Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Введение в микробиологию
Биофизика и клеточная теория

Микробиология — это наука, изучающая живые организмы, не видимые невооруженным взглядом. Как правило, диаметр микроорганизмов не превышает 0,1 мм. В настоящее время мы знаем, что даже простейшие микроорганизмы вмещают сложнейший комплекс удивительно эффективных и в высшей степени координированных химических реакторов, систем информации, контроля, управления и массопередачи. Эти данные были получены в результате многочисленных экспериментальных исследований с использованием методов, заимствованных из физических и химических наук. Поскольку такой подход оказался чрезвычайно плодотворным, применимость основных положений химии и физики к биологическим системам является в настоящее время широко распространенной в комплексе наук о жизни рабочей гипотезой. Для более четкого ограничения области науки, в которой биологические проблемы решаются физическими методами, иногда употребляют термин «биофизика».

Поворотным пунктом в понимании живых систем можно считать 1838 г., когда Шлейден и Шванн впервые сформулировали клеточную теорию, постулирующую, что все живые системы состоят из клеток и продуктов их жизнедеятельности. Таким образом была создана концепция основного модуля или основного строительного элемента жизни. Эта концепция об общем для всех живых организмов элементе структуры позволяет разделить изучение живых систем на два этапа, на первом из которых исследуют составляющие систему клетки, а затем на этой основе стараются понять структуру всего организма.

Целесообразность такого разделения исследований базируется на том факте, что выделенные из самых разнообразных организмов клетки имеют много общего как в отношении их строения, так и в отношении выполняемых ими функций. Поэтому данные, полученные при экспериментах на клетках одного организма, во многих случаях удается успешно перенести на клетки других типов. Наличие общих для всех клеток особенностей упрощает и нашу задачу изучения поведения микроорганизмов. Сконцентрировав внимание на самых универсальных функциях клеток, можно создать основу для понимания функций всех живых систем.

Нам не хотелось бы, однако, чтобы у читателя создалось впечатление, будто бы все клетки одинаковы. Напротив, клетки мышц, например, резко отличаются от клеток глаза или мозга. Точно так же существует множество типов одноклеточных организмов, которые в соответствии с описанными ниже особенностями их организации могут быть разделены на две основные группы.