Bakterie żyją na Ziemi od ponad 3,5 miliarda lat. W tym czasie wiele się nauczyli i do wielu przystosowali. Teraz pomagają ludziom. Bakterie i człowiek stali się nierozłączni. Całkowita masa bakterii jest ogromna. Jest to około 500 miliardów ton.
Pożyteczne bakterie pełnią dwie najważniejsze funkcje ekologiczne - wiążą azot i uczestniczą w mineralizacji pozostałości organicznych. Rola bakterii w przyrodzie jest globalna. Biorą udział w przemieszczaniu, koncentracji i dyspersji pierwiastków chemicznych w biosferze Ziemi.
Znaczenie bakterii korzystnych dla człowieka jest ogromne. Stanowią 99% całej populacji zamieszkującej jego ciało. Dzięki nim człowiek żyje, oddycha i je.
Ważny. Zapewniają pełne wsparcie życia.
Bakterie są dość proste. Naukowcy sugerują, że po raz pierwszy pojawili się na planecie Ziemia.
Pożyteczne bakterie w organizmie człowieka
Ludzkie ciało zamieszkują zarówno użyteczne, jak i. Istniejąca równowaga między organizmem człowieka a bakteriami była szlifowana przez wieki.
Jak obliczyli naukowcy, ludzkie ciało zawiera od 500 do 1000 różnych rodzajów bakterii lub bilionów tych niesamowitych lokatorów, co daje łącznie aż 4 kg wagi. Do 3 kilogramów ciał drobnoustrojów znajduje się tylko w jelitach. Reszta z nich znajduje się w układzie moczowo-płciowym, na skórze i innych jamach ludzkiego ciała. Drobnoustroje wypełniają organizm noworodka od pierwszych minut jego życia i ostatecznie do 10-13 roku życia tworzą skład mikroflory jelitowej.
W jelitach żyją paciorkowce, pałeczki kwasu mlekowego, bifidobakterie, enterobakterie, grzyby, wirusy jelitowe, niepatogenne pierwotniaki. Bakterie kwasu mlekowego i bifidobakterie stanowią 60% flory jelitowej. Skład tej grupy jest zawsze stały, są one najliczniejsze i pełnią główne funkcje.
bifidobakterie
Znaczenie tego rodzaju bakterii jest ogromne.
- Dzięki nim powstają octany i kwas mlekowy. Zakwaszając swoje siedlisko, hamują wzrost, który powoduje rozkład i fermentację.
- Dzięki bifidobakterii zmniejsza się ryzyko rozwoju alergii pokarmowych u niemowląt.
- Zapewniają działanie przeciwutleniające i przeciwnowotworowe.
- Bifidobakterie biorą udział w syntezie witaminy C.
- Bifido- i pałeczki kwasu mlekowego biorą udział we wchłanianiu witaminy D, wapnia i żelaza.
Ryż. 1. Zdjęcie przedstawia bifidobakterie. Wizualizacja komputerowa.
coli
Znaczenie tego typu bakterii dla człowieka jest ogromne.
- Szczególną uwagę zwrócono na przedstawiciela tego rodzaju Escherichia coli M17. Jest w stanie wytworzyć substancję kocylinę, która hamuje wzrost wielu drobnoustrojów chorobotwórczych.
- Przy udziale syntetyzowane są witaminy K, grupa B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 i B12), kwas foliowy i nikotynowy.
Ryż. 2. Zdjęcie przedstawia E. coli (obraz komputerowy 3D).
Pozytywna rola bakterii w życiu człowieka
- Przy udziale bifido-, lakto- i enterobakterii syntetyzowane są witaminy K, C, grupa B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 i B12), kwas foliowy i kwas nikotynowy.
- Ze względu na rozkład niestrawionych składników pokarmowych z górnych jelit - skrobi, celulozy, frakcji białkowych i tłuszczowych.
- Mikroflora jelitowa utrzymuje gospodarkę wodno-solną i homeostazę jonową.
- Dzięki wydzielaniu specjalnych substancji mikroflora jelitowa hamuje rozwój bakterii chorobotwórczych powodujących procesy gnilne i fermentacyjne.
- Bifido-, lakto- i enterobakterie biorą udział w detoksykacji substancji, które dostają się z zewnątrz i powstają wewnątrz samego organizmu.
- Mikroflora jelitowa odgrywa ważną rolę w przywracaniu odporności miejscowej. Dzięki niemu zwiększa się liczba limfocytów, aktywność fagocytów oraz produkcja immunoglobuliny A.
- Dzięki mikroflorze jelitowej stymulowany jest rozwój aparatu limfatycznego.
- Zwiększa się odporność nabłonka jelitowego na czynniki rakotwórcze.
- Mikroflora chroni błonę śluzową jelit i dostarcza energii nabłonkowi jelitowemu.
- Regulują motorykę jelit.
- Flora jelitowa nabywa umiejętności wychwytywania i usuwania wirusów z organizmu gospodarza, z którym od wielu lat pozostaje w symbiozie.
- Znaczenie bakterii w utrzymaniu równowagi termicznej organizmu jest ogromne. Mikroflora jelitowa żywi się substancjami nie trawionymi przez układ enzymatyczny, które pochodzą z górnego odcinka przewodu pokarmowego. W wyniku złożonych reakcji biochemicznych powstaje ogromna ilość energii cieplnej. Ciepło jest przenoszone przez całe ciało wraz z przepływem krwi i dostaje się do wszystkich narządów wewnętrznych. Dlatego osoba zawsze zamarza, gdy jest głodna.
- Mikroflora jelitowa reguluje wchłanianie zwrotne składników kwasów żółciowych (cholesterolu), hormonów itp.
Ryż. 3. Na zdjęciu pożyteczne bakterie to pałeczki kwasu mlekowego (obraz komputerowy 3D).
Rola bakterii w produkcji azotu
drobnoustroje amonifikujące(powodując rozkład), za pomocą szeregu posiadanych enzymów są w stanie rozkładać szczątki martwych zwierząt i roślin. Podczas rozkładu białek uwalniany jest azot i amoniak.
Urobakterie rozkładają mocznik, który człowiek i wszystkie zwierzęta na planecie wydzielają codziennie. Jego ilość jest ogromna i sięga 50 milionów ton rocznie.
W utlenianiu amoniaku bierze udział pewien rodzaj bakterii. Ten proces nazywa się nitryfikacja.
Drobnoustroje denitryfikacyjne powrót tlenu cząsteczkowego z gleby do atmosfery.
Ryż. 4. Na zdjęciu pożyteczne bakterie to drobnoustroje amonifikujące. Narażają szczątki martwych zwierząt i roślin na rozkład.
Rola bakterii w przyrodzie: wiązanie azotu
Znaczenie bakterii w życiu człowieka, zwierząt, roślin, grzybów i bakterii jest ogromne. Jak wiecie, azot jest niezbędny do ich normalnego istnienia. Ale bakterie nie mogą wchłaniać azotu w stanie gazowym. Okazuje się, że sinice mogą wiązać azot i tworzyć amoniak ( cyjanobakteria), wolnożyjące utrwalacze azotu i specjalne . Wszystkie te pożyteczne bakterie wytwarzają do 90% związanego azotu i angażują do 180 milionów ton azotu w funduszu azotowym gleby.
Bakterie brodawkowe dobrze współżyją z roślinami strączkowymi i rokitnikiem zwyczajnym.
Rośliny takie jak lucerna, groch, łubin i inne rośliny strączkowe mają na swoich korzeniach tak zwane „mieszkania” dla bakterii brodawkowatych. Rośliny te sadzi się na zubożonych glebach w celu wzbogacenia ich w azot.
Ryż. 5. Zdjęcie przedstawia bakterie brodawkowe na powierzchni włośników rośliny strączkowej.
Ryż. 6. Zdjęcie korzenia rośliny strączkowej.
Ryż. 7. Na zdjęciu pożyteczne bakterie to sinice.
Rola bakterii w przyrodzie: obieg węgla
Węgiel jest najważniejszą substancją komórkową świata zwierząt i roślin, a także świata roślin. Stanowi 50% suchej masy komórki.
We włóknie, które jedzą zwierzęta, znajduje się dużo węgla. W ich żołądku błonnik rozkłada się pod wpływem drobnoustrojów, a następnie w postaci odchodów wydostaje się na zewnątrz.
Rozłóż włókno bakterie celulozowe. W wyniku ich pracy gleba zostaje wzbogacona w próchnicę, co znacznie zwiększa jej żyzność, a dwutlenek węgla wraca do atmosfery.
Ryż. 8. Symbionty wewnątrzkomórkowe są zabarwione na zielono, masa przetworzonego drewna jest zabarwiona na żółto.
Rola bakterii w przemianie fosforu, żelaza i siarki
Białka i lipidy zawierają dużą ilość fosforu, którego mineralizacja jest przeprowadzana Ty. megaterium(z rodzaju bakterii gnilnych).
bakterie żelaza uczestniczą w procesach mineralizacji związków organicznych zawierających żelazo. W wyniku ich działalności na bagnach i jeziorach tworzą się duże ilości złóż rudy żelaza i żelazomanganu.
Bakterie siarkoweżyją w wodzie i glebie. W oborniku jest ich wiele. Uczestniczą w procesie mineralizacji substancji pochodzenia organicznego zawierających siarkę. W procesie rozkładu substancji organicznych zawierających siarkę uwalnia się gazowy siarkowodór, który jest niezwykle toksyczny dla środowiska, w tym dla wszystkich istot żywych. Bakterie siarkowe w wyniku swojej żywotnej aktywności zamieniają ten gaz w nieaktywny, nieszkodliwy związek.
Ryż. 9. Pomimo pozornej martwoty, w rzece Rio Tinto wciąż żyje życie. Są to różne bakterie utleniające żelazo i wiele innych gatunków, które można spotkać tylko w tym miejscu.
Ryż. 10. Zielone bakterie siarkowe w kolumnie Winogradskiego.
Rola bakterii w przyrodzie: mineralizacja pozostałości organicznych
Bakterie biorące czynny udział w mineralizacji związków organicznych uważane są za czyścicieli (sanitariuszy) planety Ziemia. Z ich pomocą materia organiczna martwych roślin i zwierząt zamienia się w próchnicę, którą mikroorganizmy glebowe zamieniają w sole mineralne, tak niezbędne do budowy systemu korzeniowego, łodygowego i liściowego roślin.
Ryż. 11. Mineralizacja substancji organicznych wprowadzanych do zbiornika następuje w wyniku utleniania biochemicznego.
Rola bakterii w przyrodzie: fermentacja pektyn
Komórki organizmów roślinnych wiążą się ze sobą (cementem) specjalną substancją zwaną pektyną. Niektóre rodzaje bakterii kwasu masłowego mają zdolność fermentowania tej substancji, która po podgrzaniu zamienia się w galaretowatą masę (pectis). Cecha ta wykorzystywana jest podczas namaczania roślin zawierających dużo błonnika (len, konopie).
Ryż. 12. Istnieje kilka sposobów na zdobycie trustów. Najbardziej rozpowszechniona jest metoda biologiczna, w której połączenie części włóknistej z otaczającymi tkankami jest niszczone pod wpływem mikroorganizmów. Proces fermentacji substancji pektynowych roślin łykowych nazywany jest płatem, a namoczona słoma nazywana jest zaufaniem.
Rola bakterii w oczyszczaniu wody
bakterie oczyszczające wodę, stabilizują poziom jego kwasowości. Z ich pomocą zmniejszają się osady denne, poprawia się zdrowotność ryb i roślin żyjących w wodzie.
Niedawno grupa naukowców z różnych krajów odkryła bakterie, które niszczą detergenty wchodzące w skład syntetycznych detergentów i niektóre leki.
Ryż. 13. Aktywność ksenobakterii jest szeroko wykorzystywana do oczyszczania gleb i zbiorników wodnych zanieczyszczonych produktami ropopochodnymi.
Ryż. 14. Plastikowe kopuły oczyszczające wodę. Zawierają bakterie heterotroficzne, które żywią się materiałami zawierającymi węgiel i bakterie autotroficzne, które żywią się materiałami zawierającymi amoniak i azot. System rurek utrzymuje je przy życiu.
Wykorzystanie bakterii we wzbogacaniu rud
Umiejętność bakterie utleniające siarkę tionową wykorzystywany do wzbogacania rud miedzi i uranu.
Ryż. 15. Na zdjęciu korzystne bakterie to Thiobacilli i Acidithiobacillus ferrooxidans (mikrografia elektronowa). Są w stanie wydobyć jony miedzi do ługowania odpadów powstających podczas wzbogacania flotacyjnego rud siarczkowych.
Rola bakterii w fermentacji masłowej
Bakterie masłowe są wszędzie. Istnieje ponad 25 rodzajów tych drobnoustrojów. Biorą udział w procesie rozkładu białek, tłuszczów i węglowodanów.
Fermentacja kwasu masłowego jest wywoływana przez beztlenowe bakterie tworzące przetrwalniki należące do rodzaju Clostridium. Są w stanie fermentować różne cukry, alkohole, kwasy organiczne, skrobię, błonnik.
Ryż. 16. Na zdjęciu mikroorganizmy masłowe (wizualizacja komputerowa).
Rola bakterii w życiu zwierząt
Wiele gatunków świata zwierząt żywi się roślinami, których podstawą jest błonnik. W trawieniu błonnika (celulozy) zwierzętom pomagają specjalne drobnoustroje, których rezydencją są określone odcinki przewodu pokarmowego.
Znaczenie bakterii w hodowli zwierząt
Aktywności życiowej zwierząt towarzyszy uwalnianie ogromnej ilości obornika. Z niego niektóre mikroorganizmy mogą wytwarzać metan („gaz bagienny”), który jest wykorzystywany jako paliwo i surowiec w syntezie organicznej.
Ryż. 17. Metan jako paliwo do samochodów.
Wykorzystanie bakterii w przemyśle spożywczym
Rola bakterii w życiu człowieka jest ogromna. Bakterie kwasu mlekowego są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym:
- w produkcji mleka zsiadłego, serów, śmietany i kefiru;
- podczas fermentacji kapusty i kiszenia ogórków biorą udział w oddawaniu moczu jabłek i kiszeniu warzyw;
- nadają winom szczególny smak;
- produkują kwas mlekowy, który fermentuje mleko. Ta właściwość jest wykorzystywana do produkcji mleka zsiadłego i kwaśnej śmietany;
- w przygotowywaniu serów i jogurtów na skalę przemysłową;
- kwas mlekowy służy jako środek konserwujący podczas procesu zalewania.
Bakterie kwasu mlekowego są paciorkowce mleczne, paciorkowce kremowe, bułgarskie, kwasolubne, termofilne zbożowe i paluszki ogórkowe. Bakterie z rodzaju Streptococcus i Lactobacillus nadają produktom gęstszą konsystencję. W wyniku ich żywotnej aktywności poprawia się jakość serów. Nadają serowi określony smak sera.
Ryż. 18. Na zdjęciu pożyteczne bakterie to pałeczki kwasu mlekowego (różowe), bułgarska pałeczka i paciorkowce termofilne.
Ryż. 19. Na zdjęciu pożyteczne bakterie to grzyby kefirowe (tybetańskie lub mleczne) i pałeczki kwasu mlekowego przed bezpośrednim wprowadzeniem do mleka.
Ryż. 20. Produkty mleczne.
Ryż. 21. Do przygotowania sera mozzarella używa się paciorkowców termofilnych (Streptococcus thermophilus).
Ryż. 22. Istnieje wiele opcji penicyliny pleśniowej. Aksamitna skórka, zielonkawe żyłki, niepowtarzalny smak i leczniczy aromat amoniaku serów są niepowtarzalne. Pieczarkowy smak serów zależy od miejsca i czasu dojrzewania.
Ryż. 23. Bifiliz - preparat biologiczny do podawania doustnego, zawierający masę żywych bifidobakterii i lizozymu.
Wykorzystanie drożdży i grzybów w przemyśle spożywczym
W przemyśle spożywczym wykorzystuje się głównie drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae. Przeprowadzają fermentację alkoholową, dlatego znajdują szerokie zastosowanie w branży piekarniczej. Alkohol odparowuje podczas pieczenia, aw miękiszu chleba tworzą się pęcherzyki dwutlenku węgla.
Od 1910 roku do kiełbas dodaje się drożdże. Drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae wykorzystywane są do produkcji win, piwa i kwasu chlebowego.
Ryż. 24. Kombucha to przyjazna symbioza paluszków octowych i drożdży. Na naszym terenie pojawił się w ubiegłym stuleciu.
Ryż. 25. Drożdże suche i mokre są szeroko stosowane w przemyśle piekarniczym.
Ryż. 26. Widok mikroskopowy komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae i Saccharomyces cerevisiae - "prawdziwych" drożdży winiarskich.
Rola bakterii w życiu człowieka: utlenianie kwasu octowego
Pasteur udowodnił również, że w utlenianiu kwasu octowego biorą udział specjalne mikroorganizmy - laski octu które powszechnie występują w przyrodzie. Osadzają się na roślinach, wnikają w dojrzałe warzywa i owoce. Dużo ich jest w marynowanych warzywach i owocach, winie, piwie i kwasie chlebowym.
Zdolność pałeczek octu do utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego wykorzystywana jest współcześnie do produkcji octu wykorzystywanego do celów spożywczych oraz do przygotowywania pasz dla zwierząt – zakiszania (konserwowania).
Ryż. 27. Proces zakiszania pasz. Kiszonka to soczysta pasza o wysokiej wartości odżywczej.
Rola bakterii w życiu człowieka: produkcja leków
Badanie życiowej aktywności drobnoustrojów pozwoliło naukowcom wykorzystać niektóre bakterie do syntezy leków przeciwbakteryjnych, witamin, hormonów i enzymów.
Pomagają zwalczać wiele chorób zakaźnych i wirusowych. Produkuje się większość antybiotyków promieniowce, rzadziej bakterie niemicelarne. Penicylina, pochodząca z grzybów, niszczy ścianę komórkową bakterii. Streptomycetes produkują streptomycynę, która inaktywuje rybosomy komórek drobnoustrojów. patyki siana Lub Bacillus subtilis zakwaszać środowisko. Hamują wzrost gnilnych i warunkowo patogennych mikroorganizmów dzięki tworzeniu się wielu substancji przeciwdrobnoustrojowych. Kij siana wytwarza enzymy, które niszczą substancje powstające w wyniku gnilnego rozkładu tkanek. Biorą udział w syntezie aminokwasów, witamin i związków immunoaktywnych.
Korzystając z technologii inżynierii genetycznej, dzisiejsi naukowcy nauczyli się jej używać do produkcji insuliny i interferonu.
Wiele bakterii ma być używanych do produkcji specjalnego białka, które można dodawać do paszy dla zwierząt i żywności dla ludzi.
Ryż. 28. Na zdjęciu zarodniki Bacillus siana lub Bacillus subtilis (pomalowane na niebiesko).
Ryż. 29. Biosporin-Biopharma to domowy lek zawierający apatogenne bakterie z rodzaju Bacillus.
Wykorzystanie bakterii do produkcji bezpiecznych herbicydów
Dziś technika ta jest szeroko stosowana fitobakterie do produkcji bezpiecznych herbicydów. toksyny Bacillus thuringiensis emitują niebezpieczne dla owadów Cry-toksyny, co umożliwia wykorzystanie tej cechy mikroorganizmów w walce ze szkodnikami roślin.
Wykorzystanie bakterii w produkcji detergentów
Proteazy lub rozszczepiają wiązania peptydowe między aminokwasami tworzącymi białka. Amylaza rozkłada skrobię. patyk siana (B. subtilis) produkuje proteazy i amylazy. Amylazy bakteryjne są wykorzystywane do produkcji środków piorących.
Ryż. 30. Badanie życiowej aktywności drobnoustrojów pozwala naukowcom zastosować niektóre z ich właściwości z korzyścią dla człowieka.
Znaczenie bakterii w życiu człowieka jest ogromne. Dobroczynne bakterie są stałymi towarzyszami człowieka od wielu tysiącleci. Zadaniem ludzkości jest nie zakłócić tej delikatnej równowagi, jaka wytworzyła się pomiędzy mikroorganizmami żyjącymi w naszym wnętrzu iw środowisku. Rola bakterii w życiu człowieka jest ogromna. Naukowcy nieustannie odkrywają dobroczynne właściwości mikroorganizmów, których zastosowanie w życiu codziennym iw produkcji ograniczają jedynie ich właściwości.