Ο κόσμος γύρω μας εκπλήσσει με την ποικιλία των ειδών των κατοίκων του. Σύμφωνα με την τελευταία απογραφή αυτού του «πληθυσμού» της Γης, 6,6 εκατομμύρια είδη ζουν στην ξηρά και άλλα 2,2 εκατομμύρια - οργώνουν τα βάθη των ωκεανών. Κάθε ένα από τα είδη είναι ένας κρίκος σε μια ενιαία αλυσίδα του βιοσυστήματος του πλανήτη μας. Από αυτούς, οι μικρότεροι ζωντανοί οργανισμοί είναι τα βακτήρια. Τι έχει καταφέρει να μάθει η ανθρωπότητα για αυτά τα μικροσκοπικά πλάσματα;

Τι είναι τα βακτήρια και πού ζουν;

βακτήρια - αυτοί είναι μονοκύτταροι οργανισμοί μικροσκοπικού μεγέθους,μια από τις ποικιλίες μικροβίων.

Η επικράτηση τους στη Γη είναι πραγματικά εκπληκτική. Ζουν στους πάγους της Αρκτικής και στον πυθμένα του ωκεανού, σε ανοιχτό χώρο, σε θερμές πηγές - θερμοπίδακες και στα πιο αλμυρά σώματα νερού.

Το συνολικό βάρος αυτών των «γοητευτικών ψίχουλων» που έχουν απασχολήσει το ανθρώπινο σώμα φτάνει τα 2 κιλά! Αυτό συμβαίνει παρά το γεγονός ότι τα μεγέθη τους σπάνια ξεπερνούν τα 0,5 μικρά. Ένας τεράστιος αριθμός βακτηρίων κατοικεί στο σώμα των ζώων, εκτελώντας διάφορες λειτουργίες εκεί.

Ένα ζωντανό πλάσμα και τα βακτήρια στο σώμα του επηρεάζουν την υγεία και την ευημερία του ενός του άλλου.Με την εξαφάνιση ορισμένων ειδών ζώων, τα βακτήρια που είναι εγγενή μόνο σε αυτά πεθαίνουν.

Κοιτάζοντάς τους εμφάνιση, μένει μόνο να εκπλαγείτε με την ευρηματικότητα της φύσης. Αυτά τα «γούρια» μπορεί να έχουν σχήματα σε σχήμα ράβδου, σφαιρικά, σπειροειδή και άλλα. Εν τα περισσότερα από αυτά είναι άχρωμα,μόνο σπάνια είδη έχουν πράσινο και μοβ χρώμα. Επιπλέον, σε δισεκατομμύρια χρόνια, αλλάζουν μόνο εσωτερικά και η εμφάνισή τους παραμένει αμετάβλητη.

Ανακάλυψε βακτήρια

Ο πρώτος ερευνητής του μικροκόσμου ήταν ένας Ολλανδός φυσιοδίφης Anthony Van Leeuwenhoek.Το όνομά του έγινε διάσημο χάρη στην ενασχόληση στην οποία αφιέρωσε όλο τον ελεύθερο χρόνο του. Του άρεσε η κατασκευή και πέτυχε εκπληκτική επιτυχία σε αυτή την επιχείρηση. Σε αυτόν ανήκει η τιμή της εφεύρεσης του πρώτου μικροσκοπίου. Στην πραγματικότητα, ήταν ένας μικροσκοπικός φακός με διάμετρο μπιζελιού, που έδινε μεγέθυνση 200-300 φορές. Ήταν δυνατή η χρήση του μόνο πιέζοντάς το στο μάτι.

Το 1683, ανακάλυψε και περιέγραψε αργότερα «ζωντανά ζώα» που βλέπονταν με φακό σε μια σταγόνα βρόχινου νερού. Τα επόμενα 50 χρόνια, ασχολήθηκε με τη μελέτη διαφόρων μικροοργανισμών, περιγράφοντας περισσότερα από 200 από τα είδη τους. Έστειλε τις παρατηρήσεις του στην Αγγλία, όπου γκριζομάλλης επιστήμονες με κονιοποιημένες περούκες απλώς κούνησαν το κεφάλι τους, έκπληκτοι με τις ανακαλύψεις αυτού του άγνωστου αυτοδίδακτου. Ήταν χάρη στο ταλέντο και την επιμονή του Levenguk που γεννήθηκε μια νέα επιστήμη - μικροβιολογία.

Επισκόπηση των βακτηρίων

Κατά τους περασμένους αιώνες, οι μικροβιολόγοι έχουν μάθει πολλά για τον κόσμο αυτών των μικροσκοπικών πλασμάτων. Αποδείχθηκε ότι ακριβώς Ο πλανήτης μας οφείλει τα βακτήρια στην εμφάνιση πολυκύτταρων μορφών ζωής.Παίζουν τον κύριο ρόλο στη διατήρηση της κυκλοφορίας των ουσιών στη Γη. Γενιές ανθρώπων αντικαθιστούν η μία την άλλη, τα φυτά πεθαίνουν, τα οικιακά απορρίμματα και τα απαρχαιωμένα κελύφη διαφόρων πλασμάτων συσσωρεύονται - όλα αυτά χρησιμοποιούνται και αποσυντίθενται με τη βοήθεια βακτηρίων στη διαδικασία της αποσύνθεσης. Και το αποτέλεσμα χημικές ενώσειςεπιστρέψετε στην περιβάλλον.

Πώς συνυπάρχουν η ανθρωπότητα και ο βακτηριακός κόσμος; Ας κάνουμε μια επιφύλαξη ότι υπάρχουν «καλά και κακά» βακτήρια. Τα «κακά» βακτήρια ευθύνονται για την εξάπλωση ενός τεράστιου αριθμού ασθενειών, που κυμαίνονται από πανώλη και χολέρα έως κοινό κοκκύτη και δυσεντερία. Εισέρχονται στο σώμα μας με αερομεταφερόμενα σταγονίδια, μαζί με τροφή, νερό και μέσω του δέρματος. Αυτοί οι ύπουλοι συνταξιδιώτες μπορούν να κατοικούν σε διάφορα όργανα, και ενώ η ανοσία μας τα αντιμετωπίζει, δεν εκδηλώνονται με κανέναν τρόπο. Η ταχύτητα αναπαραγωγής τους είναι εντυπωσιακή. Ο αριθμός τους διπλασιάζεται κάθε 20 λεπτά. Αυτό σημαίνει ότι ένα μόνο παθογόνο μικρόβιο, δημιουργεί έναν στρατό πολλών εκατομμυρίων δολαρίων σε 12 ώρεςτα ίδια βακτήρια που επιτίθενται στο σώμα.

Υπάρχει ένας άλλος κίνδυνος από τα βακτήρια. Αυτοί προκαλέσει δηλητηρίασηάτομα που καταναλώνουν χαλασμένα τρόφιμα - κονσέρβες, λουκάνικα κ.λπ.

Ήττα σε έναν νικηφόρο πόλεμο

Η μεγάλη ανακάλυψη στην καταπολέμηση των βακτηρίων που προκαλούν ασθένειες ήταν ανακάλυψη πενικιλίνης το 1928- το πρώτο αντιβιοτικό στον κόσμο. Αυτή η κατηγορία ουσιών είναι ικανή να αναστέλλει την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή βακτηρίων. Οι πρώτες επιτυχίες με τα αντιβιοτικά ήταν τεράστιες. Ήταν δυνατό να θεραπεύσουμε ασθένειες που προηγουμένως ήταν θανατηφόρες. Ωστόσο, τα βακτήρια έδειξαν απίστευτη προσαρμοστικότητα και την ικανότητα να μεταλλάσσονται με τέτοιο τρόπο που τα διαθέσιμα αντιβιοτικά ήταν αβοήθητα στην καταπολέμηση ακόμη και των πιο απλών λοιμώξεων. Αυτό η ικανότητα των βακτηρίων να μεταλλάσσονται, έχει γίνει πραγματική απειλή για την ανθρώπινη υγείακαι οδήγησε στην εμφάνιση ανίατων λοιμώξεων (που προκαλούνται από υπερμικροβίους).

Τα βακτήρια ως σύμμαχοι και φίλοι της ανθρωπότητας

Τώρα ας μιλήσουμε για τα «καλά» βακτήρια. Η εξέλιξη των ζώων και των βακτηρίων έγινε παράλληλα. Η δομή και οι λειτουργίες των ζωντανών οργανισμών σταδιακά έγιναν πιο περίπλοκες. Τα βακτήρια επίσης δεν κοιμήθηκαν. Τα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, γίνονται το σπίτι τους. Εγκαθίστανται στο στόμα, το δέρμα, το στομάχι και άλλα όργανα.

Τα περισσότερα από αυτά είναι εξαιρετικά χρήσιμα γιατί βοηθά στην πέψη των τροφών, συμμετέχει στη σύνθεση ορισμένων βιταμινώνκαι μας προστατεύει ακόμη και από τα άρρωστα αδέρφια τους. Ακατάλληλη διατροφή, το άγχος και η αδιάκριτη λήψη αντιβιοτικών μπορεί να προκαλέσουν διαταραχές της μικροχλωρίδας, που σίγουρα θα επηρεάσουν την ευημερία του ατόμου.

Είναι ενδιαφέρον, τα βακτήρια είναι ευαίσθητοι στις γευστικές προτιμήσεις των ανθρώπων.

Στους Αμερικανούς, που παραδοσιακά καταναλώνουν τροφές με πολλές θερμίδες (φαστ φουντ, χάμπουργκερ), τα βακτήρια είναι σε θέση να αφομοιώσουν τα τρόφιμα που είναι πλούσια σε λιπαρά. Και σε μερικούς Ιάπωνες, τα βακτήρια του εντέρου είναι προσαρμοσμένα να αφομοιώνουν τα φύκια.

Ο ρόλος των βακτηρίων στην ανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα

Η χρήση βακτηρίων ξεκίνησε πριν ακόμη η ανθρωπότητα μάθει την ύπαρξή τους. Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι φτιάχνουν κρασί, ζυμώνουν λαχανικά, γνωρίζουν συνταγές για την παρασκευή κεφίρ, γιαουρτιού και κουμίς και παράγουν τυρί cottage και τυριά.

Πολύ αργότερα, διαπιστώθηκε ότι όλες αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν μικροσκοπικούς βοηθούς της φύσης - τα βακτήρια.

Καθώς η γνώση γι' αυτούς εμβαθύνθηκε, η εφαρμογή τους διευρύνθηκε. «Εκπαιδεύτηκαν» να αντιμετωπίζουν τα παράσιτα των φυτών και να εμπλουτίζουν το έδαφος με άζωτο, να ενσιρώνουν πράσινες ζωοτροφές και να καθαρίζουν τα λύματα, στα οποία κυριολεκτικά καταβροχθίζουν διάφορα οργανικά υπολείμματα.

Αντί επιλόγου

Άρα, ο άνθρωπος και οι μικροοργανισμοί είναι αλληλένδετα μέρη ενός ενιαίου φυσικού οικοσυστήματος. Ανάμεσά τους, μαζί με τον ανταγωνισμό στον αγώνα για ζωτικό χώρο, υπάρχει αμοιβαία επωφελής συνεργασία (συμβίωση).

Για να υπερασπιστούμε τον εαυτό μας ως είδος, πρέπει να προστατεύσουμε το σώμα μας από την εισβολή παθογόνων βακτηρίων και επίσης να είμαστε εξαιρετικά προσεκτικοί στη χρήση αντιβιοτικών.

Ταυτόχρονα, οι μικροβιολόγοι εργάζονται για να επεκτείνουν το εύρος των βακτηρίων. Ένα παράδειγμα είναι το έργο δημιουργίας φωτοευαίσθητων βακτηρίων και η χρήση τους για την παραγωγή βιολογικής κυτταρίνης. Υπό την επίδραση του φωτός, η παραγωγή ξεκινά και όταν απενεργοποιηθεί, η παραγωγή σταματά.

Οι διοργανωτές του έργου είναι βέβαιοι ότι τα όργανα που δημιουργούνται από αυτό το φυσικό βιολογικό υλικό δεν θα βιώσουν απόρριψη στο σώμα. Η προτεινόμενη τεχνική ανοίγει εκπληκτικές δυνατότητες στον κόσμο στη δημιουργία ιατρικών εμφυτευμάτων.

Εάν αυτό το μήνυμα είναι χρήσιμο για εσάς, χαίρομαι που σας βλέπω.

Μέθοδοι προσδιορισμού της συνολικής βιοχημικής δραστηριότητας της μικροχλωρίδας του εδάφους

Χαρακτηρισμός μικροβίων της κυτταρικής οργάνωσης

Ο ρόλος των μικροοργανισμών στη φύση και τη γεωργία

Η ευρεία κατανομή των μικροοργανισμών μαρτυρεί τον τεράστιο ρόλο τους στη φύση. Με τη συμμετοχή τους, συμβαίνει η αποσύνθεση διαφόρων οργανικών ουσιών σε εδάφη και υδάτινα σώματα, καθορίζουν την κυκλοφορία των ουσιών και της ενέργειας στη φύση. Η γονιμότητα των εδαφών, ο σχηματισμός άνθρακα, πετρελαίου και πολλών άλλων ορυκτών εξαρτώνται από τις δραστηριότητές τους. Οι μικροοργανισμοί εμπλέκονται στη διάβρωση των πετρωμάτων και σε άλλες φυσικές διεργασίες.

Πολλοί μικροοργανισμοί χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική και αγροτική παραγωγή. Έτσι, το ψήσιμο, η παρασκευή γαλακτοκομικών προϊόντων που έχουν υποστεί ζύμωση, η οινοποίηση, η παραγωγή βιταμινών, ενζύμων, πρωτεϊνών τροφίμων και ζωοτροφών, οργανικών οξέων και πολλών ουσιών που χρησιμοποιούνται σε γεωργία, η βιομηχανία και η ιατρική βασίζονται στις δραστηριότητες μιας ποικιλίας μικροοργανισμών. Η χρήση μικροοργανισμών στη φυτική και κτηνοτροφική παραγωγή είναι ιδιαίτερα σημαντική. Ο εμπλουτισμός του εδάφους με άζωτο εξαρτάται από αυτά, η καταπολέμηση των παρασίτων των γεωργικών καλλιεργειών με τη βοήθεια μικροβιακών παρασκευασμάτων, σωστή προετοιμασίακαι αποθήκευση ζωοτροφών, δημιουργία πρωτεϊνών ζωοτροφών, αντιβιοτικών και ουσιών μικροβιακής προέλευσης για τη διατροφή των ζώων.

Οι μικροοργανισμοί έχουν θετική επίδραση στην αποσύνθεση ουσιών αφύσικης προέλευσης - ξενοβιοτικά, που συντίθενται τεχνητά, εισέρχονται σε εδάφη και υδάτινα σώματα και τα μολύνουν.

Μαζί με τους ωφέλιμους μικροοργανισμούς, υπάρχει μια μεγάλη ομάδα λεγόμενων παθογόνων ή παθογόνων μικροοργανισμών που προκαλούν διάφορες ασθένειες σε ζώα της φάρμας, φυτά, έντομα και ανθρώπους. Ως αποτέλεσμα της ζωτικής τους δραστηριότητας, εμφανίζονται επιδημίες μολυσματικών ασθενειών ανθρώπων και ζώων, που επηρεάζουν την ανάπτυξη της οικονομίας και τις παραγωγικές δυνάμεις της κοινωνίας.

Πρόσφατα επιστημονικά δεδομένα όχι μόνο διεύρυναν σημαντικά την κατανόηση των μικροοργανισμών του εδάφους και των διεργασιών που προκαλούν στο περιβάλλον, αλλά επέτρεψαν επίσης τη δημιουργία νέων βιομηχανιών στη βιομηχανία και τη γεωργική παραγωγή. Για παράδειγμα, έχουν ανακαλυφθεί αντιβιοτικά που εκκρίνονται από μικροοργανισμούς του εδάφους και έχει αποδειχθεί η δυνατότητα χρήσης τους για τη θεραπεία ανθρώπων, ζώων και φυτών, καθώς και για την αποθήκευση γεωργικών προϊόντων. Η ικανότητα των μικροοργανισμών του εδάφους να σχηματίζουν βιολογικά δραστικές ουσίες: βιταμίνες, αμινοξέα, διεγέρτες ανάπτυξης φυτών - αυξητικές ουσίες κ.λπ. Έχουν βρεθεί οι τρόποι χρήσης της πρωτεΐνης των μικροοργανισμών για τη διατροφή των ζώων εκτροφής. Απομονώθηκαν μικροβιακά σκευάσματα που ενισχύουν την παροχή αζώτου από τον αέρα στο έδαφος.

Η ανακάλυψη νέων μεθόδων για τη λήψη κληρονομικά αλλοιωμένων μορφών ωφέλιμων μικροοργανισμών κατέστησε δυνατή την ευρύτερη χρήση μικροοργανισμών στη γεωργία και εργοστασιακή παραγωγήόσο και στην ιατρική. Η ανάπτυξη της γενετικής ή γενετικής μηχανικής είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόρα. Τα επιτεύγματά της εξασφάλισαν την ανάπτυξη της βιοτεχνολογίας, την εμφάνιση εξαιρετικά παραγωγικών μικροοργανισμών που συνθέτουν πρωτεΐνες, ένζυμα, βιταμίνες, αντιβιοτικά, αυξητικές ουσίες και άλλα προϊόντα απαραίτητα για την κτηνοτροφία και την καλλιέργεια φυτών.

Η ανθρωπότητα ήταν πάντα σε επαφή με μικροοργανισμούς, για χιλιάδες χρόνια χωρίς καν να το γνωρίζει. Από αμνημονεύτων χρόνων, οι άνθρωποι έχουν παρατηρήσει τη ζύμωση της ζύμης, παρασκευάζουν αλκοολούχα ποτά, γάλα που έχει υποστεί ζύμωση, φτιάχνουν τυριά, μεταφέρονται διάφορες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης της επιδημίας. Η μαρτυρία του τελευταίου στα βιβλικά βιβλία είναι ένδειξη γενικής ασθένειας (μάλλον μάστιγας) με συστάσεις για κάψιμο πτωμάτων και πλύση.

Σύμφωνα με την αποδεκτή πλέον ταξινόμηση, οι μικροοργανισμοί ανά τύπο διατροφής χωρίζονται σε διάφορες ομάδες ανάλογα με τις πηγές ενέργειας και την κατανάλωση άνθρακα. Έτσι, τα φωτότροφα, χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ηλιακού φωτός, και τα χημειοτροφικά, για τα οποία μια ποικιλία οργανικών και ανόργανων ουσιών χρησιμεύουν ως ενεργειακό υλικό, απομονώνονται.

Ανάλογα με τη μορφή με την οποία οι μικροοργανισμοί λαμβάνουν άνθρακα από το περιβάλλον, χωρίζονται σε δύο ομάδες: αυτότροφους («τρέφονται με τον εαυτό τους»), χρησιμοποιώντας διοξείδιο του άνθρακα ως μοναδική πηγή άνθρακα και ετερότροφους («τρέφονται με άλλους»), που λαμβάνουν άνθρακα στη σύνθεση μάλλον πολύπλοκων ανηγμένων οργανικών ενώσεων.

Έτσι, σύμφωνα με τη μέθοδο λήψης ενέργειας και άνθρακα, οι μικροοργανισμοί μπορούν να υποδιαιρεθούν σε φωτοαυτοτροφικά, φωτοετερότροφα, χημειοαυτοτροφικά και χημειοετερότροφα. Μέσα σε μια ομάδα, ανάλογα με τη φύση του οξειδωμένου υποστρώματος, που ονομάζεται δότης ηλεκτρονίων (H-δότης), με τη σειρά τους, τα οργανότροφα, τα οποία καταναλώνουν ενέργεια κατά την αποσύνθεση των οργανικών ουσιών και τα λιθότροφα (από το ελληνικό λίθος - πέτρα), λαμβάνουν ενέργεια που οφείλεται στην οξείδωση ανόργανων ουσιών ... Επομένως, ανάλογα με την πηγή ενέργειας που χρησιμοποιούν οι μικροοργανισμοί και ο δότης ηλεκτρονίων, θα πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ φωτοοργανότροφων, φωτολιθότροφων, χημειοοργανότροφων και χημειολιθότροφων. Έτσι, υπάρχουν οκτώ πιθανοί τύποι τροφίμων.

Κάθε ομάδα μικροοργανισμών έχει ένα συγκεκριμένο είδος διατροφής. Παρακάτω είναι μια περιγραφή των πιο κοινών τύπων τροφίμων και μια σύντομη λίστα μικροοργανισμών που τα μεταφέρουν.

Με τη φωτοτροφία, η πηγή ενέργειας είναι το φως του ήλιου. Η φωτολιθοαυτοτροφία είναι ένας τύπος διατροφής τυπικός για μικροοργανισμούς που χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια για να συνθέσουν κυτταρικές ουσίες από CO2 και ανόργανες ενώσεις (H2O, H2S, S °), π.χ. πραγματοποιώντας φωτοσύνθεση. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει κυανοβακτήρια, μοβ βακτήρια θείου και βακτήρια πράσινου θείου.

Τα κυανοβακτήρια (τάξη κυανοβακτηριδίων), όπως τα πράσινα φυτά, μειώνουν το CO2 σε οργανική ύλη φωτοχημικά χρησιμοποιώντας το υδρογόνο του νερού:

С0 2 + Н 2 0 φως- ›(СH 2 O) * + O 2

Τα μωβ βακτήρια θείου (οικογένεια Chromatiaceae) περιέχουν βακτηριοχλωροφύλλες a και b, οι οποίες καθορίζουν την ικανότητα αυτών των μικροοργανισμών στη φωτοσύνθεση, και διάφορες καροτενοειδείς χρωστικές.

Για τη μείωση του CO2 σε οργανική ύλη, τα βακτήρια αυτής της ομάδας χρησιμοποιούν υδρογόνο, το οποίο είναι μέρος του H2 5. Ταυτόχρονα, στο κυτταρόπλασμα συσσωρεύονται κόκκοι θείου, το οποίο στη συνέχεια οξειδώνεται σε θειικό οξύ:

С0 2 + 2Н 2 S φως- ›(СH 2 O) + Н 2 + 2S

3CO 2 + 2S + 5H 2 O φως-> 3 (СН 2 0) + 2Н 2 S0 4

Τα μωβ βακτήρια θείου είναι συνήθως υποχρεωτικά αναερόβια.

Τα βακτήρια του πράσινου θείου (οικογένεια Chlorobiaceae) περιέχουν πράσινες βακτηριοχλωροφύλλες με, και, σε μικρή ποσότητα βακτηριοχλωροφύλλης, καθώς και διάφορα καροτενοειδή. Όπως τα μοβ βακτήρια του θείου, είναι αυστηρά αναερόβια και είναι ικανά να οξειδώνουν υδρόθειο, θειούχα και θειώδη κατά τη φωτοσύνθεση, συσσωρεύοντας θείο, το οποίο στις περισσότερες περιπτώσεις οξειδώνεται σε 50 ^ "2.

Η φωτοοργανοετεροτροφία είναι ένα είδος διατροφής χαρακτηριστικό των μικροοργανισμών, οι οποίοι, εκτός από τη φωτοσύνθεση, μπορούν να χρησιμοποιήσουν και απλές οργανικές ενώσεις για τη λήψη ενέργειας. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει μωβ μη θειούχα βακτήρια.

Τα μωβ μη θειούχα βακτήρια (οικογένεια Rhjdospirillaceae) περιέχουν βακτηριοχλωροφύλλες a και b, καθώς και διάφορα καροτενοειδή. Δεν είναι σε θέση να οξειδώσουν το υδρόθειο (H 2 S), να συσσωρεύσουν θείο και να το απελευθερώσουν στο περιβάλλον.

Στη χημειοτροφία, η πηγή ενέργειας είναι ανόργανες και οργανικές ενώσεις. Η χημειολιθοαυτοτροφία είναι ένας τύπος διατροφής χαρακτηριστικό των μικροοργανισμών που λαμβάνουν ενέργεια από την οξείδωση ανόργανων ενώσεων, όπως Н 2, NH 4 +, N0 2 -, Fe 2+, Н 2 S, S °, S0z 2 -, S 2 0z 2-, CO, κλπ. Η ίδια η διαδικασία οξείδωσης ονομάζεται χημειοσύνθεση. Ο άνθρακας για την κατασκευή όλων των συστατικών των χημειολιθοαυτοτροφικών κυττάρων λαμβάνεται από το διοξείδιο του άνθρακα.

Η χημειοσύνθεση σε μικροοργανισμούς (βακτήρια σιδήρου και νιτροποιητικά βακτήρια) ανακαλύφθηκε το 1887-1890. ο διάσημος Ρώσος μικροβιολόγος S.N. Βινόγκραντσκι. Η χημολιθοαυτοτροφία πραγματοποιείται με νιτροποιητικά βακτήρια (οξειδωτική αμμωνία ή νιτρώδη), βακτήρια θείου (οξειδωτική υδρόθειο, στοιχειακό θείο και μερικές απλές ανόργανες ενώσεις θείου), βακτήρια που οξειδώνουν το υδρογόνο σε νερό, βακτήρια σιδήρου ικανά να οξειδώσουν ενώσεις σιδήρου κ.λπ.

Οι ακόλουθες αντιδράσεις δίνουν μια ιδέα της ποσότητας ενέργειας που λαμβάνεται κατά τη διάρκεια των διεργασιών χημειολιθοαυτοτροφίας που προκαλούνται από αυτά τα βακτήρια:

NH3 + 11/2 0 2 - HN0 2 + H 2 0 + 2,8 10 5 J

HN0 2 + 1/2 0 2 - HN0 3 + 0,7 105 J

H 2 S + 1/2 0 2 - S + H 2 0 + 1,7 10 5 J

S + 11/2 0 2 - H 2 S0 4 + 5,0 10 5 J

H 2 + 1/2 0 2 - H 2 0 + 2,3 10 5 J

2FеС0 3 + 1/2 0 2 + ЗН 2 0 - 2Fе (ОН) 3 + 2С0 2 + 1,7 10 5 J

Η χημειοοργανοετεροτροφία είναι ένα είδος διατροφής χαρακτηριστικό των μικροοργανισμών που λαμβάνουν την απαραίτητη ενέργεια και άνθρακα από οργανικές ενώσεις. Μεταξύ αυτών των μικροοργανισμών, υπάρχουν πολλά αερόβια και αναερόβια είδη που ζουν σε εδάφη και άλλα υποστρώματα.

Τα βακτήρια είναι ο αρχαιότερος οργανισμός στη γη, και επίσης ο απλούστερος σε δομή. Αποτελείται από ένα μόνο κύτταρο, το οποίο μπορεί να φανεί και να μελετηθεί μόνο με μικροσκόπιο. Χαρακτηριστικό γνώρισμαβακτήρια είναι η απουσία πυρήνα, γι' αυτό και τα βακτήρια ταξινομούνται ως προκαρυωτικά.

Ορισμένα είδη σχηματίζουν μικρές ομάδες κυττάρων, τέτοιες ομάδες μπορεί να περιβάλλονται από μια κάψουλα (θηκάρι). Το μέγεθος, το σχήμα και το χρώμα των βακτηρίων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το περιβάλλον τους.

Στο σχήμα, τα βακτήρια διαφέρουν σε: σε σχήμα ράβδου (βάκιλλοι), σφαιρικά (κόκκοι) και πτυχωτά (σπιρίλα). Υπάρχουν επίσης τροποποιημένα - κυβικά, σε σχήμα C, σε σχήμα αστεριού. Τα μεγέθη τους κυμαίνονται από 1 έως 10 μικρά. Ορισμένοι τύποι βακτηρίων μπορούν να κινηθούν ενεργά με τη βοήθεια των μαστιγίων. Οι τελευταίες μερικές φορές έχουν διπλάσιο μέγεθος από τα ίδια τα βακτήρια.

Τύποι μορφών βακτηρίων

Για την κίνηση των βακτηρίων, χρησιμοποιούνται μαστίγια, ο αριθμός των οποίων είναι διαφορετικός - ένα, ένα ζευγάρι, μια δέσμη μαστιγίων. Η θέση των μαστιγίων είναι επίσης διαφορετική - στη μία πλευρά του κελιού, στα πλάγια ή ομοιόμορφα κατανεμημένη σε ολόκληρο το επίπεδο. Επίσης, μια από τις μεθόδους κίνησης είναι η ολίσθηση χάρη στη βλέννα που καλύπτεται με προκαρυώτες. Τα περισσότερα έχουν κενοτόπια μέσα στο κυτταρόπλασμα. Η ρύθμιση της χωρητικότητας του αερίου στα κενοτόπια τα βοηθά να κινούνται προς τα πάνω ή προς τα κάτω στο υγρό, καθώς και να κινούνται κατά μήκος των καναλιών αέρα του εδάφους.

Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει περισσότερες από 10 χιλιάδες ποικιλίες βακτηρίων, αλλά σύμφωνα με τις υποθέσεις των επιστημονικών ερευνητών, υπάρχουν περισσότερα από ένα εκατομμύριο είδη τους στον κόσμο. γενικά χαρακτηριστικάΤα βακτήρια καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό του ρόλου τους στη βιόσφαιρα, καθώς και τη μελέτη της δομής, των τύπων και της ταξινόμησης του βακτηριακού βασιλείου.

Βιότοπο

Η απλότητα της δομής και η ταχύτητα προσαρμογής στις περιβαλλοντικές συνθήκες βοήθησαν τα βακτήρια να εξαπλωθούν ευρύ φάσμαο πλανήτης μας. Υπάρχουν παντού: νερό, έδαφος, αέρας, ζωντανοί οργανισμοί - όλα αυτά είναι ο πιο αποδεκτός βιότοπος για τους προκαρυώτες.

Τα βακτήρια βρέθηκαν τόσο στο Νότιο Πόλο όσο και σε γκέιζερ. Βρίσκονται στον πυθμένα του ωκεανού, καθώς και στα ανώτερα στρώματα του εναέριου κελύφους της Γης. Τα βακτήρια ζουν παντού, αλλά ο αριθμός τους εξαρτάται από ευνοϊκές συνθήκες. Για παράδειγμα, ένας μεγάλος αριθμός βακτηριακών ειδών ζει σε ανοιχτά υδάτινα σώματα, καθώς και στο έδαφος.

Δομικά χαρακτηριστικά

Το βακτηριακό κύτταρο διαφέρει όχι μόνο στο ότι δεν έχει πυρήνα, αλλά και στην απουσία μιτοχονδρίων και πλαστιδίων. Το DNA αυτού του προκαρυώτου βρίσκεται σε μια ειδική πυρηνική ζώνη και μοιάζει με νουκλεοειδές κλειστό σε δακτύλιο. Στα βακτήρια, η κυτταρική δομή αποτελείται από ένα κυτταρικό τοίχωμα, μια κάψουλα, μια μεμβράνη που μοιάζει με κάψουλα, μαστίγια, πυλώνες και μια κυτταροπλασματική μεμβράνη. Η εσωτερική δομή σχηματίζεται από το κυτταρόπλασμα, τους κόκκους, τα μεσοσώματα, τα ριβοσώματα, τα πλασμίδια, τα εγκλείσματα και τα νουκλεοειδή.

Το βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα χρησιμεύει ως άμυνα και υποστήριξη. Οι ουσίες μπορούν να ρέουν ελεύθερα μέσα από αυτό λόγω της διαπερατότητάς τους. Αυτό το κέλυφος περιέχει πηκτίνη και ημικυτταρίνη. Ορισμένα βακτήρια εκκρίνουν μια ειδική βλέννα που μπορεί να βοηθήσει στην προστασία από την ξήρανση. Η βλέννα σχηματίζει μια κάψουλα - έναν πολυσακχαρίτη από χημική σύνθεση... Σε αυτή τη μορφή, το βακτήριο είναι σε θέση να ανεχθεί ακόμη και πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Εκτελεί επίσης άλλες λειτουργίες, όπως να κολλάει σε οποιεσδήποτε επιφάνειες.

Στην επιφάνεια του βακτηριακού κυττάρου υπάρχουν λεπτές πρωτεϊνικές ίνες - έπιναν. Μπορεί να είναι μεγάλος ο αριθμός τους. Το Pili βοηθά το κύτταρο να μεταφέρει γενετικό υλικό και παρέχει επίσης πρόσφυση σε άλλα κύτταρα.

Κάτω από το επίπεδο του τοιχώματος υπάρχει μια κυτταροπλασματική μεμβράνη τριών στρωμάτων. Εγγυάται τη μεταφορά ουσιών και επίσης έχει σημαντικό ρόλο στον σχηματισμό σπορίων.

Το κυτταρόπλασμα των βακτηρίων παράγεται κατά 75% από νερό. Σύνθεση κυτταροπλάσματος:

• Ψάρια;
• μεσοσώματα;
• αμινοξέα;
• ένζυμα;
• χρωστικές;
• ζάχαρη;
• κόκκοι και εγκλείσματα.
• νουκλεοειδές.

Ο μεταβολισμός στα προκαρυωτικά είναι δυνατός με ή χωρίς οξυγόνο. Οι περισσότεροι τρώνε έτοιμα ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιεςβιολογικής προέλευσης. Πολύ λίγα είδη είναι ικανά να συνθέσουν μόνα τους οργανικές ουσίες από ανόργανες. Πρόκειται για γαλαζοπράσινα βακτήρια και κυανοβακτήρια, τα οποία έχουν παίξει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό της ατμόσφαιρας και τον κορεσμό της με οξυγόνο.

Αναπαραγωγή

Κάτω από συνθήκες ευνοϊκές για αναπαραγωγή, πραγματοποιείται με εκβλάστηση ή βλαστητικά. Η ασεξουαλική αναπαραγωγή λαμβάνει χώρα με την ακόλουθη σειρά:

1. Το βακτηριακό κύτταρο φτάνει στο μέγιστο όγκο του και περιέχει την απαραίτητη παροχή θρεπτικών συστατικών.
2. Το κύτταρο επιμηκύνεται, ένα διάφραγμα εμφανίζεται στη μέση.
3. Η διαίρεση των νουκλεοτιδίων γίνεται μέσα στο κύτταρο.
4. Το κύριο DNA και το διαχωρισμένο DNA διαφέρουν.
5. Το κελί χωρίζεται στο μισό.
6. Υπολειμματικός σχηματισμός θυγατρικών κυττάρων.

Με αυτή τη μέθοδο αναπαραγωγής, δεν υπάρχει ανταλλαγή γενετικών πληροφοριών, επομένως όλα τα θυγατρικά κύτταρα θα είναι ακριβές αντίγραφο των μητρικών.

Η διαδικασία αναπαραγωγής βακτηρίων σε δυσμενείς συνθήκες είναι πιο ενδιαφέρουσα. Οι επιστήμονες έμαθαν για την ικανότητα των βακτηρίων να αναπαράγονται σεξουαλικά σχετικά πρόσφατα - το 1946. Τα βακτήρια δεν διαιρούνται σε θηλυκά και γεννητικά κύτταρα. Το DNA τους όμως είναι ετεροφυλόφιλο. Δύο τέτοια κύτταρα, όταν πλησιάζουν το ένα το άλλο, σχηματίζουν ένα κανάλι για τη μεταφορά του DNA, συμβαίνει μια ανταλλαγή θέσεων - ανασυνδυασμός. Η διαδικασία είναι αρκετά χρονοβόρα, το αποτέλεσμα της οποίας είναι δύο εντελώς νέα άτομα.

Τα περισσότερα βακτήρια είναι πολύ δύσκολο να φανούν στο μικροσκόπιο, καθώς δεν έχουν το δικό τους χρώμα. Λίγες ποικιλίες είναι μωβ ή πράσινες λόγω της περιεκτικότητάς τους σε βακτηριοχλωροφύλλη και βακτηριοπουρπουρίνη. Αν και, αν λάβουμε υπόψη κάποιες αποικίες βακτηρίων, γίνεται σαφές ότι απελευθερώνουν έγχρωμες ουσίες στον βιότοπο και αποκτούν φωτεινό χρώμα. Προκειμένου να μελετηθούν λεπτομερέστερα οι προκαρυώτες, βάφονται.

Ταξινόμηση

Η ταξινόμηση των βακτηρίων μπορεί να βασίζεται σε δείκτες όπως:

• Μορφή
• τρόπος να ταξιδέψει?
• μέθοδος λήψης ενέργειας·
• απόβλητα;
• βαθμό επικινδυνότητας.

Συμβιωτικά βακτήριαζουν σε συνεργασία με άλλους οργανισμούς.

Σαπρόφυτα βακτήριαζουν σε ήδη νεκρούς οργανισμούς, προϊόντα και οργανικά απόβλητα. Συμβάλλουν στις διαδικασίες της αποσύνθεσης και της ζύμωσης.

Η σήψη απομακρύνει πτώματα και άλλα οργανικά απόβλητα από τη φύση. Χωρίς τη διαδικασία της αποσύνθεσης, δεν θα υπήρχε κυκλοφορία ουσιών στη φύση. Ποιος είναι λοιπόν ο ρόλος των βακτηρίων στον κύκλο των ουσιών;

Τα βακτήρια σήψης είναι βοηθοί στη διαδικασία διάσπασης πρωτεϊνικών ενώσεων, καθώς και λιπών και άλλων ενώσεων που περιέχουν άζωτο. Αφού πραγματοποιήσουν μια πολύπλοκη χημική αντίδραση, σπάνε τους δεσμούς μεταξύ των μορίων των οργανικών οργανισμών και συλλαμβάνουν μόρια πρωτεΐνης, αμινοξέα. Με τη διάσπαση, τα μόρια απελευθερώνουν αμμωνία, υδρόθειο και άλλα βλαβερές ουσίες... Είναι δηλητηριώδη και μπορούν να προκαλέσουν δηλητηρίαση σε ανθρώπους και ζώα.

Τα βακτήρια σήψης πολλαπλασιάζονται γρήγορα σε ευνοϊκές συνθήκες. Δεδομένου ότι αυτά δεν είναι μόνο ωφέλιμα βακτήρια, αλλά και επιβλαβή, προκειμένου να αποφευχθεί η πρόωρη σήψη των προϊόντων, οι άνθρωποι έχουν μάθει να τα επεξεργάζονται: ξηρό, τουρσί, αλάτι, καπνό. Όλες αυτές οι θεραπείες σκοτώνουν τα βακτήρια και εμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό τους.

Τα βακτήρια ζύμωσης είναι σε θέση να διασπούν τους υδατάνθρακες με τη βοήθεια ενζύμων. Οι άνθρωποι παρατήρησαν αυτή την ικανότητα στην αρχαιότητα και χρησιμοποιούν τέτοια βακτήρια για την παρασκευή προϊόντων γαλακτικού οξέος, ξυδιών και άλλων προϊόντων διατροφής μέχρι σήμερα.

Τα βακτήρια, που εργάζονται σε συνδυασμό με άλλους οργανισμούς, κάνουν μια πολύ σημαντική χημική δουλειά. Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε τι είδους βακτήρια υπάρχουν και τι οφέλη ή ζημιά επιφέρουν στη φύση.

Σημασία στη φύση και για τον άνθρωπο

Παραπάνω, έχουμε ήδη σημειώσει τη μεγάλη σημασία πολλών τύπων βακτηρίων (στις διαδικασίες αποσύνθεσης και διαφόρων ειδών ζύμωσης), δηλ. εκπληρώνοντας έναν υγειονομικό ρόλο στη Γη.

Τα βακτήρια παίζουν επίσης τεράστιο ρόλο στον κύκλο του άνθρακα, του οξυγόνου, του υδρογόνου, του αζώτου, του φωσφόρου, του θείου, του ασβεστίου και άλλων στοιχείων. Πολλοί τύποι βακτηρίων συμβάλλουν στην ενεργό δέσμευση του ατμοσφαιρικού αζώτου και το μετατρέπουν σε οργανική μορφή, συμβάλλοντας στην αύξηση της γονιμότητας του εδάφους. Ιδιαίτερη σημασία έχουν εκείνα τα βακτήρια που αποσυνθέτουν την κυτταρίνη, η οποία είναι η κύρια πηγή άνθρακα για τη ζωή των μικροοργανισμών του εδάφους.

Τα βακτήρια που μειώνουν τα θειικά εμπλέκονται στο σχηματισμό ελαίου και υδρόθειου σε θεραπευτικές λάσπες, εδάφη και θάλασσες. Έτσι, το στρώμα του νερού που είναι κορεσμένο με υδρόθειο στη Μαύρη Θάλασσα είναι το αποτέλεσμα της ζωτικής δραστηριότητας των βακτηρίων που μειώνουν τα θειικά. Η δραστηριότητα αυτών των βακτηρίων στα εδάφη οδηγεί στο σχηματισμό σόδας και αλάτωσης σόδας του εδάφους. Τα βακτήρια που μειώνουν τα θειικά μετατρέπουν τα θρεπτικά συστατικά στα εδάφη με ορυζώνες σε μια μορφή που γίνεται διαθέσιμη στις ρίζες της καλλιέργειας. Αυτά τα βακτήρια μπορούν να διαβρώσουν μεταλλικές κατασκευές υπόγεια και υποβρύχια.

Χάρη στη ζωτική δραστηριότητα των βακτηρίων, το έδαφος απαλλάσσεται από πολλά προϊόντα και επιβλαβείς οργανισμούς και είναι κορεσμένο με πολύτιμα θρεπτικά συστατικά. Τα βακτηριοκτόνα σκευάσματα χρησιμοποιούνται με επιτυχία για την καταπολέμηση πολλών τύπων εντόμων (σκώρος καλαμποκιού κ.λπ.).

Πολλοί τύποι βακτηρίων χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες για την παραγωγή ακετόνης, αιθυλικής και βουτυλικής αλκοόλης, οξικού οξέος, ενζύμων, ορμονών, βιταμινών, αντιβιοτικών, σκευασμάτων πρωτεΐνης-βιταμινών κ.λπ.

Χωρίς βακτήρια, είναι αδύνατες οι διαδικασίες για τη βυρσοδεψία δέρματος, το στέγνωμα των φύλλων καπνού, την παραγωγή μεταξιού, καουτσούκ, επεξεργασία κακάο, καφέ, εμβάπτιση φυτών κάνναβης, λιναριού και άλλων φυτικών ινών, τουρσί λάχανου, καθαρισμός λυμάτων, έκπλυση μετάλλων κ.λπ.

Μεταξύ των βακτηρίων, τα βακτήρια γαλακτικού οξέος του γένους έχουν χρησιμοποιηθεί βιομηχανικά για μεγάλο χρονικό διάστημα. Lactobacillus, Streptococcusόταν λαμβάνετε γαλακτοκομικά προϊόντα που έχουν υποστεί ζύμωση. Οι κόκκοι έχουν στρογγυλό, ωοειδές σχήμα με διάμετρο 0,5-1,5 μικρά, είναι διατεταγμένα σε ζεύγη ή σε αλυσίδες διαφορετικού μήκους. Μεγέθη βακτηρίων σε σχήμα ράβδου ή αλυσοδεμένα μεταξύ τους.

Στρεπτόκοκκος γαλακτικού οξέος Streptococcus lactisέχει ζευγαρωμένα κύτταρα ή κοντές αλυσίδες, πήζει το γάλα μετά από 10-12 ώρες, μερικές φυλές σχηματίζουν το αντιβιοτικό νισίνη.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

Κρεμώδης στρεπτόκοκκος S. cremorisσχηματίζει μακριές αλυσίδες από σφαιρικά κύτταρα, ένας ανενεργός οξινιστής, χρησιμοποιείται για τη ζύμωση κρέμας στην παραγωγή ξινή κρέμα.

Acidophilus bacillus Lactobacillus acidophilusσχηματίζει μακριές αλυσίδες κυττάρων σε σχήμα ράβδου, όταν ζυμώνεται, συσσωρεύει έως και 2,2% γαλακτικού οξέος και αντιβιοτικών ουσιών που είναι δραστικές κατά των παθογόνων εντερικών ασθενειών. Με βάση αυτά παρασκευάζονται ιατρικά βιολογικά προϊόντα για την πρόληψη και τη θεραπεία γαστρεντερικών ασθενειών των αγροτικών ζώων.

Στικ γαλακτικού οξέος L. plantatumέχουν κύτταρα συνδεδεμένα σε ζεύγη ή σε αλυσίδες. Παράγοντες ζύμωσης κατά τη ζύμωση λαχανικών και ενσίρωση ζωοτροφών. L. brevisζυμώστε τα σάκχαρα όταν παστώνετε λάχανο, αγγούρια, σχηματίζοντας οξέα, αιθανόλη, CO 2.

Αδιαμφισβήτητο, ακίνητο, γραμμάριο + μπαστούνια του είδους Προπιονοβακτήριοοικογένειες Propionibacteriaceae- παθογόνα της ζύμωσης του προπιονικού οξέος, προκαλούν τη μετατροπή του σακχάρου ή του γαλακτικού οξέος και των αλάτων του σε προπιονικό και οξικό οξύ.

3C 6 H 12 O 6 → 4CH 3 CH 2 COOH + 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 2H 2 O

Η ζύμωση με προπιονικό οξύ αποτελεί τη βάση της ωρίμανσης των τυριών πυτιάς. Ορισμένοι τύποι βακτηρίων προπιονικού οξέος χρησιμοποιούνται για τη λήψη βιταμίνης Β 12.

Βακτήρια της οικογένειας που σχηματίζουν σπόρους Bacilloceaeείδος Clostridiumείναι αιτιολογικοί παράγοντες της ζύμωσης του βουτυρικού οξέος, μετατρέποντας τα σάκχαρα σε βουτυρικό οξύ

C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2) COOH + 2CO 2 + 2H 2

Βουτυρικό οξύ

Βιότοπο- έδαφος, αποθέσεις λάσπης υδάτινων σωμάτων, συσσωρεύσεις οργανικών υπολειμμάτων αποσύνθεσης, προϊόντα διατροφής.

Αυτά τα o/o χρησιμοποιούνται στην παραγωγή βουτυρικού οξέος, το οποίο έχει δυσάρεστη οσμή, σε αντίθεση με τις εκπομπές της:

Μεθυλαιθέρας - μυρωδιά μήλου.

Αιθύλιο - αχλάδι;

Amil - ανανάς.

Χρησιμοποιούνται ως αρωματικά.

Τα βακτήρια του βουτυρικού οξέος μπορούν να προκαλέσουν αλλοίωση των πρώτων υλών και των προϊόντων τροφίμων: πρήξιμο των τυριών, τάγγιση γάλακτος, βουτύρου, βομβαρδισμός κονσερβοποιημένων τροφίμων, θάνατο πατάτας και λαχανικών. Το προκύπτον βουτυρικό οξύ προσδίδει μια πικάντικη ταγγισμένη γεύση και μια πικάντικη δυσάρεστη οσμή.

Βακτήρια οξικού οξέος - αδιαμφισβήτητες ράβδοι γραμμάρια με πολικά μαστίγια, ανήκουν στο γένος Gluconobacter (Acetomonas); σχηματίζουν οξικό οξύ από αιθανόλη

CH 3 CH 2 OH + O 2 → CH 3 COOH + H 2 O

Ράβδοι είδος Acetobacter- περιτριχώδες, ικανό να οξειδώνει το οξικό οξύ σε CO 2 και H 2 O.

Τα βακτήρια οξικού οξέος χαρακτηρίζονται από μεταβλητότητα σχήματος, σε δυσμενείς συνθήκες παίρνουν τη μορφή παχύρρευστων μακριών νημάτων, μερικές φορές διογκωμένων. Τα βακτήρια του οξικού οξέος είναι ευρέως διαδεδομένα στην επιφάνεια των φυτών, στους καρπούς τους, στο ξινολάχανο.

Η οξείδωση της αιθανόλης σε οξικό οξύ αποτελεί τη βάση για την παραγωγή ξιδιού. Η αυθόρμητη ανάπτυξη βακτηρίων οξικού οξέος στο κρασί, τη μπύρα, το kvass οδηγεί σε αλλοίωση - ξίνισμα, θολότητα. Αυτά τα βακτήρια στην επιφάνεια των υγρών σχηματίζουν ξηρά ζαρωμένα φιλμ, νησίδες ή έναν δακτύλιο στα τοιχώματα του αγγείου.

Ένας κοινός τύπος αλλοίωσης είναι Η αποσύνθεση είναι η διαδικασία της βαθιάς αποσύνθεσης πρωτεϊνικών ουσιών από μικροοργανισμούς.Οι πιο ενεργοί αιτιολογικοί παράγοντες των διεργασιών σήψης είναι τα βακτήρια.

Μπαστούνια σανού και πατάταςBacillus subtilis - αερόβιο γραμμάριο + ραβδί σχηματισμού σπορίων. Τα σπόρια είναι ανθεκτικά στη θερμότητα, οβάλ. Τα κύτταρα είναι ευαίσθητα στο όξινο περιβάλλον και στην αυξημένη περιεκτικότητα σε NaCl.

Βακτήρια του γένουςΨευδομόνος - αερόβιες κινητές ράβδοι με πολικά μαστίγια, δεν σχηματίζουν σπόρια, γραμμ. Μερικά είδη συνθέτουν χρωστικές ουσίες, ονομάζονται φθορίζουσες ψευδομονάδες, υπάρχουν ανθεκτικές στο κρύο, προκαλούν αλλοίωση των πρωτεϊνικών προϊόντων στα ψυγεία. Παθογόνα της βακτηρίωσης των καλλιεργούμενων φυτών.

Ράβδοι σχηματισμού σπορίων του γένους Clostridiumαποσυνθέτουν πρωτεΐνες με το σχηματισμό μεγάλης ποσότητας αερίου NH 3, H 2 S, οξέων, ιδιαίτερα επικίνδυνων για κονσέρβες. Σοβαρή τροφική δηλητηρίαση που προκαλείται από τοξίνη μεγάλων κινητών γραμμαρίων + ραβδιά Clostridium botulinum... Η διαμάχη δίνει την όψη ρακέτας. Η εξωτοξίνη αυτών των βακτηρίων επηρεάζει το κεντρικό νευρικό και καρδιαγγειακό σύστημα(σημάδια - οπτική αναπηρία, ομιλία, παράλυση, αναπνευστική ανεπάρκεια).

Μεγάλης σημασίαςνιτροποιητικά, απονιτροποιητικά, αζωτοκαθηλωτικά βακτήρια παίζουν στο σχηματισμό του εδάφους. Αυτά είναι κυρίως κύτταρα που δεν σχηματίζουν σπόρια. Καλλιεργούνται υπό τεχνητές συνθήκες και εισάγονται με τη μορφή παρασκευασμάτων λίπανσης.

Τα βακτήρια χρησιμοποιούνται στην παραγωγή υδρολυτικών ενζύμων, αμινοξέων για την παραγωγή τροφίμων.

Μεταξύ των βακτηρίων, είναι ιδιαίτερα απαραίτητο να επισημανθούν οι αιτιολογικοί παράγοντες των τροφικών λοιμώξεων και των τροφικών δηλητηριάσεων.... Οι τροφιμογενείς λοιμώξεις προκαλούνται από παθογόνα βακτήρια που υπάρχουν στα τρόφιμα και το νερό. Εντερικές λοιμώξεις- cholera - cholera virion;

Οι μικροοργανισμοί και τα προϊόντα της ζωτικής τους δραστηριότητας χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως στη βιομηχανία, τη γεωργία, την ιατρική.

Ιστορικό χρήσης μικροοργανισμών

Ήδη από το 1000 π.Χ., οι Ρωμαίοι, οι Φοίνικες και οι άνθρωποι άλλων πρώιμων πολιτισμών εξήγαγαν χαλκό από τα νερά των ορυχείων ή από τα νερά που διέτρεχαν μέσα από ορυκτά σώματα. Τον XVII αιώνα. οι Ουαλοί στην Αγγλία (Κομητεία της Ουαλίας) και τον 18ο αιώνα. οι Ισπανοί στο ορυχείο Rio Tinto χρησιμοποίησαν αυτή τη διαδικασία «έκπλυσης» για να εξάγουν χαλκό από τα ορυκτά που περιείχε. Αυτοί οι αρχαίοι ανθρακωρύχοι δεν υποψιάζονταν καν ότι τα βακτήρια έπαιζαν ενεργό ρόλο σε τέτοιες διαδικασίες εξαγωγής μετάλλων. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως βακτηριακή έκπλυση, χρησιμοποιείται σήμερα εκτενώς σε όλο τον κόσμο για την ανάκτηση χαλκού από μεταλλεύματα χαμηλής ποιότητας που περιέχουν ίχνη αυτού και άλλων πολύτιμων μετάλλων. Η βιολογική έκπλυση χρησιμοποιείται επίσης (αν και λιγότερο ευρέως) για την απελευθέρωση ουρανίου. Έχουν διεξαχθεί πολυάριθμες μελέτες για τη φύση των οργανισμών που συμμετέχουν στις διαδικασίες έκπλυσης μετάλλων, τις βιοχημικές τους ιδιότητες και τις δυνατότητες εφαρμογής τους στον τομέα αυτό. Τα αποτελέσματα αυτών των μελετών δείχνουν, μεταξύ άλλων, ότι η βακτηριακή έκπλυση μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως στη βιομηχανία εξόρυξης και, πιθανότατα, μπορεί να καλύψει πλήρως τις ανάγκες για ενεργειακά αποδοτικές, φιλικές προς το περιβάλλον τεχνολογίες.

Κάπως λιγότερο γνωστή, αλλά εξίσου σημαντική είναι η χρήση μικροοργανισμών στη βιομηχανία εξόρυξης για την ανάκτηση μετάλλων από διαλύματα. Ορισμένες προηγμένες τεχνολογίες περιλαμβάνουν ήδη βιολογικές διεργασίεςγια τη λήψη μετάλλων σε διαλυμένη κατάσταση ή με τη μορφή στερεών σωματιδίων "από το νερό πλύσης που απομένει από την επεξεργασία μεταλλεύματος. Η ικανότητα των μικροοργανισμών να συσσωρεύουν μέταλλα είναι γνωστή εδώ και πολύ καιρό και οι λάτρεις ονειρευόντουσαν από καιρό να χρησιμοποιήσουν μικρόβια για να αποκτήσουν πολύτιμα μέταλλα από το θαλασσινό νερό. Οι μελέτες που πραγματοποιήθηκαν διέλυσαν κάποιες ελπίδες και καθόρισαν σε μεγάλο βαθμό τα πεδία εφαρμογής των μικροοργανισμών. Η συμμετοχή τους στην ανάκτηση μετάλλων παραμένει μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για τη φθηνή επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων μολυσμένων με μέταλλα, καθώς και για την οικονομική ανάκτηση πολύτιμων μετάλλων.

Είναι από καιρό γνωστό για την ικανότητα των μικροοργανισμών να συνθέτουν πολυμερείς ενώσεις. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα από τα συστατικά του στοιχείου είναι πολυμερή. Ωστόσο, σήμερα λιγότερο από το 1% της συνολικής ποσότητας πολυμερών υλικών παράγεται από τη μικροβιολογική βιομηχανία. το υπόλοιπο 99% λαμβάνεται από λάδι. Μέχρι στιγμής, η βιοτεχνολογία δεν είχε αποφασιστικό αντίκτυπο στην τεχνολογία των πολυμερών. Ίσως, στο μέλλον, χρησιμοποιώντας μικροοργανισμούς, να είναι δυνατή η δημιουργία νέων υλικών για ειδικούς σκοπούς.

Θα πρέπει να σημειωθεί μια ακόμη σημαντική πτυχή της χρήσης μικροοργανισμών στη χημική ανάλυση - η συγκέντρωση και η απομόνωση ιχνοστοιχείων από αραιά διαλύματα. Καταναλώνοντας και αφομοιώνοντας μικροστοιχεία στη διαδικασία της ζωτικής δραστηριότητας, οι μικροοργανισμοί μπορούν να συσσωρεύουν επιλεκτικά μερικά από αυτά στα κύτταρά τους, ενώ καθαρίζουν τα θρεπτικά διαλύματα από ακαθαρσίες. Για παράδειγμα, καλούπια χρησιμοποιούνται για την επιλεκτική καθίζηση χρυσού από διαλύματα χλωρίου.

Σύγχρονες εφαρμογές

Η μικροβιακή βιομάζα χρησιμοποιείται ως ζωοτροφή. Η μικροβιακή βιομάζα ορισμένων καλλιεργειών χρησιμοποιείται με τη μορφή μιας ποικιλίας καλλιεργειών εκκίνησης που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία τροφίμων. Έτσι η παρασκευή ψωμιού, μπύρας, κρασιών, αλκοόλ, ξυδιού, γαλακτοκομικών προϊόντων που έχουν υποστεί ζύμωση, τυριών και πολλών προϊόντων. Ένας άλλος σημαντικός τομέας είναι η χρήση αποβλήτων μικροοργανισμών. Τα απόβλητα από τη φύση αυτών των ουσιών και τη σημασία τους για τον παραγωγό μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες.

1η ομάδαείναι μεγάλα μόρια με μοριακό βάρος. Αυτό περιλαμβάνει μια ποικιλία ενζύμων (λιπάσες, κ.λπ.) και πολυσακχαρίτες. Η χρήση τους είναι εξαιρετικά ευρεία - από τις βιομηχανίες τροφίμων και κλωστοϋφαντουργίας μέχρι τη βιομηχανία πετρελαίου.

2η ομάδα- αυτοί είναι πρωτογενείς μεθανοβολίτες, οι οποίοι περιλαμβάνουν ουσίες απαραίτητες για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη του ίδιου του κυττάρου: αμινοξέα, οργανικά οξέα, βιταμίνες και άλλα.

Ομάδα 3- δευτερογενείς μεθανοβολίτες. Αυτά περιλαμβάνουν: αντιβιοτικά, τοξίνες, αλκαλοειδή, αυξητικούς παράγοντες κ.λπ. Σημαντικός τομέας της βιοτεχνολογίας είναι η χρήση μικροοργανισμών ως βιοτεχνικών παραγόντων για τον μετασχηματισμό ή τον μετασχηματισμό ορισμένων ουσιών, τον καθαρισμό του νερού, του εδάφους ή του αέρα από ρύπους. Επίσης στην παραγωγή λαδιού παίζουν οι μικροοργανισμοί σημαντικός ρόλος. Με τον παραδοσιακό τρόποόχι περισσότερο από το 50% του πετρελαίου εξάγεται από τη δεξαμενή πετρελαίου. Τα απόβλητα των βακτηρίων, που συσσωρεύονται στη δεξαμενή, συμβάλλουν στη μετατόπιση του λαδιού και στην πληρέστερη απελευθέρωσή του στην επιφάνεια.

Ο τεράστιος ρόλος των μικροοργανισμών στη δημιουργία της διατήρησης και διατήρησης της γονιμότητας του εδάφους. Συμμετέχουν στον σχηματισμό χούμου εδάφους - χούμου. Χρησιμοποιούνται για την αύξηση της παραγωγικότητας των γεωργικών καλλιεργειών.

V τα τελευταία χρόνιαΜια άλλη θεμελιωδώς νέα κατεύθυνση της βιοτεχνολογίας άρχισε να αναπτύσσεται - η βιοτεχνολογία χωρίς κύτταρα.

Η επιλογή των μικροοργανισμών βασίζεται στο γεγονός ότι οι μικροοργανισμοί αποφέρουν τεράστια οφέλη στη βιομηχανία, στη γεωργία, στον ζωικό και φυτικό κόσμο.

Άλλοι τομείς εφαρμογής

Στην ιατρική

Οι παραδοσιακές μέθοδοι παραγωγής εμβολίων βασίζονται σε εξασθενημένα ή νεκρά παθογόνα. Επί του παρόντος, πολλά νέα εμβόλια (για παράδειγμα, για την πρόληψη της γρίπης, της ηπατίτιδας Β) λαμβάνονται με γενετική μηχανική. Τα αντιιικά εμβόλια λαμβάνονται με την εισαγωγή στο μικροβιακό κύτταρο των γονιδίων των πρωτεϊνών του ιού που είναι πιο ανοσογόνες. Κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας, τέτοια κύτταρα συντίθενται ένας μεγάλος αριθμός απόιικές πρωτεΐνες, οι οποίες στη συνέχεια περιλαμβάνονται στη σύνθεση των σκευασμάτων εμβολίου. Η παραγωγή ιικών πρωτεϊνών σε καλλιέργειες ζωικών κυττάρων με βάση την τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA είναι πιο αποτελεσματική.

Στην παραγωγή λαδιού:

Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι αύξησης της ανάκτησης πετρελαίου με τη χρήση μικροοργανισμών. Η προοπτική τους συνδέεται, πρώτα απ' όλα, με την ευκολία υλοποίησης, την ελάχιστη ένταση κεφαλαίου και την περιβαλλοντική ασφάλεια. Στη δεκαετία του 1940, ξεκίνησε έρευνα σε πολλές ελαιοπαραγωγικές χώρες σχετικά με τη χρήση μικροοργανισμών για την τόνωση των παραγωγικών πηγαδιών και την αποκατάσταση της εγχυσιμότητας των πηγαδιών έγχυσης.

Σε τρόφιμα και χημικά. βιομηχανία:

Τα πιο διάσημα βιομηχανικά προϊόντα μικροβιακής σύνθεσης περιλαμβάνουν: ακετόνη, αλκοόλες (αιθανόλη, βουτανόλη, ισοπροπανόλη, γλυκερίνη), οργανικά οξέα (κιτρικό, οξικό, γαλακτικό, γλυκονικό, ιτακονικό, προπιονικό), ουσίες που ενισχύουν τις γεύσεις και τις οσμές (γλουταμινικό μονονάτριο). Η ζήτηση για το τελευταίο αυξάνεται συνεχώς λόγω της τάσης προς τη χρήση τροφών με λίγες θερμίδες και φυτικής προέλευσης για την προσθήκη ποικιλίας στη γεύση και τη μυρωδιά των τροφίμων. Αρωματικές ουσίες φυτικής προέλευσηςμπορεί να παραχθεί με την έκφραση φυτικών γονιδίων σε μικροβιακά κύτταρα.