Bakterijos Žemėje gyvena daugiau nei 3,5 milijardo metų. Per šį laiką jie daug ko išmoko ir prie daug ko prisitaikė. Dabar jie padeda žmonėms. Bakterijos ir žmogus tapo neatsiejami. Bendra bakterijų masė yra didžiulė. Tai yra apie 500 milijardų tonų.
Naudingosios bakterijos atlieka dvi svarbiausias ekologines funkcijas – fiksuoja azotą ir dalyvauja organinių liekanų mineralizacijoje. Bakterijų vaidmuo gamtoje yra globalus. Jie dalyvauja cheminių elementų judėjime, koncentracijoje ir sklaidoje žemės biosferoje.
Žmonėms naudingų bakterijų svarba yra didžiulė. Jie sudaro 99% visų jo kūne gyvenančių gyventojų. Jų dėka žmogus gyvena, kvėpuoja ir valgo.
Svarbu. Jie suteikia visišką gyvybės palaikymą.
Bakterijos yra gana paprastos. Mokslininkai teigia, kad jie pirmą kartą pasirodė Žemės planetoje.
Naudingos bakterijos žmogaus organizme
Žmogaus organizme gyvena ir naudingos, ir. Esama pusiausvyra tarp žmogaus kūno ir bakterijų buvo šlifuota šimtmečius.
Kaip apskaičiavo mokslininkai, žmogaus organizme yra nuo 500 iki 1000 skirtingų rūšių bakterijų arba trilijonai šių nuostabių nuomininkų, o tai sudaro iki 4 kg bendro svorio. Tik žarnyne randama iki 3 kilogramų mikrobų kūnų. Likusios jų yra urogenitaliniame trakte, ant odos ir kitose žmogaus kūno ertmėse. Mikrobai užpildo naujagimio kūną nuo pirmųjų jo gyvenimo minučių ir galiausiai suformuoja žarnyno mikrofloros sudėtį 10-13 metų.
Žarnyne gyvena streptokokai, laktobacilos, bifidobakterijos, enterobakterijos, grybai, žarnyno virusai, nepatogeniški pirmuonys. Laktobacilos ir bifidobakterijos sudaro 60% žarnyno floros. Šios grupės sudėtis visada pastovi, jų yra daugiausia ir jie atlieka pagrindines funkcijas.
bifidobakterijos
Šio tipo bakterijų svarba yra didžiulė.
- Jų dėka susidaro acetatas ir pieno rūgštis. Rūgstydami savo buveinę, jie slopina augimą, kuris sukelia puvimą ir fermentaciją.
- Bifidobakterijų dėka mažėja kūdikių maisto alergijos atsiradimo rizika.
- Jie suteikia antioksidacinį ir priešnavikinį poveikį.
- Bifidobakterijos dalyvauja vitamino C sintezėje.
- Bifido ir laktobacilos dalyvauja pasisavinant vitaminą D, kalcį ir geležį.
Ryžiai. 1. Nuotraukoje bifidobakterijos. Kompiuterinė vizualizacija.
coli
Šio tipo bakterijų reikšmė žmogui yra didžiulė.
- Ypatingas dėmesys skiriamas šios genties atstovei Escherichia coli M17. Jis gali gaminti medžiagą kociliną, kuris slopina daugelio patogeninių mikrobų augimą.
- Dalyvaujant, sintetinami vitaminai K, B grupės (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ir B12), folio ir nikotino rūgštys.
Ryžiai. 2. Nuotraukoje E. coli (3D kompiuterio vaizdas).
Teigiamas bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime
- Dalyvaujant bifido-, lakto- ir enterobakterijoms, sintetinami vitaminai K, C, B grupės (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ir B12), folio ir nikotino rūgštys.
- Dėl nesuvirškintų maisto komponentų irimo iš viršutinių žarnų – krakmolo, celiuliozės, baltymų ir riebalų frakcijų.
- Žarnyno mikroflora palaiko vandens-druskų apykaitą ir jonų homeostazę.
- Dėl specialių medžiagų išskyrimo žarnyno mikroflora stabdo patogeninių bakterijų, sukeliančių puvimą ir rūgimą, augimą.
- Bifido-, lakto- ir enterobakterijos dalyvauja detoksikuojant medžiagas, kurios patenka iš išorės ir susidaro pačiame organizme.
- Žarnyno mikroflora atlieka svarbų vaidmenį atkuriant vietinį imunitetą. Jo dėka didėja limfocitų skaičius, fagocitų aktyvumas ir imunoglobulino A gamyba.
- Žarnyno mikrofloros dėka skatinamas limfoidinio aparato vystymasis.
- Didėja žarnyno epitelio atsparumas kancerogenams.
- Mikroflora apsaugo žarnyno gleivinę ir suteikia energijos žarnyno epiteliui.
- Jie reguliuoja žarnyno judrumą.
- Žarnyno flora įgyja įgūdžių gaudyti ir pašalinti virusus iš šeimininko organizmo, su kuriuo simbiozėje gyvena jau daugelį metų.
- Bakterijų reikšmė palaikant organizmo šiluminę pusiausvyrą yra didelė. Žarnyno mikroflora minta fermentinės sistemos nesuvirškintomis medžiagomis, kurios patenka iš viršutinės virškinamojo trakto dalies. Dėl sudėtingų biocheminių reakcijų susidaro didžiulis šiluminės energijos kiekis. Šiluma pernešama po visą kūną su kraujotaka ir patenka į visus vidaus organus. Todėl badaujant žmogus visada sušąla.
- Žarnyno mikroflora reguliuoja tulžies rūgšties komponentų (cholesterolio), hormonų ir kt. reabsorbciją.
Ryžiai. 3. Nuotraukoje naudingos bakterijos – laktobacilos (3D kompiuterio vaizdas).
Bakterijų vaidmuo azoto gamyboje
amonifikuojantys mikrobai(sukelia puvimą), daugelio turimų fermentų pagalba jie gali suskaidyti negyvų gyvūnų ir augalų liekanas. Kai baltymai skyla, išsiskiria azotas ir amoniakas.
Urobakterijos skaido karbamidą, kurį kasdien išskiria žmogus ir visi planetos gyvūnai. Jo kiekis yra didžiulis ir siekia 50 milijonų tonų per metus.
Tam tikros rūšies bakterijos dalyvauja oksiduojant amoniaką. Šis procesas vadinamas nitrofikacija.
Denitrifikuojantys mikrobai grąžina molekulinį deguonį iš dirvožemio į atmosferą.
Ryžiai. 4. Nuotraukoje naudingos bakterijos yra amonifikuojantys mikrobai. Jie suyra negyvų gyvūnų ir augalų liekanas.
Bakterijų vaidmuo gamtoje: azoto fiksavimas
Bakterijų reikšmė žmonių, gyvūnų, augalų, grybų ir bakterijų gyvenime yra didžiulė. Kaip žinote, azotas yra būtinas normaliam jų egzistavimui. Tačiau bakterijos negali absorbuoti azoto dujinėje būsenoje. Pasirodo, melsvadumbliai gali surišti azotą ir sudaryti amoniaką ( cianobakterijos), laisvai gyvenantys azoto fiksatoriai ir ypatingas . Visos šios naudingos bakterijos gamina iki 90 % surišto azoto ir į dirvos azoto fondą įtraukia iki 180 mln. tonų azoto.
Mazgelių bakterijos gerai sugyvena su ankštiniais augalais ir šaltalankiais.
Tokių augalų kaip liucerna, žirniai, lubinai ir kiti ankštiniai augalai ant šaknų turi vadinamuosius „apartamentus“ gumbelių bakterijoms. Šie augalai sodinami į nualintas dirvas, kad būtų praturtintas azotu.
Ryžiai. 5. Nuotraukoje pavaizduotos ankštinio augalo šaknies plauko paviršiuje esančios gumbelinės bakterijos.
Ryžiai. 6. Ankštinio augalo šaknies nuotrauka.
Ryžiai. 7. Nuotraukoje naudingos bakterijos yra melsvadumbliai.
Bakterijų vaidmuo gamtoje: anglies ciklas
Anglis yra svarbiausia gyvūnų ir augalų pasaulio, taip pat augalų pasaulio ląstelių medžiaga. Jis sudaro 50% ląstelės sausosios medžiagos.
Daug anglies randama pluoštuose, kuriuos valgo gyvūnai. Jų skrandyje skaidulos suyra veikiamos mikrobų ir tada mėšlo pavidalu patenka į lauką.
Suskaidyti pluoštą celiuliozės bakterijos. Dėl jų darbo dirvožemis praturtinamas humusu, kuris žymiai padidina jo derlingumą, o anglies dioksidas grąžinamas į atmosferą.
Ryžiai. 8. Viduląsteliniai simbiontai nudažyti žalia spalva, apdorotos medienos masė – geltona.
Bakterijų vaidmuo paverčiant fosforą, geležį ir sierą
Baltymuose ir lipiduose yra daug fosforo, kurio mineralizacija atliekama Tu. megateriumas(iš puvimo bakterijų genties).
geležies bakterijos dalyvauti organinių junginių, kuriuose yra geležies, mineralizacijos procesuose. Dėl jų veiklos pelkėse ir ežeruose susidaro daug geležies rūdos ir feromangano telkinių.
Sieros bakterijos gyvena vandenyje ir dirvožemyje. Mėšle jų yra daug. Jie dalyvauja organinės kilmės sieros turinčių medžiagų mineralizacijos procese. Skilimo procese sieros turinčioms organinėms medžiagoms išsiskiria vandenilio sulfido dujos, kurios yra itin toksiškos aplinkai, taip pat ir visiems gyviems daiktams. Sieros bakterijos dėl savo gyvybinės veiklos paverčia šias dujas neaktyviu, nekenksmingu junginiu.
Ryžiai. 9. Nepaisant akivaizdaus negyvumo, Rio Tinto upėje vis dar yra gyvybės. Tai įvairios geležį oksiduojančios bakterijos ir daugybė kitų rūšių, kurių galima rasti tik šioje vietoje.
Ryžiai. 10. Žaliosios sieros bakterijos Winogradsky kolonoje.
Bakterijų vaidmuo gamtoje: organinių likučių mineralizacija
Bakterijos, kurios aktyviai dalyvauja organinių junginių mineralizacijoje, laikomos Žemės planetos valikliais (tvarkiečiais). Jų pagalba negyvų augalų ir gyvūnų organinės medžiagos virsta humusu, kurį dirvožemio mikroorganizmai paverčia mineralinėmis druskomis, kurios taip reikalingos augalų šaknų, stiebų ir lapų sistemoms kurti.
Ryžiai. 11. Organinių medžiagų, patenkančių į rezervuarą, mineralizacija vyksta dėl biocheminės oksidacijos.
Bakterijų vaidmuo gamtoje: pektinų fermentacija
Augalų organizmų ląstelės jungiasi viena su kita (cementu) specialia medžiaga, vadinama pektinu. Kai kurios sviesto rūgšties bakterijų rūšys turi savybę fermentuoti šią medžiagą, kuri kaitinama virsta želatinos mase (pektais). Ši funkcija naudojama mirkant augalus, turinčius daug pluošto (linus, kanapes).
Ryžiai. 12. Yra keletas būdų, kaip gauti patikos fondus. Labiausiai paplitęs yra biologinis metodas, kai skaidulinės dalies ryšys su aplinkiniais audiniais sunaikinamas veikiant mikroorganizmams. Šermukšnių pektininių medžiagų rūgimo procesas vadinamas lobe, o mirkyti šiaudai – pasitikėjimu.
Bakterijų vaidmuo vandens valymui
vandenį valančios bakterijos, stabilizuoja jo rūgštingumo lygį. Jų pagalba mažėja dugno nuosėdos, gerėja vandenyje gyvenančių žuvų ir augalų sveikata.
Neseniai grupė mokslininkų iš skirtingų šalių atrado bakterijas, kurios naikina ploviklius, kurie yra sintetinių ploviklių ir kai kurių vaistų dalis.
Ryžiai. 13. Ksenobakterijų veikla plačiai naudojama naftos produktais užterštam dirvožemiui ir vandens telkiniams valyti.
Ryžiai. 14. Plastikiniai kupolai, kurie valo vandenį. Juose yra heterotrofinių bakterijų, kurios minta anglies turinčiomis medžiagomis, ir autotrofinių bakterijų, kurios minta amoniaku ir azoto turinčiomis medžiagomis. Vamzdžių sistema palaiko juos gyvus.
Bakterijų naudojimas sodrinant rūdas
Gebėjimas tioninės sieros oksiduojančios bakterijos naudojamas vario ir urano rūdoms sodrinti.
Ryžiai. 15. Nuotraukoje naudingos bakterijos yra Thiobacilli ir Acidithiobacillus ferrooxidans (elektroninė mikrografija). Jie gali išgauti vario jonus, kad būtų išplaunamos atliekos, susidarančios flotacijos sodrinimo sulfidų rūdų metu.
Bakterijų vaidmuo sviesto fermentacijoje
Sviesto mikrobai yra visur. Yra daugiau nei 25 šių mikrobų rūšys. Jie dalyvauja baltymų, riebalų ir angliavandenių skaidymo procese.
Sviesto fermentaciją sukelia anaerobinės sporas formuojančios bakterijos, priklausančios Clostridium genčiai. Jie geba fermentuoti įvairius cukrus, alkoholius, organines rūgštis, krakmolą, ląstelieną.
Ryžiai. 16. Nuotraukoje sviestiniai mikroorganizmai (kompiuterinė vizualizacija).
Bakterijų vaidmuo gyvūnų gyvenime
Daugelis gyvūnų pasaulio rūšių minta augalais, kurių pagrindą sudaro ląsteliena. Virškinti skaidulą (celiuliozę) gyvūnams padeda specialūs mikrobai, kurių buveinė yra tam tikros virškinamojo trakto dalys.
Bakterijų svarba gyvulininkystėje
Gyvūnų gyvybinę veiklą lydi didžiulis mėšlo kiekis. Iš jo kai kurie mikroorganizmai gali gaminti metaną („pelkių dujas“), kuris naudojamas kaip kuras ir žaliava organinėje sintezėje.
Ryžiai. 17. Metano dujos kaip kuras automobiliams.
Bakterijų naudojimas maisto pramonėje
Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime yra milžiniškas. Pieno rūgšties bakterijos plačiai naudojamos maisto pramonėje:
- rūgpienio, sūrių, grietinės ir kefyro gamyboje;
- raugindami kopūstus ir raugdami agurkus, jie dalyvauja šlapinantis obuolius ir rauginant daržoves;
- jie suteikia vynams ypatingą skonį;
- gamina pieno rūgštį, kuri fermentuoja pieną. Ši savybė naudojama rūgpienio ir grietinės gamybai;
- pramoniniu mastu gaminant sūrius ir jogurtus;
- pieno rūgštis tarnauja kaip konservantas sūrymo proceso metu.
Pieno rūgšties bakterijos yra pieno streptokokai, kreminiai streptokokai, bulgarų, acidofiliniai, grūdų termofiliniai ir agurkų lazdelės. Streptococcus ir Lactobacillus genties bakterijos suteikia produktams tirštesnę konsistenciją. Dėl jų gyvybinės veiklos gerėja sūrių kokybė. Jie suteikia sūriui tam tikrą sūrio skonį.
Ryžiai. 18. Nuotraukoje naudingos bakterijos yra laktobacilos (rožinės spalvos), bulgarų lazdelė ir termofilinis streptokokas.
Ryžiai. 19. Nuotraukoje naudingos bakterijos yra kefyro (tibeto arba pieno) grybų ir pieno rūgšties lazdelės, prieš jas tiesiogiai įvedant į pieną.
Ryžiai. 20. Pieno produktai.
Ryžiai. 21. Mocarelos sūriui gaminti naudojami termofiliniai streptokokai (Streptococcus thermophilus).
Ryžiai. 22. Yra daug pelėsinio penicilino variantų. Aksominė pluta, žalsvos gyslos, unikalus sūrių skonis ir vaistinis amoniako aromatas yra unikalūs. Sūrių grybų skonis priklauso nuo nokinimo vietos ir trukmės.
Ryžiai. 23. Bifiliz – biologinis preparatas, skirtas vartoti per burną, turintis gyvų bifidobakterijų ir lizocimo masę.
Mielių ir grybų naudojimas maisto pramonėje
Maisto pramonė daugiausia naudoja Saccharomyces cerevisiae mieles. Jie atlieka alkoholinę fermentaciją, todėl yra plačiai naudojami kepinių versle. Kepant alkoholis išgaruoja, o anglies dioksido burbuliukai sudaro duonos trupinius.
Nuo 1910 metų į dešras dedama mielės. Saccharomyces cerevisiae rūšies mielės naudojamos vyno, alaus ir giros gamybai.
Ryžiai. 24. Kombucha – tai draugiška acto lazdelių ir mielių simbiozė. Mūsų rajone jis pasirodė praėjusiame amžiuje.
Ryžiai. 25. Sausos ir šlapios mielės plačiai naudojamos kepimo pramonėje.
Ryžiai. 26. Mikroskopinis Saccharomyces cerevisiae mielių ląstelių ir Saccharomyces cerevisiae – „tikrųjų“ vyno mielių vaizdas.
Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime: acto rūgšties oksidacija
Pasteur taip pat įrodė, kad acto rūgšties oksidacijoje dalyvauja specialūs mikroorganizmai - acto lazdelės kurie plačiai randami gamtoje. Jie nusėda ant augalų, prasiskverbia į subrendusias daržoves ir vaisius. Daug jų yra raugintose daržovėse ir vaisiuose, vyne, aluje ir giroje.
Acto lazdelių savybė oksiduoti etilo alkoholį į acto rūgštį šiandien naudojama gaminant actą, naudojamą maistui ir ruošiant gyvulių pašarus – silosuojant (konservuojant).
Ryžiai. 27. Pašarų silosavimo procesas. Silosas yra sultingi pašarai, turintys didelę maistinę vertę.
Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime: vaistų gamyba
Mikrobų gyvybinės veiklos tyrimas leido mokslininkams kai kurias bakterijas panaudoti antibakterinių vaistų, vitaminų, hormonų ir fermentų sintezei.
Jie padeda kovoti su daugeliu infekcinių ir virusinių ligų. Dauguma antibiotikų gaminami aktinomicetai, ne taip dažnai nemicelinės bakterijos. Penicilinas, gaunamas iš grybų, naikina bakterijų ląstelių sienelę. Streptomicetai gamina streptomiciną, kuris inaktyvuoja mikrobų ląstelių ribosomas. šieno lazdelės arba Bacillus subtilis rūgština aplinką. Jie slopina puvimo ir sąlygiškai patogeniškų mikroorganizmų augimą, nes susidaro daugybė antimikrobinių medžiagų. Šieno lazdelė gamina fermentus, kurie naikina medžiagas, susidarančias dėl audinių puvimo. Jie dalyvauja aminorūgščių, vitaminų ir imunoaktyvių junginių sintezėje.
Naudodami genų inžinerijos technologiją, šiandien mokslininkai išmoko naudotis insulino ir interferono gamybai.
Manoma, kad iš daugybės bakterijų bus gaminamas specialus baltymas, kuris gali būti dedamas į gyvulių pašarus ir žmonių maistą.
Ryžiai. 28. Nuotraukoje šieno bacilos arba Bacillus subtilis sporos (dažytos mėlynai).
Ryžiai. 29. Biosporin-Biopharma yra vietinis vaistas, turintis Bacillus genties apatogeninių bakterijų.
Bakterijų naudojimas saugiems herbicidams gaminti
Šiandien ši technika plačiai naudojama fitobakterijos saugių herbicidų gamybai. toksinai Bacillus thuringiensis išskiria vabzdžiams pavojingus kriotoksinus, todėl šią mikroorganizmų savybę galima panaudoti kovojant su augalų kenkėjais.
Bakterijų naudojimas ploviklių gamyboje
Proteazės arba suskaido peptidinius ryšius tarp aminorūgščių, sudarančių baltymus. Amilazė skaido krakmolą. šieno lazda (B. subtilis) gamina proteazes ir amilazes. Bakterinės amilazės naudojamos skalbinių ploviklių gamyboje.
Ryžiai. 30. Mikrobų gyvybinės veiklos tyrimas leidžia mokslininkams kai kurias jų savybes pritaikyti žmogaus labui.
Bakterijų reikšmė žmogaus gyvenime yra didžiulė. Naudingosios bakterijos daugelį tūkstantmečių buvo nuolatinės žmogaus palydovės. Žmonijos užduotis – nepažeisti šios trapios pusiausvyros, susidariusios tarp mūsų viduje ir aplinkoje gyvenančių mikroorganizmų. Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime yra milžiniškas. Mokslininkai nuolat atranda naudingų mikroorganizmų savybių, kurių naudojimą kasdieniame gyvenime ir gamyboje riboja tik jų savybės.