A modern biotechnológia számos tudományon alapul: genetika, mikrobiológia, biokémia, természettudomány. Vizsgálatuk fő tárgya a baktériumok és mikroorganizmusok. A baktériumok felhasználása az, amely a biotechnológia számos problémáját megoldja. Manapság az emberi életben való felhasználásuk olyan széles és változatos, hogy felbecsülhetetlen értékű hozzájárulást jelent az olyan iparágak fejlődéséhez, mint:
A baktériumok alkalmazási területe a farmakológiában és az orvostudományban olyan széles és jelentős, hogy szerepük számos emberi betegség kezelésében egyszerűen felbecsülhetetlen. Életünkben szükség van rájuk vérpótlók, antibiotikumok, aminosavak, enzimek, vírus- és rákellenes szerek, diagnosztikai DNS minták, hormonális gyógyszerek előállítása során.
A tudósok felbecsülhetetlen mértékben hozzájárultak az orvostudományhoz az inzulin hormonért felelős gén azonosításával. A coli baktériumokba való beültetésével inzulintermeléshez jutottak, sok beteg életét megmentve. Japán tudósok olyan baktériumokat fedeztek fel, amelyek olyan anyagot választanak ki, amely elpusztítja a lepedéket, ezáltal megakadályozza a fogszuvasodás megjelenését az emberben.
A termofil baktériumokból olyan gént állítanak elő, amely olyan enzimeket kódol, amelyek értékesek a tudományos kutatásban, mivel érzéketlenek a magas hőmérsékletre. Az orvostudományban a vitaminok előállításához a Clostridium mikroorganizmust használják, miközben riboflavint nyernek, amely fontos szerepet játszik az emberi egészségben.
A baktériumok azon képességét, hogy antibakteriális anyagokat termeljenek, felhasználták az antibiotikumok létrehozásában, megoldva számos fertőző betegség kezelésének problémáját, ezáltal több ember életét megmentve.
A biotechnológiák használata a kitermelő iparban jelentősen csökkentheti a költségeket és az energiaköltségeket. Így a litotróf baktériumok (Thiobacillus ferrooxidous) vasoxidáló képességét használják a hidrometallurgiában. A bakteriális kilúgozás miatt nemesfémeket bányásznak ki alacsony teherbírású kőzetekből. A metántartalmú baktériumokat az olajtermelés fokozására használják. A szokásos módon történő olajkinyeréskor a természetes készletek legfeljebb felét vonják ki a belekből, és a mikroorganizmusok segítségével hatékonyabban szabadulnak fel a tartalékok.
A mikrobiológiai kilúgozást régi bányákban használják cink, nikkel, réz, kobalt előállítására. A bányászatban a bakteriális szulfátokat régi bányák redukciós reakcióihoz használják, mivel a kénsavmaradékok pusztító hatással vannak a hordozókra, anyagokra és a környezetre. Az anaerob mikroorganizmusok hozzájárulnak a szerves anyagok alapos lebontásához. Ezt az ingatlant víztisztításra használják a kohászati iparban.
Az ember gyapjú, műbőr, textil alapanyagok gyártása során, illatszer és kozmetikai célokra használ baktériumokat.
A lebontásban részt vevő baktériumokat szeptikus tartályok tisztítására használják. Ennek a módszernek az alapja, hogy a mikroorganizmusok szennyvízzel táplálkoznak. Ez a módszer biztosítja a szag eltávolítását és a szennyvíz fertőtlenítését. A szeptikus tartályokban használt mikroorganizmusokat laboratóriumokban termesztik. Hatásuk eredményét a szerves anyagok egyszerű, a környezetre ártalmatlan anyagokká történő lebomlása határozza meg. A szeptikus tartály típusától függően anaerob vagy aerob mikroorganizmusokat választanak ki. A szeptikus tartályok mellett aerob mikroorganizmusokat is használnak a bioszűrőkben.
A mikroorganizmusokra a tározók és lefolyók vízminőségének megőrzéséhez, a tengerek és óceánok szennyezett felszínének olajtermékektől való megtisztításához is szükség van.
A biotechnológia fejlődésével életünkben az emberiség tevékenységének szinte minden területén előrelépett.
Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.
Mikroorganizmusok felhasználása az orvostudományban, a mezőgazdaságban; a probiotikumok előnyei
Rodnikova Inna
BEVEZETÉS
Az emberek évezredeken át biotechnológusként tevékenykedtek: kenyeret sütöttek, sört főztek, sajtot és más tejsavterméket készítettek különféle mikroorganizmusok felhasználásával, és nem is tudtak létezésükről. Valójában maga a „biotechnológia” kifejezés nem is olyan régen jelent meg nyelvünkben, helyette az „ipari mikrobiológia”, „műszaki biokémia” stb. szavakat használták.. Valószínűleg az erjesztés volt a legrégebbi biotechnológiai folyamat. Ezt bizonyítja a sörkészítés folyamatának 1981-ben, a babiloni ásatások során egy táblán felfedezett leírása, amely körülbelül a Kr. e. 6. évezredre nyúlik vissza. e. A Kr.e. 3. évezredben. e. a sumérok akár kéttucatnyi sört is gyártottak. Nem kevésbé ősi biotechnológiai folyamatok a borkészítés, a sütés és a tejsavtermékek előállítása.
A fentiekből látjuk, hogy ez elég hosszú idő az emberi élet elválaszthatatlanul összefügg az élő mikroorganizmusokkal. És ha ennyi éven át az emberek sikeresen, bár öntudatlanul, de „együttműködnek” a baktériumokkal, logikus lenne feltenni a kérdést – valójában miért is kell bővítenie tudását ezen a területen? Végül is úgy tűnik, minden rendben van, tudjuk, hogyan kell kenyeret sütni és sört főzni, bort és kefirt készíteni, mi kell még? Miért van szükségünk biotechnológiára? Néhány válasz megtalálható ebben az absztraktban.
GYÓGYSZER ÉS BAKTÉRIUMOK
Az emberiség története során (a huszadik század elejéig) a családok sok gyermeket vállaltak, mert. a gyerekek nagyon gyakran nem élték meg a felnőttkort, sok betegségben meghaltak, még a korunkban könnyen gyógyítható tüdőgyulladásban is, nem beszélve az olyan súlyos betegségekről, mint a kolera, a gangréna és a pestis. Mindezeket a betegségeket kórokozók okozzák, és gyógyíthatatlannak tartották, de végül az orvostudósok rájöttek, hogy más baktériumok vagy enzimeik kivonata is legyőzheti a "gonosz" baktériumokat. Erre először Alexander Fleming figyelt fel az elemi penész példáján.
Kiderült, hogy bizonyos típusú baktériumok jól kijönnek a penészgombával, de a streptococcusok és a staphylococcusok nem fejlődtek ki penészgomba jelenlétében. Számos korábbi, káros baktériumok szaporodásával kapcsolatos kísérlet kimutatta, hogy egyesek képesek másokat elpusztítani, és nem teszik lehetővé fejlődésüket az általános környezetben. Ezt a jelenséget "antibiózis"-nak nevezték a görög "anti" - ellen és "bios" - élet szóból. Fleming egy hatékony antimikrobiális szer megtalálásán dolgozott nagyon jól tudta ezt. Nem volt kétsége afelől, hogy egy rejtélyes penészgombával ellátott csészén találkozott. az antibiózis jelenségével.Óvatosan tanulmányozni kezdte a penészgombát.Egy idő után még egy antimikrobiális anyagot is sikerült izolálnia a penészből.Mivel a penész, amellyel foglalkozott, sajátos latin neve Penicilium notatum volt, a keletkező anyagot penicillinnek nevezte el. .Így 1929-ben a londoni St. Mary kórház laboratóriumában megszületett az általunk jól ismert penicillin.
Az anyag kísérleti állatokon végzett előzetes vizsgálatai azt mutatták, hogy még vérbe fecskendezve sem okoz kárt, ugyanakkor gyenge oldatokban tökéletesen elnyomja a streptococcusokat és a staphylococcusokat. Fleming asszisztense, Dr. Stuart Greddock, aki megbetegedett az úgynevezett maxilláris üreg gennyes gyulladásában, volt az első ember, aki úgy döntött, hogy penicillin kivonatot vesz be. Kis mennyiségű penészkivonatot fecskendeztek be az üregbe, és három óra elteltével lehetett látni, hogy egészségi állapota jelentősen javult.
Elkezdődött tehát az antibiotikumok korszaka, amely több millió életet mentett meg békeidőben és háború idején is, amikor a sebesültek nem a seb súlyosságától, hanem a hozzájuk kapcsolódó fertőzésektől haltak meg. A jövőben új, penicillin alapú antibiotikumokat fejlesztettek ki, amelyek széles körben elterjedt előállításukra alkalmasak.
BIOTECHNOLÓGIA ÉS MEZŐGAZDASÁG
Az orvostudományban bekövetkezett áttörés eredménye a gyors demográfiai emelkedés volt. A lakosság drasztikusan megnövekedett, ami azt jelenti, hogy több élelemre volt szükség, és a környezet romlása miatt nukleáris kísérletek, az ipar fejlődése, a megművelt földek humuszának kimerülése, számos növény- és állatbetegség jelent meg.
Eleinte az emberek állatokat és növényeket kezeltek antibiotikumokkal, és ez meghozta az eredményt. Vessünk egy pillantást ezekre az eredményekre. Igen, ha a zöldségeket, gyümölcsöket, fűszernövényeket stb. erős gombaölő szerekkel kezelik a tenyészidőszakban, ez segít bizonyos kórokozók kifejlődésének visszaszorításában (nem mindenben és nem teljesen), de először is ez a mérgek felhalmozódásához vezet. toxinok a gyümölcsökben, ami azt jelenti, hogy a magzat jótékony tulajdonságai csökkennek, másodszor pedig a káros mikrobák gyorsan immunitást fejlesztenek ki az őket mérgező anyagokkal szemben, és a későbbi kezeléseket egyre erősebb antibiotikumokkal kell elvégezni.
Ugyanez a jelenség figyelhető meg az állatvilágban, és sajnos az emberekben is. Ezenkívül a melegvérű antibiotikumok szervezetében számos negatív következményei mint például dysbacteriosis, magzati deformitások terhes nőknél stb.
Hogyan legyen? A természet maga válaszol erre a kérdésre! És ez a válasz: PROBIOTIKUMOK!
A vezető biotechnológiai és géntechnológiai intézetek régóta foglalkoznak új és ismert mikroorganizmusok kifejlesztésével, amelyek elképesztő életképességgel és „nyerni” képesek más mikrobák elleni küzdelemben. Ezeket az elit törzseket, mint például a "bacillus subtilis" és a "Licheniformis" széles körben használják emberek, állatok és növények hihetetlenül hatékony és teljesen biztonságos kezelésére. Hogyan lehetséges ez? És itt van, hogyan: az emberek és állatok szervezetében szükségszerűen sok szükséges baktériumot tartalmaz. Részt vesznek az emésztési folyamatokban, az enzimek képződésében, és az emberi immunrendszer közel 70%-át teszik ki. Ha valamilyen okból (antibiotikum szedése, alultápláltság) megbomlik az ember bakteriális egyensúlya, akkor védtelen az újabb káros mikrobákkal szemben, és az esetek 95%-ában újra megbetegszik. Ugyanez vonatkozik az állatokra is. És az elit törzsek a szervezetbe kerülve aktívan szaporodnak és elpusztítják a kórokozó flórát, mert. már fentebb említettük, nagyobb az életképességük. Így az elit mikroorganizmus-törzsek segítségével meg lehet őrizni a makroorganizmust antibiotikumok nélkül és a természettel összhangban egészségben, hiszen önmagukban, a szervezetben lévén, ezek a törzsek csak hasznot hoznak, kárt nem.
Ezek azért is jobbak, mint az antibiotikumok, mert:
A mikrokozmosz válasza a szuperantibiotikumok üzleti gyakorlatba való bevezetésére nyilvánvaló, és a tudósok rendelkezésére álló kísérleti anyagból következik - egy szupermikroba születéséből.
A mikrobák meglepően tökéletes önfejlesztő és öntanuló biológiai gépezetek, képesek megjegyezni genetikai memóriájukban az általuk létrehozott védelmi mechanizmusokat az antibiotikumok káros hatásai ellen, és információt továbbítani utódaiknak.
A baktériumok egyfajta „bioreaktor”, amelyben enzimek, aminosavak, vitaminok és bakteriocinok termelődnek, amelyek az antibiotikumokhoz hasonlóan semlegesítik a kórokozókat. Nincs azonban sem függőségük, sem a kémiai antibiotikumok használatára jellemző mellékhatások. Éppen ellenkezőleg, képesek megtisztítani a bélfalakat, növelni a szükséges áteresztőképességüket tápanyagok, helyreállítja a bél mikroflóra biológiai egyensúlyát és serkenti az egész immunrendszert
A tudósok kihasználták a természet természetes módját a makroorganizmus egészségének megőrzésére, nevezetesen a baktériumokat - szaprofitákat, amelyek képesek elnyomni a patogén mikroflóra növekedését és fejlődését, beleértve a melegvérű állatok gyomor-bélrendszerében lévő mikroflóra növekedését és fejlődését. elszigetelték a természetes környezettől.
A bolygó élőlényeinek több millió éves evolúciója olyan csodálatos és tökéletes mechanizmusokat hozott létre a kórokozó mikroflóra nem patogénekkel való elnyomására, hogy nincs okunk kétségbe vonni e megközelítés sikerét. A versenyben az esetek túlnyomó többségében a nem patogén mikroflóra nyer, és ha nem így lenne, ma nem lennénk bolygónkon.
A fentiek alapján a mezőgazdasági felhasználásra szánt műtrágyákat és gombaölő szereket gyártó tudósok is megpróbáltak elmozdulni a vegyszerről a biológiai szemléletre. És az eredmények nem voltak lassan megmutatkoztak! Kiderült, hogy ugyanaz a bacillus subtilis sikeresen küzd a kórokozók hetven fajtájával, amelyek a kertészeti növények olyan betegségeit okozzák, mint a bakteriális rák, a fuzáriumos hervadás, a gyökér- és gyökérrothadás stb., amelyeket korábban gyógyíthatatlannak tartottak, és nem tudott. kezelni NEM EGY GOMBACIDŐT! Ezen túlmenően ezek a baktériumok egyértelműen pozitív hatással vannak a növény vegetációjára: csökken a gyümölcsök töltésének és érésének ideje, nőnek a gyümölcsök hasznos tulajdonságai, csökken a nitrát tartalma stb. mérgező anyagokés ami a legfontosabb, az ásványi műtrágyák iránti igény jelentősen csökken!
Az elit baktériumtörzseket tartalmazó készítmények már az első helyet foglalják el orosz és nemzetközi kiállításokon, érmeket szereznek hatékonyságukért és környezetbarátságukért. A mezőgazdasági kis- és nagytermelők már megkezdték aktív használatát, a gombaölő szerek és az antibiotikumok pedig fokozatosan a múlté.
A Bio-Ban termékei a Flora-S és a Fitop-Flora-S, amelyek tömény huminsavakat tartalmazó száraz tőzeg-humusz műtrágyákat (a telített humusz pedig a kiváló termés garanciája) és a „bacillus subtilis” baktériumtörzset kínálják a betegségek leküzdésére. Ezeknek az előkészületeknek köszönhetően lehetőség nyílik a kimerült földterületek rövid időn belüli helyreállítására, a föld termőképességének növelésére, a betegségektől való megóvásra, és ami a legfontosabb, a kockázatos gazdálkodási területeken kiváló terméshozam érhető el!
Azt hiszem, a fenti érvek elegendőek ahhoz, hogy értékeljük a probiotikumok előnyeit, és megértsük, miért mondják a tudósok, hogy a huszadik század az antibiotikumok évszázada, a huszonegyedik pedig a probiotikumok évszázada!
A nemesítés fogalma és jelentősége, mint új állatfajták, növényfajták, mikroorganizmus-törzsek létrehozásának és fejlesztésének tudománya. A mikroorganizmusok bioszférában betöltött szerepének, jelentőségének felmérése, felhasználásuk jellemzői. A tejsavbaktériumok formái.
bemutató, hozzáadva 2015.03.17
teszt, hozzáadva: 2009.12.05
A genetikailag módosított növények és állatok kinyerésének alapvető módszerei. Transzgénikus mikroorganizmusok az orvostudományban, a vegyiparban, a mezőgazdaságban. A génmanipulált organizmusok káros hatásai: toxicitás, allergia, onkológia.
szakdolgozat, hozzáadva: 2014.11.11
Az állatok és a növények közötti különbségek. A tenyésztésre szánt állatok kiválasztásának jellemzői. Mi a hibridizáció, osztályozása. Modern fajtákállatválogatás. A mikroorganizmusok felhasználási körei, hasznos tulajdonságaik, szelekciós módszerek és jellemzők.
bemutató, hozzáadva: 2010.05.26
A tantárgy tanulmányozása, az orvosi mikrobiológia főbb feladatai és fejlődéstörténete. A mikroorganizmusok rendszertana és osztályozása. A bakteriális morfológia alapjai. A baktériumsejt szerkezeti jellemzőinek tanulmányozása. A mikroorganizmusok jelentősége az emberi életben.
előadás, hozzáadva 2013.10.12
Probiotikumok, mint nem patogén baktériumok emberek számára, antagonista hatással a patogén mikroorganizmusokkal szemben. Ismerkedés a probiotikus laktobacillusok jellemzőivel. Probiotikus tulajdonságú fermentált tejtermékek elemzése.
absztrakt, hozzáadva: 2017.04.17
Hipotézisek a földi élet eredetéről. A mikroorganizmusok biokémiai aktivitásának, természetben, emberi és állati életben betöltött szerepének vizsgálata L. Pasteur munkáiban. genetikai kutatás baktériumok és vírusok, fenotípusos és genotípusos változékonyságuk.
absztrakt, hozzáadva: 2013.12.26
A probiotikumok hatása az emberi egészségre. A propionsav baktériumok immunstimuláló, antimutagén tulajdonságai. A jód hatása a probiotikus baktériumok biokémiai tulajdonságaira. Jódozott gyógyszerek minőségi jellemzői, biokémiai paraméterei.
cikk, hozzáadva: 2013.08.24
Az első és második fázis mikrobiális szintézisének termékeinek előállítása, aminosavak, szerves savak, vitaminok. Antibiotikumok nagyüzemi előállítása. Alkoholok és poliolok előállítása. A biofolyamatok fő típusai. A növények anyagcseréje.
A baktériumok nagy jelentőséggel bírnak mind a bioszférában, mind az emberi életben. A baktériumok számos biológiai folyamatban vesznek részt, különösen a természetben lévő anyagok körforgásában. Jelentősége a bioszféra szempontjából:
© A putrefaktív baktériumok elpusztítják a nem élő szervezetek nitrogéntartalmú szerves vegyületeit, humuszsá alakítva azokat.
© A mineralizálódó baktériumok a humusz összetett szerves vegyületeit egyszerű szervetlen anyagokra bontják, így elérhetővé teszik a növények számára.
© Sok baktérium képes megkötni a légköri nitrogént. Ráadásul, Azotobacter, a talajban szabadon élő, növényektől függetlenül megköti a nitrogént, ill gócbaktériumok csak a magasabb rendű növények (főleg hüvelyesek) gyökereivel szimbiózisban mutatják aktivitásukat, ezeknek a baktériumoknak köszönhetően a talaj nitrogénnel dúsul és a növények termése nő.
© Az állatok (elsősorban a növényevők) és az ember belében lévő szimbiotikus baktériumok biztosítják a rostok felszívódását.
© A baktériumok nemcsak lebontók, hanem szerves anyagok termelői (alkotói) is, a ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ-t más szervezeteknek is fel kell használniuk. Az egyik típusú baktérium aktivitása eredményeként keletkező vegyületek energiaforrásként szolgálhatnak egy másik típusú baktériumok számára.
© Ezen kívül szén-dioxid, a szerves anyagok bomlása során más gázok is bejutnak a légkörbe: H2, H2S, CH2 stb.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, a baktériumok szabályozzák a légkör gázösszetételét.
© A baktériumok jelentős szerepet játszanak a talajképző folyamatokban is (ásványi anyagok pusztulása a talajképző kőzetekben, humuszképződés).
A baktériumok élete során keletkező egyes anyagok az ember számára is fontosak. Jelentésük a következő:
© A baktériumok tevékenységét tejsavtermékek előállítására, savanyú káposztához, takarmány silózáshoz;
© szerves savak, alkoholok, aceton, enzimkészítmények előállítására;
© Jelenleg a baktériumokat aktívan használják számos biológiailag aktív anyag (antibiotikumok, aminosavak, vitaminok stb.) termelőiként, amelyeket az orvostudományban, az állatgyógyászatban és az állattenyésztésben használnak;
© a géntechnológia módszereinek köszönhetően a baktériumok segítségével olyan szükséges anyagokat kapnak, mint a humán inzulin és az interferon;
© baktériumok részvétele nélkül a dohánylevél szárítása, a bőr cserzésre való előkészítése, a len- és kenderrostok macerálása során fellépő folyamatok lehetetlenek;
© Az ember baktériumokat is használ a szennyvíz kezelésére.
Negatív szerepet játszanak a kórokozó baktériumok, amelyek növények, állatok és emberek betegségeit okozzák.
Sok baktérium okozza az élelmiszerek megromlását, és a folyamat során mérgező anyagokat bocsát ki.
Szerkezet
A baktériumok nagyon kicsi élőlények. Csak nagyon nagy nagyítású mikroszkóp alatt láthatóak. Minden baktérium egysejtű. A baktériumsejt belső szerkezete nem olyan, mint a növények és állatok sejtjei. Nincsenek sejtmagjuk vagy plasztidjuk. A nukleáris anyag és a pigmentek jelen vannak, de "diszperz" állapotban. A forma változatos.
A baktériumsejt egy speciális sűrű héjba - a sejtfalba - van öltözve, amely védő és támogató funkciókat lát el, valamint állandó, jellegzetes formát ad a baktériumnak. A baktérium sejtfala egy növényi sejt héjához hasonlít. Átjárható: ezen keresztül a tápanyagok szabadon jutnak be a sejtbe, az anyagcseretermékek pedig a környezetbe. A baktériumok sejtfalának tetején gyakran egy további védő nyálkaréteg keletkezik - egy kapszula. A kapszula vastagsága sokszor nagyobb lehet, mint magának a cellának az átmérője, de lehet nagyon kicsi is. A kapszula nem kötelező része a sejtnek, a baktériumok bejutásának körülményeitől függően alakul ki. Megakadályozza a baktériumok kiszáradását.
Egyes baktériumok felületén hosszú flagellák (egy, kettő vagy sok) vagy rövid vékony bolyhok találhatók. A flagella hossza sokszorosa lehet a baktérium testének méretének.
A baktériumok a flagellák és a bolyhok segítségével mozognak.
A baktériumsejt belsejében sűrű, mozdulatlan citoplazma található. Réteges felépítésű, nincsenek vakuolák, így a különböző fehérjék (enzimek) és tartalék tápanyagok a citoplazma anyagában helyezkednek el. A baktériumsejteknek nincs magjuk. Sejtjeik központi részében egy örökletes információt hordozó anyag koncentrálódik. Baktériumok - nukleinsav - DNS. De ez az anyag nincs keretbe foglalva a magban.
A baktériumsejt belső szervezete összetett és megvan a maga sajátossága sajátos jellemzők. A citoplazmát a citoplazmatikus membrán választja el a sejtfaltól. A citoplazmában a fő anyag vagy mátrix, riboszómák és kis számú membránszerkezet, amelyek a legjobban teljesítenek különféle funkciókat(a mitokondriumok, endoplazmatikus retikulum, Golgi apparátus analógjai). A baktériumsejtek citoplazmája gyakran tartalmaz granulátumokat különféle formákés méretek. A granulátumok olyan vegyületekből állhatnak, amelyek energia- és szénforrásként szolgálnak. Zsírcseppek is találhatók a baktériumsejtben.
Spóraképződés
A spórák a baktériumsejt belsejében képződnek. A spóraképződés során a baktériumsejtben egy sor biokémiai folyamat megy keresztül. Csökkenti az összeget ingyenes víz, az enzimaktivitás csökken. Ez biztosítja a spórák ellenállását a kedvezőtlen környezeti feltételekkel szemben ( magas hőmérsékletű, magas sókoncentráció, szárítás stb.). A spóraképződés csak a baktériumok egy kis csoportjára jellemző. A spórák nem lényeges szakaszai a baktériumok életciklusának. A sporuláció csak a tápanyagok hiányával vagy az anyagcseretermékek felhalmozódásával kezdődik. A spóra formájú baktériumok hosszú ideig alvó állapotban maradhatnak. A baktériumspórák ellenállnak a hosszan tartó forralásnak és a nagyon hosszú fagyasztásnak. Kedvező feltételek esetén a vita kicsírázik és életképessé válik. A bakteriális spórák a kedvezőtlen körülmények közötti túléléshez alkalmazkodnak. A baktériumspórák hordozására szolgálnak kedvezőtlen körülmények. A sejt tartalmának belsejéből alakulnak ki. Ilyenkor a spóra körül új, sűrűbb héj képződik. A spórák nagyon alacsony hőmérsékletet (-273 ° C-ig) és nagyon magas hőmérsékletet is elviselnek. A spórákat nem pusztítja el a forrásban lévő víz.
Étel
Sok baktériumnak van klorofill és más pigmentek. A növényekhez hasonlóan fotoszintézist végeznek (cianobaktériumok, lila baktériumok). Más baktériumok szervetlen anyagokból - kénből, vasvegyületekből és másokból - nyernek energiát, de a szénforrás, mint a fotoszintézisben, a szén-dioxid.
reprodukció
A baktériumok úgy szaporodnak, hogy egy sejtet két részre osztanak. Egy bizonyos méretet elérve a baktérium két azonos baktériumra oszlik. Aztán mindegyik elkezd táplálkozni, nő, osztódik stb. A sejt megnyúlása után fokozatosan kialakul a keresztirányú septum, majd a leánysejtek szétválnak; sok baktériumban bizonyos körülmények között a sejtek az osztódás után jellegzetes csoportokba kapcsolva maradnak. Ebben az esetben az osztási sík irányától és az osztások számától függően különböző formák. Kivételként a baktériumokban a bimbózással szaporodás történik.
Kedvező körülmények között számos baktérium sejtosztódása 20-30 percenként történik. Ilyen gyors szaporodás mellett egy baktérium utódja 5 nap alatt képes olyan tömeget alkotni, amely képes kitölteni az összes tengert és óceánt. Egy egyszerű számítás azt mutatja, hogy naponta 72 generáció (720 000 000 000 000 000 000 sejt) képződhet. Súlyra lefordítva - 4720 tonna. Ez azonban nem történik meg a természetben, mivel a legtöbb baktérium gyorsan elpusztul a napfény, kiszáradás, táplálékhiány, 65-100ºС-ra való felmelegedés hatására, a fajok közötti küzdelem stb.
A baktériumok szerepe a természetben. Eloszlás és ökológia
A baktériumok mindenütt jelen vannak: víztestekben, levegőben, talajban. A levegőben van belőlük a legkevesebb (de nem zsúfolt helyeken). A folyók vizében 1 cm3-ben akár 400 000, a talajban pedig 1 g-ban 1 000 000 000. A baktériumok eltérően viszonyulnak az oxigénhez: egyesek számára szükséges, mások számára pusztító. A legtöbb baktérium számára a +4 és +40 °C közötti hőmérséklet a legkedvezőbb. A közvetlen napsugárzás számos baktériumot elpusztít.
A hatalmas tömegben előforduló baktériumok (fajszámuk eléri a 2500-at) számos természetes folyamatban kiemelkedően fontos szerepet töltenek be. A gombákkal és talajgerinctelenekkel együtt részt vesznek a növényi maradványok (hulló levelek, ágak stb.) humuszra történő lebontásában. A szaprofita baktériumok aktivitása ásványi sók képződéséhez vezet, amelyeket a növények gyökerei szívnak fel. A lepkegyökerek szöveteiben élő csomóbaktériumok, valamint egyes szabadon élő baktériumok figyelemreméltó képességgel rendelkeznek a légköri nitrogén asszimilálására, amely a növények számára hozzáférhetetlen. Így a baktériumok részt vesznek a természetben lévő anyagok körforgásában.
Talaj mikroflóra. A talajban rendkívül magas a baktériumok száma – százmillió és milliárd egyed 1 grammban. Sokkal nagyobb mennyiségben vannak a talajban, mint a vízben és a levegőben. A talajban lévő baktériumok teljes száma változó. A baktériumok száma a talaj típusától, állapotától, a rétegek mélységétől függ. A talajrészecskék felszínén a mikroorganizmusok kis mikrokolóniákban (egyenként 20-100 sejt) helyezkednek el. Gyakran szervesanyag-rögök vastagságában, élő és haldokló növényi gyökereken, vékony kapillárisokban és csomók belsejében alakulnak ki. A talaj mikroflórája nagyon változatos. Különböző fiziológiás baktériumcsoportok találhatók itt: rothadó, nitrifikáló, nitrogénmegkötő, kénes baktériumok stb. Ezek között vannak aerobok és anaerobok, spórás és nem spórás formák. A mikroflóra a talajképződés egyik tényezője. A talajban lévő mikroorganizmusok fejlődési területe az élő növények gyökereivel szomszédos zóna. Rizoszférának hívják, a benne található mikroorganizmusok összességét pedig rizoszféra mikroflórának.
A víztestek mikroflórája. A víz természetes környezet, ahol a mikroorganizmusok nagy számban szaporodnak. Legtöbbjük a talajból kerül a vízbe. Egy tényező, amely meghatározza a baktériumok számát a vízben, a tápanyagok jelenlétét. A legtisztább az artézi kutak és források vize. A nyílt víztározók és folyók nagyon gazdagok baktériumokban. A legtöbb baktérium a víz felszíni rétegeiben, a parthoz közelebb található. A parttól való távolság növekedésével és a mélység növekedésével a baktériumok száma csökken. Tiszta víz 100-200 baktériumot tartalmaz 1 ml-ben, és szennyezett - 100-300 ezer vagy több. Az alsó iszapban sok baktérium található, különösen a felszíni rétegben, ahol a baktériumok filmet képeznek. Ebben a filmben sok kén- és vasbaktérium található, amelyek a hidrogén-szulfidot kénsavvá oxidálják, és ezáltal megakadályozzák a halak pusztulását. Az iszapban több a spórás forma, míg a vízben a nem spórás formák dominálnak. Fajösszetételét tekintve a vízmikroflóra hasonló a talajmikroflórához, de előfordulnak sajátos formák is. A vízbe került különféle hulladékokat megsemmisítve a mikroorganizmusok fokozatosan végzik el a víz úgynevezett biológiai tisztítását.
Levegő mikroflóra. A levegő mikroflórája kisebb, mint a talaj és a víz mikroflórája. A baktériumok a porral együtt felszállnak a levegőbe, ott is maradhatnak egy ideig, majd a föld felszínére telepedve elpusztulnak a táplálkozás hiányában vagy az ultraibolya sugárzás hatására. A levegőben lévő mikroorganizmusok száma attól függ földrajzi terület, terep, évszak, porszennyezés stb. minden porszem mikroorganizmus hordozója. A legtöbb baktérium a levegőben ipari vállalkozások. Vidéken tisztább a levegő. A legtisztább levegő az erdők, hegyek, havas területek felett van. A levegő felső rétegei kevesebb baktériumot tartalmaznak. A levegő mikroflórájában sok pigmentált és spórás baktérium található, amelyek másoknál jobban ellenállnak az ultraibolya sugárzásnak.
Az emberi test mikroflórája. Az ember teste, még ha teljesen egészséges is, mindig a mikroflóra hordozója. Amikor az emberi test érintkezik a levegővel és a talajjal, különféle mikroorganizmusok, köztük kórokozók (tetanuszbacilusok, gáz gangréna stb.) megtelepednek a ruházaton és a bőrön. Az emberi test kitett részei leggyakrabban szennyezettek. E. coli, staphylococcusok találhatók a kezeken. A szájüregben több mint 100 féle mikroba található. A száj hőmérsékletével, páratartalmával, tápanyag-maradványaival kiváló környezet a mikroorganizmusok fejlődéséhez. A gyomor savas reakciót vált ki, ezért a benne lévő mikroorganizmusok nagy része elpusztul. A vékonybélből kiindulva a reakció lúgossá válik, azaz. kedvező a mikrobák számára. A vastagbél mikroflórája nagyon változatos. Minden felnőtt körülbelül 18 milliárd baktériumot választ ki naponta az ürülékkel, i.e. több egyén, mint ember a földgömb. A külső környezethez nem kapcsolódó belső szervek (agy, szív, máj, hólyag stb.) általában mentesek a mikrobáktól. A mikrobák csak betegség során jutnak be ezekbe a szervekbe.
A baktériumok jelentősége az emberi életben
A fermentációs folyamatok nagy jelentőséggel bírnak; ezt általában a szénhidrátok lebontásának nevezik. Tehát az erjedés eredményeként a tej kefirré és más termékekké alakul; a takarmány silózása is erjesztés. Az erjedés az emberi bélben is megtörténik. A megfelelő baktériumok (például E. coli) nélkül a belek nem tudnak normálisan működni. A természetben hasznos rothadás nagyon nemkívánatos a mindennapi életben (például a húskészítmények megromlása). Az erjesztés (például savanyú tej) sem mindig hasznos. Annak érdekében, hogy a termékek ne romoljanak, sózzák, szárítják, befőzik, hűtőszekrényben tárolják. Így a baktériumok aktivitása csökken.
Patogén baktériumok
A baktériumspórák a gombaspóráktól eltérően nem szaporodnak, hanem alkalmazkodásként szolgálnak a kedvezőtlen körülmények elviseléséhez. Minden baktérium csak egy spórává alakul. Amikor a környezeti feltételek megfelelővé válnak, a spóra újra normális anyagcserével rendelkező baktériummá regenerálódik.
Spórás állapotban sok baktérium képes túlélni a kritikus hőmérsékletet (a forrástól a mély mínuszig), és több száz évig életképes marad.
A baktériumspórák képződésével a citoplazma térfogata csökken a vízvesztés miatt. Ennek eredményeként a spóra általában kisebb és könnyebb, mint maga a baktérium.
A spórákat a szél könnyen hordozza, ami azt jelenti, hogy kialakulásuk nemcsak védekező mechanizmusnak, hanem megtelepedési módnak is tekinthető.
A gombák spórái szintén a megtelepedést szolgálják, de itt a fő funkciójuk a szaporodás, ami a prokariótáknál nem jellemző.
A viták különböző módon alakulhatnak ki. Leggyakrabban az úgynevezett endospórák képződnek. Ilyenkor a sejthártya befelé domborodik, a citoplazma a tartalmával együtt áthalad ott, a baktérium többi része pedig védőréteggé alakul, amely kívülről és belülről a sejtmembránba záródik.
A baktériumok több mint 3,5 milliárd éve élnek a Földön. Ez idő alatt sokat tanultak és sok mindenhez alkalmazkodtak. Most segítik az embereket. A baktériumok és az ember elválaszthatatlanokká váltak. A baktériumok össztömege óriási. Ez körülbelül 500 milliárd tonna.
A hasznos baktériumok a két legfontosabb ökológiai funkciót látják el - megkötik a nitrogént és részt vesznek a szerves maradványok mineralizációjában. A baktériumok szerepe a természetben globális. Részt vesznek a kémiai elemek mozgásában, koncentrációjában és szétszóródásában a Föld bioszférájában.
Az ember számára hasznos baktériumok jelentősége nagy. Ők teszik ki a testében élő teljes népesség 99%-át. Nekik köszönhetően az ember él, lélegzik és eszik.
Fontos. Teljes élettámogatást nyújtanak.
A baktériumok nagyon egyszerűek. A tudósok szerint először a Földön jelentek meg.
Az emberi testben egyaránt laknak hasznos és. Az emberi test és a baktériumok közötti egyensúlyt évszázadok óta csiszolták.
A tudósok számításai szerint az emberi test 500-1000 különböző típusú baktériumot vagy billiónyi ilyen csodálatos bérlőt tartalmaz, ami akár 4 kg teljes tömeget jelent. Legfeljebb 3 kilogramm mikrobatestek csak a belekben találhatók. A többi rész az urogenitális traktusban, a bőrön és az emberi test egyéb üregeiben található. A mikrobák élete első perceitől kezdve betöltik az újszülött testét, és végül 10-13 évre alakítják ki a bél mikroflóra összetételét.
Streptococcusok, laktobacillusok, bifidobaktériumok, enterobaktériumok, gombák, bélvírusok, nem patogén protozoonok élnek a bélben. A laktobacillusok és a bifidobaktériumok a bélflóra 60%-át teszik ki. Ennek a csoportnak az összetétele mindig állandó, ők vannak a legtöbben, és ellátják a fő funkciókat.
Az ilyen típusú baktériumok jelentősége óriási.
Rizs. 1. A képen bifidobaktériumok láthatók. Számítógépes vizualizáció.
Az ilyen típusú baktériumok jelentősége az ember számára nagy.
Rizs. 2. A képen E. coli látható (3D számítógépes kép).
Rizs. 3. A fotón a hasznos baktériumok a laktobacillusok (3D számítógépes kép).
ammonifikáló mikrobák(bomlást okoz) a bennük lévő számos enzim segítségével képesek lebontani az elhullott állatok és növények maradványait. Amikor a fehérjék lebomlanak, nitrogén és ammónia szabadul fel.
Urobaktériumok lebontja a karbamidot, amelyet az ember és a bolygó minden állata naponta kiválaszt. Mennyisége óriási és eléri az évi 50 millió tonnát.
Az ammónia oxidációjában bizonyos típusú baktériumok vesznek részt. Ezt a folyamatot nitrofifikációnak nevezik.
Denitrifikáló mikrobák molekuláris oxigén visszajuttatása a talajból a légkörbe.
Rizs. 4. A fotón a hasznos baktériumok ammonifikáló mikrobák. Bomlásnak teszik ki az elhullott állatok és növények maradványait.
A baktériumok jelentősége óriási az emberek, állatok, növények, gombák és baktériumok életében. Mint tudják, a nitrogén szükséges a normális létezéshez. De a baktériumok nem tudják felszívni a nitrogént gáz halmazállapotban. Kiderült, hogy a kék-zöld algák képesek megkötni a nitrogént és ammóniát képezni ( cianobaktériumok), szabadon élő nitrogénfixálókés különleges . Mindezek a hasznos baktériumok a megkötött nitrogén 90%-át termelik, és akár 180 millió tonna nitrogént is tartalmaznak a talaj nitrogénalapjában.
A csomóbaktériumok jól együtt élnek a hüvelyes növényekkel és a homoktövissel.
Az olyan növényeknek, mint a lucerna, borsó, csillagfürt és más hüvelyesek, a gyökereiken úgynevezett "lakások" vannak a csomóbaktériumok számára. Ezeket a növényeket kimerült talajra ültetik, hogy nitrogénnel dúsítsák őket.
Rizs. 5. A fotón csomóbaktériumok láthatók egy hüvelyes növény gyökérszőrének felszínén.
Rizs. 6. Fénykép egy hüvelyes növény gyökeréről.
Rizs. 7. A fotón a hasznos baktériumok a cianobaktériumok.
A szén az állat legfontosabb sejtanyaga és növényvilág valamint a növényvilág. A sejt szárazanyagának 50%-át teszi ki.
Sok szén található az állatok által fogyasztott rostokban. Gyomrukban a rostok a mikrobák hatására lebomlanak, majd trágya formájában kijutnak a szabadba.
Lebontja a rostokat cellulóz baktériumok. Munkájuk eredményeként a talaj humusszal gazdagodik, ami jelentősen növeli a termőképességét, és a szén-dioxid visszakerül a légkörbe.
Rizs. 8. Az intracelluláris szimbionták zöldre, a feldolgozott fa tömege sárga színű.
A fehérjék és lipidek nagy mennyiségű foszfort tartalmaznak, amelynek mineralizációja történik Ön. megatherium(a rothadó baktériumok nemzetségéből).
vasbaktériumok részt vesz a mineralizációs folyamatokban szerves vegyületek vasat tartalmazó. Mocsarakban és tavakban végzett tevékenységük eredményeként nagy mennyiségben vasércés ferromangán lerakódások.
Kén baktériumok vízben és talajban élnek. Sok van belőlük a trágyában. Részt vesznek a szerves eredetű kéntartalmú anyagok mineralizációjának folyamatában. A szerves kéntartalmú anyagok bomlása során hidrogén-szulfid gáz szabadul fel, amely rendkívül mérgező környezet, beleértve az összes élőlényt. A kénbaktériumok létfontosságú tevékenységük eredményeként ezt a gázt inaktív, ártalmatlan vegyületté alakítják.
Rizs. 9. A látszólagos élettelenség ellenére még mindig van élet a Rio Tinto folyóban. Ezek különféle vasoxidáló baktériumok és sok más faj, amelyek csak ezen a helyen találhatók meg.
Rizs. 10. Zöld kénbaktériumok a Winogradsky oszlopban.
A szerves vegyületek mineralizációjában aktívan részt vevő baktériumokat a Föld bolygó tisztítóinak (rendezőinek) tekintik. Segítségükkel az elhalt növények és állatok szerves anyaga humuszsá alakul, amelyet a talaj mikroorganizmusai alakítanak át ásványi sók, annyira szükséges a növények gyökér-, szár- és levélrendszerének felépítéséhez.
Rizs. 11. A tározóba kerülő szerves anyagok mineralizálódása biokémiai oxidáció eredményeként megy végbe.
A növényi élőlények sejtjei egy speciális, pektin nevű anyaggal kötődnek egymáshoz (cement). A vajsavbaktériumok bizonyos típusai képesek erjeszteni ezt az anyagot, amely hevítéskor kocsonyás masszává (pectis) alakul. Ezt a funkciót sok rostot tartalmazó növények (len, kender) áztatásánál használják.
Rizs. 12. Trösztök megszerzésének többféle módja van. A legelterjedtebb a biológiai módszer, melynek során mikroorganizmusok hatására megsemmisül a rostos rész kapcsolata a környező szövetekkel. A háncsnövények pektinanyagainak erjesztési folyamatát lebenynek, az áztatott szalmát pedig bizalomnak nevezik.
víztisztító baktériumok, stabilizálja savasságának szintjét. Segítségükkel csökkennek a fenéküledékek, javul a vízben élő halak és növények egészsége.
A közelmúltban különböző országokból származó tudósok egy csoportja olyan baktériumokat fedezett fel, amelyek elpusztítják a szintetikus mosószerek és egyes gyógyszerek részét képező mosószereket.
Rizs. 13. A xenobaktériumok tevékenységét széles körben alkalmazzák olajtermékekkel szennyezett talajok és víztestek tisztítására.
Rizs. 14. Műanyag kupolák, amelyek vizet tisztítanak. Heterotróf baktériumokat tartalmaznak, amelyek széntartalmú anyagokkal táplálkoznak, és autotróf baktériumokat, amelyek ammóniával és nitrogéntartalmú anyagokkal táplálkoznak. A csőrendszer életben tartja őket.
Képesség tionos kénoxidáló baktériumok réz- és uránércek dúsítására használják.
Rizs. 15. A fotón a hasznos baktériumok a Thiobacilli és az Acidithiobacillus ferrooxidans (elektronmikroszkópos felvétel). Képesek rézionokat kivonni a szulfidércek flotációs dúsítása során keletkező hulladékok kilúgozására.
Vajsav mikrobák mindenhol vannak. Ezeknek a mikrobáknak több mint 25 fajtája létezik. Részt vesznek a fehérjék, zsírok és szénhidrátok lebontásának folyamatában.
A vajsavas fermentációt a Clostridium nemzetségbe tartozó anaerob spóraképző baktériumok okozzák. Különféle cukrokat, alkoholokat, szerves savakat, keményítőt, rostot képesek erjeszteni.
Rizs. 16. A fotón vajtartalmú mikroorganizmusok (számítógépes megjelenítés).
Az állatvilág számos faja rostalapú növényekkel táplálkozik. A rostok (cellulóz) emésztését speciális mikrobák segítik, amelyek a gyomor-bél traktus bizonyos szakaszaiban élnek.
Az állatok létfontosságú tevékenységét hatalmas mennyiségű trágya kibocsátása kíséri. Egyes mikroorganizmusok metánt ("mocsárgázt") állíthatnak elő belőle, amelyet üzemanyagként és nyersanyagként használnak a szerves szintézisben.
Rizs. 17. Metángáz, mint autók üzemanyaga.
A baktériumok szerepe az emberi életben óriási. A tejsavbaktériumokat széles körben használják az élelmiszeriparban:
A tejsavbaktériumok azok tej streptococcusok, krémes streptococcusok, bolgár, acidofil, gabonatermofil és uborkarudak. A Streptococcus és Lactobacillus nemzetséghez tartozó baktériumok sűrűbb konzisztenciát adnak a termékeknek. Életműködésük eredményeként javul a sajtok minősége. Ezek adnak a sajtnak egy bizonyos sajtízt.
Rizs. 18. A képen jótékony baktériumok - laktobacillusok ( rózsaszín szín), bolgár bacillus és termofil streptococcus.
Rizs. 19. A képen a hasznos baktériumok a kefir (tibeti vagy tejes) gomba és a tejsavrudak, mielőtt közvetlenül a tejbe juttatnák.
Rizs. 20. Tejtermékek.
Rizs. 21. A mozzarella sajt elkészítéséhez termofil streptococcusokat (Streptococcus thermophilus) használnak.
Rizs. 22. Sok lehetőség van a penicillin penicillin számára. A sajtok bársonyos kérge, zöldes erek, egyedi íze és gyógyászati ammónia aromája egyedi. A sajtok gombás íze az érlelés helyétől és időtartamától függ.
Rizs. 23. Bifiliz - orális adagolásra szánt biológiai készítmény, élő bifidobaktériumok és lizozim tömegét tartalmazza.
Az élelmiszeripar elsősorban a Saccharomyces cerevisiae élesztőfajtát használja. Alkoholos erjesztést végeznek, ezért széles körben használják a sütőiparban. Az alkohol sütés közben elpárolog, és szén-dioxid buborékok alkotják a zsemlemorzsát.
1910 óta élesztőt adnak a kolbászokhoz. A Saccharomyces cerevisiae fajhoz tartozó élesztőt borok, sör és kvas előállításához használják.
Rizs. 24. A Kombucha az ecetrúd és az élesztő baráti szimbiózisa. Területünkön a múlt században jelent meg.
Rizs. 25. A száraz és nedves élesztőt széles körben használják a sütőiparban.
Rizs. 26. Saccharomyces cerevisiae élesztősejtek és Saccharomyces cerevisiae - "igazi" borélesztő mikroszkópos képe.
Pasteur azt is bebizonyította, hogy az ecetsav oxidációjában speciális mikroorganizmusok vesznek részt - ecetrudak amelyek széles körben megtalálhatók a természetben. Megtelepednek a növényeken, behatolnak az érett zöldségekbe és gyümölcsökbe. Sok van belőlük ecetes zöldségekben és gyümölcsökben, borban, sörben és kvassban.
Az ecetrúd azon képességét, hogy etil-alkoholt ecetsavvá oxidálnak, manapság élelmezési célra és takarmánykészítésre - silózásra (konzerválásra) használják fel ecet előállítására.
Rizs. 27. A takarmány silózásának folyamata. A siló egy zamatos takarmány, magas tápértékkel.
A mikrobák létfontosságú tevékenységének tanulmányozása lehetővé tette a tudósok számára, hogy egyes baktériumokat antibakteriális gyógyszerek, vitaminok, hormonok és enzimek szintézisére használjanak fel.
Segítenek számos fertőző és vírusos betegség leküzdésében. A legtöbb antibiotikumot előállítják aktinomycetes, ritkábban nem micellás baktériumok. A gombákból származó penicillin elpusztítja a baktériumok sejtfalát. Streptomycetes sztreptomicint termelnek, amely inaktiválja a mikrobiális sejtek riboszómáit. széna botokat vagy Bacillus subtilis savanyítják a környezetet. Számos antimikrobiális anyag képződése miatt gátolják a rothadó és feltételesen patogén mikroorganizmusok növekedését. A szénabúza enzimeket termel, amelyek elpusztítják a szövetek rothadása következtében keletkező anyagokat. Részt vesznek az aminosavak, vitaminok és immunaktív vegyületek szintézisében.
A géntechnológia technológiájának felhasználásával ma a tudósok megtanulták használni inzulin és interferon termelésére.
Állítólag számos baktériumot használnak fel egy speciális fehérje előállítására, amelyet állati takarmányhoz és emberi táplálékhoz adhatnak.
Rizs. 28. A képen szénabacilus vagy Bacillus subtilis spórái (kékre festve).
Rizs. 29. A Biosporin-Biopharma egy hazai gyógyszer, amely a Bacillus nemzetségbe tartozó apatogén baktériumokat tartalmazza.
Ma ezt a technikát széles körben használják fitobaktériumok biztonságos gyomirtó szerek előállításához. toxinok Bacillus thuringiensis rovarok számára veszélyes Cry-toxinokat bocsátanak ki, ami lehetővé teszi a mikroorganizmusok ezen tulajdonságának felhasználását a növényi kártevők elleni küzdelemben.
Proteázok vagy peptidkötések hasítása a fehérjéket alkotó aminosavak között. Az amiláz lebontja a keményítőt. széna bot (B. subtilis) proteázokat és amilázokat termel. A bakteriális amilázokat mosószerek gyártásához használják.
Rizs. 30. A mikrobák létfontosságú tevékenységének tanulmányozása lehetővé teszi a tudósok számára, hogy egyes tulajdonságaikat az ember javára alkalmazzák.
A baktériumok jelentősége az emberi életben óriási. A hasznos baktériumok évezredek óta állandó kísérői az embernek. Az emberiség feladata, hogy ne bontsa meg ezt a kényes egyensúlyt, amely a bennünk és a környezetben élő mikroorganizmusok között kialakult. A baktériumok szerepe az emberi életben óriási. A tudósok folyamatosan felfedezik a mikroorganizmusok jótékony tulajdonságait, amelyeknek a mindennapi életben és a termelésben való felhasználását csak tulajdonságaik korlátozzák.
Cikkek a "Mit tudunk a mikrobákról" rovatbanLegnepszerubbA talaj mikroflóra teljes biokémiai aktivitásának meghatározására szolgáló módszerek
A sejtszerveződés mikrobáinak jellemzői
A mikroorganizmusok széles körű elterjedése jelzi a természetben betöltött óriási szerepüket. Közreműködésükkel a talajban, víztestekben különböző szerves anyagok bomlása megy végbe, meghatározzák az anyag- és energiaforgalmat a természetben; tevékenységüktől függ a talaj termékenysége, a szén, az olaj és sok más ásvány képződése. A mikroorganizmusok részt vesznek az időjárási viszonyokban sziklákés más természetes folyamatok.
Számos mikroorganizmust használnak az ipari és mezőgazdasági termelésben. Így a sütés, az erjesztett tejtermékek gyártása, a borkészítés, a vitaminok, enzimek, élelmiszer- és takarmányfehérjék, szerves savak, valamint számos mezőgazdaságban, iparban, gyógyászatban használt anyag előállítása különböző mikroorganizmusok tevékenységén alapul. Különösen fontos a mikroorganizmusok felhasználása a növénytermesztésben és az állattenyésztésben. Tőlük függ a talaj nitrogénnel való dúsítása, a mezőgazdasági növények kártevőinek irtása mikrobiális készítmények segítségével, megfelelő előkészítés takarmánytárolás, takarmányfehérje, antibiotikumok és takarmányozási célú mikrobiális anyagok előállítása.
A mikroorganizmusok pozitív hatással vannak a nem természetes eredetű anyagok - a mesterségesen szintetizált xenobiotikumok - bomlási folyamataira, amelyek talajba és víztestekbe kerülnek, és szennyezik azokat.
A hasznos mikroorganizmusok mellett vannak nagy csoport az úgynevezett patogén, vagy kórokozó mikroorganizmusok, amelyek a mezőgazdasági állatok, növények, rovarok és az emberek különböző betegségeit okozzák. Létfontosságú tevékenységük következtében emberek és állatok fertőző betegségeinek járványai alakulnak ki, amelyek hatással vannak a gazdaság fejlődésére és a társadalom termelőereire.
A legfrissebb tudományos adatok nemcsak jelentősen bővítették a talaj mikroorganizmusainak és az általuk a környezetben kiváltott folyamatoknak a megértését, hanem új iparágak létrehozását is lehetővé tették az iparban és a mezőgazdasági termelésben. Felfedezték például a talaj mikroorganizmusai által szekretált antibiotikumokat, és megmutatták azok alkalmazásának lehetőségét emberek, állatok és növények kezelésére, valamint mezőgazdasági termékek tárolására. Felfedezték a talaj mikroorganizmusainak biológiailag aktív anyagok képzésére való képességét: vitaminokat, aminosavakat, növényi növekedést serkentő anyagokat - növekedési anyagokat stb. Módszereket találtak a mikroorganizmusok fehérjéjének haszonállatok takarmányozására való felhasználására. Olyan mikrobiális készítményeket azonosítottak, amelyek fokozzák a nitrogén áramlását a levegőből a talajba.
A hasznos mikroorganizmusok örökletesen módosított formáinak előállítására szolgáló új módszerek felfedezése lehetővé tette a mikroorganizmusok szélesebb körű alkalmazását a mezőgazdasági és ipari termelésben, valamint az orvostudományban. Különösen ígéretes a gén- vagy génsebészet fejlesztése. Eredményei biztosították a biotechnológia fejlődését, a fehérjéket, enzimeket, vitaminokat, antibiotikumokat, növekedési anyagokat és egyéb, az állattenyésztéshez és növénytermesztéshez szükséges termékeket szintetizáló, nagy termőképességű mikroorganizmusok megjelenését.
Az emberiség mindig is érintkezett mikroorganizmusokkal, évezredek óta anélkül, hogy tudta volna. Ősidők óta megfigyelték az emberek a tészta erjesztését, az alkoholos italok elkészítését, az erjesztett tejet, a sajtok készítését, a transzfert. különféle betegségek, beleértve a járványokat is. Ez utóbbi bizonyítéka a bibliai könyvekben járványos betegségre (valószínűleg pestisre) utal, holttestek elégetésére és mosakodásra vonatkozó ajánlásokkal.
A mikroorganizmusok jelenleg elfogadott osztályozása szerint a táplálkozás típusa szerint több csoportba sorolják őket az energiaforrásoktól és a szén-dioxid-felhasználástól függően. Tehát vannak fototrófok, amelyek a napfény energiáját használják fel, és kemotrófok, amelyek energiaanyaga különféle szerves és szervetlen anyagok.
Attól függően, hogy a mikroorganizmusok milyen formában nyerik ki a szenet a környezetből, két csoportra oszthatók: autotróf („öntápláló”), szén-dioxidot használnak egyedüli szénforrásként, és heterotróf („mások rovására táplálkozó”). ), meglehetősen összetett redukált szerves vegyületek összetételében kap szenet.
Így az energia és a szén kinyerésének módja szerint a mikroorganizmusokat fotoautotrófokra, fotoheterotrófokra, kemoautotrófokra és kemoheterotrófokra oszthatjuk. A csoporton belül az oxidálható szubsztrát jellegétől függően elektrondonornak (H-donornak) nevezett organotrófok, amelyek a szerves anyagok lebontása során energiát fogyasztanak, illetve litotrófok (a görög lithosz - kő szóból) amelyek a szervetlen anyagok oxidációja következtében kapnak energiát . Ezért a mikroorganizmusok által használt energiaforrástól és elektrondonortól függően különbséget kell tenni fotoorganotrófok, fotolitotrófok, kemoorganotrófok és kemolitotrófok között. Így nyolcféle étel létezik.
A mikroorganizmusok minden csoportjának sajátos táplálkozási típusa van. Az alábbiakban a leggyakoribb táplálkozási típusok leírása és az ezeket végrehajtó mikroorganizmusok rövid listája található.
A fototrófiában az energiaforrás a napfény. A fotolitoautotrófia a mikroorganizmusokra jellemző táplálkozási típus, amely fényenergiát használ a sejtanyagok CO 2 -ból és szervetlen vegyületekből (H 2 0, H 2 S, S °) történő szintetizálására, i. fotoszintézis végrehajtása. Ebbe a csoportba tartoznak a cianobaktériumok, a lila kénbaktériumok és a zöld kénbaktériumok.
A cianobaktériumok (Cyanobacteria1es rend), a zöld növényekhez hasonlóan fotokémiai úton, a víz hidrogénével redukálják a CO 2 -t szerves anyaggá:
C0 2 + H 2 0 könnyű-› (CH 2 O) * + O 2
A lila kénbaktériumok (Chromatiaceae család) a és b bakterioklorofillokat, amelyek meghatározzák ezeknek a mikroorganizmusoknak a fotoszintetizáló képességét, és különféle karotinoid pigmenteket tartalmaznak.
A CO 2 visszaállításához szerves anyag ebbe a csoportba tartozó baktériumok hidrogént használnak, amely a H 2 5 részét képezi. Ugyanakkor a citoplazmában kénszemcsék halmozódnak fel, amelyek azután kénsavvá oxidálódnak:
C0 2 + 2H 2S könnyű-› (CH 2 O) + H 2 + 2S
3CO 2 + 2S + 5H 2 O fény-> 3 (CH 2 0) + 2H 2 S0 4
A lila kénbaktériumok általában kötelező anaerobok.
A zöld kénbaktériumok (Chlorobiaceae család) zöld bakterioklorofilt tartalmaznak, kis mennyiségben bakterioklorofillal, valamint különféle karotinoidokat. A lila kénbaktériumokhoz hasonlóan szigorú anaerobok, és a fotoszintézis során képesek oxidálni a hidrogén-szulfidot, szulfidokat és szulfitokat, felhalmozva a ként, amely a legtöbb esetben 50^" 2-re oxidálódik.
A fotoorganoheterotrófia a mikroorganizmusokra jellemző táplálkozási forma, amely a fotoszintézis mellett egyszerű szerves vegyületeket is képes energia beszerzésére felhasználni. Ebbe a csoportba tartoznak a lila nem kén baktériumok.
A lila nem kén baktériumok (Rhjdospirillaceae család) a és b bakterioklorofillokat, valamint különféle karotinoidokat tartalmaznak. Nem képesek a hidrogén-szulfidot (H 2 S) oxidálni, ként felhalmozni és a környezetbe juttatni.
A kemotrófiában az energiaforrás szervetlen és szerves vegyületek. A kemolitoautotrófia az olyan mikroorganizmusokra jellemző táplálkozási forma, amelyek szervetlen vegyületek, például H 2, NH 4 +, N0 2 -, Fe 2+, H 2 S, S °, S0z 2 -, S 2 0z oxidációjából nyernek energiát. 2-, CO stb. Magát az oxidációs folyamatot kemoszintézisnek nevezik. A kemolitoautotróf sejtek összes alkotóelemének felépítéséhez szükséges szenet szén-dioxidból nyerik.
A mikroorganizmusok (vasbaktériumok és nitrifikáló baktériumok) kemoszintézisét 1887-1890-ben fedezték fel. híres orosz mikrobiológus S.N. Vinogradszkij. A kemolitoautotrófiát nitrifikáló baktériumok (az ammóniát vagy nitritet oxidálják), kénbaktériumok (oxidálják a hidrogén-szulfidot, az elemi ként és néhány egyszerű szervetlen kénvegyületet), a hidrogént vízzé oxidáló baktériumok, a vasvegyületeket oxidáló vasbaktériumok stb.
Az ezen baktériumok által okozott kemolitoautotrófiás folyamatok során nyert energia mennyiségéről a következő reakciók adnak képet:
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
2FeС0 3 + 1/2 0 2 + ZN 2 0 - 2Fe (OH) 3 + 2С0 2 + 1,7 10 5 J
A kemoorganoheterotrófia a mikroorganizmusokra jellemző táplálkozási forma, amelyek szerves vegyületekből nyerik a szükséges energiát és szenet. Ezen mikroorganizmusok között számos aerob és anaerob faj található, amelyek talajban és más szubsztrátumokban élnek.
