تعيش البكتيريا على كوكب الأرض منذ أكثر من 3.5 مليار سنة. خلال هذا الوقت تعلموا الكثير وتكيفوا مع الكثير. الآن هم يساعدون الناس. أصبحت البكتيريا والإنسان لا ينفصلان. الكتلة الكلية للبكتيريا هائلة. حوالي 500 مليار طن.
تؤدي البكتيريا المفيدة وظيفتين من أهم الوظائف البيئية - فهي تثبت النيتروجين وتشارك في تمعدن المخلفات العضوية. دور البكتيريا في الطبيعة عالمي. يشاركون في حركة وتركيز وتشتت العناصر الكيميائية في المحيط الحيوي للأرض.
أهمية البكتيريا المفيدة للإنسان كبيرة. يشكلون 99٪ من مجموع السكان الذين يسكنون جسده. بفضلهم ، يعيش الإنسان ويتنفس ويأكل.
مهم. أنها توفر دعم الحياة الكامل.
البكتيريا بسيطة جدًا. يقترح العلماء أنهم ظهروا لأول مرة على كوكب الأرض.
البكتيريا المفيدة في جسم الإنسان
يسكن جسم الإنسان كل من المفيد و. لقد تم صقل التوازن الموجود بين جسم الإنسان والبكتيريا لعدة قرون.
كما حسب العلماء ، يحتوي جسم الإنسان من 500 إلى 1000 نوع مختلف من البكتيريا أو تريليونات من هؤلاء المستأجرين المذهلين ، والتي تصل إلى 4 كجم من الوزن الإجمالي. يوجد ما يصل إلى 3 كيلوغرامات من الأجسام الميكروبية في الأمعاء فقط. ما تبقى منهم في الجهاز البولي التناسلي ، على الجلد وتجاويف أخرى في جسم الإنسان. تملأ الميكروبات جسم المولود الجديد من الدقائق الأولى من حياته وتشكل أخيرًا تكوين البكتيريا المعوية بنسبة 10-13 عامًا.
المكورات العقدية ، العصيات اللبنية ، البكتيريا المشقوقة ، البكتيريا المعوية ، الفطريات ، الفيروسات المعوية ، البروتوزوا غير المسببة للأمراض تعيش في الأمعاء. تشكل العصيات اللبنية و bifidobacteria 60٪ من الجراثيم المعوية. دائمًا ما يكون تكوين هذه المجموعة ثابتًا ، فهي الأكثر عددًا وتؤدي الوظائف الرئيسية.
المشقوقة
أهمية هذا النوع من البكتيريا هائلة.
- بفضلهم ، يتم إنتاج الأسيتات وحمض اللبنيك. عن طريق تحمض موائلها ، فإنها تمنع النمو الذي يسبب التسوس والتخمير.
- بفضل البكتيريا المشقوقة ، يتم تقليل خطر الإصابة بالحساسية الغذائية عند الأطفال.
- أنها توفر تأثيرات مضادة للأكسدة ومضادة للأورام.
- تشارك Bifidobacteria في تخليق فيتامين سي.
- تشارك Bifido- و Lactobacilli في امتصاص فيتامين د والكالسيوم والحديد.
أرز. 1. تظهر الصورة البكتيريا المشقوقة. التصور الحاسوبي.
القولونية
أهمية هذا النوع من البكتيريا للإنسان كبيرة.
- يتم إيلاء اهتمام خاص لممثل هذا الجنس Escherichia coli M17. إنه قادر على إنتاج مادة كوزيلين ، التي تمنع نمو عدد من الميكروبات المسببة للأمراض.
- بالمشاركة ، يتم تصنيع الفيتامينات K والمجموعة B (B1 و B2 و B5 و B6 و B7 و B9 و B12) وأحماض الفوليك والنيكوتين.
أرز. 2. تظهر الصورة الإشريكية القولونية (صورة كمبيوتر ثلاثية الأبعاد).
الدور الإيجابي للبكتيريا في حياة الإنسان
- بمشاركة bifido- ، lacto- ، والبكتيريا المعوية ، يتم تصنيع الفيتامينات K ، C ، المجموعة B (B1 ، B2 ، B5 ، B6 ، B7 ، B9 و B12) ، أحماض الفوليك والنيكوتين.
- بسبب انهيار المكونات الغذائية غير المهضومة من الأمعاء العلوية - النشا والسليلوز والبروتين وكسور الدهون.
- تحافظ البكتيريا المعوية على استقلاب الماء والملح والتوازن الأيوني.
- بسبب إفراز مواد خاصة ، تمنع البكتيريا المعوية نمو البكتيريا المسببة للأمراض التي تسبب التعفن والتخمير.
- تشارك Bifido- و lacto- و enterobacteria في إزالة السموم من المواد التي تدخل من الخارج وتتشكل داخل الجسم نفسه.
- تلعب البكتيريا المعوية دورًا مهمًا في استعادة المناعة المحلية. بفضله ، يزداد عدد الخلايا الليمفاوية ونشاط الخلايا البلعمية وإنتاج الغلوبولين المناعي أ.
- بفضل البكتيريا المعوية ، يتم تحفيز تطور الجهاز اللمفاوي.
- تزداد مقاومة ظهارة الأمعاء للمواد المسرطنة.
- الميكروفلورا تحمي الغشاء المخاطي للأمعاء وتوفر الطاقة لظهارة الأمعاء.
- ينظمون حركية الأمعاء.
- تكتسب الجراثيم المعوية المهارات اللازمة لالتقاط الفيروسات وإزالتها من الكائن الحي المضيف ، الذي تعايش معه لسنوات عديدة.
- أهمية البكتيريا في الحفاظ على التوازن الحراري للجسم كبيرة. تتغذى البكتيريا المعوية على المواد التي لا يهضمها النظام الأنزيمي ، والتي تأتي من الجهاز الهضمي العلوي. نتيجة للتفاعلات الكيميائية الحيوية المعقدة ، يتم إنتاج كمية هائلة من الطاقة الحرارية. تنتقل الحرارة في جميع أنحاء الجسم مع تدفق الدم وتدخل جميع الأعضاء الداخلية. هذا هو السبب في أن الشخص يتجمد دائمًا عندما يتضور جوعًا.
- تنظم البكتيريا المعوية إعادة امتصاص مكونات حمض الصفراء (الكوليسترول) والهرمونات وما إلى ذلك.
أرز. 3. في الصورة ، البكتيريا المفيدة هي العصيات اللبنية (صورة كمبيوتر ثلاثية الأبعاد).
دور البكتيريا في إنتاج النيتروجين
تحفيز الميكروبات(يسبب التسوس) ، بمساعدة عدد من الإنزيمات الموجودة لديهم ، يمكنهم تحلل بقايا الحيوانات والنباتات الميتة. عندما تتحلل البروتينات ، يتم إطلاق النيتروجين والأمونيا.
يوروبكتيرياتحلل اليوريا التي يفرزها الإنسان وجميع حيوانات الكوكب يوميًا. كميتها ضخمة وتصل إلى 50 مليون طن في السنة.
يشارك نوع معين من البكتيريا في أكسدة الأمونيا. هذه العملية تسمى النيتروفيشن.
إزالة النتروجين من الميكروباتإعادة الأكسجين الجزيئي من التربة إلى الغلاف الجوي.
أرز. 4. في الصورة ، البكتيريا المفيدة تعمل على تحفيز الميكروبات. يعرضون بقايا الحيوانات والنباتات الميتة للتحلل.
دور البكتيريا في الطبيعة: تثبيت النيتروجين
أهمية البكتيريا في حياة الإنسان والحيوان والنبات والفطريات والبكتيريا هائلة. كما تعلمون ، فإن النيتروجين ضروري لوجودهم الطبيعي. لكن البكتيريا لا تستطيع امتصاص النيتروجين في الحالة الغازية. اتضح أن الطحالب الخضراء المزرقة يمكنها ربط النيتروجين وتكوين الأمونيا ( البكتيريا الزرقاء), مثبتات النيتروجين حرة المعيشةوخاصة . كل هذه البكتيريا المفيدة تنتج ما يصل إلى 90٪ من النيتروجين المرتبط وتشتمل على ما يصل إلى 180 مليون طن من النيتروجين في صندوق النيتروجين في التربة.
تتعايش بكتيريا العقيدات جيدًا مع النباتات البقولية ونبق البحر.
تحتوي النباتات مثل البرسيم والبازلاء والترمس والبقوليات الأخرى على ما يسمى "شقق" لبكتيريا العقيدات على جذورها. تزرع هذه النباتات في تربة مستنفدة لإثرائها بالنيتروجين.
أرز. 5. تظهر الصورة بكتيريا العقيدات على سطح شعر جذر نبات بقولي.
أرز. 6. صورة لجذر نبات البقول.
أرز. 7. في الصورة ، البكتيريا النافعة هي البكتيريا الزرقاء.
دور البكتيريا في الطبيعة: دورة الكربون
الكربون هو أهم مادة خلوية في عالم الحيوان والنبات ، وكذلك في عالم النبات. تشكل 50٪ من المادة الجافة للخلية.
يوجد الكثير من الكربون في الألياف التي تأكلها الحيوانات. تتحلل الألياف في معدتهم تحت تأثير الميكروبات ثم تخرج في شكل روث.
تحلل الألياف بكتيريا السليلوز. نتيجة لعملهم ، تم إثراء التربة بالدبال ، مما يزيد بشكل كبير من خصوبتها ، ويعود ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.
أرز. 8. المتعايشات داخل الخلايا ملونة باللون الأخضر ، وكتلة الخشب المعالج ملونة بالأصفر.
دور البكتيريا في تحويل الفوسفور والحديد والكبريت
تحتوي البروتينات والدهون على كمية كبيرة من الفوسفور ، ويتم تمعدنها أنت. ميغاثيريوم(من جنس البكتيريا المتعفنة).
بكتيريا الحديدالمشاركة في عمليات تمعدن المركبات العضوية المحتوية على الحديد. نتيجة لأنشطتهم ، تتشكل كمية كبيرة من رواسب خام الحديد والمنغنيز الحديدي في المستنقعات والبحيرات.
بكتيريا الكبريتيعيشون في الماء والتربة. يوجد الكثير منهم في السماد. يشاركون في عملية تمعدن المواد العضوية المحتوية على الكبريت. في عملية تحلل المواد العضوية المحتوية على الكبريت ، يتم إطلاق غاز كبريتيد الهيدروجين ، وهو شديد السمية للبيئة ، بما في ذلك جميع الكائنات الحية. تحول بكتيريا الكبريت ، نتيجة لنشاطها الحيوي ، هذا الغاز إلى مركب غير نشط وغير ضار.
أرز. 9. على الرغم من انعدام الحياة الواضح ، لا تزال هناك حياة في نهر ريو تينتو. هذه أنواع مختلفة من البكتيريا المؤكسدة للحديد والعديد من الأنواع الأخرى التي لا يمكن العثور عليها إلا في هذا المكان.
أرز. 10. بكتيريا الكبريت الأخضر في عمود Winogradsky.
دور البكتيريا في الطبيعة: تمعدن المخلفات العضوية
تعتبر البكتيريا التي تلعب دورًا نشطًا في تمعدن المركبات العضوية منظفات (مرتبة) لكوكب الأرض. بمساعدتهم ، تتحول المادة العضوية للنباتات والحيوانات الميتة إلى دبال ، حيث تتحول الكائنات الحية الدقيقة في التربة إلى أملاح معدنية ، وهي ضرورية جدًا لبناء أنظمة الجذر والساق والأوراق للنباتات.
أرز. 11. يحدث تمعدن المواد العضوية التي تدخل المكمن نتيجة للأكسدة البيوكيميائية.
دور البكتيريا في الطبيعة: تخمر البكتين
ترتبط خلايا الكائنات الحية النباتية ببعضها البعض (الأسمنت) بمادة خاصة تسمى البكتين. تمتلك بعض أنواع بكتيريا حمض الزبد القدرة على تخمير هذه المادة ، والتي عند تسخينها تتحول إلى كتلة هلامية (بكتيس). تُستخدم هذه الميزة عند نقع النباتات التي تحتوي على الكثير من الألياف (الكتان ، القنب).
أرز. 12. هناك عدة طرق للحصول على ائتمانات. الطريقة الأكثر شيوعًا هي الطريقة البيولوجية ، حيث يتم تدمير اتصال الجزء الليفي بالأنسجة المحيطة تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة. تسمى عملية تخمير مواد البكتين في نباتات اللحاء الفص ، ويطلق على القش المنقوع الثقة.
دور البكتيريا في تنقية المياه
بكتيريا تنقية المياه، استقرار مستوى حموضته. بمساعدتهم ، يتم تقليل رواسب القاع ، وتحسن صحة الأسماك والنباتات التي تعيش في الماء.
في الآونة الأخيرة ، اكتشف مجموعة من العلماء من دول مختلفة بكتيريا تدمر المنظفات التي تعد جزءًا من المنظفات الاصطناعية وبعض الأدوية.
أرز. 13. يستخدم نشاط xenobacteria على نطاق واسع لتنظيف التربة والأجسام المائية الملوثة بالمنتجات النفطية.
أرز. 14. قباب بلاستيكية لتنقية المياه. أنها تحتوي على بكتيريا غيرية التغذية تتغذى على المواد المحتوية على الكربون والبكتيريا ذاتية التغذية التي تتغذى على الأمونيا والمواد المحتوية على النيتروجين. نظام الأنبوب يبقيهم على قيد الحياة.
استخدام البكتيريا في تخصيب الخامات
قدرة البكتيريا الالتيونية المؤكسدة للكبريتتستخدم في تخصيب خامات النحاس واليورانيوم.
أرز. 15. في الصورة ، البكتيريا المفيدة هي Thiobacilli و Acidithiobacillus ferrooxidans (صورة مجهرية إلكترونية). إنهم قادرون على استخراج أيونات النحاس لغسل النفايات التي تتشكل أثناء تخصيب التعويم لخامات الكبريتيد.
دور البكتيريا في التخمير الزبداني
الميكروبات الزبديةفي كل مكان. يوجد أكثر من 25 نوعًا من هذه الميكروبات. يشاركون في عملية تحلل البروتينات والدهون والكربوهيدرات.
يحدث التخمير الزبداني بسبب البكتيريا اللاهوائية المكونة للجراثيم التي تنتمي إلى جنس المطثية. إنهم قادرون على تخمير أنواع مختلفة من السكريات ، والكحوليات ، والأحماض العضوية ، والنشا ، والألياف.
أرز. 16. في الصورة ، الكائنات الحية الدقيقة الزبدية (تصور الكمبيوتر).
دور البكتيريا في حياة الحيوان
تتغذى العديد من أنواع الحيوانات على النباتات التي تعتمد على الألياف. تساعد ميكروبات خاصة على هضم الألياف (السليلوز) ، والتي يكون مكان إقامتها عبارة عن أجزاء معينة من الجهاز الهضمي.
أهمية البكتيريا في تربية الحيوانات
النشاط الحيوي للحيوانات مصحوب بإطلاق كمية كبيرة من السماد. منه ، يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة إنتاج الميثان ("غاز المستنقعات") ، والذي يستخدم كوقود ومواد خام في التخليق العضوي.
أرز. 17. غاز الميثان كوقود للسيارات.
استخدام البكتيريا في صناعة المواد الغذائية
دور البكتيريا في حياة الإنسان هائل. تستخدم بكتيريا حمض اللاكتيك على نطاق واسع في صناعة الأغذية:
- في إنتاج اللبن الرائب والجبن والقشدة الحامضة والكفير.
- عند تخمير الملفوف وخيار التخليل ، يشاركون في تبول التفاح وتخليل الخضار ؛
- يعطون نكهة خاصة للنبيذ ؛
- ينتج حمض اللاكتيك الذي يخمر الحليب. تستخدم هذه الخاصية لإنتاج اللبن الرائب والقشدة الحامضة.
- في تحضير الجبن والزبادي على نطاق صناعي ؛
- يعمل حمض اللاكتيك كمادة حافظة أثناء عملية التخمير.
بكتيريا حمض اللاكتيك العقديات اللبنية ، العقديات الكريمية ، البلغارية ، المحبة للحمض ، المحبة للحرارة وعصي الخيار. تعطي البكتيريا من جنس Streptococcus و Lactobacillus المنتجات قوامًا أكثر سمكًا. نتيجة لنشاطهم الحيوي ، تتحسن جودة الجبن. يعطون الجبن نكهة جبن معينة.
أرز. 18. في الصورة ، البكتيريا المفيدة هي العصيات اللبنية (الوردي) والعصا البلغارية والعقدية المحبة للحرارة.
أرز. 19. في الصورة ، البكتيريا المفيدة هي فطر الكفير (التبت أو الحليب) وعصي حمض اللاكتيك قبل إدخالها مباشرة في الحليب.
أرز. 20. منتجات الألبان.
أرز. 21. تستخدم العقديات المحبة للحرارة (Streptococcus thermophilus) في تحضير جبنة الموزاريلا.
أرز. 22. هناك العديد من الخيارات لعفن البنسلين. القشرة المخملية والأوردة المخضرة والمذاق الفريد ورائحة الأمونيا الطبية للجبن هي فريدة من نوعها. يعتمد طعم الفطر في الجبن على مكان ومدة النضج.
أرز. 23. Bifiliz - مستحضر بيولوجي للإعطاء عن طريق الفم ، يحتوي على كتلة من البكتيريا المشقوقة الحية والليزوزيم.
استخدام الخميرة والفطريات في الصناعات الغذائية
تستخدم صناعة المواد الغذائية بشكل أساسي أنواع الخميرة Saccharomyces cerevisiae. يقومون بإجراء التخمير الكحولي ، وهذا هو سبب استخدامها على نطاق واسع في أعمال الخبز. يتبخر الكحول أثناء الخبز ، وتشكل فقاعات ثاني أكسيد الكربون فتات الخبز.
منذ عام 1910 ، تم إضافة الخميرة إلى النقانق. الخميرة من الأنواع Saccharomyces cerevisiae تستخدم لإنتاج النبيذ والبيرة والكفاس.
أرز. 24. الكمبوتشا هو تعايش ودي بين أعواد الخل والخميرة. ظهرت في منطقتنا في القرن الماضي.
أرز. 25. الخميرة الجافة والرطبة تستخدم على نطاق واسع في صناعة الخبز.
أرز. 26. عرض مجهري لخلايا الخميرة Saccharomyces cerevisiae و Saccharomyces cerevisiae - خميرة النبيذ "الحقيقية".
دور البكتيريا في حياة الإنسان: أكسدة حامض الخليك
أثبت باستير أيضًا أن الكائنات الحية الدقيقة الخاصة تشارك في أكسدة حمض الأسيتيك - عصي الخلالتي توجد على نطاق واسع في الطبيعة. يستقرون على النباتات ويتغلغلون في الخضار والفواكه الناضجة. يوجد الكثير منهم في مخلل الخضار والفواكه والنبيذ والبيرة والكفاس.
تُستخدم قدرة أعواد الخل على أكسدة الكحول الإيثيلي إلى حمض الأسيتيك اليوم لإنتاج الخل المستخدم للأغراض الغذائية وفي تحضير الأعلاف الحيوانية - التعليب.
أرز. 27. عملية استخلاص العلف. السيلاج هو علف عصاري ذو قيمة غذائية عالية.
دور البكتيريا في حياة الإنسان: إنتاج الأدوية
سمحت دراسة النشاط الحيوي للميكروبات للعلماء باستخدام بعض البكتيريا لتخليق الأدوية المضادة للبكتيريا والفيتامينات والهرمونات والإنزيمات.
أنها تساعد في محاربة العديد من الأمراض المعدية والفيروسية. يتم إنتاج معظم المضادات الحيوية الفطريات الشعاعية، كثير من الأحيان أقل البكتيريا غير micellar. البنسلين المشتق من الفطريات يدمر جدار الخلية للبكتيريا. العقديةإنتاج الستربتومايسين ، الذي يثبط نشاط ريبوسومات الخلايا الميكروبية. عصي القشأو العصوية الرقيقةتحمض البيئة. أنها تمنع نمو الكائنات الحية الدقيقة المتعفنة والمسببة للأمراض بشكل مشروط بسبب تكوين عدد من المواد المضادة للميكروبات. تنتج عشبة القش الإنزيمات التي تدمر المواد التي تتشكل نتيجة للتعفن المتعفن للأنسجة. يشاركون في تخليق الأحماض الأمينية والفيتامينات والمركبات المناعية.
باستخدام تقنية الهندسة الوراثية ، تعلم العلماء اليوم كيفية استخدامها لإنتاج الأنسولين والإنترفيرون.
من المفترض استخدام عدد من البكتيريا لإنتاج بروتين خاص يمكن إضافته إلى علف الماشية وغذاء الإنسان.
أرز. 28. في الصورة ، أبواغ عصية القش أو Bacillus subtilis (باللون الأزرق).
أرز. 29. Biosporin-Biopharma هو عقار محلي يحتوي على بكتيريا Apathogenic من جنس Bacillus.
استخدام البكتيريا لإنتاج مبيدات أعشاب آمنة
اليوم ، يتم استخدام هذه التقنية على نطاق واسع البكتيريا النباتيةلإنتاج مبيدات الأعشاب الآمنة. السموم Bacillus thuringiensisتنبعث منها سموم صرخة خطيرة على الحشرات ، مما يجعل من الممكن استخدام هذه الميزة من الكائنات الحية الدقيقة في مكافحة الآفات النباتية.
استخدام البكتيريا في إنتاج المنظفات
البروتياز أو تشق روابط الببتيد بين الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات. الأميليز يكسر النشا. عصا القش (B. الرقيقة) ينتج البروتياز والأميليز. تستخدم الأميليز البكتيرية في صناعة منظفات الغسيل.
أرز. 30. تسمح دراسة النشاط الحيوي للميكروبات للعلماء بتطبيق بعض خواصهم لصالح الإنسان.
أهمية البكتيريا في حياة الإنسان هائلة. لطالما كانت البكتيريا المفيدة رفيقة دائمة للإنسان منذ آلاف السنين. لا تتمثل مهمة البشرية في الإخلال بهذا التوازن الدقيق الذي نشأ بين الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش داخلنا وفي البيئة. دور البكتيريا في حياة الإنسان هائل. يكتشف العلماء باستمرار الخصائص المفيدة للكائنات الحية الدقيقة ، والتي يقتصر استخدامها في الحياة اليومية وفي الإنتاج فقط على خصائصها.