Изучение обмена веществ в клетках бактерий

В бактериологических исследованиях открытия Бюхнера и Гардена сначала не были оценены. Применение метиленовой сини как акцептора водорода и индикатора на дегидрогеназу (Thunberg, 1916) и применение «покоящихся клеток», а также отмытых суспензий бактерий с 1915 года А. Гарденом, также как Кембриджской школой с Ю. Г. Квестелом, а с 1925 года М.Стефенсон (1885-1948), продвинули вперед знания о бактериальном обмене веществ. Это позволило установить, что в дегидрировании принимают участие многие специфичные субстрату дегидрогеназы. Подавление сукцинатдегидрогеназы малонатом исследовал Квестел, и он же предложил обозначение «активный центр» ферментных белков. К 1920 году сложилось представление о наиболее существенных реакциях дегидрирования в тканях животных и в клетках бактерий. В качестве бактерий брожения были использованы чистые культуры. С. Орла-Йенсен (1870-1949) исследовал большое число молочнокислых бактерий и провел различие между гомо- и гетероферментативными видами. А. Гарден (1902-1922) определил продукты брожения глюкозы культурой Е. coli и обнаружил (1906), что брожение, осуществляемое Azotobacter и Serratia, отличается от брожения Е. coli. Образование ацетона было установлено также у отдельных псевдомонад и бацилл. Маслянокислое брожение, открытое Пастером в 1861 году, было исследовано на чистых культурах Clostridium pasterianum, полученных Виноградским (1895), и Clostridium (Granulobacter) butylicum, полученных Бейеринком (1894). С. acetobutylicum был выделен в 1911 году Фернбахом, а другой штамм той же бактерии - Хеймом Вейцманом. Последний штамм был запатентован и внедрен для получения ацетона и бутанола в промышленных масштабах. Позднее С. kluyverii была выделена Баркером в лаборатории Клюйвера из обогащенной культуры с этанолом и карбонатом.

К началу 1930-х годов биохимики имели в своем распоряжении чистые культуры бактерий с важнейшими типами обмена и методами их выращивания. Вместо экстрактов из тканей у энзимологов были в распоряжении ферменты из дрожжей и такие бактерии, как: Aerobacter aerogenes, Escherichia соli, Proteus morganii, Streptococcus faecalis, Lactobacillusdelbrukkii, Clostridium pasterianum, C. butyricum, C. kluyverii, Rhodospirillum rubrum, Chromatium vinosum. Быстрое развитие биохимии и основ обмена веществ происходило в США в течение тридцати лет. Успешным исследованиям способствовала иммиграция туда ученых из Германии и всей Европы.

Методы выделения и очистки ферментных белков путем фракционированного осаждения были разработаны в течение нескольких лет. Открытие радиоактивных биоэлементов, которые могли служить меткой в обмене веществ, облегчило работу; в феврале 1940 года М. Д. Камен и С. Рубен открыли ^|4С. А в 1941 году Бидл и Татум использовали мутанты микроорганизмов, у которых был блокирован синтез одного из ферментов, для анализа метаболических путей. Они высказали гипотезу «один ген, один фермент». На основании этой и других плодотворных гипотез были выяснены пути катаболизма и анаболизма многих органических соединений в поразительно короткое время - менее тридцати лет.