических упражнений соотносятся с получением молочной кислоты и сдвигом к анаэробному гликолизу, поскольку кислород преобразуется в диоксид углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; а болезненность в мышцах после физических упражнений вызвана микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях недостатка кислорода. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его обратно в важное промежуточное звено гликолиза — пируват.

Считается, что анаэробный гликолиз был первым источником энергии для общих предков всех живых организмов до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. За очень редкими исключениями она существует и у всех ныне живущих клеток.

Использование человеком

Основная польза от брожения — это превращение, например, сока в вино, зерна и других исходных продуктов в пиво, а углеводов в двуокись углерода при приготовлении хлебного теста. Широко используется человеком также молочнокислое брожение для приготовления кисломолочных продуктов, квашения овощей и приготовления силоса.

Поскольку фрукты сбраживаются в своем натуральном состоянии, брожение как процесс изменения пищевых продуктов появилось раньше человеческой истории. Однако люди с некоторых пор научились контролировать процесс брожения. Есть веские доказательства того, что люди сбраживали напитки в Вавилоне около 5000 г. до н. э., в Древнем Египте около 3000 г. до н. э., в доиспанской Мексике около 2000 г. до н. э. и в Судане около 1500 г. до н. э. Также существуют данные о дрожжевом хлебе в Древнем Египте около 1500 г. до н. э. и сбраживании молока в Вавилоне около 3000 г. до н. э. Китайцы, вероятно, первыми стали сбраживать овощи.

По Штейнкраузу (Steinkraus; 1995), брожение пищи выполняет пять главных задач:

У брожения есть несколько преимуществ, важных для приготовления или сохранения пищи. В процессе брожения можно получать важные питательные вещества или устранять непитательные. С помощью брожения пищу можно дольше сохранять, поскольку брожение может создать условия, неподходящие для нежелательных микроорганизмов. Например, при мариновании кислота, получаемая из доминирующей бактерии, препятствует росту всех других микроорганизмов.

Источник

Биологическая теория брожения

В 1680 г., впервые рассмотрев с помощью своего самодельного микроскопа пивные дрожжи, голландец Антони ван Левенгук описал их и зарисовал в виде почкующихся круглых клеток, образующих скопления. Эти наблюдения значительно опередили время: только в 1835 г. француз Ш. Каньяр де Ла?Тур и немец Ф. Кютцинг доказали, что дрожжи относятся к низшим растительным организмам, которые имеют ядро, размножаются почкованием на питательных сахаросодержащих средах и вызывают брожение. Однако тогда данное открытие не получило всеобщего признания.

Дело в том, что в середине XIX в. была распространена химическая теория брожения. Скажем, Г. Э. Шталь утверждал, что гниение сопровождается движением, следовательно, процесс этот связан с передачей движения от гниющего тела к здоровому. Ю. Либих и Й. Берцелиус не видели разницы между гниением и брожением и полагали, будто сгнившие органические вещества превращаются в ферменты, ускоряющие химические реакции внутри организма. Ферменты также постоянно движутся и вызывают сбраживание негниющих веществ, например сахара, путем разложения последних на частицы. Чтобы это произошло, сбраживаемая среда должна содержать клейковину или другое органическое азотистое соединение и контактировать с воздухом — в итоге на дно сосуда выпадает нерастворимый осадок, способный запустить новое брожение. Либих не отрицал, что для ферментации сахара нужны дрожжи, но предлагал использовать неживой продукт: мол, брожение запускается именно отмирающими, гниющими грибками.

2. Каждое брожение вызывается особым возбудителем. Пастер впервые установил, что молочнокислое брожение (и образование масляной кислоты) связано с развитием особого вида микробов, не похожих по строению на дрожжи. Точно так же для ферментации мочевины, образования уксусной кислоты и спирта нужны «индивидуальные» микроорганизмы. Хотя ученый не всегда давал правильные названия этим самым организмам (например, маслянокислых бактерий относил к представителям животного мира, а уксуснокислых обозначал как Mycoderma), главная мысль — о том, что различные брожения требуют разных возбудителей, — была верной.

3. Брожение связано с жизнью и размножением, а не с гибелью и разложением микробов. В процессе вес микробов постоянно увеличивается — организмы используют сбраживаемые вещества для построения своего тела.

4. Для сбраживания не обязательны белковые соединения (клейковина), которые, по мнению адептов химической теории, якобы передают свое движение другим частицам, чем и вызывают брожение либо гниение. Образование спирта или молочной кислоты из сахара может происходить в среде, не содержащей белка, ведь источниками азота служат и неорганические соединения, например сернокислый аммоний.

Вокруг самозарождения начались жаркие споры. Французская академия пообещала премию тому, кто разрешит этот вопрос, и в 1864 г. приз достался Пастеру. Дабы доказать, что микробы не заводятся в жидкой среде сами по себе, ученый взял колбы с длинными узкими искривленными горлышками, налил в них питательную жидкость и вскипятил, уничтожив все микроорганизмы. Через некоторое время он разбил горлышко одной колбы и показал, что микробы появились лишь в данном сосуде, а в другом жидкость осталась чистой. Это означало одно: организмы попадали на горлышки исключительно извне, и при повреждении стекла все осевшее на нем свободно проникало внутрь сосуда.

Впрочем, в 1870?х разгорелись новые дебаты — теперь уже на тему самозарождения плесневых грибов при брожении вина. То, что споры дрожжей все?таки переносятся воздухом, а не зарождаются в ткани винограда самопроизвольно, Пастер доказал так: в стерильных условиях вынул ягодную мякоть, поместил ее в безвоздушное пространство и пару недель спустя представил чистый, не запятнанный плесенью материал.

Впоследствии развитие биохимии и ферментологии побудило ученых вернуться к идеям Бертло. Открытие растворимых ферментов (энзимов) позволило осуществлять разложение белка, окисление, гидролиз ди? и полисахаридов (разложение сложных сахаров на простые молекулы с последующим присоединением воды и образованием глюкозы и фруктозы). Однако Пастер никогда не отрицал участия ферментов в брожении: будучи химиком, он не мог себе представить превращение молекулы в спирт без цепи реакций, которые протекают внутри клетки. Луи впервые дал исчерпывающий ответ, почему возникли брожения, и объяснил целесообразность этих процессов, показав, что они не могли бы возникнуть в природе, если бы не носили приспособительный характер.

Разгадка явления брожения не только помогла развитию французского виноделия, терпевшего огромные убытки от «болезней вина», но и сыграла огромную роль в развитии биологии, сельского хозяйства и промышленности (хлебопечения, изготовления кисломолочных продуктов и пр.).

Кроме того, именно Пастер указал на энергетическое значение брожений и продемонстрировал, что продукты жизнедеятельности бродящих микроорганизмов играют огромную роль в изменении окружающей среды. Установив, что один вид микроба вытесняет другой, Пастер отказался от поисков универсальной питательной среды, на которой могли бы расти все виды организмов без исключения, и создал среды, исходя из экологии, то есть условий существования микробов. Поэтому его можно считать основоположником особой отрасли микробиологии — экологии микроорганизмов.

Источник

Брожение: история, технология, ответы на вопросы

Что такое брожение?

Еще на заре нашей эры человек сделал одно открытие: сок оставленный в сосуде на длительное время, мутнеет, пенится, и приобретает приятные дурманящие свойства. Данный процесс ученые позже назвали брожением.

Говоря проще, брожение — это процесс, протекающий без участия кислорода.При немпроисходит распад молекул любого питательного вещества, в данном случае сахара. Аналогичный термин применятся и для обозначения бурного роста микроорганизмов, в какой либо среде. В наши дни люди часто прибегают к помощи брожения в виноделии, кулинарии, а также для продления свежести продуктов.

История исследования процедуры брожения.

Рассказ об открытии спиртового брожения стоит начать с основателя современной химии, французского ученого Антуана Лавуазье. Он был одним из первых, кто заинтересовался этим вопросом. В конце XVIII века ученый установил, что в процессе брожения сахар разделяется на спирт и углекислый газ.

Позднее другой француз Жозеф Гей-Люссак выявил, что масса расщепленного сахара равна суммарной массе спирта и углекислого газа.

Одновременно исследованием брожения началось изучение дрожжей. Первооткрыватель одноклеточных организмов нидерландец Антони ван Левенгук кроме инфузорий описал и эти мельчайшие грибочки. Затем, примерно в тридцатые годы XIX века французский барон Шарль Каньяр де Ла-Тур и немец Теодор Шванн научно доказали тот факт, что дрожжи действительно являются живыми клетками, а брожение – это результат их жизнедеятельности. Однако другие ведущие химики того времени отнеслись к данному заявлению с недоверием и отказались принять его.

Сложно не заметить, что история брожения полна французских имен. И это еще не все. Во второй половине XIX века плотным изучением данного вопроса занялся микробиолог Луи Пастер. Ему удалось переубедить современников, что брожение это не чисто химический процесс. Он может происходить исключительно при наличии в среде живых микроорганизмов.

Немецкий биохимик Эдуард Бухнер опубликовал в 1897 году работу «О спиртовом брожении без участия дрожжевых клеток». Труд ученого вызвал жаркие споры в академической среде, из-за этого ему пришлось потратить много времени и сил на подтверждение своей теории. Химику удалось доказать свою правоту: в 1902 году была опубликована статья объемом 15 страницах, в которой он подтвердил совершенные ранее открытия. За него немецкий ученый получил нобелевскую премию.

Какие бывают виды брожения

Молочнокислое – основной процесс в производстве кисломолочных продуктов: сыра, кефира, йогурта и так далее.

Спиртовое брожение – реакция, в результате которой глюкоза расщепляется на составляющие (спирт и углекислый газ). Широко применяется в самогоноварении и виноделии. Хотя во фруктовом соке помимо спиртового может возникнуть и уксусное брожение. Это происходит, если в напиток попадают необходимые бактерии и грибки. Как понятно из названия, данное брожение применяется при производстве уксуса.

Единственно нужное брожение в виноделии – спиртовое. Остальные виды при производстве алкоголя нежелательны, так как приводят к порче напитка

Емкость, в которой происходит брожение, одновременно наполняется суслом и дрожжами.

На первый-второй день часто бывает самопроизвольный подъем температуры до 8-9°С, который нужно поддерживать в течение суток, после чего постепенно охладите сусло.

К концу процедуры брожения температура в емкости должна снизиться до 4-5 °С. Она регулируется путем подачи воды в змеевик. Процесс можно считать законченным, если за сутки сбраживается от 0,15 до 2% экстракта.

На многих мировых заводах до сих пор применяется данный способ брожения.

На скорость брожения сусла влияют:
— количество дрожжей;
— степень насыщения сусла кислородом;
— температура;
— давление.

Часто технологи повышают скорость за счет использования ускоряющих процесс факторов. Например, брожение с повышенной нормой введения дрожжей сочетают с высокой температурой. Однако при данной операции образуются диацетил и сероводород, которые потом приходится удалять.

Наличие взвесей тормозит процесс, а перемешивание – ускоряет, но снова увеличивается количество диацетила и сероводорода.

Как ускорить процесс брожения?

Любители алкоголя высокого качества, собственного производства часто задаются вопросом, как ускорить процесс брожения?

Иногда для ускорения применяются активаторы или как их еще называют «факторы роста». Это активное вещество, которое обеспечивает более интенсивное брожение. Создает оптимальные условия для размножения дрожжей, поэтому процесс максимально ускоряется. Главное, что этот порошок безвреден для людей, он извлечен из натурального солода, полон микроэлементами и витаминами.

Еще один способ приготовить быструю брагу – использовать ферменты. В этом случае в качестве сырья применяетсякакой либо крахмалосодержащий продукт, например, кукуруза или картофель, рожь или пшеница. Крахмал быстро превращается в спирт при помощи ферментов, поэтому брага получается за 5-7 дней, а не за 2-3 недели. Такой продукт не только быстрее бродит, но и получается дешевле по затратам, чем приготовленный на сахаре.

Брага за сутки – выдумка. Опытные виноделы знают, что тот кто спешит никогда не получит качественный продукт. Человечеству пока не известен способ, как ускорить брожение, настолько, что бы конечный продукт был высокого качества уже через сутки. Никакая быстрая брага, взболтанная в стиральной машине, не поможет сделать достойный напиток с приятным вкусом.

Как остановить процесс брожения?

Существуют ряднародных советов, как остановить брожение: нужно добавить растительное масло, печенье или растопленное сало.

Но самый простой способ, заключается в понижении температуры брожения. Благоприятная температура для винного сусла – 21-24оС. Поэтому остановить процесс можно, просто поставив емкость в помещение, где температура 10оС или ниже. Через два-три дня, когда пик брожения спадет, сосуд нужно вернуть на старое место.

Что такое брага?

Бражка, – это алкогольный напиток, получаемый в результате брожения и выдержки. Обычно получается крепостью 3-8 оборотов. Также этот термин используется для обозначения жидкости, которую получают с помощью процесса брожения и в дальнейшем используют для приготовления различных напитков, например, самогона.

Рецепт быстрой браги?

Ингредиенты:

2 кг лущеного гороха;

300 г прессованных дрожжей;

В качестве емкости для браги бидон с крышкой, наполняем его до «плечиков» теплой водой. Добавляем горох, дрожжи и чуть позже сахар. Вливаем сметану и плотно закрываем емкость.

Максимум через 3 дня быстрая брага для самогона полностью готова к перегонке.

Источник

Работы Луи Пастера в биологии и вакцинации кратко

Луи Пастер (1822 – 1895 г.)

Пастер был сыном кожевника. Детство его прошло в маленькой французской деревушке Арбуа. В детстве Луи увлекался рисованием, был отличным и честолюбивым учеником. Он закончил коллеж, а потом — педагогическую школу. Карьера педагога привлекала Пастера. Ему нравилось учить, и он очень рано, еще до получения специального образования, был назначен помощником учителя. Но судьба Луи резко изменилась, когда он открыл для себя химию. Пастер забросил рисование и посвятил свою жизнь химии и увлекательным опытам.

Открытия Пастера

Свое первое открытие Пастер сделал еще в студенческие годы: он обнаружил оптическую асимметрию молекул, отделив друг от друга две кристаллические формы винной кислоты и показав, что они различаются своей оптической активностью (право- и левовращающие формы). Эти исследования легли в основу нового научного направления – стереохимии – науки о пространственном расположении атомов в молекулах. Позже Пастер установил, что оптическая изомерия характерна для многих органических соединений, при этом природные продукты, в отличие от синтетических, представлены только одной из двух изомерных форм. Он открыл способ разделения оптических изомеров с помощью микроорганизмов, усваивающих один из них.

Со свойственной ему острой наблюдательностью Пастер заметил, что асимметричные кристаллы встречаются в веществах, образующихся при брожении. Заинтересовавшись явлениями брожения, он стал изучать их. В лаборатории в г. Лилле в 1857 г. Пастер сделал замечательное открытие, он доказал, что брожение – это биологическое явление, являющееся результатом жизнедеятельности особых микроскопических организмов – дрожжевых грибков. Этим он отверг «химическую»теорию немецкого химика Ю. Либиха. Развивая далее эти представления, он утверждал, что каждый тип брожения (молочнокислого, спиртового, уксусного) вызывается специфическими микроорганизмами («зародышами»).

Пастер также обнаружил, что маленькие «зверюшки», открытые два века назад голландским шлифовальщиком стекол Антони Левенгуком, являются причиной порчи продуктов. Чтобы предохранить продукты от влияния микробов, их надо подвергнуть тепловой обработке. Так, например, если вино сразу после брожения подогреть, не доводя до точки кипения, а потом плотно закупорить, то посторонние микробы туда не проникнут и напиток не испортится. Этот метод сохранения продуктов, открытый в ХIX веке, называется теперь пастеризацией и широко используется в пищевой промышленности. Это же открытие имело другое важное последствие: на его основе медик Листер из Эдинбурга разработал принципы антисептики во врачебной практике. Это позволило врачам предупреждать заражение ран путем использования веществ (карболовой кислоты, сулемы и др.), убивающих гноеродные бактерии.

Пастер сделал еще одно важное открытие. Он обнаружил организмы, для которых кислород не только не нужен, но и вреден. Такие организмы называются анаэробными. Представители их – микробы, вызывающие маслянокислое брожение. Размножение таких микробов вызывает прогоркание вина и пива.

Всю свою дальнейшую жизнь Пастер посвятил изучению микроорганизмов и поискам средств борьбы с возбудителями заразных болезней животных и человека. В научном споре с французским ученым Ф. Пуше он многочисленными опытами неопровержимо доказал, что все микроорганизмы могут возникать путем размножения. Там, где микроскопические зародыши убиты и проникновение их из внешней среды невозможно, где нет и не может быть микробов, там не бывает ни брожения, ни гниения.

Эти работы Пастера показали ошибочность распространенного в медицине того времени взгляда, по которому любые болезни возникают либо внутри организма, либо под влиянием испорченного воздуха (миазмы). Пастер доказал, что болезни, которые теперь называют заразными, могут возникать только в результате заражения – проникновения в организм из внешней среды микробов.

Но ученый не удовлетворился открытием причины возникновения этих болезней. Он искал надежный способ борьбы с ними, которым оказались вакцины, в результате которых в организме создается невосприимчивость к определенному заболеванию (иммунитет).

В 80-х годах Пастер на многочисленных опытах убедился, что болезнетворные свойства микробов, возбудителей заразных болезней, можно произвольно ослабить. Если животному сделать прививку, т. е. ввести в его организм достаточно ослабленных микробов, вызывающих заразную болезнь, то оно не заболевает или переносит болезнь в легкой форме и в дальнейшем становится невосприимчивым к данной болезни (приобретает иммунитет к ней). Такие измененные, но вызывающие иммунитет разводки болезнетворных микробов называют с тех пор по предложению Пастера вакцинами. Этот термин Пастер ввел, желая увековечить великие заслуги английского врача Э. Дженнера, который, еще не зная принципов вакцинации, дал человечеству первую вакцину – против оспы. Благодаря многолетним работам Пастера и его учеников стали применять на практике вакцины против куриной холеры, сибирской язвы, краснухи свиней и против бешенства.

Луи Пастер б иография

Луи Пастер (правильно Пастёр, фр. Louis Pasteur; 27 декабря 1822, Доль, департамент Юра — 28 сентября 1895, Вильнёв-Л’Этан близ Парижа) — выдающийся французский микробиолог и химик, член Французской академии (1881).

Пастер, показав микробиологическую сущность брожения и многих болезней человека, стал одним из основоположников микробиологии и иммунологии. Его работы в области строения кристаллов и явления поляризации легли в основу стереохимии.

Также Пастер поставил точку в многовековом споре о самозарождении некоторых форм жизни в настоящее время, опытным путем доказав невозможность этого (см. Зарождение жизни на Земле). Его имя широко известно в ненаучных кругах благодаря созданной им и названной позже в его честь технологии пастеризации.

Луи Пастер родился во французской Юре в 1822 году. Его отец — Жан Пастер — был кожевником и ветераном Наполеоновских войн. Луи учился в коллеже Арбуа, затем Безансона.

Там учителя посоветовали поступить в Высшую нормальную школу в Париже, что ему и удалось в 1843. Окончил её в 1847.

Пастер проявил себя талантливым художником, его имя значилось в справочниках портретистов XIX века.

Первую научную работу Пастер выполнил в 1848. Изучая физические свойства винной кислоты, он обнаружил, что кислота, полученная при брожении, обладает оптической активностью — способностью вращать плоскость поляризации света, в то время как химически синтезированная изомерная ей виноградная кислота этим свойством не обладает.

Изучая кристаллы под микроскопом, он выделил два их типа, являющихся как бы зеркальным отражением друг друга.

Образец, состоящий из кристаллов одного типа, поворачивал плоскость поляризации по часовой стрелке, а другого — против. Смесь двух типов 1:1, естественно, не обладала оптической активностью.

Пастер пришёл к заключению что кристаллы состоят из молекул различной структуры. Химические реакции создают оба их типа с одинаковой вероятностью, однако живые организмы используют лишь один из них.

Таким образом впервые была показана хиральность молекул. Как было открыто позже, аминокислоты также хиральны, причем в составе живых организмов присутствуют лишь их L формы (за редким исключением). В чём-то Пастер предвосхитил и это открытие.

После данной работы Пастер был назначен адъюнкт-профессором физики в Дижонский лицей, но через три месяца уже в мае 1849 перешёл адъюнкт-профессором химии в университет Страсбурга.

Изучением брожения Пастер занялся с 1857 года.

В то время господствовала теория что этот процесс имеет химическую природу (Ю. Либих), хотя уже публиковались работы о его биологическом характере (Ш. Каньяр де Латур, 1837), не имевшие признания. К 1861 Пастер показал, что образование спирта, глицерина и янтарной кислоты при брожении может происходить только в присутствии микроорганизмов, часто специфичных.

Луи Пастер доказал, что брожение есть процесс, тесно связанный с жизнедеятельностью дрожжевых грибков, которые питаются и размножаются за счет бродящей жидкости.

При выяснении этого вопроса Пастеру предстояло опровергнуть господствовавший в то время взгляд Либиха на брожение, как на химический процесс.

Особенно убедительны были опыты Пастера, произведенные с жидкостью, содержащей чистый сахар, различные минеральные соли, служившие пищей бродильному грибку, и аммиачную соль, доставлявшую грибку необходимый азот.

Грибок развивался, увеличиваясь в весе; аммиачная соль тратилась. По теории Либиха, надо было ждать уменьшения в весе грибка и выделения аммиака, как продукта разрушения азотистого органического вещества, составляющего фермент.

Вслед за тем Пастер показал, что и для молочного брожения также необходимо присутствие особого фермента, который размножается в бродящей жидкости, также увеличиваясь в весе, и при помощи которого можно вызывать ферментацию в новых порциях жидкости.

В это же время Луи Пастер сделал еще одно важное открытие.

Он нашел, что существуют организмы, которые могут жить без кислорода. Для них кислород не только не нужен, но и вреден. Такие организмы называются анаэробными.

Представители их — микробы, вызывающие маслянокислое брожение. Размножение таких микробов вызывает прогорклость вина и пива. Брожение, таким образом, оказалось анаэробным процессом, жизнью без дыхания, потому что на него отрицательно воздействовал кислород (эффект Пастера).

В то же время организмы, способные как к брожению, так и к дыханию, в присутствии кислорода росли активнее, но потребляли меньше органического вещества из среды.

Так было показано, что анаэробная жизнь менее эффективна. Сейчас показано, что из одного количества органического субстрата аэробные организмы способны извлечь почти в 20 раз больше энергии, чем анаэробные.

В 1860–1862 Пастер изучал возможность самозарождения микроорганизмов.

Он провёл элегантный опыт, взяв термически стерилизованную питательную среду и поместив её в открытый сосуд с загнутым вниз длинным горлышком.

Сколько бы сосуд стоял на воздухе никаких признаков жизни в нём не наблюдалось, поскольку содержащиеся в воздухе бактерии оседали на изгибах горлышка. Но стоило отломить его, как вскоре на среде вырастали колонии микроорганизмов. В 1862 Парижская Академия присудила Пастеру премию за разрешение вопроса о самозарождении жизни.

В 1864 году к Пастеру обращаются французские виноделы с просьбой помочь им в разработке средств и методов борьбы с болезнями вина.

Результатом его исследований явилась монография, в которой Пастер показал, что болезни вина вызываются различными микроорганизмами, причем каждая болезнь имеет особого возбудителя.

Для уничтожения вредных «организованных ферментов» он предложил прогревать вино при температуре 50–60 градусов. Этот метод, получивший название пастеризации, нашел широкое применение и в лабораториях, и в пищевой промышленности.

В 1865 Пастер был приглашен своим бывшим учителем на юг Франции чтобы найти причину болезни шелковичных червей.

После публикации в 1876 работы Роберта Коха «Этиология сибирской язвы» Пастер полностью посвятил себя иммунологии, окончательно установив специфичность возбудителей сибирской язвы, родильной горячки, холеры, бешенства, куриной холеры и др. болезней, развил представления об искусственном иммунитете, предложил метод предохранительных прививок, в частности от сибирской язвы (1881), бешенства (совместно с Эмилем Ру 1885).

Первая прививка против бешенства была сделана 6 июля 1885 года 9-летнему Йозефу Майстеру по просьбе его матери.

Лечение закончилось успешно, мальчик поправился.

Пастер всю жизнь занимался биоло­гией и лечил людей, не получив ни медицинско­го, ни биологического образования. Также Пастер в детстве занимался живописью. Когда Жаром увидел спустя годы его работы он сказал, как хорошо что Луи выбрал науку, так как он был бы нам большой конкурент.

В 1868 году (в возрасте 46 лет) у Пастера произошло кровоизлияние в мозг.

Он остался инвалидом: левая рука бездействовала, левая нога волочилась по земле. Он едва не погиб, но в конце концов поправился.

Более того, он совершил после этого самые великие открытия: создал вакцину против сибирской язвы и прививки против бешенства. Когда гениальный ученый умер, оказалось, что огромная часть мозга была у него разрушена.

Пастер был страстный патриот и ненавистник немцев.

Когда ему приносили с почты немецкую книгу или брошюру, он брал ее двумя пальцами и отбрасывал с чувством великого отвращения. Позднее, в отместку его именем был назван род бактерий — пастерелла (Pasteurella), вызывающих септические заболевания, и к открытию которых он, по-видимому, не имел отношения.

Именем Пастера названы более 2000 улиц во многих городах мира.

Институт микробиологии (впоследствии названный именем учёного) основан в 1888 в Париже на средства, собранные по международной подписке.

Пастер стал первым его директором.

Человеком, которому было суждено проникнуть в тайну мира болезнетворных микробов, познать его в истинном свете и покорить его, оказался Луи Пастер (1822—1895). Луи Пастер, химик по образованию, стал основоположником микробиологии и иммунологии. После изучения кристаллографии и сущности бродильных процессов он стал постепенно заниматься изучениемпричин инфекционных болезней животных и человека, начав с болезни шелковичных червей, затем перешел к холере птиц и, наконец, к сибирской язве.

Луи Пастер никогда не обучался биологии и медицине, но всю жизнь посвятил их изучению и развитию.

Ему вручили свои ордена почти все страны, он признан одним из самых выдающихся ученых 19 века.

Луи родился в простой семье и его неграмотный отец очень хотел, чтобы сын был умным. Он всячески поощрял в отпрыске тягу к знаниям. А Луи любил читать и рисовать, и даже числился в списке портретистов 19 века.

Узнать в нем будущего ученого было невозможно. Просто прилежный и наблюдательный ученик. Но в институте он серьезно увлекся химией и физикой и стал вести свои разработки в этом направлении, которые и сделали его великим ученым. В возрасте 45 лет Пастер пострадал от апоплексического удара, и остался на всю жизнь инвалидом – левая часть была парализована.

Тем не менее, все свои величайшие открытия он сделал после страшного происшествия. Когда 28 сентября 1895 года ученый умер, ему было 72 года. Вскрытие показало, что огромная часть мозга ученого была поражена.

Самые важные открытия Луи Пастера

Брожение он начал изучать не ради биологии, а для экономики.

Он наблюдал за процессами, которые происходят при получении вина, ведь виноделие было основной частью экономической жизни Франции. И вот он, химик и физик, принялся изучать под микроскопом брожение вина.

И он установил, что оно является не химическим, а биологическим процессом, то есть вызвано микроорганизмами, а точнее, продуктами их жизнедеятельности.

Он также выяснил и то, что существуют организмы, способные выжить без кислорода. Этот элемент даже был губителен для них. По причине их возникновения и появляется прогорклый вкус в вине и пиве. Более тщательное изучение брожения позволило изменить подход не только к производству продуктов, но и к биологическим процессам.

Пастеризация – процесс термической обработки продуктов, останавливающий зарождение и размножение микроорганизмов в продукте.

Названо явление по имени его изобретателя Луи Пастера. В 1865 году виноделы обратились к ученому с просьбой найти предотвращение болезней вина.

И после нескольких лабораторных испытаний он пришел к выводу, что для полной гибели вредоносных микроорганизмов достаточно прогреть продукт до 55-60 градусов в течение 30 минут. Также ситуация обстояла и с пивом.

Инфекционные болезни тоже стали предметом изучения Пастера не случайно.

Шелкопрядные черви были поражены эпидемией и постоянно вымирали, не принося дохода компаниям по производству шелка. Несколько лет подряд провел Луи с семьей вблизи полей с шелкопрядами, развел своих червей и выяснил, что болезнь была вызвана инфекцией, которая передается от одной особи к другой, а также к потомству. Всю свою дальнейшую жизнь ученый посвятил изучению заразных болезней в организме человека и поиску способов их лечения.

Луи Пастер первым испробовал вакцинацию на человеке и разработал основу для создания искусственного иммунитета, подтвердил важность прививок.

Особенное внимание в изучении он уделял бешенству, сибирской язве, родильной горячке и холере. И 6 июля 1885 года к нему привели мальчика, которого только что укусила бешеная собака.

Другого выхода для спасения ребенка не было, и по просьбе матери Пастер сделал ему прививку. Через несколько дней мальчик оправился. После этого случая вакцинация постепенно вошла в медицинскую практику.

Г.-Брожения. 1860 г.-Самопроизвольное зарождение. 1865 г.-Болезни вина и пива.

Изучая молочнокислое, спиртовое, маслянокислое брожение, Л. Пастер выяснил, что эти процессы вы­зываются определенными вида­ми микроорганизмов и непосред­ственно связаны с их жизнедея­тельностью.

Позднее, изучая «бо­лезни» вина, болезни животных и человека, он экспериментально Л. Пастер установил, что их «виновниками» также являются МО. Таким образом, Л. Пастер впервые показал, что микроорганизмы — это активные фор­мы, полезные или вредные, энергично воздействующие на окру­жающую природу, в том числе и на человека.

В 1857 г. Пастер установил,что спир­товое брожении-результат жизнедеятель­ности дрожжей без доступа кислорода.

Позднее при изучении маслянокислого брожения ученый обнаружил, что возбудители бро­жения вообще отрицательно относятся к кислороду и могут размножаться только в условиях, исключающих его свободный доступ. Таким образом,Пастер обнаружил анаэробов. Он же ввел термины «аэробный» и «анаэробный».

К области теоретических открытий Л.Пастера относятся его работы о невозможности самозарождения.

На основа­нии проделанных экспериментов ученый пришел к следующему выводу: «Нет, сегодня не имеется ни одного известного факта, с помощью которого можно было бы утверждать, что микроскопи­ческие существа появились на свет без зародышей, без родите­лей, которые их напоминают. Те, кто настаивает на противопо­ложном, являются жертвой заблуждения или плохо проделанных опытов, содержащих ошибки, которые они не сумели заметить или которых они не сумели избегнуть».

И наконец, работы Л. Пастера в области изучения инфекцион­ных болезней животных и человека (болезнь шелковичных чер­вей, сибирская язва, куриная холера, бешенство) позволили ему не только выяснить природу этих заболеваний, но и найти способ борьбы с ними. Поэтому мы с полным правом можем считать, что своими классическими работами по изучению инфекционных болезней и мер борьбы с ними Пастер положил начало развитию медицинской микробиологии.

В 1888 г. для ученого на средства, собранные по международной подписке, был построен в Париже НИИ, нося­щий в настоящее время его имя. Пастер был первым директором этого института.

Открытия Л. Пастера показали, как разнообразен, необычен, активен не видимый простым глазом микромир и ка­кое огромное поле деятельности представляет его изучение.

Успехи микробиологии во второй половине 19 века.

Успехи связаны с новыми идеями и методическими подходами, внесенными в микробиологические исследования Л. Пастером. В числе первых, кто оценил значение открытий Л.

Пастера, был английский хирург Дж. Листер(1827—1912).Дж. Листер впервые ввел в медицинскую прак­тику методы предупреждения подобного заражения ран, заклю­чавшиеся в обработке всех хирургических инструментов карболо­вой кислотой и разбрызгивании ее в операционной во время опе­рации.

Таким путем он добился существенного снижения числа смертельных исходов после операций.

Одним из основоположников медицинской микробиологии на­ряду с Л. Пастером явился немецкий микробиолог Р. Кох(1843—1910), занимавшийся изучением возбудителей инфекци­онных заболеваний. Свои исследования Р. Кох начал, еще будучи сельским врачом, с изучения сибирской язвы и в 1877 г.

опубли­ковал работу, посвященную возбудителю этого заболевания — Bacillus anthracis. Вслед за этим его внимание привлек туберкулез. В 1882г. Р.Кох открытии возбудителя туберкулеза, который в его честь был назван «палочкой Коха».

(1905 г. затуберкулез Нобел.премия.) Ему принадлежит также открытие возбу­дителя холеры.

Это позволило ему сделать вывод об отсут­ствии резкой границы между миром растений и животных. Л. С. Цен­ковский интересовался проблемами медицинской микробиологии. Им была организована одна из первых Пастеровских станций в России и предложена вакцина против сибирской язвы(живая вакцина Ценковского).

Основоположник медицинской МБ считают также И. И. Мечникова (1845 — 1916). Мечников был раз­носторонним исследователем, но основные свои научные инте­ресы он сосредоточил на проблеме изучения взаимоотношений хозяина и микроорганизма-паразита. В 1883г.-создал фаго­цитарную теорию иммунитета.

Невосприимчивость человека к по­вторному заражению после перенесенного инфекционного забо­левания была известна давно. Однако природа этого явления оста­валась непонятной и после того, как были разработаны и широко применялись прививки против ряда инфекционных заболеваний. И. И. Мечников показал, что защита организма от болезнетворных МО — сложная биологическая реакция, в основе которой лежит способность белых кровяных телец (фагоцитов) за­хватывать и разрушать посторонние тела, попавшие в организм.В 1909г. за исследования по фагоцитозу Но­белевская премия.

Большой вклад в развитие общей микробиологии внесли рус­ский микробиолог С. Н. Виноградский (1856—1953) и голланд­ский микробиолог М. Бейеринк (М. Вецегшск, 1851 — 1931). Оба много и плодотворно работали в разных областях микробиологии. Впитав идеи Л. Пастера о многообразии форм жизни в микроми­ре, С. Н. Виноградский ввел микроэкологический принцип в ис­следовании МО.

Для выделения в лабораторных условиях группы бактерий с определенными свойствами Виноградский предложил создавать специфические (элективные) условия, дающие возможность пре­имущественного развития данной группы организмов.- Поясним это примером.

С. Н. Виноградский предположил, что среди мик­роорганизмов есть виды, способные усваивать молекулярный азот атмосферы, являющийся инертной формой азота по отношению ко всем животным и растениям. Для выделения таких микроорга­низмов в питательную среду были внесены источники углерода, фосфора и другие минеральные соли, но не добавлено никаких соединений, содержащих азот. В результате в этих условиях не могли расти микроорганизмы, которым необходим азот в форме орга­нических или неорганических соединений, но могли расти виды, обладавшие способностью фиксировать азот атмосферы.

Именно так Виноградский в 1893 г. был выделен из почвы анаэробный азотфиксатор, названный им в честь Л. Пастера Clostridium paste-urianum.

С. Н. Вино­градский выделил из почвы МО, представляющие собой совершенно новый тип жизни и получившие название хемолитоавтотрофных. В качестве источника углеро­да хемолитоавтотрофы ис­пользуют углекислоту, а энергию получают в результате окисле­ния неорганических соединений серы, азота, железа, сурьмы или молекулярного водорода.М.

Бейеринк продолжил учения Виноградского и спустя восемь лет после открытия С. Н. Виноградским анаэробного азотфиксатора, Бейеринк обнаружил в почве бактерий, способных к росту и азотфиксации в аэробных условиях, — Azotobacter chroococcum. Круг научных ин­тересов М.Бейеринка был необычайно широк.

Ему принадле­жат работы по исследованию физиологии клубеньковых бакте­рий, изучению процесса денитрификации и сульфатредукции, работы по изучению ферментов разных групп микроорганизмов.

С. Н. Виноградский и М. Бейеринк являются основоположни­ками экологического направления микробиологии, связанного с изучением роли микроорганизмов в природных условиях и учас­тием их в круговороте веществ в природе.

Конец XIX в. ознаменован важным открытием: 1892 г. Д. И. Ивановский обнаружил ВТМ — представителя новой группы микроско­пических существ. В 1898 г. независимо от Д. И. Ивановского вирус табачной мозаики был описан М. Бейеринком.

Таким образом, вторая половина XIX в. характеризуется выда­ющимися открытиями в области МБ. На смену описа­тельному морфолого-систематическому изучению МО, господствовавшему в первой половине XIX в., пришло фи­зиологическое изучение МО, основанное на точном эксперименте. Развитие нового этапа МБ связано в первую очередь с трудами Л. Пастера. К концу XIX в. намечается дифференциация микробиологии на ряд направлений: общая, медицинская, почвенная.

Источник