Обмен веществ живого тела

В чем же заключаются эти жизненные явления, свойственные одинаково всем живым телам?

Первое, что замечает исследователь, — это связь организма и внешней среды. Наблюдая живое тело, мы всегда находим его в свойственной ему среде. Каждое живое тело требует соответствующей среды, без которой не могут осуществляться жизненные явления. Так, для своего развития дрожжевой грибок требует среды, содержащей сахар, уксусная бактерия— слабых растворов спирта. Эта связь очевидна и для высших организмов: рыба для своего развития нуждается в водной среде, наземные животные— в воздушной, рис растет на заливных полях, маис — на более сухой почве.

«Жизненный процесс, развитие, превращение живого тела существует только в единстве этого тела с определенными условиями внешней среды»,— говорит Т. Д. Лысенко.

Рассмотрим эту связь в ее более простой форме у микроскопического растения — дрожжевого грибка.

Если в колбу, содержащую сок сладких плодов (груш, слив или винограда), внести немного дрожжей, то спустя некоторое время можно заметить, что сок в колбе мутнеет, из колбы выделяется газ, и на поверхности жидкости образуется пена. Продолжая наблюдения, можно установить, что через некоторый промежуток времени жидкость в колбе снова станет прозрачной, пена исчезнет, а на дно колбы появится сероватый осадок. При микроскопическом исследовании осадка в нем можно обнаружить большое количество мелких овальных телец —дрожжевых грибков. Так как в колбу было внесено незначительное количество дрожжей, то появление осадка свидетельствует о том, что они размножились, их живая масса увеличилась (рис. 1).

Дрожжевые грибки

Пропуская выделяющийся газ через известковую воду, не трудно убедиться в том, что это углекислый газ. Если же произвести химический анализ содержимого колбы до и после описанных явлений, то можно установить, что состав жидкости изменился: в ней исчез сахар, стало меньше азотсодержащих органических веществ, но появился спирт, небольшое количество глицерина и янтарной кислоты.

Описанное явление носит название спиртового брожения. Оно известно человеку с древности и уже тогда им пользовались для изготовления опьяняющих напитков и в хлебопечении. Однако присутствие дрожжей в бродящей жидкости установлено только в прошлом столетии. Брожение происходит лишь при наличии дрожжей, поэтому естественно предположить связь между присутствием дрожжей и явлением брожения. Тогда брожение представляется нам как биологическое явление, как форма жизнедеятельности, присущая дрожжевому грибку.

Химический анализ жидкости, в которой шло брожение, позволяет заключить, что увеличение живой массы дрожжей произошло за счет питательных веществ, поглощенных из бродящей жидкости. Дрожжи превратили эти вещества в свое тело и одновременно выделили в среду другие вещества. В процессе брожения, в процессе своей жизнедеятельности дрожжевой грибок вступил во взаимодействие со средой, произошел обмен веществ между дрожжевым грибком и средой, в которой протекала его жизнедеятельность.

Каждый раз, когда дрожжевой грибок попадает в описанные условия, явление брожения закономерно повторяется, закономерно происходит обмен веществ между организмом и средой.

Рассмотрим еще одно явление, известное так же давно, как и спиртовое брожение.

Всем известно, что молоко при комнатной температуре, в особенности летом, быстро скисает. При этом меняется как консистенция, так и другие свойства молока. Химический анализ показывает, что при этом в молоке исчезает некоторое количество содержавшегося в нем молочного сахара и белковых веществ, а появляется молочная кислота. Известно, что скисание молока обусловлено жизнедеятельностью молочнокислых 'бактерий. Этот процесс носит название молочнокислого брожения. Его практическое значение велико. Молочнокислое брожение применяется для приготовления кислого молока и всех получаемых из него продуктов. Кроме того, молочнокислые бактерии играют видную роль в квашении капусты и других овощей, в силосовании, в закисании теста и т. п.

Молочнокислое брожение вызывается чаще всего бактерией, носящей название Streptococcus lactis. Бактерии попадают в молоко из воздуха, они могут быть на посуде, на полотенце, которым вытирали посуду. Найдя в молоке необходимые условия среды, бактерии увеличивают свою живую массу, размножаются и вместе с тем изменяют среду, в которой протекает их жизненный процесс, поглощая одни вещества и выделяя другие (рис. 2).

Бактерии молочнокислого брожения

Среда, в которой происходит при этом брожение, иная, чем при спиртовом брожении. Иным является и микроорганизм, его вызывающий, а также поглощаемые и выделяемые им вещества. Нетрудно, однако, видеть и общие, присущие этим явлениям черты: в то м и другом случае между организмом и средой обнаруживается взаимодействие, происходит обмен веществ путем питания и выделения.

Те же общие черты характеризуют жизнедеятельность других микроорганизмов, протекающую в весьма разнообразных условиях среды в зависимости от требований микроорганизмов.

По способу питания дрожжевой грибок и молочный стрептококк являются гетеротрофными организмами, т. е. нуждаются в готовых органических веществах. Вместе с тем они являются сапрофитами, так как потребляют в процессе питания мертвые органические вещества. Но существуют микроорганизмы, которые не могут усваивать мертвые органические вещества, — они питаются за счет живого тела организма. Такие гетеротрофные микроорганизмы носят название паразитов. Многие из них являются патогенными для человека, т. е. способны вызвать его заболевание .

Рассмотрим, как протекает жизнедеятельность микроскопического животного, патогенного для человека,—малярийного плазмодия. Возбудитель малярии вносится в кровь человека при укусе комара. Он имеет на этой стадии развития серповидную форму и носит название спорозоита.

Спорозоиты проникают в клетки белой крови, ретикуло-эндотелия, печени и др. В протоплазме этих клеток идет их дальнейшее развитие.

Через 24 часа спорозоиты начинают делиться и образуют так называемые криптозоиты, которые выходят из клеток после их разрушения. Крипто- зоиты снова проникают в клетки ретикуло-эндотелиальной системы, где они путем деления превращаются в метакриптозоиты. Метакриптозоиты морфологически не отличаются от криптозоитов. Эта фаза развития длится 6—8 дней: она описана советским ученым Засухиным.

Дальнейшая судьба метакриптозоитов может быть различной. Одни из них проникают снова в клетки печени и ретикуло-эндотелиальной системы и повторяют в них то же развитие, другие же способны проникать в эритроциты (красные кровяные тельца).

Развитие плазмодия в эритроцитах хорошо известно. Проникши в эритроцит, плазмодий питается за его счет и, в конце концов, разрушает его. Если наблюдать за паразитом, носящим теперь название молодого шизонта, то можно увидеть, что в течение этого времени он округляется, увеличивается в размере, в нем появляется полость, выполненная жидкостью — вакуоля. В это время паразит на препаратах имеет характерную форму кольца. Затем вакуоля уменьшается и исчезает, а в теле молодого шизонта появляется бурый пигмент. На этой стадии развития плазмодий похож на маленькую амебу и очень оживленно двигается, образуя псевдоподии. Отсюда название возбудителя трехдневной малярии — Plasmodium vivax (рис. 3).

Развитие малярийного плазмодия в эритроцитах крови человека

Через 36 часов после попадания в кровь паразит округляется и перестает двигаться. Затем наступает деление. Сначала несколько разделится ядро. Дочерние ядра распределяются по периферии тела шизонта. Далее делится по числу ядер тело шизонта, в результате чего образуется обычно 16 так называемых мерозоитов, которые, разрушая эритроцит, поступают в плазму крови. Все развитие в крови длится 48 часов.

Важно отметить, что пока плазмодий находится внутри эритроцита» человек, носитель плазмодия, чувствует себя здоровым. Приступ малярии наступает вскоре после выхода плазмодия в плазму крови. Это связано с тем, что продукты выделения плазмодия в течение его развития остаются в эритроците. Лишь после разрушения эритроцита и выхода мерозоитов в плазму крови продукты веделения плазмодия и продукты разрушения эритроцита разносятся кровью по телу человека, взаимодействуют с его тканями и вызывают повышение температуры, озноб, головную боль и другие симптомы малярии. Когда закончится это взаимодействие и организм человека освободится от отравляющих его продуктов, а мерозоиты проникнут в новые эритроциты, приступ заканчивается, и человек снова чувствует себя здоровым.

В этом явлении, значительно более сложном, чем предыдущие, в связи с тем, что средой, в которой протекает развитие исследуемого микроорганизма, является другой организм, мы находим те же общие, уже известные нам черты: плазмодий взаимодействует с окружающей средой, поглощает питательные вещества и выделяет другие продукты. И здесь совершается взаимодействие, обмен веществ между организмом и средой путем питания и выделения.

Приведенные данные и другие многочисленные наблюдения, собранные наукой, таким образом, показывают, что при исследовании жизненного явления прежде всего выступает связь, взаимодействие, обмен веществ между организмом и средой. «Органический обмен веществ представляет собой наиболее общее и характерное явление жизни»,— писал Энгельс .

Эта связь, единство организма и среды, выступающая в наиболее простой форме у низших организмов, характерна и для жизненного процесса высших организмов. В первом приближении она была давно известна у высших животных (питание, выделение) и отмечена у растений еще со времен Аристотеля.

Исследование этой связи составляет историческую заслугу физиологии животных и растений. Осознание связи, единства организма и среды его обитания дало возможность подойти к материалистическому объяснению жизненного явления. В ранний период истории человеческого знания, при изучении лишь формы организмов, эта связь не была осознана. Организмы представляли себе как замкнутые, изолированные, не связанные с внешней средой и друг с другом. Такая концепция не оставляла места для научного познания жизненного явления и неизбежно вела к витализму. Лишь изучение связи, взаимодействия организма и среды поднимает исследование живых тел на научную ступень.

Итак, обмен веществ представляет наиболее общее и характерное явление жизни. Можно ли, однако, установив наличие обмена веществ в живой природе, вскрыть существенное различие между живым и неживым? Решаем ли мы основной вопрос биологии лишь путем признания наличия связи между организмом и средой?

Посмотрим, существует ли обмен веществ в неживой природе. Исследуем какой-либо химический процесс, например, горение свечи. В процессе горения происходит приток кислорода из окружающего воздуха; кислород в процессе горения поглощается, соединяясь с веществом горящего тела. В результате горения образуются такие газообразные вещества, как углекислый газ, пары воды, которые рассеиваются в окружающем воздухе. Пока происходит горение, приток кислорода и отток газообразных продуктов горения будут происходить неизбежно.

Таким образом, и в неживой природе имеет место связь, обмен веществ с окружающей средой.

Он имеет место фактически повсюду, потому что повсюду происходят хотя бы очень медленные химические изменения. Энгельс прямо указывает, что, определив жизнь как обмен веществ, мы ни на шаг не подвигаемся вперед, ибо своеобразный обмен веществ, который должен объяснить жизнь, в свою очередь сам нуждается в объяснении при посредстве жизни. Поэтому установление наличия обмена веществ в живой природе еще не решает основного вопроса биологии.


Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний

Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины.

Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован...


Практические занятия вирусы

Занятие 1-е. Методы вирусологических исследований.

Вопросы для обсуждения: 1. Особенности биологии вирусов. 2. Принципы классификации вирусов. 3. Вирион, его строение, размеры и химический состав. 4. Микроскопические методы изучения морфологии вирусов. 5. Методы культивирования вирусов на культурах клеток, куриных эмбрионах, лаб...


Препараты для профилактики и лечения вирусных заболеваний

Препараты для профилактики и лечения оспы. Оспенная вакцина сухая — Vaccinum variolae siccum является живой вакциной. В зависимости от субстрата, на котором культивируют вирус, различают дермальную (культивирование на коже животных), тканевую (культивирование в клеточных культурах) и яичную или ововакцину (культивирование на куриных эмбрионах).

Возбудители основных вирусных заболеваний

Возбудитель оспы. Возбудитель оспы является одним из самых крупных вирусов (200—350 нм). Этот вирус может быть обнаружен в оптическом микроскопе при применении специальных методов окраски (тельца Пашена).

При натуральной оспе в эпителиальных клетках обнаруживаются внутриклеточные включения — тельца Гуарниери.



Категория: Общие вопросы биологии
Просмотров: 24 | Теги: биология, Бактерии молочнокислого брожения, Дрожжевые грибки, общая биология, Обмен веществ биология | Рейтинг: 0.0/0