Và như thế protit vẫn là cái lá chắn đỡ đòn cho các nhà sinh lực luận, vì có rất nhiều dẫn liệu chứng minh bản chất protit của men (mặc dù trước thế kỷ XX người ta vẫn chưa chứng minh [r]
(1)CHƯƠNG VIII : SỰ CÁO CHUNG CỦA SINH LỰC LUẬN I ĐẠM VÀ CHẾ ĐỘ ĂN UỐNG
II PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT III SỰ LÊN MEN
IV ENZIM
Ở kỷ XIX, thành tựu nhà hóa học hữu tuyên chiến chủ yếu sinh lực luận Dựa vào phân tử Protit, người sinh lực luận mưu đồ lập phịng tuyến chống lại cơng mãnh liệt Và cuối thể kỷ XIX họ bảo vệ lập trường cách có hiệu
Phân tử protit thu hút nhà hóa sinh học Lần nhà sinh lý học Pháp Francois Magendie (1783 1855) chứng minh ý nghĩa to lớn proti đời sống sinh vật Sau chiến tranh Napoleon, đời sống dân tộc khốn khổ, trữ lượng lương thực thực phẩm không đủ Chính phủ nước thành lập ủy ban lãnh đạo Magendie để nghiên cứu vấn đề: khả tạo thức ăn có đủ chất dinh dưỡng Jelatin từ chất rẻ tiền dể kiếm Trong thí nghiệm mình, Magendie (1816) ni chó thức ăn khơng có protit (chỉ cho ăn đường, dầu ơliu nước), kết chó chết đói chất Ơng phát chó khơng đủ kalo cần thiết thiếu đạm - thành phần thiếu thức ăn Sau người ta biết khơng phải tất Protit có lợi nhau: có Jelatin phần thức ăn n chó chết Những cơng trình đặt sở cho mơn dinh dưỡng học đại - khoa học dinh dưỡng tác động dinh dưỡng thể sinh vật
Khác với Gluxit lipit, protit có nitơ (đạm) Vì nhà bác học tập trung ý đến nitơ phần thiếu sinh vật Vào năm 40 kỷ XIX, nghiên cứu nhu cầu ni tơ thực vật, nhà hóa học Pháp Jean Baptit Bukxengơ (1802 1887) tìm số thực vật, ví dụ: họ Ðậu, phát triển mạnh đất khơng chứa đạm mà cịn tăng rõ rệt hàm lượng đạm thể chúng Bukxengô cho thực vật lấy đạm từ khơng khí Hiện biết khơng phải thực vật hấp thu đạm từ khơng khí mà vi khuẩn cố định đạm sống nốt sần rễ Bằng thí nghiệm sau Bukxengơ chứng minh động vật hấp thu đạm từ khơng khí mà chúng thu nhận đạm từ thức ăn Sau làm xác nghiên cứu Magendie mang đặc tính định tính định lượng,
Bukxengơ tính tốn hàm lượng đạm thức ăn chứng minh phụ thuộc tỉ lệ thuận tốc độ sinh trưởng sinh vật với số lượng đạm đồng hóa Ơng kết luận: thức ăn quý loại giàu đạm Nhưng với hàm lượng đạm số thức ăn có hiệu cao loại thức ăn khác sinh trưởng Từ ta rút kết luận được: quan hệ dinh dưỡng, giá trị đạm phụ thuộc loại thức ăn khác Cho đến cuối kỷ này, nguyên nhân sai khác chưa sáng tỏ Ðến năm 1844, Bukxengô xác định cách đơn kinh nghiệm giá
(2)trị tương đối thức ăn khác phụ thuộc vào hàm lượng Protit
Sau 10 năm, nhà bác học Ðức Liebig (1803 1873) tiếp tục nghiên cứu Bukxengơ Ơng nghiên cứu tỉ mỉ học thuyết giá trị toàn diện thức ăn Liebig người đứng phía vật xuất phát từ lập trường ơng đến việc giải vấn đề kinh tế nơng nghiệp Ơng cho nghèo dần muối khoáng nguyên nhân giảm sút độ phì đất tiêu thụ số năm Ðể sinh trưởng thực vật cần phải hấp thụ lượng nhỏ Natri, Kali, Canxi, phospho cần thiết lấy từ chất hòa tan đất Từ xưa người ta biết bón phân để giữ độ màu mỡ đất Nhưng Liebig khơng đánh giá bón phân thêm lực sống đó, mà ơng cho phân bù cho đất chất vô bị Thế lại khơng bón cho đất chất khống tinh khiết tránh mùi hôi thối?
Liebig người sử dụng rộng rãi bón phân khống nơng nghiệp Lúc đầu ơng bị thất bại ơng dựa q nhiều vào tài liệu Bukxengô ông hiểu phần lớn thực vật nhận đạm từ hợp chất chứa nitơ hòa tan (dạng nitrat) đất, ông đưa chất vào hợp chất mình, lúc ơng thu loại phân bón hữu hiệu Như vậy, Bukxengơ Liebiglà người sáng lập mơn nơng hóa học
Là nhà vật kiên định, Liebig cho gluxit lipit chất đốt thể Ðó bước tiến rõ rệt so với Lavoisier sống cách nửa kỷ Nếu Lavoisier nói carbon, hydro, người ta nói hợp chất chuyên hóa Gluxit, lipit cấu tạo từ carbon hydro (cộng với oxy)
Dĩ nhiên, quan điểm Liebig kích thích nhà bàc học khác muốn xác định nhiệt lượng mà thể tiếp nhận có nhiệt lượng tỏa đốt gluxit, lipit ngồi thể hay khơng Những thí nghiệm thơ sơ Lavoisier trả lời khẳng định vấn đề Nhưng cải tiến đáng kể kỹ thuật đo đạc đòi hỏi phải kiểm tra lại dẫn liệu.vào năm 60 kỷ XIX, Becterlle dùng nhiệt lượng kế để xác định nhiệt lượng tỏa đốt Người ta trộn lẫn chất đốt với oxy buồng kín làm nổ hổn hợp điện Buồng kín đặt chậu nước Lượng nhiệt tỏa xác định tăng nhiệt độ nước
Ðể xác định lượng nhiệt sản sinh thể cần phải làm nhiệt lượng kế có kích thước đủ lớn đề đặt sinh vật vào Có thể tính lượng gluxit lipit mà thể đốt cháy theo lượng khí carbonic mà sinh vật giải phóng ngồi, theo lượng oxy cần thiết cho thể Lượng nhiệt thể tỏa xác định cách đo nhiệt độ lớp nước bao quanh nhiệt lượng kế Lượng nhiệt so sánh với lượng nhiệt mà thể thu đốt khối gluxit lipit tương đương thể
Nhà sinh lý học Ðức Car Fơit (1831 - 1908) học trị Libic, với nhà vệ sinh học người Ðức Mar Petencofe (1818 - 1901) chế tạo máy đo nhiệt lượng lớn đặt động vật chí đặt người vào Những kết thực nghiệm họ xác nhận mô động vật khơng có nguồn lượng khác ngồi nguồn lượng có giới vơ sinh
Học trị Foit Mar Rubne(1854 - 1932) tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm chứng minh định luật bảo tồn lượng áp dụng với thể sống Khi so sánh lượng nitơ có nước tiểu lượng nitơ có thức ăn cung cấp cho động vật trước thí nghiệm, ông chứng minh (1884) gluxit lipit nguyên liệu nhập vào thể Những phân tử protit sau tách khỏi phần có chứa nitơ dùng chất đốt Khi coi protit nguồn lượng thức ăn sản thể lượng thu đốt
(3)những thức ăn ngồi thể (tính số lượng chứa nước tiểu phân )
Như vậy, định luật bảo toàn lượng với giới vô lẫn giới hữu Sự khám phá định luật giáng địn chí mạng vào quan điểm sinh lực luận
Những phương pháp định lượng áp dụng y học Nhà sinh lý học người Ðức Adonf Magnut Levi (1865 1855) xác định mức trao đổi lượng người (nhịp điệu trao đổi chất bản) Magnut Levi tìm biến đổi đáng kể trao đổi chất có bệnh liên quan đến tuyến giáp trạng Từ phép đo trao đổi chất trở thành phương pháp quan trọng để chẩn đoán bệnh
Những thành tựu phương pháp đo nhiệt nửa sau kỷ XIX, vậy, không đụng chạm tới thân sở sinh lực luận Hòn đá người đứng vật chất Nhưng hai dạng vật chất ranh giới vượt qua ngăn cách vật chất hữu Khi ranh giới xóa bỏ nhà sinh lực luận lại túm lấy protit Ngoài ra, sau thừa nhận sinh vật sử dụng lượng giới vơ sinh họ tin phương pháp sử dụng lượng khác tận gốc rễ
Chẳng hạn cháy xảy thể kèm theo việc tỏa khối lượng lớn nhiệt ánh sáng; trình xảy nhanh Khi đốt cháy thức ăn thể khối lượng nhiệt tỏa khơng lớn khơng phát ánh sáng Bình thường, nhiệt độ thể khoảng 3608, cháy xảy chậm điều chỉnh hoàn hảo Khi nhà hóa học muốn làm lại phịng thí nghiệm phản ứng đặc trưng mơ sống họ buộc phải có biện pháp tác động mạnh - nhiệt độ cao, dịng điện, thuốc thử mạnh - mà mơ sống không cần dùng
Sự sai khác chủ yếu vật chất sống vật chất không sống, phải chỗ này? Liebig cho điều khơng vậy, để dẫn chứng, ơng nêu ví dụ lên men Từ thời kỳ tiền sử, loài người biết ép nước ngâm hạt để làm rượu vang bia Loài người dùng men rượu nấm men (như người thường gọi) làm bột nở Bột mì nở xốp, hình thành bọt khí Ruột bánh mì mềm ngon
Các chất hữu tham gia vào trình Ðường tinh bột biến thành rượu, giống phản ứng xảy mô sống Nhưng lên men khơng cần có chất tác dụng mạnh biện pháp khác Sự lên men xảy nhiệt độ phịng, với nhịp điệu bình thường, chậm chạp Liebig thấy q trình hóa học đơn xảy trình lên men Khơng có lực sống tham gia vào q trình ơng khẳng định q trình giống chuyển hóa thể sống, xảy khơng có chất sống tham gia
Cần lưu ý rằng, từ thời Leewenhoek, người ta biết nấm men bao gồm hạt hình cầu nhỏ bé khơng có dấu hiệu sống Vào năm 1836 1837 nhà sinh học, Schwann, thấy trình nảy chồi nấm men thành hạt cầu nhỏ bé dấu hiệu biểu rõ rệt sống Các nhà sinh học nói nhiều tế bào nấm men, Liebig bác bỏ nhận định
Nhà bác học Pháp Louis Pasteur (1822 1895) bảo vệ chất sống nấm men Năm 1856 người Pháp nấu rượu vang mời ông làm cố vấn Rượu vang bia bảo quản lâu thường bị chua gây thiệt hại hàng triệu đồng Các nhà hóa học giúp đỡ khơng?
(4)Pasteur phát quy luật lý thú rượu vang bia bảo quản tốt có chứa tế bào nấm men trịn, nhỏ Cịn chất nước bị chua tế bào nấm men bị kéo dài Như có hai loại nấm men: loại tạo thành rượu loại làm rượu chua dần Ðun nóng nhẹ giết chết tế bào nấm men làm ngừng trình gây chua Nếu làm lúc sau hình thành rượu chưa bắt đầu có gây chua bảo quản rượu vang Thực tiễn xác nhận kết luận Pasteur Khi nghiên cứu trình này, Pasteur làm sáng tỏ hai mặt vấn đề Thứ nhất: tế bào nấm men thể sống, đun nóng nhẹ thủ tiêu khả lên men; tế bào cịn lại khơng bị phá hủy, chúng sống bị hủy diệt Thứ hai: có tế bào nấm men sống gây lên men Cuộc tranh luận Pasteur Libic kết thúc, Pasteur phái sinh lực luận toàn thắng
Tiếp Pasteur tiến hành thí nghiệm tiếng vấn đề tự sinh - đề tài củng cố chỗ đứng phái sinh lực luận từ thời Spanllanzani Những người cầm đầu tôn giáo, dĩ nhiên, chào mừng phủ nhận học thuyết tự sinh họ chấp nhận sống sinh trái đất Thượng đế Cũng nhà vật kỷ XIX nhiệt tình ủng hộ quan điểm tự sinh, Spanllanzani chứng minh khử trùng nước canh thịt để cách ly không nhiễm bẩn số khơng có dạng sống xuất Trên cở sở rút kết luận nhiệt hủy diệt sống ban đầu bình bịt kín khơng khí
Pasteur đặt thí nghiệm (1860) khơng khí thường khơng hâm nóng tiếp xúc với nước canh thịt đun sôi khử trùng phịng Nước canh thịt đựng bìng cổ cong chữ S, khơng khí khơng hâm nóng tự vào bình, cịn chất bẩn rơi vào phần đáy uốn cong cổ hình chữ S khơng rơi vào bình Trong điều kiện đó, sinh vật nước canh thịt không sinh sản, bỏ cổ bình chất rơi vào bình bẩn nhanh Như khơng cịn câu hỏi khơng khí đun nóng khơng đun nóng, sống khởi đầu bị diệt không bị tiêu diệt Thực chất vấn đề chỗ bụi rơi vào nước canh thịt kèm theo vi khuẩn lơ lửng khơng khí, chúng sinh sản sinh trưởng nước canh thịt
Vào năm thứ 50 kỷ XIX, thầy thuốc người Ðức Rudolf Virchow (1821 - 1902), công nhận người sáng lập môn giải phẫu bệnh lý khoa học biến đổi mô bệnh, ông tiếp tục nghiên cứu mô bị bệnh chứng minh học thuyết tế bào áp dụng với mơ bị bệnh mô thể khỏe mạnh Những tế bào mô bị bệnh sinh từ tế bào bình thường mơ khỏe mạnh Ở người ta khơng quan sát thấy phá hủy tính kế thừa, chẳng hạn xuất tế bào bất bình thường từ khởi ngun cịn chưa biết Năm 1855, Virchow trình bày luận điểm chủ yếu học thuyết tế bào mình: Mọi tế bào sinh từ tế bào cách phân chia
Như Virchow Pasteur chứng minh hoàn toàn rõ ràng tế bào, coi sinh vật độc lập phận sinh vật đa bào, sinh từ tế bào có trước Chưa sinh vật lại phân biệt với giới vô sinh cách minh bạch triệt để đến Chưa chỗ đứng sinh lực luận lại tỏ vững vàng lúc
Nếu thể sống diễn biến đổi hóa học khơng thể thực thiên nhiên vơ sinh, chúng cần có hỗ trợ biện pháp vật chất ( kỷ XIX người ta khó dựa vào lực lượng siêu nhiên) Bản chất biện pháp vật chất làm sáng tỏ
Ngay kỷ XIX, nhà hóa học phát thấy đơi làm tăng tốc độ phản ứng
(5)cách cho chất khác vào phản ứng; chất rõ ràng không tham gia vào phản ứng Ở đầu kỷ XIX người ta đặc biệt ý tới vấn đề Năm 1811, nhà hóa học Nga Konxtantin Xigizmundovits Kirgof (1764 1833) chứng minh tinh bột bị đun sôi với axit bị phân hủy thành đường đơn giản glucoza; q trình khơng diễn có axit Axit, có lẽ khơng tham gia phản ứng khơng bị trình tinh bột bị thủy phân
Năm 1817, nhà bác học người Anh Hămfri Ðevi (1778 1829) phát khả rượu ete tự oxy hóa bạch kim nhiệt độ phòng Bạch kim tất nhiên không tham gia vào phản ứng
Những ví dụ ví dụ khác làm Berzelius ý ông gọi tượng tăng nhanh tốc độ chất mà kết thúc phản ứng tồn không đổi tượng xúc tác ( 1835 ) ( từ tiếng Hylạp: katalysis - hịa tan, phân hủy); có lẽ tượng với trình phân thủy tinh bột axit xúc tác
Thông thường, bị đun đến nhiệt độ cao rượu bị bốc cháy khơng khí Khi có bạch kim làm xúc tác phản ứng cháy xảy khơng địi hỏi phải đun nóng trước Có lẽ q trình hóa học mơ sống diễn điều kiện nhẹ nhàng, mơ có nhiều chất xúc tác khác mà người ta khơng thấy thiên nhiên vơ sinh
Thật vậy, năm 1833, trước cơng trình Berzelius, nhà hóa học Pháp Anxen Pain (1795 1871) chiết rút từ mầm đại mạch chất phân hủy tinh bột thành đường, chí cịn nhanh dùng axit; ông gọi chất Ditaza Diataza chất tương tự khác gọi men (enzim) biến tinh bột thành đường giai đoạn đầu lên men hạt
Sau chả bao lâu, người ta phân lập enzim từ thể động vật Men dịch dày loại men biết Ngay Reomua khẳng định tiêu hóa thức ăn q trình hóa học Năm 1821, thầy thuốc người Anh William Broune (1785 - 1850) lấy axit chlohydric từ dịch dày Axit chlohydric chất vô đơn thuần, tách axit việc mà nhà hóa học khơng ngờ tới Năm 1836, Schwann người sáng lập học thuyết tế bào, tinh chế dịch dày khơng có chứa axit chlohydric có hiệu lực phân hủy thịt cao nhiều so với axit Schwann gọi chất Pepsin (từ tiếng Hylạp Pepsis tiêu hóa ) loại men thật
Số men phát nhiều Và đến nửa sau kỷ XIX người ta hoàn toàn hiểu rõ men chất xúc tác, nói mơ sống, nhờ có men mà thể thực việc mà người làm thí nghiệm khơng thực Và protit chắn đỡ đòn cho nhà sinh lực luận, có nhiều dẫn liệu chứng minh chất protit men (mặc dù trước kỷ XX người ta chưa chứng minh xác) Nhưng chỗ đứng nhà sinh lực luận có chỗ yếu: men hoạt động tế bào Men tách từ dịch dày phân hủy thức ăn ống nghiệm Có lẽ, tạo chất tiêu chuẩn tất men, lại ống nghiệm phản ứng nào, xảy thể sống, khơng có can thiệp sinh vật, thân men men nghiên cứu) vật sống Ngoài men chịu tác động quy luật chi phối chất xúc tác vô cơ, ví dụ: axit bạch kim
(6)khơng có tác dụng xúc tác tách khỏi hoạt động sống tế bào sống
Vào năm 1878, nhà sinh lý học người Ðức Vinhem Cune (1737 1900) đề nghị gọi nhóm men vơ enzim từ tiếng Hylạp : en - trong, zyme nấm men); nhóm men hữu giữ tên men (fecmen)
Năm 1897, cơng trình nhà hóa học người Ðức Le Edua Bucne (1860 - 1917), bất ngờ làm sứt mẻ quan điểm nhà sinh lực luận Sau phá hủy khối nấm men lọc, Bucne lấy dịch nấm men tự tách khỏi tế bào sống dịch không bị nhiễm khuẩn, ông thêm vào dịch dung dịch đường đậm đặc Bucne đoán trước dịch khơng có khả lên men Nhưng ơng vô ngạc nhiên thấy đường bị lên men Ơng đặt hết thí nghiệm đến thí nghiệm khác, cách giết hết tế bào nấm men song kết một: tế bào nấm men chết làm cho đường lên men tốt tế bào sống
Ðến cuối kỷ XIX, người ta hoàn toàn biết rõ tất men hữu chất chết Những men tách khỏi tế bào hoạt động có hiệu lực ống nghiệm Người ta dùng tên enzim cho tất loại men, sau công nhận khơng có chất hóa học đặc biệt biểu hoạt tính có mặt lực sống tế bào
Lời tuyên bố dứt khoát Pasteur cho lên men thực thiếu thể sống áp dụng trình diễn tự nhiên Lồi người biết ni tế bào nấm men cách nhân tạo, biết giữ men có tế bào nấm men không bị đụng chạm tới sau phá hủy làm chết tế bào lên men tiến hành thể sống Hơn lúc hết, lúc sinh lực luận bị nếm đòn thất bại nặng nề nhất, thất bại hoàn toàn sinh lực luận chưa tới Người ta nhiều điều cần phải biết phân tử Protit chỗ đấy, người ta lại phát biểu lực sống sao? Ðặc biệt, chừng mà người ta chưa đánh đổ lời tuyên bố Pasteur (và Virchow) xuất tế bào từ tế bào, lồi người chưa thể nói nắm chất sống
Thế là, dù nhà sinh lực luận mảnh đất họ Một số nhà sinh vật tiếp tục nói cách mơ hồ, biểu lực sống (thậm chí tận người ta cịn nói vấn đề đó) Mọi người thừa nhận sống chịu tác động quy luật điều khiển giới vơ sinh, khơng có vấn đề sinh học mà người ta thực điều kiện phịng thí nghiệm khơng có q trình sống lại khơng thể khơng họa lại thể sống