Многообразие азотфиксирующих бактерий

Другая большая группа организмов, способных фиксировать азот, была обнаружена значительно позднее. Из такого же места обитания, что и цианобактерии, были выделены пурпурные бактерии. Если бы тогда было сделано такое же заключение, как и для цианобактерии, то пурпурные бактерии как фиксаторы азота были бы открыты ранее. Обнаружить способность пурпурных бактерий к фиксации N2 не удалось Ван Нилю (1931), а также Рольфсону (1931). В 1941 году Буррис использовал постоянный источник азота ¹⁵N и с его помощью установил фиксацию азота у Klebsiella pneumoniae, Desulfovibrio, Methanobacterium omelianskii, Bacillus polymyxa и B.macerans. Красный пигмент в клубеньках бобовых растений с 1939 и 1945 годов стал известен как гемоглобин.

Потребность в молибдене для фиксации N2 была открыта Г. Бортельсом (1930) в опытах с Azotobacter chroococcum. При манометрических исследованиях по дыханию и росту Барк (1934) обнаружил, что молибден может быть частично заменен ванадием. В 1937 году Бортельс установил необходимость молибдена для люцерны, соевых бобов, красного клевера. Данные были подтверждены Андерсоном в Австралии, который вносил молибден в богатую железом красноземную почву (terra rossa) и установил значительное улучшение роста клевера. Эффект от этих микроэлементов наиболее отчетливо наблюдался поблизости от ржавой колючей проволоки.

Открытие свободноживущих азотфиксирующих бактерий в окультуренных почвах (под сельскохозяйственными угодьями) привело к тому, что в ряде институтов были учреждены лаборатории микробиологии Бейеринка. В университетах стали преподавать бактериологию и проводить исследования. В примечании настоящей книги описано становление института сельскохозяйственной бактериологии в Геттингене.

Контрольные вопросы.

41. История открытия азотфиксирующих бактерий.

42. Работы по изучению механизма циксации молекулярного азота.

43. Многообразие азотфиксирующих бактерий.

Тема лекции №10 Биохимические процессы и их единство

План

1. Открытие процессов брожения вне клетки.

2. Изучение коферментов.

3. Фитохимическая редукция дрожжей.

4. Теория О. Варбурга. Изучение гемина.

5. Изучение обмена веществ в клетках бактерий.

6. Концепция «Биохимическое единство».

7. Гетеро- и автотрофная фиксация СО₂.

8. Ростовые факторы.

9. Антибиотики и антиметаболиты.

10. Хемиосмотическая теория.

Открытие процессов брожения вне клетки

Процесс брожения вне клетки был открыт случайно. Братья Эдвард (1860-1917) и Ганс (1850-1902) Бюхнеры в Тюбингене и Мюнхене впервые обнаружили, что дрожжевой сок, полученный растиранием дрожжей с песком (с последующим отжатием и фильтрованием для отделения целых и разрушенных клеток), сохраняет способность сбраживать глюкозу до спирта. Этот дрожжевой сок они готовили для инъекции животным (1896). Коричневый отжатый дрожжевой сок они пытались стабилизировать и консервировать добавкой сахара (40 %-ной глюкозой). Через 20 минут началось пенящееся брожение. Таким образом, был осуществлен первый сложный биохимический процесс вне клеток. Это сенсационное открытие было опубликовано Э. Бюхнером в 1897 году и привело к исследованию внутриклеточного обмена веществ с помощью внеклеточной системы. После того как Бюхнер (1903) установил влияние фосфата на интенсивность образования СО₂, А. Гарден и В. Ю. Янг (1906) подробно изучили этот процесс и нашли, что добавление фосфата сильно ускоряет образование спирта и СО₂, а фосфат присоединяется к углеводу с образованием фруктозе-1,6-бифосфата. Вскоре было выяснено образование и других фосфорных эфиров.