A biotecnologia moderna é baseada em muitas ciências: genética, microbiologia, bioquímica, ciências naturais. O principal objeto de seu estudo são bactérias e microorganismos. É o uso de bactérias que resolve muitos problemas em biotecnologia. Hoje, o escopo de seu uso na vida humana é tão amplo e variado que oferece uma contribuição inestimável para o desenvolvimento de indústrias como:
O campo de aplicação das bactérias na farmacologia e na medicina é tão amplo e significativo que seu papel no tratamento de muitas doenças em humanos é simplesmente inestimável. Em nossa vida, eles são necessários ao criar substitutos do sangue, antibióticos, aminoácidos, enzimas, medicamentos antivirais e anticancerígenos, amostras de DNA para diagnóstico, medicamentos hormonais.
Os cientistas fizeram uma contribuição inestimável para a medicina ao identificar o gene responsável pelo hormônio insulina. Ao implantá-lo na bactéria coli, conseguiram a produção de insulina, salvando a vida de muitos pacientes. Cientistas japoneses descobriram bactérias que secretam uma substância que destrói a placa bacteriana, prevenindo assim o aparecimento de cáries em humanos.
Das bactérias termofílicas, é derivado um gene que codifica enzimas que são valiosas em pesquisas científicas, pois são insensíveis a altas temperaturas. Na produção de vitaminas na medicina, utiliza-se o microrganismo Clostridium, enquanto se obtém a riboflavina, que desempenha um papel importante na saúde humana.
A capacidade das bactérias de produzir substâncias antibacterianas foi usada na criação de antibióticos, resolvendo o problema de tratar muitas doenças infecciosas, salvando assim a vida de mais de uma pessoa.
O uso de biotecnologias na indústria extrativa pode reduzir significativamente os custos e custos de energia. Assim, a utilização de bactérias litotróficas (Thiobacillus ferrooxidous), com sua capacidade de oxidar o ferro, é utilizada na hidrometalurgia. Devido à lixiviação bacteriana, os metais preciosos são extraídos de rochas de baixo teor. Bactérias contendo metano são usadas para aumentar a produção de petróleo. Quando o petróleo é extraído da maneira usual, não mais da metade das reservas naturais são extraídas dos intestinos e, com a ajuda de microorganismos, ocorre uma liberação mais eficiente das reservas.
A lixiviação microbiológica é usada em minas antigas para produzir zinco, níquel, cobre, cobalto. Na indústria de mineração, os sulfatos bacterianos são utilizados para reações de redução em minas antigas, uma vez que os resíduos de ácido sulfúrico têm um efeito destrutivo nos suportes, materiais e meio ambiente. Os microrganismos anaeróbios contribuem para a decomposição completa da matéria orgânica. Esta propriedade é utilizada para purificação de água na indústria metalúrgica.
Uma pessoa usa bactérias na produção de lã, couro artificial, matérias-primas têxteis, para fins de perfumaria e cosméticos.
As bactérias envolvidas na decomposição são usadas para limpar fossas sépticas. A base deste método é que os microrganismos se alimentam de esgoto. Este método garante a remoção de odor e desinfecção de águas residuais. Microrganismos usados em fossas sépticas são cultivados em laboratórios. O resultado de sua ação é determinado pela decomposição da matéria orgânica em substâncias simples e inofensivas ao meio ambiente. Dependendo do tipo de fossa séptica, microrganismos anaeróbicos ou aeróbicos são selecionados. Microrganismos aeróbicos, além de fossas sépticas, são usados em biofiltros.
Os microrganismos também são necessários para manter a qualidade da água em reservatórios e drenos, para limpar a superfície poluída dos mares e oceanos de derivados de petróleo.
Com o desenvolvimento da biotecnologia em nossas vidas, a humanidade avançou em quase todas as áreas de sua atividade.
Estudantes, estudantes de pós-graduação, jovens cientistas que usam a base de conhecimento em seus estudos e trabalhos ficarão muito gratos a você.
O uso de microrganismos na medicina, agricultura; benefícios dos probióticos
Rodnikova Inna
INTRODUÇÃO
As pessoas atuaram como biotecnologistas por milhares de anos: assaram pão, fizeram cerveja, fizeram queijo e outros produtos de ácido lático usando vários microorganismos e nem sabiam de sua existência. Na verdade, o próprio termo "biotecnologia" apareceu em nossa língua há pouco tempo, em vez dele foram usadas as palavras "microbiologia industrial", "bioquímica técnica", etc. Provavelmente, a fermentação foi o processo biotecnológico mais antigo. Isso é evidenciado pela descrição do processo de fabricação da cerveja, descoberto em 1981 durante as escavações da Babilônia em uma tabuinha, que remonta ao 6º milênio aC. e. No 3º milênio aC. e. os sumérios produziam até duas dúzias de tipos de cerveja. Não menos antigos processos biotecnológicos são a vinificação, a panificação e a obtenção de produtos de ácido lático.
Pelo exposto, vemos que é bastante muito tempo a vida humana está inextricavelmente ligada aos microrganismos vivos. E se há tantos anos as pessoas têm "colaborado" com sucesso, ainda que inconscientemente, com bactérias, seria lógico fazer a pergunta - por que, de fato, você precisa expandir seus conhecimentos nessa área? Afinal, tudo parece estar bem de qualquer maneira, sabemos fazer pão e fazer cerveja, fazer vinho e kefir, o que mais você precisa? Por que precisamos da Biotecnologia? Algumas respostas podem ser encontradas neste resumo.
MEDICAMENTOS E BACTÉRIAS
Ao longo da história da humanidade (até o início do século XX), as famílias tiveram muitos filhos por causa disso. muitas vezes as crianças não viviam até a idade adulta, morriam de muitas doenças, até de pneumonia, que é facilmente curável em nosso tempo, para não falar de doenças tão graves como cólera, gangrena e peste. Todas essas doenças são causadas por patógenos e foram consideradas incuráveis, mas, finalmente, os cientistas médicos perceberam que outras bactérias, ou um extrato de suas enzimas, poderiam vencer as bactérias "más". Isso foi notado pela primeira vez por Alexander Fleming no exemplo do molde elementar.
Descobriu-se que alguns tipos de bactérias se dão bem com mofo, mas estreptococos e estafilococos não se desenvolvem na presença de mofo. Numerosos experimentos anteriores com a reprodução de bactérias nocivas mostraram que algumas delas são capazes de destruir outras e não permitem seu desenvolvimento no ambiente geral. Esse fenômeno foi chamado de "antibiose" do grego "anti" - contra e "bios" - vida. Trabalhando para encontrar um agente antimicrobiano eficaz, Fleming sabia disso muito bem. Ele não tinha dúvidas de que em um copo com um misterioso molde ele encontrou com o fenômeno da antibiose. Ele começou a estudar cuidadosamente o mofo. Depois de algum tempo, ele até conseguiu isolar uma substância antimicrobiana do mofo. .Assim, em 1929, no laboratório do hospital londrino de St. Mary, nasceu a penicilina, bem conhecida por nós.
Testes preliminares da substância em animais experimentais mostraram que, mesmo quando injetado no sangue, não causa danos e, ao mesmo tempo, em soluções fracas, suprime perfeitamente estreptococos e estafilococos. O assistente de Fleming, Dr. Stuart Greddock, que adoeceu com inflamação purulenta da chamada cavidade maxilar, foi a primeira pessoa que decidiu tomar um extrato de penicilina. Ele foi injetado na cavidade com uma pequena quantidade de extrato do molde e, após três horas, foi possível ver que seu estado de saúde havia melhorado significativamente.
Assim, começou a era dos antibióticos, que salvaram milhões de vidas, tanto em tempos de paz quanto em tempos de guerra, quando os feridos morriam não pela gravidade da ferida, mas pelas infecções associadas a eles. No futuro, novos antibióticos foram desenvolvidos, baseados na penicilina, métodos para sua produção para uso generalizado.
BIOTECNOLOGIA E AGRICULTURA
O resultado de um avanço na medicina foi um rápido crescimento demográfico. A população aumentou dramaticamente, o que significa que mais alimentos eram necessários, e devido à deterioração do meio ambiente devido à Teste nuclear, o desenvolvimento da indústria, o esgotamento do húmus das terras cultivadas, muitas doenças das plantas e do gado apareceram.
No início, as pessoas tratavam animais e plantas com antibióticos e isso trazia resultados. Vamos dar uma olhada nesses resultados. Sim, se vegetais, frutas, ervas, etc. forem tratados com fungicidas fortes durante a estação de crescimento, isso ajudará a suprimir o desenvolvimento de alguns patógenos (nem todos e não completamente), mas, em primeiro lugar, isso leva ao acúmulo de venenos e toxinas nas frutas, o que significa que as qualidades benéficas do feto são reduzidas e, em segundo lugar, os micróbios nocivos desenvolvem rapidamente imunidade a substâncias que os envenenam e os tratamentos subsequentes devem ser realizados com antibióticos cada vez mais poderosos.
O mesmo fenômeno é observado no mundo animal e, infelizmente, nos humanos. Além disso, no corpo de antibióticos de sangue quente causam uma série de consequências negativas como disbacteriose, deformidades fetais em mulheres grávidas, etc.
Como ser? A própria natureza responde a esta pergunta! E essa resposta é PROBIÓTICOS!
Os principais institutos de biotecnologia e engenharia genética há muito se dedicam ao desenvolvimento de novos e à seleção de microrganismos conhecidos que têm incrível viabilidade e capacidade de “vencer” na luta contra outros micróbios. Essas cepas de elite, como "bacillus subtilis" e "Licheniformis", são amplamente utilizadas para tratar pessoas, animais, plantas de forma incrivelmente eficaz e completamente segura. Como isso é possível? E aqui está como: no corpo de pessoas e animais contém necessariamente uma grande quantidade de bactérias necessárias. Eles estão envolvidos nos processos de digestão, na formação de enzimas e compõem quase 70% do sistema imunológico humano. Se por qualquer motivo (tomando antibióticos, desnutrição) o equilíbrio bacteriano de uma pessoa for perturbado, ela ficará desprotegida de novos micróbios nocivos e em 95% dos casos ela ficará doente novamente. O mesmo se aplica aos animais. E cepas de elite, entrando no corpo, começam a se multiplicar ativamente e destruir a flora patogênica, porque. já mencionados acima, eles têm maior viabilidade. Assim, com a ajuda de cepas de microrganismos de elite, é possível manter um macroorganismo saudável sem antibióticos e em harmonia com a natureza, pois por si só, estando no corpo, essas cepas trazem apenas benefícios e nenhum dano.
Eles são melhores que os antibióticos também porque:
A resposta do microcosmo à introdução de superantibióticos na prática empresarial é óbvia e decorre do material experimental já à disposição dos cientistas - o nascimento de um supermicróbio.
Os micróbios são máquinas biológicas de autodesenvolvimento e autoaprendizagem surpreendentemente perfeitas, capazes de memorizar em sua memória genética os mecanismos de proteção que criaram contra os efeitos nocivos dos antibióticos e transmitir informações aos seus descendentes.
As bactérias são uma espécie de "biorreator" no qual são produzidas enzimas, aminoácidos, vitaminas e bacteriocinas que, como os antibióticos, neutralizam os patógenos. No entanto, não há dependência a eles, nem efeitos colaterais típicos do uso de antibióticos químicos. Pelo contrário, eles são capazes de limpar as paredes intestinais, aumentar sua permeabilidade para o necessário nutrientes, restaurar o equilíbrio biológico da microflora intestinal e estimular todo o sistema imunológico
Os cientistas aproveitaram a maneira natural da natureza para manter a saúde do macro organismo, ou seja, bactérias - saprófitas, que têm a capacidade de suprimir o crescimento e o desenvolvimento da microflora patogênica, incluindo aquelas no trato gastrointestinal de animais de sangue quente, foram isolados do ambiente natural.
Milhões de anos de evolução dos seres vivos no planeta criaram mecanismos tão maravilhosos e perfeitos para suprimir a microflora patogênica com as não patogênicas que não há razão para duvidar do sucesso dessa abordagem. A microflora não patogênica na competição vence na grande maioria dos casos e, se não fosse assim, não estaríamos em nosso planeta hoje.
Com base no exposto, os cientistas que produzem fertilizantes e fungicidas para uso agrícola também tentaram passar de uma visão química para uma biológica. E os resultados não demoraram a aparecer! Descobriu-se que o mesmo bacillus subtilis combate com sucesso até setenta variedades de representantes patogênicos que causam doenças de culturas hortícolas como câncer bacteriano, murcha de fusarium, podridão de raízes e raízes, etc., anteriormente consideradas doenças de plantas incuráveis com as quais ele não podia lidar com NÃO UM ÚNICO FUNGICIDA! Além disso, essas bactérias têm um efeito claramente positivo na vegetação da planta: o período de enchimento e amadurecimento dos frutos é reduzido, as qualidades úteis dos frutos aumentam, o teor de nitratos diminui, etc. Substâncias toxicas e, mais importante, a necessidade de fertilizantes minerais é significativamente reduzida!
Preparações contendo cepas de bactérias de elite já estão em primeiro lugar em exposições russas e internacionais, estão ganhando medalhas por eficiência e respeito ao meio ambiente. Pequenos e grandes produtores agrícolas já começaram seu uso ativo, e os fungicidas e antibióticos estão gradualmente se tornando coisa do passado.
Os produtos da Bio-Ban são Flora-S e Fitop-Flora-S, que oferecem fertilizantes secos turfa-húmicos contendo ácidos húmicos concentrados (e húmus saturado é garantia de uma excelente colheita) e uma cepa bacteriana "bacillus subtilis" para controle de doenças. Graças a essas preparações, é possível restaurar terras esgotadas em pouco tempo, aumentar a produtividade da terra, proteger sua colheita de doenças e, o mais importante, é possível obter excelentes rendimentos em áreas agrícolas de risco!
Acho que os argumentos acima são suficientes para apreciar os benefícios dos probióticos e entender por que os cientistas dizem que o século XX é o século dos antibióticos e o século XXI é o século dos probióticos!
O conceito e o significado da criação como uma ciência de criação de novas raças de animais, variedades de plantas e variedades de microrganismos existentes e melhoria. Avaliação do papel e importância dos microrganismos na biosfera e características da sua utilização. Formas de bactérias lácticas.
apresentação, adicionada em 17/03/2015
teste, adicionado em 12/05/2009
Métodos básicos de obtenção de plantas e animais geneticamente modificados. Microrganismos transgênicos em medicina, indústria química, agricultura. Efeitos adversos de organismos geneticamente modificados: toxicidade, alergia, oncologia.
trabalho de conclusão de curso, adicionado em 11/11/2014
Diferenças entre animais e plantas. Características da seleção de animais para reprodução. O que é hibridização, sua classificação. Variedades modernas seleção de animais. Esferas de uso de microrganismos, suas propriedades úteis, métodos e características de seleção.
apresentação, adicionada em 26/05/2010
O estudo do assunto, as principais tarefas e a história do desenvolvimento da microbiologia médica. Sistemática e classificação de microrganismos. Fundamentos de morfologia bacteriana. Estudo das características estruturais de uma célula bacteriana. A importância dos microrganismos na vida humana.
palestra, adicionada em 12/10/2013
Probióticos como bactérias não patogênicas para humanos com atividade antagônica contra microrganismos patogênicos. Conhecimento das características dos lactobacilos probióticos. Análise de produtos lácteos fermentados com propriedades probióticas.
resumo, adicionado em 17/04/2017
Hipóteses sobre a origem da vida na Terra. O estudo da atividade bioquímica de microorganismos, seu papel na natureza, vida humana e animal nas obras de L. Pasteur. pesquisa genética bactérias e vírus, sua variabilidade fenotípica e genotípica.
resumo, adicionado em 26/12/2013
O impacto dos probióticos na saúde humana. Propriedades imunoestimuladoras e antimutagênicas das bactérias do ácido propiônico. Efeito do iodo nas propriedades bioquímicas de bactérias probióticas. Características qualitativas de drogas iodadas, parâmetros bioquímicos.
artigo, adicionado em 24/08/2013
Produção de produtos de síntese microbiana de primeira e segunda fases, aminoácidos, ácidos orgânicos, vitaminas. Produção em larga escala de antibióticos. Produção de álcoois e polióis. Os principais tipos de bioprocessos. Engenharia metabólica de plantas.
As bactérias são de grande importância tanto na biosfera quanto na vida humana. As bactérias participam de muitos processos biológicos, especialmente no ciclo de substâncias na natureza. Significado para a biosfera:
© Bactérias putrefativas destroem compostos orgânicos contendo nitrogênio de organismos não vivos, transformando-os em húmus.
© Bactérias mineralizantes decompõem compostos orgânicos complexos de húmus em substâncias inorgânicas simples, tornando-os disponíveis para as plantas.
© Muitas bactérias podem fixar nitrogênio atmosférico. Além disso, Azotobacter, de vida livre no solo, fixa nitrogênio independentemente das plantas, e bactérias do nódulo mostram sua atividade apenas em simbiose com as raízes das plantas superiores (principalmente leguminosas), graças a essas bactérias, o solo é enriquecido com nitrogênio e o rendimento das plantas aumenta.
© Bactérias simbióticas nos intestinos de animais (principalmente herbívoros) e humanos garantem a absorção de fibras.
© Bactérias não são apenas decompositoras, mas também produtoras (criadoras) de matéria orgânica, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ deve ser utilizada por outros organismos. Os compostos formados como resultado da atividade de bactérias de um tipo podem servir como fonte de energia para bactérias de outro tipo.
© Além disso dióxido de carbono, durante a decomposição da matéria orgânica, outros gases também entram na atmosfera: H2, H2S, CH2, etc.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, as bactérias regulam a composição gasosa da atmosfera.
© As bactérias também desempenham um papel significativo nos processos de formação do solo (destruição de minerais nas rochas formadoras do solo, formação de húmus).
Algumas substâncias formadas durante a vida das bactérias também são importantes para os seres humanos. O significado deles é o seguinte:
© A atividade das bactérias é utilizada para obter produtos de ácido lático, para chucrute, ensilagem de forragem;
© para obtenção de ácidos orgânicos, álcoois, acetona, preparações enzimáticas;
© Atualmente, as bactérias são utilizadas ativamente como produtoras de muitas substâncias biologicamente ativas (antibióticos, aminoácidos, vitaminas, etc.) utilizadas na medicina, medicina veterinária e pecuária;
© graças aos métodos de engenharia genética, com a ajuda de bactérias, são obtidas substâncias necessárias como insulina humana e interferon;
© sem a participação de bactérias, os processos que ocorrem durante a secagem das folhas de tabaco, a preparação do couro para curtimento e a maceração das fibras de linho e cânhamo são impossíveis;
© O homem também usa bactérias para tratar águas residuais.
Um papel negativo é desempenhado por bactérias patogênicas que causam doenças de plantas, animais e humanos.
Muitas bactérias causam a deterioração dos alimentos, liberando substâncias tóxicas no processo.
Estrutura
As bactérias são organismos vivos muito pequenos. Eles só podem ser vistos sob um microscópio de ampliação muito alta. Todas as bactérias são unicelulares. A estrutura interna de uma célula bacteriana não é como as células de plantas e animais. Não possuem núcleo nem plastídios. A substância nuclear e os pigmentos estão presentes, mas em estado "disperso". A forma é variada.
A célula bacteriana é revestida com uma casca densa especial - a parede celular, que desempenha funções de proteção e suporte, e também dá à bactéria uma forma permanente e característica. A parede celular de uma bactéria se assemelha à casca de uma célula vegetal. É permeável: através dele, os nutrientes passam livremente para a célula e os produtos metabólicos saem para o meio ambiente. Muitas vezes, uma camada protetora adicional de muco é produzida no topo da parede celular das bactérias - uma cápsula. A espessura da cápsula pode ser muitas vezes maior que o diâmetro da própria célula, mas pode ser muito pequena. A cápsula não é uma parte obrigatória da célula, ela é formada dependendo das condições em que as bactérias entram. Ele evita que as bactérias sequem.
Na superfície de algumas bactérias existem flagelos longos (um, dois ou muitos) ou vilosidades curtas e finas. O comprimento dos flagelos pode ser muitas vezes maior que o tamanho do corpo da bactéria.
As bactérias se movem com a ajuda de flagelos e vilosidades.
Dentro da célula bacteriana há um citoplasma denso e imóvel. Tem uma estrutura em camadas, não há vacúolos, então várias proteínas (enzimas) e nutrientes de reserva estão localizados na própria substância do citoplasma. As células bacterianas não possuem núcleo. Na parte central de suas células, concentra-se uma substância que carrega informações hereditárias. Bactérias - ácido nucleico - DNA. Mas esta substância não está enquadrada no núcleo.
A organização interna de uma célula bacteriana é complexa e tem suas próprias características específicas. O citoplasma é separado da parede celular pela membrana citoplasmática. No citoplasma, a principal substância, ou matriz, ribossomos e um pequeno número de estruturas de membrana que várias funções(análogos de mitocôndrias, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi). O citoplasma das células bacterianas geralmente contém grânulos várias formas e tamanhos. Os grânulos podem ser compostos por compostos que servem como fonte de energia e carbono. Gotículas de gordura também são encontradas na célula bacteriana.
Formação de esporos
Os esporos se formam dentro da célula bacteriana. No processo de formação de esporos, uma célula bacteriana passa por uma série de processos bioquímicos. Reduz a quantidade água grátis, a atividade enzimática diminui. Isso garante a resistência dos esporos a condições ambientais adversas ( Temperatura alta, alta concentração de sal, secagem, etc.). A formação de esporos é característica de apenas um pequeno grupo de bactérias. Os esporos não são uma etapa essencial no ciclo de vida das bactérias. A esporulação começa apenas com a falta de nutrientes ou acúmulo de produtos metabólicos. Bactérias na forma de esporos podem permanecer dormentes por muito tempo. Os esporos bacterianos suportam fervura prolongada e congelamento muito longo. Quando ocorrem condições favoráveis, a disputa germina e se viabiliza. Os esporos bacterianos são adaptações para a sobrevivência em condições adversas. Os esporos bacterianos são usados para transportar condições adversas. Eles são formados a partir do interior do conteúdo da célula. Nesse caso, uma nova casca mais densa é formada ao redor do esporo. Os esporos podem tolerar temperaturas muito baixas (até -273 ° C) e muito altas. Os esporos não são mortos pela água fervente.
Comida
Muitas bactérias têm clorofila e outros pigmentos. Eles realizam a fotossíntese, como as plantas (cianobactérias, bactérias roxas). Outras bactérias obtêm energia de substâncias inorgânicas - enxofre, compostos de ferro e outros, mas a fonte de carbono, como na fotossíntese, é o dióxido de carbono.
reprodução
As bactérias se reproduzem dividindo uma célula em duas. Tendo atingido um certo tamanho, a bactéria se divide em duas bactérias idênticas. Então cada um deles começa a se alimentar, cresce, se divide e assim por diante. Após o alongamento da célula, um septo transverso é gradualmente formado e, então, as células filhas divergem; em muitas bactérias, sob certas condições, as células após a divisão permanecem conectadas em grupos característicos. Neste caso, dependendo da direção do plano de divisão e do número de divisões, formas diferentes. A reprodução por brotamento ocorre em bactérias como uma exceção.
Sob condições favoráveis, a divisão celular em muitas bactérias ocorre a cada 20-30 minutos. Com uma reprodução tão rápida, a prole de uma bactéria em 5 dias é capaz de formar uma massa que pode encher todos os mares e oceanos. Um cálculo simples mostra que 72 gerações (720.000.000.000.000.000.000 células) podem ser formadas por dia. Se traduzido em peso - 4720 toneladas. No entanto, isso não acontece na natureza, pois a maioria das bactérias morre rapidamente sob a influência da luz solar, secagem, falta de comida, aquecimento até 65-100ºС, como resultado da luta entre espécies, etc.
O papel das bactérias na natureza. Distribuição e ecologia
As bactérias são onipresentes: em corpos d'água, ar, solo. Há o menor deles no ar (mas não em lugares lotados). Nas águas dos rios pode haver até 400.000 deles em 1 cm3, e no solo - até 1.000.000.000 em 1 G. As bactérias têm atitudes diferentes em relação ao oxigênio: para alguns é necessário, para outros é destrutivo. Para a maioria das bactérias, temperaturas entre +4 e +40 °C são as mais favoráveis. A luz solar direta mata muitas bactérias.
Ocorrendo em grande número (o número de suas espécies chega a 2500), as bactérias desempenham um papel excepcionalmente importante em muitos processos naturais. Juntamente com fungos e invertebrados do solo, eles participam da decomposição de resíduos vegetais (folhas, galhos, etc.) em húmus. A atividade das bactérias saprófitas leva à formação de sais minerais, que são absorvidos pelas raízes das plantas. As bactérias do nódulo que vivem nos tecidos das raízes das mariposas, bem como algumas bactérias de vida livre, têm uma notável capacidade de assimilar o nitrogênio atmosférico, que é inacessível às plantas. Assim, as bactérias participam do ciclo de substâncias na natureza.
Microflora do solo. O número de bactérias no solo é extremamente alto - centenas de milhões e bilhões de indivíduos em 1 grama. Eles são muito mais abundantes no solo do que na água e no ar. O número total de bactérias nos solos varia. O número de bactérias depende do tipo de solo, sua condição, a profundidade das camadas. Na superfície das partículas do solo, os microrganismos estão localizados em pequenas microcolônias (20-100 células cada). Muitas vezes eles se desenvolvem nas espessuras de coágulos de matéria orgânica, em raízes de plantas vivas e moribundas, em capilares finos e dentro de torrões. A microflora do solo é muito diversificada. Diferentes grupos fisiológicos de bactérias são encontrados aqui: bactérias putrefativas, nitrificantes, fixadoras de nitrogênio, sulfurosas, etc. entre elas estão as aeróbias e anaeróbias, formas esporuladas e não esporuladas. A microflora é um dos fatores de formação do solo. A área de desenvolvimento de microrganismos no solo é a zona adjacente às raízes das plantas vivas. É chamado de rizosfera, e a totalidade dos microrganismos contidos nele é chamada de microflora da rizosfera.
Microflora de corpos d'água. A água é um ambiente natural onde os microrganismos crescem em grande número. A maioria deles entra na água do solo. Um fator que determina o número de bactérias na água, a presença de nutrientes nela. As mais limpas são as águas de poços artesianos e nascentes. Reservatórios abertos e rios são muito ricos em bactérias. O maior número de bactérias é encontrado nas camadas superficiais da água, mais próximas da costa. Com o aumento da distância da costa e o aumento da profundidade, o número de bactérias diminui. Água pura contém 100-200 bactérias em 1 ml e contaminado - 100-300 mil ou mais. Existem muitas bactérias no lodo de fundo, especialmente na camada superficial, onde as bactérias formam um filme. Há muitas bactérias de enxofre e ferro neste filme, que oxidam o sulfeto de hidrogênio em ácido sulfúrico e, assim, evitam que os peixes morram. Existem mais formas portadoras de esporos no lodo, enquanto as formas não portadoras de esporos predominam na água. Em termos de composição de espécies, a microflora da água é semelhante à microflora do solo, mas também são encontradas formas específicas. Destruindo vários resíduos que caíram na água, os microrganismos realizam gradualmente a chamada purificação biológica da água.
Microflora aérea. A microflora do ar é menos numerosa do que a microflora do solo e da água. As bactérias sobem no ar com poeira, podem ficar lá por um tempo e depois se estabelecer na superfície da terra e morrer por falta de nutrição ou sob a influência dos raios ultravioleta. O número de microrganismos no ar depende área geográfica, terreno, estação do ano, poluição por poeira, etc. cada partícula de poeira é portadora de microorganismos. A maioria das bactérias no ar empresas industriais. O ar no campo é mais limpo. O ar mais limpo é sobre florestas, montanhas, espaços nevados. As camadas superiores do ar contêm menos germes. Na microflora do ar existem muitas bactérias pigmentadas e portadoras de esporos que são mais resistentes do que outras aos raios ultravioleta.
Microflora do corpo humano. O corpo de uma pessoa, mesmo completamente saudável, é sempre portador de microflora. Quando o corpo humano entra em contato com o ar e o solo, uma variedade de microrganismos, incluindo patógenos (bacilos do tétano, gangrena gasosa, etc.), se instala na roupa e na pele. As partes expostas do corpo humano são mais frequentemente contaminadas. E. coli, estafilococos são encontrados nas mãos. Existem mais de 100 tipos de micróbios na cavidade oral. A boca, com sua temperatura, umidade, resíduos de nutrientes, é um excelente ambiente para o desenvolvimento de microrganismos. O estômago tem uma reação ácida, então a maior parte dos microrganismos morre. A partir do intestino delgado, a reação torna-se alcalina, ou seja, favorável aos micróbios. A microflora no intestino grosso é muito diversificada. Cada adulto excreta cerca de 18 bilhões de bactérias diariamente com excrementos, ou seja, mais indivíduos do que humanos o Globo. Órgãos internos que não estão conectados ao ambiente externo (cérebro, coração, fígado, bexiga, etc.) geralmente estão livres de micróbios. Os micróbios entram nesses órgãos apenas durante a doença.
A importância das bactérias na vida humana
Os processos de fermentação são de grande importância; isso é o que geralmente é chamado de decomposição de carboidratos. Assim, como resultado da fermentação, o leite se transforma em kefir e outros produtos; a ensilagem da forragem também é fermentação. A fermentação também ocorre no intestino humano. Sem as bactérias apropriadas (como E. coli), os intestinos não podem funcionar normalmente. O apodrecimento, útil na natureza, é altamente indesejável na vida cotidiana (por exemplo, deterioração de produtos de carne). A fermentação (por exemplo, leite azedo) também nem sempre é útil. Para que os produtos não se deteriorem, eles são salgados, secos, enlatados, mantidos em geladeiras. Assim, a atividade das bactérias é reduzida.
Bactéria patogênica
Os esporos bacterianos, ao contrário dos esporos fúngicos, não se reproduzem, mas servir como uma adaptação para suportar condições adversas. Cada bactéria se transforma em apenas um esporo. Quando as condições ambientais se tornam adequadas, o esporo se regenera novamente em uma bactéria com um metabolismo normal.
No estado de esporos, muitas bactérias são capazes de sobreviver a temperaturas críticas (de fervura a menos profunda) e permanecem viáveis por centenas de anos.
Com a formação de esporos bacterianos, o volume do citoplasma diminui devido à perda de água. Como resultado, o esporo é geralmente menor e mais leve que a própria bactéria.
Os esporos são facilmente transportados pelo vento, o que significa que sua formação pode ser considerada não apenas um mecanismo de proteção, mas também um método de assentamento.
Esporos em fungos também servem para assentamento, mas aqui sua principal função é a reprodução, o que não é o caso dos procariontes.
As disputas podem se formar de diferentes maneiras. Na maioria das vezes, os chamados endósporos são formados. Nesse caso, a membrana celular se projeta para dentro, o citoplasma passa para lá com seu conteúdo e o restante da bactéria se transforma em uma camada protetora, que é encerrada na membrana celular por fora e por dentro.
As bactérias vivem no planeta Terra há mais de 3,5 bilhões de anos. Durante este tempo eles aprenderam muito e se adaptaram a muito. Agora eles estão ajudando as pessoas. Bactérias e homem tornaram-se inseparáveis. A massa total de bactérias é enorme. São cerca de 500 bilhões de toneladas.
As bactérias benéficas desempenham duas das funções ecológicas mais importantes - fixam nitrogênio e participam da mineralização de resíduos orgânicos. O papel das bactérias na natureza é global. Eles estão envolvidos no movimento, concentração e dispersão de elementos químicos na biosfera terrestre.
A importância das bactérias benéficas para os seres humanos é grande. Eles compõem 99% de toda a população que habita seu corpo. Graças a eles, uma pessoa vive, respira e come.
Importante. Eles fornecem suporte completo à vida.
As bactérias são bastante simples. Os cientistas sugerem que eles apareceram pela primeira vez no planeta Terra.
O corpo humano é habitado por coisas úteis e. O equilíbrio existente entre o corpo humano e as bactérias foi polido durante séculos.
Como os cientistas calcularam, o corpo humano contém de 500 a 1000 tipos diferentes de bactérias ou trilhões desses inquilinos incríveis, o que representa até 4 kg de peso total. Até 3 quilogramas de corpos microbianos são encontrados apenas nos intestinos. Os demais estão no trato urogenital, na pele e em outras cavidades do corpo humano. Os micróbios enchem o corpo de um recém-nascido desde os primeiros minutos de sua vida e finalmente formam a composição da microflora intestinal por 10 a 13 anos.
Estreptococos, lactobacilos, bifidobactérias, enterobactérias, fungos, vírus intestinais, protozoários não patogênicos vivem no intestino. Lactobacilos e bifidobactérias compõem 60% da flora intestinal. A composição deste grupo é sempre constante, são os mais numerosos e desempenham as principais funções.
A importância deste tipo de bactéria é enorme.
Arroz. 1. A foto mostra bifidobactérias. Visualização de computador.
A importância desse tipo de bactéria para os humanos é grande.
Arroz. 2. A foto mostra E. coli (imagem de computador 3D).
Arroz. 3. Na foto, as bactérias benéficas são os lactobacilos (imagem de computador 3D).
micróbios amonificantes(causando decomposição), com a ajuda de uma série de enzimas que eles possuem, eles são capazes de decompor os restos de animais e plantas mortos. Quando as proteínas se decompõem, nitrogênio e amônia são liberados.
Urobactéria decompõem a uréia, que o homem e todos os animais do planeta secretam diariamente. Sua quantidade é enorme e chega a 50 milhões de toneladas por ano.
Um certo tipo de bactéria está envolvido na oxidação da amônia. Este processo é chamado de nitrificação.
Micróbios desnitrificantes devolver o oxigênio molecular do solo para a atmosfera.
Arroz. 4. Na foto, bactérias benéficas são micróbios amonificantes. Eles expõem os restos de animais e plantas mortos à decomposição.
A importância das bactérias na vida dos seres humanos, animais, plantas, fungos e bactérias é enorme. Como você sabe, o nitrogênio é necessário para sua existência normal. Mas as bactérias não podem absorver nitrogênio no estado gasoso. Acontece que as algas verde-azuladas podem ligar nitrogênio e formar amônia ( cianobactéria), fixadores de nitrogênio de vida livre e especial . Todas essas bactérias úteis produzem até 90% do nitrogênio ligado e envolvem até 180 milhões de toneladas de nitrogênio no fundo de nitrogênio do solo.
As bactérias do nódulo coexistem bem com plantas leguminosas e espinheiro marinho.
Plantas como alfafa, ervilhas, tremoços e outras leguminosas têm os chamados "apartamentos" para bactérias de nódulo em suas raízes. Essas plantas são plantadas em solos esgotados para enriquecê-los com nitrogênio.
Arroz. 5. A foto mostra bactérias do nódulo na superfície do cabelo da raiz de uma planta leguminosa.
Arroz. 6. Foto da raiz de uma leguminosa.
Arroz. 7. Na foto, as bactérias benéficas são as cianobactérias.
O carbono é a substância celular mais importante de um animal e flora assim como o mundo vegetal. Constitui 50% da matéria seca da célula.
Muito carbono é encontrado na fibra que os animais comem. Em seu estômago, a fibra se decompõe sob a ação de micróbios e depois, na forma de esterco, sai.
Decompor fibra bactérias de celulose. Como resultado de seu trabalho, o solo é enriquecido com húmus, o que aumenta significativamente sua fertilidade, e o dióxido de carbono é devolvido à atmosfera.
Arroz. 8. Os simbiontes intracelulares são de cor verde, a massa de madeira processada é de cor amarela.
Proteínas e lipídios contêm uma grande quantidade de fósforo, cuja mineralização é realizada Você. megatério(do gênero de bactérias putrefativas).
bactérias de ferro participar de processos de mineralização compostos orgânicos contendo ferro. Como resultado de sua atividade em pântanos e lagos, uma grande quantidade de minério de ferro e depósitos de ferromanganês.
Bactérias sulfurosas vivem na água e no solo. Há muitos deles no estrume. Eles participam do processo de mineralização de substâncias contendo enxofre de origem orgânica. No processo de decomposição de substâncias orgânicas contendo enxofre, é liberado gás sulfeto de hidrogênio, que é extremamente tóxico para meio Ambiente, incluindo todos os seres vivos. As bactérias sulfurosas, como resultado de sua atividade vital, transformam esse gás em um composto inativo e inofensivo.
Arroz. 9. Apesar da aparente falta de vida, ainda há vida no Rio Tinto. São várias bactérias oxidantes de ferro e muitas outras espécies que só podem ser encontradas neste local.
Arroz. 10. Bactérias sulfurosas verdes na coluna Winogradsky.
As bactérias que participam ativamente da mineralização de compostos orgânicos são consideradas limpadoras (ordenadoras) do planeta Terra. Com a ajuda deles, a matéria orgânica de plantas e animais mortos se transforma em húmus, que os microrganismos do solo transformam em sais minerais, tão necessário para a construção dos sistemas de raízes, caule e folhas das plantas.
Arroz. 11. A mineralização das substâncias orgânicas que entram no reservatório ocorre como resultado da oxidação bioquímica.
As células dos organismos vegetais se ligam umas às outras (cimento) com uma substância especial chamada pectina. Alguns tipos de bactérias do ácido butírico têm a capacidade de fermentar essa substância, que, quando aquecida, se transforma em uma massa gelatinosa (pectis). Este recurso é usado ao embeber plantas que contêm muitas fibras (linho, cânhamo).
Arroz. 12. Existem várias maneiras de obter trusts. O mais comum é o método biológico, no qual a conexão da parte fibrosa com os tecidos circundantes é destruída sob a influência de microrganismos. O processo de fermentação de substâncias pectinas de plantas liberianas é chamado de lóbulo e a palha embebida é chamada de confiança.
bactérias purificadoras de água, estabilizar o nível de sua acidez. Com a ajuda deles, os sedimentos do fundo são reduzidos, a saúde dos peixes e plantas que vivem na água melhora.
Recentemente, um grupo de cientistas de diferentes países descobriu bactérias que destroem detergentes que fazem parte de detergentes sintéticos e alguns medicamentos.
Arroz. 13. A atividade das xenobactérias é amplamente utilizada na limpeza de solos e corpos d'água contaminados com derivados de petróleo.
Arroz. 14. Cúpulas de plástico que purificam a água. Eles contêm bactérias heterotróficas que se alimentam de materiais contendo carbono e bactérias autotróficas que se alimentam de amônia e materiais contendo nitrogênio. O sistema de tubos os mantém vivos.
Habilidade bactérias oxidantes de enxofre tiônicas usado para enriquecer minérios de cobre e urânio.
Arroz. 15. Na foto, as bactérias benéficas são Thiobacilli e Acidithiobacillus ferrooxidans (micrografia eletrônica). Eles são capazes de extrair íons de cobre para lixiviação de resíduos que são formados durante o enriquecimento de flotação de minérios de sulfeto.
Micróbios butíricos estão em todo lugar. Existem mais de 25 tipos desses micróbios. Eles participam do processo de decomposição de proteínas, gorduras e carboidratos.
A fermentação butírica é causada por bactérias anaeróbicas formadoras de esporos pertencentes ao gênero Clostridium. Eles são capazes de fermentar vários açúcares, álcoois, ácidos orgânicos, amido, fibra.
Arroz. 16. Na foto, microorganismos butíricos (visualização por computador).
Muitas espécies do mundo animal se alimentam de plantas, que são baseadas em fibras. Para digerir a fibra (celulose), os animais são ajudados por micróbios especiais, cuja residência é certas seções do trato gastrointestinal.
A atividade vital dos animais é acompanhada pela liberação de uma enorme quantidade de esterco. A partir dele, alguns microrganismos podem produzir metano (“gás do pântano”), que é utilizado como combustível e matéria-prima na síntese orgânica.
Arroz. 17. Gás metano como combustível para carros.
O papel das bactérias na vida humana é enorme. As bactérias lácticas são amplamente utilizadas na indústria alimentar:
As bactérias lácticas são estreptococos de leite, estreptococos cremosos, búlgaro, acidófilo, grão termofílico e palitos de pepino. Bactérias do gênero Streptococcus e Lactobacillus conferem aos produtos uma textura mais espessa. Como resultado de sua atividade vital, a qualidade dos queijos melhora. Eles dão ao queijo um certo sabor de queijo.
Arroz. 18. Na foto, bactérias benéficas - lactobacilos ( cor rosa), bacilo búlgaro e estreptococo termofílico.
Arroz. 19. Na foto, bactérias benéficas são cogumelo kefir (tibetano ou leite) e bastões de ácido lático antes de serem introduzidos diretamente no leite.
Arroz. 20. Produtos lácteos.
Arroz. 21. Os estreptococos termofílicos (Streptococcus thermophilus) são utilizados na preparação do queijo mozzarella.
Arroz. 22. Existem muitas opções para penicilina de mofo. Crosta aveludada, veios esverdeados, sabor único e aroma medicinal de amônia dos queijos são únicos. O sabor de cogumelos dos queijos depende do local e da duração do amadurecimento.
Arroz. 23. Bifiliz - uma preparação biológica para administração oral, contendo uma massa de bifidobactérias vivas e lisozima.
A indústria alimentícia utiliza principalmente a espécie de levedura Saccharomyces cerevisiae. Eles realizam a fermentação alcoólica, razão pela qual são amplamente utilizados no ramo de panificação. O álcool evapora durante o cozimento e as bolhas de dióxido de carbono formam o miolo do pão.
Desde 1910, o fermento foi adicionado às salsichas. A levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae é utilizada para a produção de vinhos, cerveja e kvass.
Arroz. 24. Kombucha é uma simbiose amigável de varas de vinagre e fermento. Surgiu em nossa área no século passado.
Arroz. 25. Leveduras secas e úmidas são amplamente utilizadas na indústria de panificação.
Arroz. 26. Visão microscópica das células de levedura Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces cerevisiae - levedura de vinho "real".
Pasteur também provou que microorganismos especiais participam da oxidação do ácido acético - palitos de vinagre que são amplamente encontrados na natureza. Eles se instalam nas plantas, penetram em vegetais e frutas maduros. Há muitos deles em vegetais e frutas em conserva, vinho, cerveja e kvass.
A capacidade do vinagre de oxidar o álcool etílico em ácido acético é utilizada hoje para a produção de vinagre utilizado para fins alimentícios e na preparação de ração animal - ensilagem (enlatamento).
Arroz. 27. O processo de ensilagem da forragem. A silagem é um alimento suculento com alto valor nutricional.
O estudo da atividade vital dos micróbios permitiu aos cientistas usar algumas bactérias para a síntese de drogas antibacterianas, vitaminas, hormônios e enzimas.
Eles ajudam a combater muitas doenças infecciosas e virais. A maioria dos antibióticos é produzida actinomicetos, menos frequentemente bactérias não micelares. A penicilina, derivada de fungos, destrói a parede celular das bactérias. Estreptomicetos produzem estreptomicina, que inativa os ribossomos das células microbianas. paus de feno ou Bacillus subtilis acidificar o ambiente. Eles inibem o crescimento de microrganismos putrefativos e condicionalmente patogênicos devido à formação de várias substâncias antimicrobianas. Hay stick produz enzimas que destroem substâncias que são formadas como resultado da decomposição putrefativa dos tecidos. Eles estão envolvidos na síntese de aminoácidos, vitaminas e compostos imunoativos.
Usando a tecnologia da engenharia genética, hoje os cientistas aprenderam a usar para a produção de insulina e interferon.
Supõe-se que várias bactérias sejam usadas para produzir uma proteína especial que pode ser adicionada à alimentação do gado e à alimentação humana.
Arroz. 28. Na foto, esporos de bacilo do feno ou Bacillus subtilis (pintado de azul).
Arroz. 29. Biosporin-Biopharma é um medicamento doméstico que contém bactérias apatogênicas do gênero Bacillus.
Hoje, a técnica é amplamente utilizada fitobactérias para a produção de herbicidas seguros. toxinas Bacillus thuringiensis emitem Cry-toxinas perigosas para os insetos, o que possibilita o uso desse recurso de microorganismos no combate a pragas de plantas.
Proteases ou clivam ligações peptídicas entre os aminoácidos que compõem as proteínas. A amilase decompõe o amido. pau de feno (B. subtilis) produz proteases e amilases. As amilases bacterianas são usadas na fabricação de detergente para a roupa.
Arroz. 30. O estudo da atividade vital dos micróbios permite aos cientistas aplicar algumas de suas propriedades em benefício do homem.
A importância das bactérias na vida humana é enorme. As bactérias benéficas têm sido companheiras constantes do homem por muitos milênios. A tarefa da humanidade não é perturbar esse delicado equilíbrio que se desenvolveu entre os microrganismos que vivem dentro de nós e no meio ambiente. O papel das bactérias na vida humana é enorme. Os cientistas estão constantemente descobrindo as propriedades benéficas dos microrganismos, cujo uso na vida cotidiana e na produção é limitado apenas por suas propriedades.
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Características dos micróbios da organização celular
A ampla distribuição de microrganismos indica seu enorme papel na natureza. Com sua participação, ocorre a decomposição de várias substâncias orgânicas em solos e corpos d'água, determinam a circulação de substâncias e energia na natureza; fertilidade do solo, a formação de carvão, petróleo e muitos outros minerais dependem de sua atividade. Os microrganismos estão envolvidos no intemperismo pedras e outros processos naturais.
Muitos microrganismos são utilizados na produção industrial e agrícola. Assim, a panificação, a fabricação de produtos lácteos fermentados, a vinificação, a produção de vitaminas, enzimas, proteínas de alimentos e rações, ácidos orgânicos e muitas substâncias usadas na agricultura, indústria e medicina baseiam-se na atividade de vários microrganismos. O uso de microrganismos na produção agrícola e na criação de animais é especialmente importante. O enriquecimento do solo com nitrogênio depende deles, o controle de pragas de culturas agrícolas com a ajuda de preparações microbianas, preparação adequada e armazenamento de alimentos para animais, criação de proteínas alimentares, antibióticos e substâncias microbianas para nutrição animal.
Os microrganismos têm um efeito positivo nos processos de decomposição de substâncias de origem não natural - xenobióticos, sintetizados artificialmente, caindo em solos e corpos d'água e poluindo-os.
Juntamente com os microrganismos benéficos, existem grupo grande os chamados microorganismos patogênicos, ou patogênicos, que causam várias doenças de animais agrícolas, plantas, insetos e humanos. Como resultado de sua atividade vital, surgem epidemias de doenças contagiosas de humanos e animais, o que afeta o desenvolvimento da economia e das forças produtivas da sociedade.
Os dados científicos mais recentes não só ampliaram significativamente a compreensão dos microrganismos do solo e os processos que eles causam no meio ambiente, mas também possibilitaram a criação de novas indústrias na indústria e na produção agrícola. Por exemplo, os antibióticos secretados por microrganismos do solo foram descobertos e foi demonstrada a possibilidade de seu uso para o tratamento de humanos, animais e plantas, bem como para o armazenamento de produtos agrícolas. A capacidade dos microrganismos do solo de formar substâncias biologicamente ativas foi descoberta: vitaminas, aminoácidos, estimulantes de crescimento de plantas - substâncias de crescimento, etc. Foram encontradas maneiras de usar a proteína de microorganismos para alimentar animais de fazenda. Foram identificadas preparações microbianas que aumentam o fluxo de nitrogênio do ar para o solo.
A descoberta de novos métodos para obtenção de formas modificadas hereditárias de microrganismos benéficos possibilitou o uso mais amplo de microrganismos na produção agrícola e industrial, bem como na medicina. O desenvolvimento de genes ou engenharia genética é especialmente promissor. Suas conquistas garantiram o desenvolvimento da biotecnologia, o surgimento de microrganismos altamente produtivos que sintetizam proteínas, enzimas, vitaminas, antibióticos, substâncias de crescimento e outros produtos necessários para a pecuária e produção agrícola.
A humanidade sempre esteve em contato com micro-organismos, por milênios, mesmo sem saber. Desde tempos imemoriais, as pessoas observam a fermentação da massa, bebidas alcoólicas preparadas, leite fermentado, queijos feitos, várias doenças, incluindo epidemias. A evidência deste último nos livros bíblicos é uma indicação de uma doença epidêmica (provavelmente uma praga) com recomendações para queimar cadáveres e realizar abluções.
De acordo com a classificação de microrganismos atualmente aceita, de acordo com o tipo de nutrição, eles são divididos em vários grupos, dependendo das fontes de energia e do consumo de carbono. Portanto, existem fototróficos que usam a energia da luz solar e quimiotróficos, cujo material energético é uma variedade de substâncias orgânicas e inorgânicas.
Dependendo da forma como os microrganismos obtêm carbono do meio ambiente, eles são divididos em dois grupos: autotróficos ("auto-alimentação"), utilizando o dióxido de carbono como única fonte de carbono, e heterotróficos ("alimentando-se à custa de outros" ), recebendo carbono na composição de compostos orgânicos reduzidos bastante complexos.
Assim, de acordo com o método de obtenção de energia e carbono, os microrganismos podem ser divididos em fotoautotróficos, fotoheterotróficos, quimioautotróficos e quimioheterotróficos. Dentro do grupo, dependendo da natureza do substrato oxidável, chamado de doador de elétrons (doador de H), por sua vez, existem organotróficos que consomem energia durante a decomposição de substâncias orgânicas, e litotróficos (do grego litos - pedra), que recebem energia devido à oxidação de substâncias inorgânicas. Portanto, dependendo da fonte de energia e do doador de elétrons utilizado pelos microrganismos, deve-se distinguir entre fotoorganotróficos, fotolitotróficos, quimioorganotróficos e quimiolitotróficos. Assim, existem oito tipos possíveis de alimentos.
Cada grupo de microrganismos possui um tipo específico de nutrição. Abaixo está uma descrição dos tipos mais comuns de nutrição e uma breve lista de microrganismos que os realizam.
Na fototrofia, a fonte de energia é a luz solar. A fotolitoautotrofia é um tipo de nutrição característica de microrganismos que utilizam a energia luminosa para sintetizar substâncias celulares a partir de CO 2 e compostos inorgânicos (H 2 0, H 2 S, S°), ou seja, realizando a fotossíntese. Este grupo inclui cianobactérias, bactérias sulfurosas roxas e bactérias sulfurosas verdes.
As cianobactérias (ordem Cyanobacteria1es), como as plantas verdes, reduzem o CO 2 a matéria orgânica por meios fotoquímicos usando o hidrogênio da água:
C0 2 + H 2 0 luz-› (CH 2 O) * + O 2
As bactérias roxas sulfurosas (família Chromatiaceae) contêm bacterioclorofilas a e b, que determinam a capacidade desses microrganismos de fotossintetizar, e vários pigmentos carotenóides.
Para restaurar o CO 2 em matéria orgânica as bactérias deste grupo usam hidrogênio, que faz parte do H 2 5. Ao mesmo tempo, grânulos de enxofre se acumulam no citoplasma, que é então oxidado em ácido sulfúrico:
C0 2 + 2H 2 S luz-› (CH 2 O) + H 2 + 2S
3CO 2 + 2S + 5H 2 O luz-> 3 (CH 2 0) + 2H 2 S0 4
Bactérias sulfurosas roxas são geralmente anaeróbicas obrigatórias.
As bactérias verdes sulfurosas (família Chlorobiaceae) contêm bacterioclorofilas verdes com e, em pequena quantidade, bacterioclorofila, bem como vários carotenóides. Assim como as bactérias sulfurosas roxas, elas são anaeróbias estritas e são capazes de oxidar sulfeto de hidrogênio, sulfetos e sulfitos no processo de fotossíntese, acumulando enxofre, que na maioria dos casos é oxidado a 50^" 2.
A fotoorganoheterotrofia é um tipo de nutrição característica de microrganismos que, além da fotossíntese, também podem utilizar compostos orgânicos simples para obter energia. As bactérias roxas não sulfurosas pertencem a este grupo.
Bactérias roxas não sulfurosas (família Rhjdospirillaceae) contêm bacterioclorofilas a e b, bem como vários carotenóides. Eles não são capazes de oxidar o sulfeto de hidrogênio (H 2 S), acumular enxofre e liberá-lo no meio ambiente.
Na quimiotrofia, a fonte de energia são compostos inorgânicos e orgânicos. A quimolitoautotrofia é um tipo de nutrição característica de microrganismos que obtêm energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos, como H 2, NH 4 +, N0 2 -, Fe 2+, H 2 S, S°, S0z 2 -, S 2 0z 2-, CO, etc. O próprio processo de oxidação é chamado de quimiossíntese. O carbono para a construção de todos os componentes das células quimiolitoautotróficas é obtido a partir do dióxido de carbono.
A quimiossíntese em microrganismos (bactérias de ferro e bactérias nitrificantes) foi descoberta em 1887-1890. famoso microbiologista russo S.N. Vinogradsky. A quimiolitoautotrofia é realizada por bactérias nitrificantes (oxidam amônia ou nitrito), bactérias sulfurosas (oxidam sulfeto de hidrogênio, enxofre elementar e alguns compostos inorgânicos simples de enxofre), bactérias que oxidam hidrogênio em água, bactérias de ferro que podem oxidar compostos ferrosos, etc.
Uma ideia da quantidade de energia obtida durante os processos de quimiolitoautotrofia causados por essas bactérias é dada pelas seguintes reações:
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 quimioorganoheterotrofia é um tipo de nutrição característica de microrganismos que obtêm a energia e o carbono necessários a partir de compostos orgânicos. Entre esses microrganismos estão muitas espécies aeróbicas e anaeróbicas que vivem em solos e outros substratos.
