Агрохимия

В 1800 г. Шрадер нашел  в проростках в 4 раза больше золы, чем в семенах (причина нечистота условий опыта), и пришел к выводу, что растения сами производят свои зольные вещества посредством жизненной силы и не нуждаются в доставлении их извне. Для проверки этого утверждения СОссюр выращивал растения на дестиллированной воде и нашел в них минеральных веществ столько же, сколько их было в семенах. Таким образом, Соссюром были экспериментально опровергнуты виталистические представления Шрадера о питании растений. На основании своих опытов Соссюр пришел к выводу, что главным источником углерода для растений является атмосфера, а почва источником зольных веществ.  

Либих впоследствии использовал анализы и выводы Соссюра в качестве доводов в  пользу теории минерального питания  растений. В конце ХУ111 и в начале Х1Х столетия в Западной Европе была широко распространена так называемая гумусовая теория питания растений. Один из наиболее видных сторонников этой теории немецкий ученый Тэер говорил о гумусе следующим образом. Плодородие почвы зависит собственно целиком от гумуса, так как, кроме воды, он представляет единственное вещество почвы, могущее служить пищей растений. В то время считалось, что чем больше питательных веществ содержит растение, тем больше оно поглощает и гумуса.  

Сторонниками  гумусовой теории минеральным веществам отводилась косвенная роль: они лишь ускоряют, по их представлениям, процессы разложения органических веществ в почве и переводят гумус в удобоусвояемую для растений форму. Тэер и другие сторонники гумусовой теории считали важным условием для поддержания плодородия почвы накопление и сбережение в ней гумуса. Необходимость севооборота обосновывалась стремление уравновесить расход органического вещества с его приходом в почву. В гумусовой теории сочетались верные наблюдения агрономов-практиков о большом значении гумуса для плодородия почвы с неверными метафизическими представлениями о том, что гумус является единственным веществом почвы, могущим служить пищей для растений.  

Ряд ученых того времени выступали против гумусовой  теории. К ним относятся прежде всего Буссенго,Шпренгель и Либих. Буссенго (Франция) известен своими работами (опубликованными в 1836-1841гг.) по физиологии, биохимии и агрохимии. ОН установил, что источником углерода для растений служит угленкислота воздуха. Им было показано также влияние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями. Изучение особенностей питания животных и растений сыграл большую роль в дальнейшем развитии исследований по азотному питанию растений.  

Опыты с растениями в искусственных условиях привели Буссенго к разработке вегетационного метода для изучения питания растений. Отвергнув гумусовую теорию питания растений, Буссенго развил так называемую азотную теорию. В своем имении он устроил опытную станцию с хорошо оборудованной лабораторией, где занимался исследованиями с 1836 г. В нескольких севооборотах опытного поля он провел учет урожаев и определил содержание углерода, азота и золы в урожаях. Это позволило Буссенго произвести учет круговорота веществ в хозяйстве. Он обнаружил, что накопление углерода в урожаях не связано с его количеством в навозе. Особенно ценным было установление того факта, что количество азота в урожаях за целый севооборот превосходит то его количество, которое дается растениями с навозом. Излишек азота в урожае был тем выше, чем большее было участие в севообороте бобовых растений клевера и люцерны.  

Таким образом, в полевых условиях было установлено, что бобовые культуры обогащают  почву азотом, доступным другим растениям, что и сказывается на повышении  их урожая, например, урожай пшеницы после клевера выше урожая пшеницы после картофеля и корнеплодов. Буссенго высказал мнение, что азот, который накапливают бобовыее, происходит из воздуха. Позднее он пытался вопроизвести фиксацию азота бобовыми в вегетационных опытах с предварительной стерилизацией песка и сосудов. Обнаружилось, что чем более чистые условия создавал он в опытах, тем менее ясные получались результаты. В то время такое явление было неясно. Теперь известно, что при стерилизации среды отсутствовал симбиоз бобовых с клубеньковыми бактериями, поэтому фиксации азота воздуха не происходило.  

Работы Буссенго привели к установлению важного  значения азотных удобрений в  повышении урожаев. Своими исследованиями Буссенго решил ряд важных вопросов физиологии растений, биохимии и агрохимии. Немецкий ученый Шпренгель, опубликовавший свои взгляды на питание растений в 1837-1839 гг., был одним из ближайших предшественников Либиха. Шпренгель, писал, что растения из неорганических веществ, получаемых ими из почвы и воздуха, образуют тела органические с помощью света, тепла, электричества и влаги. Объяснение падения урожаев при непрерывной культуре он видел в том, что минеральные вещества необходимы для жизни растений и потому должны возмещаться в почве. При этом Шпренгель не отрицал одновременного использования растениями, кроме главного источника углерода, углекислоты воздуха, также и перегноя почвы корнями. Недостаток фактических данных не позволил ему более четко поставить вопрос о значении гумуса в питании растений, однако развитые Шпренгелем представления и питании растений имеют серьезное значение в развитии агрохимии.  

Рубрика:  наука  и техника 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

охимияБиохимия (от греч. βίος - «жизнь» и егип. kēme - «Земля», также биологическая или  физиологическая химия) - наука о химическом составе организмов и их составных частей и о химических процессах, протекающих в организмах. Наука имеет дело со структурой и функцией компонентов клеточных и веществ организма, таких как белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы. Биохимия стремится отвечать на биологические и биохимические вопрос с помощью химических методов. 

Хотя существует широкий ряд различных биомолекул, многие из них являются полимерами, т.е. сложными большими молекулами, состоящими из многих подобных субъединиц, мономеров. Каждый класс полимерных биомолекул собственный набор типов этих субъединиц. Например, белки являются полимеры, состоящие из аминокислот. Биохимия изучает химические свойства важных биологических молекул, таких как белки, в частности химию реакций, что катализируемых ферментами. 

Кроме того, большая  часть исследований по биохимии имеет  дело с метаболизмом клетки и его  эндокринной и паракриннои регуляцией. Другие области биохимии включают исследование генетического кода ДНК и РНК, биосинтез белков, транспорта через биологические мембраны и передачу сигналов. 

Основы биохимии были заложены в середине 19-го века, когда такие ученые как Фридрих  Вьолер и Ансельм Паен сумели впервые  описать химические процессы в живых организмах и показать, что они не отличаются от обычных химических процессов. Многие работы в начале 20-го века привели к пониманию структуры белков, проведение биохимических реакций (спиртового брожения) за пределами клетки и т. д. В тоже время начал применяться и сам термин «биохимия». Основы биохимии в Украину заложил Владимир Иванович Вернадский в 1920-х годах. 

История 

К началу 19 века существовала общая уверенность, что  жизнь не подлежит физическим и химическим законам, присущим неживой природе. Считалось, что только живые организмы способны производить молекулы, характерные для них. Лишь в 1828 году Фридрих Велер опубликовал работу о синтезе мочевины, осуществленный в лабораторных условиях, доказав, что органические соединения могут быть созданы искусственно. Это открытие нанесло серьезное поражение ученым-виталистов, отрицавшие такую возможность. 

К тому времени  уже существовал фактический  материал для первичных биохимических  обобщений, который накапливался в  связи с практической деятельностью людей, направленной на изготовление еды и вина, получения пряжи из растений, очистку кожи от шерсти с помощью микробов, на изучение состава и свойств мочи и других выделений здорового и больного человека. После работ Вьолера постепенно начали устанавливаться такие научные понятия, как дыхание, брожение, ферментация, фотосинтез. Изучение химического состава и свойств соединений, выделенных из животных и растений, становится предметом органической химии (химии органических соединений). 

Начало биохимии также ознаменовался открытием первого фермента, диастаза (сейчас известного как амилаза) в 1833 году Ансельмом Паеном. Трудности, связанные с получением ферментов из тканей и клеток, использовались сторонниками витализма для утверждения о невозможности изучения клеточных ферментов вне живыми существами. Это утверждение было опровергнуто русским врачом М. Манассеиною (1871 - 1872), которая предложила возможность наблюдать спиртовое брожение в экстрактах растертых (т.е. лишенных структурной целостности) дрожжей. В 1896 году эта возможность была подтверждена немецким ученым Эдуардом Бухнер, сумевший экспериментально наблюдать этот процесс. 

Сам термин «биохимия» был впервые предложен в 1882 году, однако, считается, широкого использования  он приобрел после работ немецкого химика Карла Нойберг в 1903 году. К тому времени эта область исследований была известна как физиологическая химия. После этого времени биохимия быстро развивалась, особенно начиная с середины 20 века, прежде всего благодаря разработке новых методов, таких как хроматография, рентгеноструктурный анализ, ЯМР-спектроскопия, радиоизотопное мечения, электронная и оптическая микроскопия и, наконец, молекулярная динамика и другие методы вычислительной биологии. Эти методы позволили открытия и детальный анализ многих молекул и метаболических путей клетки, таких как гликолиз и цикл Кребса. 

Другим важным историческим событием в развитии биохимии стало открытие генов и их роль в передаче информации в клетке. Это открытие заложило возможность  возможность возникновения на только генетики, но и ее междисциплинар отрасли с биохимией, молекулярной биологии. В 1950-х годах Джеймс Ватсон, Фрэнсис Крик, Розалинда Франклин и Морис Уилкинс сумели расшифровать структуру ДНК и предложили ее связь с генетической передачей информации в клетке. Также в 1950-х годах Джордж отлей и Эдвард Татум доказали, что один ген отвечает за синтез одного белка. С разработкой методов анализа ДНК, таких как генетический фингерпринтинг, в 1988 году Колин Питчфорк стал первым человеком, обвиненной в убийстве с помощью свидетельства на основе ДНК, что стало первым крупным успехом биохимической судмедэкспертизы. В 200-х годах Андрю Файр и Крег Мелло показали роль РНК-интерференции (RNAi), в подавлении экспрессии генов. 

Сейчас, направление  биохимических исследований протекают в трех направлениях, сформулированных Майклом Шугар. Биохимия растений исследует биохимию преимущественно автотрофных организмов и исследует такие процессы как фотосинтез и другие. Общая биохимия включает исследование как растений, так и животных и человека, тогда как медицинская биохимия фокусируется преимущественно на биохимии человека и отклонениях биохимических процессов от нормы, в частности в результате болезней. 

Предмет изучения 

Биохимия изучает  структуры и функции клеточных компонентов: белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и других биомолекул. Кроме того, биохимия рассматривает разложение органических веществ, что связано с возникновением почв, ила, осадочных горных пород, залежей угля, нефти и горючих газов. 

Биоорганическая химия - миждосциплинарна отрасль, связанная  как с химией, так и с биологией, которая занимается синтезом и изучением  строения и биологической функции  важнейших компонентов живой  материи, прежде биополимеров и низкомолекулярных  биорегуляторов, уделяя главное внимание выяснению закономерностей взаимосвязи между структурой и биологическим действием. 

На базе ее фундаментальных  исследований создаются технологии получения практически важных препаратов для медицины, сельского хозяйства, различных отраслей промышленности. 

Направления 

Соответствии  с задачами исследования по биохимии, различают несколько направлений, в частности статическую, динамическую и функциональную биохимию. Статическая  биохимия изучает: составляющие химические части организмов, их распределение, физико-химические и биологические свойства. Динамическая биохимия изучает пути превращения определенных соединений в организмах (окисление, восстановление, гидролитическое и фосфоролитичне расщепления, этерификации, синтез сложных соединений из более простых и т.п.). Функциональная биохимия изучает биохимические процессы, лежащие в основе проявлений жизнедеятельности организмов и отдельных органов (питание, ассимиляцию и диссимиляцию, дыхание, брожение, рост, размножение, наследственность, раздражимость, подвижность тошо), а также изменения этих процессов под влиянием различных внешних условий и внутренних факторов, связанных с видовой принадлежностью, возрастом и полом организмов. Согласно объектов исследования различают биохимию человека, животных, растений (фитобиохимия) и микроорганизмов (всех доменов жизни).