>>Bakteerit, niiden rakenne ja toiminta

1 - homesieni; 1 - rivit; 3, 4 - jäkälät; $ - parmelia koivun rungossa; 6 - rikkikeltainen tinder sieni

§ 92. Bakteerit, niiden rakenne ja elintoiminto

Maapallolla ei ole käytännössä yhtään paikkaa, josta ei löytyisi bakteereja.. Siinä on erityisen paljon bakteereja maaperää. 1 gramma maaperää voi sisältää satoja miljoonia bakteereja. Bakteerien määrä on erilainen tuuletettujen ja ilmanvaihtohuoneiden ilmassa. Joten luokkahuoneissa ilmanvaihdon jälkeen ennen oppitunnin alkua bakteereja on 13 kertaa vähemmän kuin samoissa huoneissa oppituntien jälkeen. Korkealla vuoristossa ilmassa on vähän bakteereja, mutta suurten kaupunkien kaduilla ilmassa on paljon bakteereja.

Tutustuaksesi bakteerien rakenteellisiin ominaisuuksiin, harkitse heinäbasillin mikrovalmistetta. Jokainen tällainen bakteeri on vain yksi sauvan muotoinen solu, jossa on ohut kalvo ja sytoplasma. Sytoplasmassa ei ole tyypillistä ydintä. Useimpien bakteerien ydinaine on hajallaan sytoplasmassa. Muiden bakteerien rakenne on samanlainen kuin heinäbasillin rakenne.

Suurin osa bakteereista on värittömiä. Vain harvat ovat väriltään violetteja tai vihreitä. Bakteerien muoto on erilainen. Bakteereja on pallojen muodossa; on sauvan muotoisia bakteereja - heinätikut kuuluvat myös niihin; siellä on kaarevia ja spiraalien kaltaisia ​​bakteereja 185.

Joillakin bakteereilla on flagella, joka auttaa niitä liikkumaan. Monet bakteerit liittyvät ketjuihin tai ryhmiin muodostaen valtavia kerääntymiä kalvojen muodossa. Jotkut bakteerit voivat muodostaa itiöitä. Samalla sisältö soluja, kutistuu, siirtyy pois kuoresta, pyöristyy ja muodostuu sen pinnalle, ollessaan kantakuoren sisällä, uusi, tiheämpi kuori. Tällaista bakteerisolua kutsutaan itiöiksi. Itiöt säilyvät erittäin pitkään epäsuotuisimmissa olosuhteissa. Ne kestävät kuivumista, lämpöä ja pakkasta, eivät kuole heti edes kiehuvassa vedessä. Itiöt kuljettavat helposti tuulen, veden, tarttuvat esineisiin. Niitä on paljon ilmassa ja maaperässä. Suotuisissa olosuhteissa itiö itää ja muuttuu elinkelpoiseksi bakteeriksi. Bakteeri-itiöt ovat mukautuksia bakteerien selviytymiseen epäsuotuisissa olosuhteissa.

Bakteerit elävät erilaisissa olosuhteissa.. Jotkut heistä elävät ja lisääntyvät vain saamalla ilmaa, toiset eivät tarvitse sitä. Useimmat bakteerityypit ruokkivat valmiita orgaanisia aineita, koska niissä ei ole klorofylliä. Vain harvat pystyvät luomaan orgaanisia aineita epäorgaanisista. Nämä ovat sinivihreitä tai sinileviä. Niillä oli tärkeä rooli hapen kertymisessä Maan ilmakehään (ks. s. 225).

Kun bakteeri on kehittymiselle suotuisissa olosuhteissa, se jakautuu muodostaen kaksi tytärsolua; joissakin bakteereissa jakautuminen toistuu 20 minuutin välein ja uusia bakteerisukupolvia ilmestyy yhä enemmän. Bakteerien ja niiden itiöiden tuhoamiseksi ne altistetaan höyrylle 120 °C:n lämpötilassa 20 minuutin ajan.

Heinäbasillin kasvattamiseksi laita heinää vesipulloon, peitä pullon kaula vanulla ja keitä sisältöä 30 minuuttia muiden pullossa mahdollisesti olevien bakteerien tappamiseksi. Heinätikku ei kuole keitettäessä.

Suodata saatu heinäinfuusio ja laita se huoneeseen, jonka lämpötila on 20-25 celsiusastetta, useiksi päiviksi. Heinäbasilli lisääntyy, ja pian veden pinta peittyy bakteerikalvolla.

Korchagina V.A., Biologia: Kasvit, bakteerit, sienet, jäkälät: Proc. 6 solulle. keskim. koulu - 24. painos - M.: Enlightenment, 2003. - 256 s.: ill.

Oppitunnin sisältö oppitunnin yhteenveto tukikehys oppituntiesitys kiihdyttävät menetelmät interaktiiviset tekniikat Harjoitella tehtävät ja harjoitukset itsetutkiskelu työpajat, koulutukset, tapaukset, tehtävät kotitehtävät keskustelukysymykset opiskelijoiden retoriset kysymykset Kuvituksia ääni, videoleikkeet ja multimedia valokuvat, kuvat grafiikka, taulukot, kaaviot huumori, anekdootit, vitsit, sarjakuvat, vertaukset, sanonnat, ristisanatehtävät, lainaukset Lisäosat abstrakteja artikkelit sirut uteliaisiin huijausarkkeihin oppikirjat perus- ja lisäsanasto muut Oppikirjojen ja oppituntien parantaminenkorjata oppikirjan virheet päivittää oppikirjan fragmentti innovaation elementtejä oppitunnilla vanhentuneen tiedon korvaaminen uudella Vain opettajille täydellisiä oppitunteja kalenterisuunnitelma vuodelle keskusteluohjelman metodologiset suositukset Integroidut oppitunnit

Bakteerit ovat vanhin maapallolla tällä hetkellä olemassa oleva organismiryhmä. Ensimmäiset bakteerit ilmestyivät luultavasti yli 3,5 miljardia vuotta sitten ja olivat lähes miljardin vuoden ajan ainoat elävät olennot planeetallamme. Koska nämä olivat ensimmäisiä villieläinten edustajia, heidän ruumiillaan oli primitiivinen rakenne.

Ajan myötä niiden rakenne muuttui monimutkaisemmaksi, mutta nykyäänkin bakteereja pidetään primitiivisimpinä yksisoluisina organismeina. Mielenkiintoista on, että jotkut bakteerit säilyttävät edelleen muinaisten esi-isiensä primitiiviset piirteet. Tämä havaitaan bakteereissa, jotka elävät kuumissa rikkilähteissä ja altaiden pohjalla olevissa hapettomissa lieteissä.

Useimmat bakteerit ovat värittömiä. Vain harvat ovat violetteja tai vihreitä. Mutta monien bakteerien pesäkkeillä on kirkas väri, mikä johtuu värillisen aineen vapautumisesta ympäristöön tai solujen pigmentaatiosta.

Bakteerimaailman löytäjä oli Anthony Leeuwenhoek, 1600-luvun hollantilainen luonnontieteilijä, joka loi ensimmäisenä täydellisen suurennuslasimikroskoopin, joka suurentaa esineitä 160-270 kertaa.

Bakteerit luokitellaan prokaryootiksi ja erotetaan erilliseen valtakuntaan - Bakteerit.

kehonmuoto

Bakteerit ovat lukuisia ja erilaisia ​​organismeja. Ne eroavat muodoltaan.

bakteerin nimi	Bakteerin muoto	Kuva bakteerista
cocci		pallomainen
Basilli		sauvan muotoinen
Vibrio		kaareva pilkku
Spirillum		Kierre
streptokokit		Cocci-ketju
Stafylokokit		Kokkiklusterit
diplokokit		Kaksi pyöreää bakteeria yhden limaisen kapselin sisällä

Kuljetustavat

Bakteerien joukossa on liikkuvia ja liikkumattomia muotoja. Liikkuvat liikkuvat aaltomaisten supistusten avulla tai flagellan (kierrettyjen kierteisten lankojen) avulla, jotka koostuvat erityisestä flagelliiniproteiinista. Niissä voi olla yksi tai useampi siima. Ne sijaitsevat joissakin bakteereissa solun toisessa päässä, toisissa - kahdessa tai koko pinnalla.

Mutta liike on luontaista myös monille muille bakteereille, joilla ei ole siimat. Siten ulkopuolelta liman peittämät bakteerit pystyvät liukumaan.

Joillakin vesi- ja maaperässä olevilla bakteereilla, joissa ei ole siimat, on kaasuvakuoleja sytoplasmassa. Solussa voi olla 40-60 vakuolia. Jokainen niistä on täytetty kaasulla (oletettavasti typellä). Säätelemällä tyhjiöissä olevan kaasun määrää vesibakteerit voivat vajota vesipatsaan tai nousta sen pinnalle, kun taas maaperän bakteerit voivat liikkua maaperän kapillaareissa.

Habitat

Organisaation yksinkertaisuuden ja vaatimattomuuden vuoksi bakteerit ovat laajalle levinneitä luonnossa. Bakteereja löytyy kaikkialta: pisarasta jopa puhtainta lähdevettä, maaperän jyväissä, ilmassa, kivillä, napalumissa, aavikon hiekoissa, valtameren pohjalla, suurista syvyyksistä uutetussa öljyssä ja jopa kuumassa lähdevesi, jonka lämpötila on noin 80 ºС. Ne elävät kasveilla, hedelmillä, erilaisilla eläimillä ja ihmisillä suolistossa, suussa, raajoissa ja kehon pinnalla.

Bakteerit ovat pienimpiä ja lukuisimpia eläviä olentoja. Pienen kokonsa ansiosta ne tunkeutuvat helposti halkeamiin, rakoihin, huokosiin. Erittäin kestävä ja sopeutunut erilaisiin olemassaolon olosuhteisiin. Ne sietävät kuivumista, äärimmäistä kylmyyttä, kuumenemista 90 ºС:een menettämättä elinkelpoisuutta.

Maapallolla ei käytännössä ole paikkaa, jossa bakteereita ei löytyisi, mutta eri määriä. Bakteerien elinolosuhteet ovat vaihtelevat. Jotkut heistä tarvitsevat ilman happea, toiset eivät sitä ja pystyvät elämään hapettomassa ympäristössä.

Ilmassa: bakteerit nousevat yläilmakehään jopa 30 km:n päähän. ja enemmän.

Varsinkin paljon niitä maaperässä. Yksi gramma maaperää voi sisältää satoja miljoonia bakteereja.

Vedessä: avoimien säiliöiden pintavesikerroksissa. Hyödylliset vesibakteerit mineralisoivat orgaanisia jäämiä.

Elävissä organismeissa: patogeeniset bakteerit pääsevät kehoon ulkoisesta ympäristöstä, mutta vain suotuisissa olosuhteissa aiheuttavat sairauksia. Symbioottiset elävät ruoansulatuselimissä, auttavat hajottamaan ja omaksumaan ruokaa, syntetisoivat vitamiineja.

Ulkoinen rakenne

Bakteerisolu on puettu erityiseen tiheään kuoreen - soluseinämään, joka suorittaa suojaavia ja tukitoimintoja ja antaa bakteerille myös pysyvän, tyypillisen muodon. Bakteerin soluseinä muistuttaa kasvisolun kuorta. Se on läpäisevä: sen kautta ravinteet kulkevat vapaasti soluun ja aineenvaihduntatuotteet lähtevät ympäristöön. Bakteerit kehittävät usein ylimääräisen suojaavan limakerroksen, kapselin, soluseinän päälle. Kapselin paksuus voi olla monta kertaa suurempi kuin itse kennon halkaisija, mutta se voi olla hyvin pieni. Kapseli ei ole pakollinen osa solua, se muodostuu riippuen olosuhteista, joissa bakteerit pääsevät sisään. Se estää bakteereja kuivumasta.

Joidenkin bakteerien pinnalla on pitkiä siimoja (yksi, kaksi tai monta) tai lyhyitä ohuita villoja. Siipien pituus voi olla monta kertaa suurempi kuin bakteerin kehon koko. Bakteerit liikkuvat lippujen ja villien avulla.

Sisäinen rakenne

Bakteerisolun sisällä on tiheä liikkumaton sytoplasma. Sillä on kerrosrakenne, tyhjiä ei ole, joten erilaiset proteiinit (entsyymit) ja vararavinteet sijaitsevat sytoplasman aineessa. Bakteerisoluissa ei ole ydintä. Niiden solujen keskiosaan on keskittynyt perinnöllistä tietoa kantava aine. Bakteerit, - nukleiinihappo - DNA. Mutta tämä aine ei ole kehystetty ytimeen.

Bakteerisolun sisäinen organisaatio on monimutkainen ja sillä on omat erityispiirteensä. Sytoplasma on erotettu soluseinästä sytoplasmakalvolla. Sytoplasmassa erotetaan pääaine eli matriisi, ribosomit ja pieni määrä kalvorakenteita, jotka suorittavat erilaisia ​​toimintoja (mitokondrioiden analogit, endoplasminen retikulumi, Golgi-laite). Bakteerisolujen sytoplasmassa on usein erimuotoisia ja -kokoisia rakeita. Rakeet voivat koostua yhdisteistä, jotka toimivat energian ja hiilen lähteenä. Bakteerisoluista löytyy myös rasvapisaroita.

Solun keskiosassa ydinaine, DNA, on paikantunut, eikä sitä ole erotettu sytoplasmasta kalvolla. Tämä on ytimen analogi - nukleoidi. Nukleoidilla ei ole kalvoa, nukleolia eikä joukkoa kromosomeja.

Ravitsemusmenetelmät

Bakteereilla on erilaisia ​​ruokintatapoja. Niiden joukossa ovat autotrofit ja heterotrofit. Autotrofit ovat organismeja, jotka voivat itsenäisesti muodostaa orgaanisia aineita ravintoonsa.

Kasvit tarvitsevat typpeä, mutta ne eivät itse pysty imemään typpeä ilmasta. Jotkut bakteerit yhdistävät ilmassa olevia typpimolekyylejä muihin molekyyleihin, jolloin saadaan kasveille saatavilla olevia aineita.

Nämä bakteerit asettuvat nuorten juurien soluihin, mikä johtaa juurien paksuuntumien muodostumiseen, joita kutsutaan kyhmyiksi. Tällaiset kyhmyt muodostuvat palkokasvien ja joidenkin muiden kasvien juuriin.

Juuret antavat bakteereille hiilihydraatteja, ja bakteerit antavat juurille typpeä sisältäviä aineita, jotka kasvi voi ottaa itseensä. Heidän suhteensa hyödyttää molempia.

Kasvien juuret erittävät monia orgaanisia aineita (sokereita, aminohappoja ja muita), joita bakteerit ruokkivat. Siksi erityisesti monet bakteerit asettuvat juuria ympäröivään maakerrokseen. Nämä bakteerit muuttavat kuolleet kasvitähteet kasvin käytettävissä oleviksi aineiksi. Tätä maakerrosta kutsutaan risosfääriksi.

On olemassa useita hypoteeseja kyhmybakteerien tunkeutumisesta juurikudoksiin:

• epidermaalisen ja kortikaalisen kudoksen vaurioitumisen kautta;
• juurikarvojen läpi;
• vain nuoren solukalvon läpi;
• pektinolyyttisiä entsyymejä tuottavien seurabakteerien vuoksi;
• johtuen B-indolietikkahapon synteesin stimulaatiosta tryptofaanista, jota on aina läsnä kasvien juurieritteissä.

Kyhmybakteerien viemisprosessi juurikudokseen koostuu kahdesta vaiheesta:

• juurikarvojen infektio;
• kyhmyjen muodostumisprosessi.

Useimmissa tapauksissa tunkeutuva solu lisääntyy aktiivisesti, muodostaa niin sanottuja infektiolankoja ja siirtyy jo tällaisten säikeiden muodossa kasvikudoksiin. Infektiolangasta nousseet kyhmybakteerit jatkavat lisääntymistä isäntäkudoksessa.

Kasvisolut, jotka ovat täynnä nopeasti lisääntyviä kyhmybakteerisoluja, alkavat jakautua intensiivisesti. Nuoren kyhmyn yhdistäminen palkokasvin juureen tapahtuu vaskulaaristen kuitukimppujen ansiosta. Toiminta-aikana kyhmyt ovat yleensä tiheitä. Optimaalisen aktiivisuuden ilmenemiseen mennessä kyhmyt saavat vaaleanpunaisen värin (legoglobiinipigmentin vuoksi). Vain legoglobiinia sisältävät bakteerit pystyvät sitomaan typpeä.

Kyhmybakteerit tuottavat kymmeniä ja satoja kiloja typpilannoitteita hehtaaria kohden.

Aineenvaihdunta

Bakteerit eroavat toisistaan ​​​​aineenvaihdunnassa. Joillekin se menee hapen mukana, toisille - ilman sen osallistumista.

Useimmat bakteerit syövät valmiita orgaanisia aineita. Vain harvat niistä (sinivihreät tai syanobakteerit) pystyvät luomaan orgaanisia aineita epäorgaanisista. Niillä oli tärkeä rooli hapen kertymisessä maapallon ilmakehään.

Bakteerit imevät aineita ulkopuolelta, repivät molekyylinsä erilleen, kokoavat kuorensa näistä osista ja täydentävät niiden sisältöä (näin ne kasvavat) ja heittävät pois tarpeettomia molekyylejä. Bakteerin kuori ja kalvo mahdollistavat sen, että se imee vain oikeat aineet.

Jos bakteerin kuori ja kalvo olisivat täysin läpäisemättömiä, mitään aineita ei pääsisi soluun. Jos ne olisivat läpäiseviä kaikille aineille, solun sisältö sekoittuisi väliaineeseen - liuokseen, jossa bakteeri elää. Bakteerien selviytymistä varten tarvitaan kuori, joka päästää tarvittavat aineet kulkemaan läpi, mutta ei niitä, joita ei tarvita.

Bakteeri imee ravinteita, jotka ovat lähellä sitä. Mitä tapahtuu seuraavaksi? Jos se voi liikkua itsenäisesti (liikkumalla siima tai työntämällä limaa takaisin), se liikkuu, kunnes se löytää tarvittavat aineet.

Jos se ei voi liikkua, se odottaa, kunnes diffuusio (yhden aineen molekyylien kyky tunkeutua toisen aineen molekyylien paksuun osaan) tuo tarvittavat molekyylit siihen.

Bakteerit yhdessä muiden mikro-organismiryhmien kanssa suorittavat valtavan kemiallisen työn. Muuntamalla erilaisia ​​yhdisteitä ne saavat elintärkeää toimintaansa varten tarvittavan energian ja ravintoaineet. Aineenvaihduntaprosessit, energian saantitavat ja materiaalien tarve kehonsa aineiden rakentamiseksi bakteereihin ovat erilaisia.

Muut bakteerit tyydyttävät kaikki kehon orgaanisten aineiden synteesiin tarvittavat hiilen tarpeet epäorgaanisten yhdisteiden kustannuksella. Niitä kutsutaan autotrofeiksi. Autotrofiset bakteerit pystyvät syntetisoimaan orgaanisia aineita epäorgaanisista. Niistä erotetaan:

Kemosynteesi

Säteilyenergian käyttö on tärkein, mutta ei ainoa tapa luoda orgaanista ainetta hiilidioksidista ja vedestä. Tunnetaan bakteereja, jotka eivät käytä auringonvaloa energialähteenä tällaiseen synteesiin, vaan organismien soluissa esiintyvien kemiallisten sidosten energiaa tiettyjen epäorgaanisten yhdisteiden - rikkivedyn, rikin, ammoniakin, vedyn, typpihapon, rautayhdisteiden - hapetuksen aikana. rautaa ja mangaania. He käyttävät tätä kemiallista energiaa käyttämällä muodostunutta orgaanista ainetta kehonsa solujen rakentamiseen. Siksi tätä prosessia kutsutaan kemosynteesiksi.

Kemosynteettisten mikro-organismien tärkein ryhmä ovat nitrifioivat bakteerit. Nämä bakteerit elävät maaperässä ja suorittavat orgaanisten jäämien hajoamisen aikana muodostuneen ammoniakin hapettumisen typpihapoksi. Jälkimmäinen, reagoi maaperän mineraaliyhdisteiden kanssa, muuttuu typpihapon suoloiksi. Tämä prosessi tapahtuu kahdessa vaiheessa.

Rautabakteerit muuttavat rautaraudan oksidiksi. Muodostunut rautahydroksidi laskeutuu ja muodostaa niin sanotun suon rautamalmin.

Jotkut mikro-organismit ovat olemassa molekyylivedyn hapettumisen vuoksi, mikä tarjoaa autotrofisen ravintotavan.

Vetybakteerien ominaispiirre on kyky siirtyä heterotrofiseen elämäntapaan orgaanisten yhdisteiden kanssa ja vedyn puuttuessa.

Siten kemoautotrofit ovat tyypillisiä autotrofeja, koska ne syntetisoivat itsenäisesti tarvittavia orgaanisia yhdisteitä epäorgaanisista aineista eivätkä ota niitä valmiina muista organismeista, kuten heterotrofeista. Kemoautotrofiset bakteerit eroavat fototrofisista kasveista siinä, että ne ovat täysin riippumattomia valosta energialähteenä.

bakteerien fotosynteesi

Jotkut pigmenttipitoiset rikkibakteerit (violetti, vihreä), jotka sisältävät tiettyjä pigmenttejä - bakterioklorofyllejä, pystyvät absorboimaan aurinkoenergiaa, jonka avulla rikkivetyä hajotetaan organismeissaan ja saadaan vetyatomeja vastaavien yhdisteiden palauttamiseksi. Tällä prosessilla on paljon yhteistä fotosynteesin kanssa ja se eroaa vain siinä, että purppuraisissa ja vihreissä bakteereissa rikkivety (joskus karboksyylihapot) on vedyn luovuttaja ja vihreissä kasveissa se on vettä. Niissä ja muissa vedyn halkeaminen ja siirto tapahtuu absorboituneiden auringonsäteiden energian vuoksi.

Tällaista bakteerien fotosynteesiä, joka tapahtuu ilman hapen vapautumista, kutsutaan valopelkistykseksi. Hiilidioksidin valopelkistys liittyy vedyn siirtoon ei vedestä, vaan rikkivedystä:

6CO 2 + 12H 2 S + hv → C6H 12 O 6 + 12S \u003d 6H 2 O

Kemosynteesin ja bakteerien fotosynteesin biologinen merkitys planeetan mittakaavassa on suhteellisen pieni. Vain kemosynteettisillä bakteereilla on merkittävä rooli luonnon rikkikierrossa. Vihreiden kasvien imeytyminen rikkihapon suolojen muodossa, rikki palautuu ja on osa proteiinimolekyylejä. Lisäksi putrefaktiivisten bakteerien aiheuttaman kuolleiden kasvi- ja eläintähteiden tuhoamisen aikana rikkiä vapautuu rikkivedyn muodossa, jonka rikkibakteerit hapettavat vapaaksi rikiksi (tai rikkihapoksi), joka muodostaa kasvien käytettävissä olevia sulfiitteja maaperään. Kemo- ja fotoautotrofiset bakteerit ovat välttämättömiä typen ja rikin kierrossa.

itiöinti

Itiöt muodostuvat bakteerisolun sisällä. Itiöiden muodostumisprosessissa bakteerisolu käy läpi sarjan biokemiallisia prosesseja. Vapaan veden määrä siinä vähenee, entsymaattinen aktiivisuus vähenee. Tämä varmistaa itiöiden kestävyyden epäsuotuisia ympäristöolosuhteita vastaan ​​(korkea lämpötila, korkea suolapitoisuus, kuivuminen jne.). Itiöiden muodostuminen on ominaista vain pienelle bakteeriryhmälle.

Itiöt eivät ole olennainen vaihe bakteerien elinkaaressa. Itiöityminen alkaa vasta ravinteiden puutteesta tai aineenvaihduntatuotteiden kertymisestä. Itiöiden muodossa olevat bakteerit voivat pysyä lepotilassa pitkään. Bakteeri-itiöt kestävät pitkäaikaista keittämistä ja erittäin pitkäaikaista jäätymistä. Kun suotuisat olosuhteet syntyvät, riita itää ja tulee elinkelpoiseksi. Bakteeri-itiöt ovat mukautuksia selviytyäkseen epäsuotuisissa olosuhteissa.

jäljentäminen

Bakteerit lisääntyvät jakamalla yksi solu kahdeksi. Saavutettuaan tietyn koon bakteeri jakautuu kahdeksi identtiseksi bakteeriksi. Sitten jokainen heistä alkaa ruokkia, kasvaa, jakautua ja niin edelleen.

Solun pidentymisen jälkeen muodostuu vähitellen poikittainen väliseinä, jonka jälkeen tytärsolut eroavat toisistaan; monissa bakteereissa tietyissä olosuhteissa solut pysyvät jakautumisen jälkeen kytkettyinä tunnusomaisiin ryhmiin. Tällöin syntyy erilaisia ​​muotoja, riippuen jakotason suunnasta ja jakojen lukumäärästä. Lisääntymistä silmuttamalla tapahtuu poikkeuksena bakteereissa.

Suotuisissa olosuhteissa solun jakautuminen tapahtuu monissa bakteereissa 20-30 minuutin välein. Tällaisella nopealla lisääntymisellä yhden bakteerin jälkeläiset voivat 5 päivässä muodostaa massan, joka voi täyttää kaikki meret ja valtameret. Yksinkertainen laskelma osoittaa, että 72 sukupolvea (720 000 000 000 000 000 000 solua) voidaan muodostaa päivässä. Painoksi muutettuna - 4720 tonnia. Tätä ei kuitenkaan tapahdu luonnossa, koska useimmat bakteerit kuolevat nopeasti auringonvalon, kuivumisen, ruoan puutteen, 65-100 ºС:n lämpötilan vaikutuksesta lajien välisen taistelun jne. seurauksena.

Kun bakteeri (1) on imenyt riittävästi ruokaa, se kasvaa kokoonsa (2) ja alkaa valmistautua lisääntymiseen (solun jakautumiseen). Sen DNA (bakteerissa DNA-molekyyli on suljettu renkaaseen) kaksinkertaistuu (bakteeri tuottaa kopion tästä molekyylistä). Molemmat DNA-molekyylit (3.4) näyttävät kiinnittyneen bakteerin seinämään ja pidennettynä bakteerit hajaantuvat sivuille (5.6). Ensin nukleotidi jakautuu, sitten sytoplasma.

Kahden DNA-molekyylin hajoamisen jälkeen bakteereissa ilmenee supistuminen, joka jakaa vähitellen bakteerin ruumiin kahteen osaan, joista jokainen sisältää DNA-molekyylin (7).

Se tapahtuu (heinäbasillissa), kaksi bakteeria tarttuu yhteen ja niiden välille muodostuu silta (1,2).

DNA kuljetetaan bakteerista toiseen hyppääjän (3) kautta. Yhdessä bakteerissa DNA-molekyylit kietoutuvat toisiinsa, tarttuvat yhteen paikoin (4), minkä jälkeen ne vaihtavat osia (5).

Bakteerien rooli luonnossa

Levikki

Bakteerit ovat tärkein lenkki yleisessä ainekierrossa luonnossa. Kasvit luovat monimutkaisia ​​orgaanisia aineita hiilidioksidista, vedestä ja maaperän mineraalisuoloista. Nämä aineet palaavat maaperään kuolleiden sienten, kasvien ja eläinten ruumiiden mukana. Bakteerit hajottavat monimutkaiset aineet yksinkertaisiksi aineiksi, joita kasvit käyttävät uudelleen.

Bakteerit tuhoavat kuolleiden kasvien ja eläinten ruumiiden monimutkaisen orgaanisen aineen, elävien organismien eritteet ja erilaiset jätteet. Näillä orgaanisilla aineilla ruokkivat saprofyyttiset hajoamisbakteerit muuttavat ne humukseksi. Sellaisia ​​ovat planeettamme järjestykset. Siten bakteerit osallistuvat aktiivisesti luonnon aineiden kiertokulkuun.

maaperän muodostumista

Koska bakteereja on levinnyt lähes kaikkialle ja niitä löytyy valtavia määriä, ne määräävät suurelta osin erilaisia ​​luonnossa tapahtuvia prosesseja. Syksyllä puiden ja pensaiden lehdet putoavat, maanpäälliset ruohon versot kuolevat, vanhat oksat putoavat ja aika ajoin vanhojen puiden rungot putoavat. Kaikki tämä muuttuu vähitellen humukseksi. 1 cm 3:ssa. Metsämaan pintakerros sisältää satoja miljoonia saprofyyttisiä maaperän bakteereja useista lajeista. Nämä bakteerit muuttavat humuksen erilaisiksi mineraaleiksi, jotka kasvien juuret voivat imeytyä maaperästä.

Jotkut maaperän bakteerit pystyvät imemään typpeä ilmasta hyödyntäen sitä elämänprosesseissa. Nämä typpeä sitovat bakteerit elävät yksinään tai asettuvat palkokasvien juuriin. Nämä bakteerit tunkeutuessaan palkokasvien juuriin aiheuttavat juurisolujen kasvua ja kyhmyjen muodostumista niihin.

Nämä bakteerit vapauttavat typpiyhdisteitä, joita kasvit käyttävät. Bakteerit saavat kasveista hiilihydraatteja ja kivennäissuoloja. Siten palkokasvin ja juurikyhmybakteerien välillä on läheinen suhde, joka on hyödyllinen sekä toiselle että toiselle organismille. Tätä ilmiötä kutsutaan symbioosiksi.

Symbioosinsa kyhmybakteerien kanssa palkokasvit rikastavat maaperää typellä, mikä auttaa lisäämään satoa.

Jakautuminen luonnossa

Mikro-organismeja on kaikkialla. Ainoat poikkeukset ovat aktiivisten tulivuorten kraatterit ja pienet alueet räjähtäneiden atomipommien keskuksissa. Etelämantereen alhaiset lämpötilat, geysirien kiehuvat suihkut, suolaaltaiden kyllästetyt suolaliuokset, vuorenhuippujen voimakas insolaatio tai ydinreaktorien ankara säteily eivät häiritse mikroflooran olemassaoloa ja kehitystä. Kaikki elävät olennot ovat jatkuvasti vuorovaikutuksessa mikro-organismien kanssa, koska ne eivät usein ole vain niiden varastoja, vaan myös jakelijoita. Mikro-organismit ovat planeettamme kotoisin, ja ne kehittävät aktiivisesti uskomattomimpia luonnollisia substraatteja.

Maaperän mikrofloora

Bakteerien määrä maaperässä on erittäin suuri - satoja miljoonia ja miljardeja yksilöitä 1 grammassa. Niitä on paljon enemmän maaperässä kuin vedessä ja ilmassa. Bakteerien kokonaismäärä maaperässä vaihtelee. Bakteerien määrä riippuu maaperän tyypistä, niiden kunnosta, kerrosten syvyydestä.

Maaperähiukkasten pinnalla mikro-organismit sijaitsevat pienissä mikropesäkkeissä (kukin 20-100 solua). Usein ne kehittyvät orgaanisen aineksen hyytymien paksuuksissa, elävien ja kuolevien kasvien juurissa, ohuissa kapillaareissa ja kokkareiden sisällä.

Maaperän mikrofloora on hyvin monipuolinen. Täältä löytyy erilaisia ​​fysiologisia bakteeriryhmiä: mätäneviä, nitrifioivia, typpeä sitovia, rikkibakteereja jne. Niiden joukossa on aerobeja ja anaerobeja, itiö- ja ei-itiömuotoja. Mikrofloora on yksi maaperän muodostumisen tekijöistä.

Mikro-organismien kehitysalue maaperässä on elävien kasvien juurien vieressä oleva vyöhyke. Sitä kutsutaan risosfääriksi, ja sen sisältämien mikro-organismien kokonaisuutta kutsutaan risosfäärin mikroflooraksi.

Säiliöiden mikrofloora

Vesi on luonnollinen ympäristö, jossa mikro-organismeja kasvaa suuria määriä. Suurin osa niistä tulee veteen maaperästä. Tekijä, joka määrää bakteerien määrän vedessä, ravinteiden läsnäolon siinä. Puhtaimmat ovat arteesisten kaivojen ja lähteiden vedet. Avoimet tekoaltaat ja joet ovat erittäin runsaasti bakteereja. Eniten bakteereja löytyy veden pintakerroksista, lähempänä rantaa. Kun etäisyys rannikosta kasvaa ja syvyys kasvaa, bakteerien määrä vähenee.

Puhdas vesi sisältää 100-200 bakteeria 1 ml:ssa, kun taas saastunut vesi sisältää 100-300 tuhatta tai enemmän. Pohjalieteessä on paljon bakteereja, erityisesti pintakerroksessa, jossa bakteerit muodostavat kalvon. Tässä kalvossa on paljon rikki- ja rautabakteereja, jotka hapettavat rikkivedyn rikkihapoksi ja estävät siten kalojen kuoleman. Lietessä on enemmän itiöitä kantavia muotoja, kun taas vedessä vallitsee itiöttömät muodot.

Lajikoostumukseltaan veden mikrofloora on samanlainen kuin maaperän mikrofloora, mutta myös erityisiä muotoja löytyy. Mikro-organismit suorittavat vähitellen niin sanotun biologisen veden puhdistuksen tuhoamalla erilaisia ​​veteen pudonneita jätteitä.

Ilman mikrofloora

Ilman mikroflooraa on vähemmän kuin maaperän ja veden mikroflooraa. Bakteerit nousevat ilmaan pölyn mukana, voivat viipyä siellä jonkin aikaa ja asettua sitten maan pinnalle ja kuolevat ravinnon puutteesta tai ultraviolettisäteiden vaikutuksesta. Mikro-organismien määrä ilmassa riippuu maantieteellisestä alueesta, sijainnista, vuodenajasta, pölysaastuksesta jne. Jokainen pölyhiukkanen on mikro-organismien kantaja. Suurin osa bakteereista ilmassa teollisuusyritysten päällä. Maaseudulla ilma on puhtaampaa. Puhtain ilma on metsien, vuorten ja lumisten alueiden yllä. Ilman ylemmät kerrokset sisältävät vähemmän bakteereita. Ilman mikrofloorassa on monia pigmentoituneita ja itiöitä kantavia bakteereita, jotka kestävät muita paremmin ultraviolettisäteitä.

Ihmiskehon mikrofloora

Ihmisen keho, jopa täysin terve, on aina mikroflooran kantaja. Kun ihmiskeho joutuu kosketuksiin ilman ja maaperän kanssa, vaatteille ja iholle asettuu erilaisia ​​mikro-organismeja, mukaan lukien taudinaiheuttajat (jäykkäkouristusbasillit, kaasukuolio jne.). Ihmisen altistuneet osat ovat useimmiten saastuneita. E. coli, stafylokokit löytyvät käsistä. Suuontelossa on yli 100 erilaista mikrobeja. Suu on lämpötilansa, kosteutensa ja ravintojäänteineen erinomainen ympäristö mikro-organismien kehittymiselle.

Vatsassa on hapan reaktio, joten suurin osa siinä olevista mikro-organismeista kuolee. Ohutsuolesta alkaen reaktio muuttuu emäksiseksi, ts. suotuisa mikrobeille. Paksusuolen mikrofloora on hyvin monipuolinen. Jokainen aikuinen erittää päivittäin noin 18 miljardia bakteeria ulosteiden mukana, ts. enemmän yksilöitä kuin ihmisiä maapallolla.

Sisäelimet, jotka eivät ole yhteydessä ulkoiseen ympäristöön (aivot, sydän, maksa, virtsarakko jne.), ovat yleensä vapaita mikrobeista. Mikrobit pääsevät näihin elimiin vain sairauden aikana.

Bakteerit pyöräilyssä

Mikro-organismeilla yleensä ja erityisesti bakteereilla on tärkeä rooli maapallon biologisesti tärkeissä aineen kiertokuluissa, ja ne suorittavat kemiallisia muutoksia, jotka eivät ole täysin kasvien tai eläinten ulottumattomissa. Erityyppiset organismit suorittavat alkuaineiden kierron eri vaiheita. Kunkin erillisen organismiryhmän olemassaolo riippuu muiden ryhmien suorittamasta alkuaineiden kemiallisesta muutoksesta.

typen kierto

Typpiyhdisteiden syklisellä muuntamisella on ensiarvoisen tärkeä rooli tarvittavien typen muotojen toimittamisessa erilaisille biosfäärin organismeille ravitsemuksellisten tarpeiden kannalta. Yli 90 % typen kokonaissitoutumisesta johtuu tiettyjen bakteerien metabolisesta aktiivisuudesta.

Hiilen kiertokulku

Orgaanisen hiilen biologinen muuttuminen hiilidioksidiksi, johon liittyy molekyylihapen pelkistyminen, vaatii erilaisten mikro-organismien yhteistä metabolista toimintaa. Monet aerobiset bakteerit suorittavat orgaanisten aineiden täydellisen hapettumisen. Aerobisissa olosuhteissa orgaaniset yhdisteet hajoavat aluksi käymisen avulla ja orgaanisen käymisen lopputuotteet hapetetaan edelleen anaerobisella hengityksellä, jos läsnä on epäorgaanisia vedyn vastaanottajia (nitraattia, sulfaattia tai CO2).

Rikkikierto

Eläville organismeille rikkiä on saatavilla pääasiassa liukoisten sulfaattien tai pelkistettyjen orgaanisten rikkiyhdisteiden muodossa.

Raudan kierto

Jotkut makean veden säiliöt sisältävät suuria pitoisuuksia pelkistettyjä rautasuoloja. Tällaisissa paikoissa kehittyy erityinen bakteerimikrofloora - rautabakteerit, jotka hapettavat pelkistynyttä rautaa. Ne osallistuvat suon rautamalmien ja vesilähteiden muodostumiseen, joissa on runsaasti rautasuoloja.

Bakteerit ovat vanhimpia organismeja, ja ne ilmestyivät noin 3,5 miljardia vuotta sitten arkeaan. Noin 2,5 miljardia vuotta ne hallitsivat maapalloa muodostaen biosfäärin ja osallistuivat happiilmakehän muodostumiseen.

Bakteerit ovat yksi yksinkertaisimmin järjestyneistä elävistä organismeista (viruksia lukuun ottamatta). Niiden uskotaan olevan ensimmäiset maapallolle ilmestyneet organismit.

Mitä bakteerit ovat: bakteerityypit, niiden luokitus

Bakteerit ovat pieniä mikro-organismeja, jotka ovat olleet olemassa tuhansia vuosia. Mikrobeja on mahdotonta nähdä paljaalla silmällä, mutta meidän ei pidä unohtaa niiden olemassaoloa. Basilleja on valtava määrä. Mikrobiologian tiede käsittelee niiden luokittelua, tutkimusta, lajikkeita, rakenteen ominaisuuksia ja fysiologiaa.

Mikro-organismeja kutsutaan eri tavoin niiden toiminnasta ja toiminnasta riippuen. Mikroskoopin alla voit tarkkailla kuinka nämä pienet olennot ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Ensimmäiset mikro-organismit olivat muodoltaan melko alkeellisia, mutta niiden merkitystä ei missään nimessä pidä aliarvioida. Basillit kehittyivät alusta alkaen, loivat pesäkkeitä, yrittivät selviytyä muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa. Eri vibriot pystyvät vaihtamaan aminohappoja kasvaakseen ja kehittyäkseen normaalisti.

Nykyään on vaikea sanoa, kuinka monta lajia näitä mikro-organismeja on maan päällä (tämä määrä ylittää miljoonan), mutta tunnetuimmat ja niiden nimet ovat tuttuja melkein jokaiselle ihmiselle. Riippumatta siitä, mitä mikrobit ovat ja miksi niitä kutsutaan, niillä kaikilla on yksi etu - ne elävät pesäkkeissä, joten heidän on paljon helpompi sopeutua ja selviytyä.

Ensin selvitetään, mitä mikro-organismeja on olemassa. Yksinkertaisin luokitus on hyvä ja huono. Toisin sanoen ne, jotka ovat haitallisia ihmiskeholle, aiheuttavat monia sairauksia ja ne, jotka ovat hyödyllisiä. Seuraavaksi puhumme yksityiskohtaisesti tärkeimmistä hyödyllisistä bakteereista ja annamme kuvauksen niistä.

Voit myös luokitella mikro-organismit niiden muodon, ominaisuuksien mukaan. Luultavasti monet ihmiset muistavat, että koulun oppikirjoissa oli erityinen taulukko, jossa oli eri mikro-organismien kuva, ja sen vieressä oli niiden merkitys ja rooli luonnossa. Bakteereja on useita tyyppejä:

• cocci - pienet pallot, jotka muistuttavat ketjua, koska ne sijaitsevat toistensa takana;
• sauvan muotoinen;
• spirilla, spirokeetat (on kierteinen muoto);
• vibrios.

Eri muotoisia bakteereja

Olemme jo maininneet, että yksi luokitteluista jakaa mikrobit lajeihin niiden muodosta riippuen.

coli-bakteerilla on myös joitain ominaisuuksia. Esimerkiksi on olemassa erilaisia ​​sauvan muotoisia, teräväkärkisiä, paksunnettuja, pyöristettyjä tai suoria päitä. Sauvan muotoiset mikrobit ovat pääsääntöisesti hyvin erilaisia ​​ja ovat aina kaaoksessa, ne eivät asetu ketjuun (paitsi streptobasillit), ne eivät kiinnity toisiinsa (paitsi diplobasillit).

Pallomuotoisille mikro-organismeille mikrobiologeja ovat streptokokit, stafylokokit, diplokokit, gonokokit. Se voi olla pallopareja tai pitkiä ketjuja.

Kaarevia basillit ovat spirilla, spirokeetat. Ne ovat aina aktiivisia, mutta eivät tuota itiöitä. Spirilla on turvallinen ihmisille ja eläimille. Voit erottaa spirillan spirokeetoista, jos kiinnität huomiota kiharoiden määrään, ne ovat vähemmän kierteisiä, niillä on erityisiä siimoja raajoissa.

Patogeenisten bakteerien tyypit

Esimerkiksi ryhmä mikro-organismeja, joita kutsutaan kokkeiksi, ja tarkemmin streptokokit ja stafylokokit aiheuttavat todellisia märkiviä sairauksia (furunkuloosi, streptokokkien aiheuttama tonsilliitti).

Anaerobit elävät ja kehittyvät täydellisesti ilman happea; joillekin näiden mikro-organismien tyypeille happi tulee yleensä tappavaksi. Aerobiset mikrobit tarvitsevat happea selviytyäkseen.

Arkeat ovat lähes värittömiä yksisoluisia organismeja.

Patogeenisia bakteereja tulee välttää, koska ne aiheuttavat infektioita, gram-negatiivisten mikro-organismien katsotaan olevan resistenttejä vasta-aineille. Maaperästä, mädäntyneistä mikro-organismeista on paljon tietoa, jotka ovat haitallisia, hyödyllisiä.

Yleensä spirillat eivät ole vaarallisia, mutta jotkut lajit voivat aiheuttaa sodokua.

Hyödyllisten bakteerien lajikkeet

Jopa koululaiset tietävät, että basillit ovat hyödyllisiä ja haitallisia. Ihmiset tietävät joitain nimiä korvalla (stafylokokki, streptokokki, ruttobacillus). Nämä ovat haitallisia olentoja, jotka häiritsevät paitsi ulkoista ympäristöä myös ihmisiä. On olemassa mikroskooppisia basilleja, jotka aiheuttavat ruokamyrkytyksen.

Muista tietää hyödyllistä tietoa maitohaposta, ruoasta, probioottisista mikro-organismeista. Esimerkiksi probiootteja, toisin sanoen hyviä organismeja, käytetään usein lääketieteellisiin tarkoituksiin. Kysyt: minkä takia? Ne eivät anna haitallisten bakteerien lisääntymistä ihmisen sisällä, vahvistavat suolen suojatoimintoja ja vaikuttavat hyvin ihmisen immuunijärjestelmään.

Bifidobakteerit ovat myös erittäin hyödyllisiä suolistolle. Maitohappovibriot sisältävät noin 25 lajia. Ihmiskehossa niitä on suuria määriä, mutta ne eivät ole vaarallisia. Päinvastoin, ne suojaavat maha-suolikanavaa mädäntyviltä ja muilta mikrobeilta.

Hyvistä puhuttaessa ei voi olla mainitsematta valtavia streptomykeettilajeja. Ne tietävät ne, jotka käyttivät kloramfenikolia, erytromysiiniä ja vastaavia lääkkeitä.

On mikro-organismeja, kuten Azotobacter. Ne elävät maaperässä monta vuotta, vaikuttavat suotuisasti maaperään, stimuloivat kasvien kasvua, puhdistavat maaperän raskasmetalleista. Ne ovat korvaamattomia lääketieteessä, maataloudessa, lääketieteessä ja elintarviketeollisuudessa.

Bakteerien vaihtelutyypit

Mikrobit ovat luonteeltaan hyvin epävakaita, kuolevat nopeasti, ne voivat olla spontaaneja, indusoituneita. Emme mene yksityiskohtiin bakteerien vaihteluista, koska tämä tieto kiinnostaa enemmän mikrobiologiasta ja sen kaikista haaroista kiinnostuneita.

Saostussäiliöiden bakteerityypit

Yksityistalojen asukkaat ymmärtävät kiireellisen tarpeen käsitellä jätevedet sekä jätealtaat. Nykyään viemärit voidaan puhdistaa nopeasti ja tehokkaasti saostussäiliöihin tarkoitettujen erityisten bakteerien avulla. Henkilölle tämä on valtava helpotus, koska viemärin puhdistaminen ei ole miellyttävä asia.

Olemme jo selventäneet, missä biologista jätevedenkäsittelytyyppiä käytetään, ja nyt puhutaan itse järjestelmästä. Saostussäiliöiden bakteereja kasvatetaan laboratorioissa, ne tappavat viemärien epämiellyttävän hajun, desinfioivat viemärikaivoja, jätevesialtaita ja vähentävät jäteveden määrää. Saostussäiliöissä käytetään kolmenlaisia ​​bakteereja:

• aerobinen;
• anaerobinen;
• elävät (bioaktivaattorit).

Hyvin usein ihmiset käyttävät yhdistettyjä puhdistusmenetelmiä. Noudata tarkasti valmisteen ohjeita, varmista, että veden taso edistää bakteerien normaalia selviytymistä. Muista myös käyttää viemäriä vähintään kerran kahdessa viikossa, jotta bakteerit saavat syötävää, muuten ne kuolevat. Älä unohda, että puhdistusjauheista ja -nesteistä peräisin oleva kloori tappaa bakteereja.

Suosituimmat bakteerit ovat Dr. Robik, Septifos, Waste Treat.

Virtsassa olevien bakteerien tyypit

Teoriassa virtsassa ei pitäisi olla bakteereja, mutta erilaisten toimien ja tilanteiden jälkeen pienet mikro-organismit asettuvat minne haluavat: emättimeen, nenään, veteen ja niin edelleen. Jos bakteerit löydettiin kokeiden aikana, tämä tarkoittaa, että henkilö kärsii munuaisten, virtsarakon tai virtsajohtimien sairauksista. On olemassa useita tapoja, joilla mikro-organismit pääsevät virtsaan. Ennen hoitoa on erittäin tärkeää tutkia ja määrittää tarkasti bakteerityyppi ja sisääntuloreitti. Tämä voidaan määrittää biologisella virtsaviljelyllä, kun bakteerit sijoitetaan suotuisaan elinympäristöön. Seuraavaksi tarkistetaan bakteerien reaktio erilaisiin antibiootteihin.

Toivomme, että pysyt aina terveenä. Pidä huolta itsestäsi, pese kätesi säännöllisesti, suojaa kehoasi haitallisilta bakteereilta!

Uskomattomia faktoja

Joillekin pelkkä ajatus biljoonista bakteereista, jotka elävät ihollamme ja kehossamme, on pelottavaa.

"Mutta samalla tavalla kuin ihminen ei voi elää ilman hiiltä, ​​typpeä, suojaa sairauksilta, se ei myöskään voi elää ilman bakteereja", - sanoo mikrobiologi ja kirjan "Allies and Enemies: How the World Depends on Bakteeria" kirjoittaja Anna Makzulak (Anne Maczulak).

Useimmat ihmiset oppivat bakteereista vain tiettyjen sairauksien yhteydessä, mikä luonnollisesti johtaa ihmisten negatiiviseen asenteeseen niitä kohtaan. "Nyt on aika miettiä, kuinka he auttavat meitä, koska se on erittäin monimutkainen, monivaiheinen prosessi", Makzulak lisäsi.

Pienet yliherrat

Maaperässä ja valtameressä bakteerit ovat tärkeimpiä toimijoita, jotka osallistuvat orgaanisen aineen hajoamiseen ja ihmiselämän kannalta välttämättömien kemiallisten alkuaineiden, kuten hiilen ja typen, kiertokulkuun. Koska kasvit ja eläimet eivät pysty luomaan joitain typpimolekyylejä, meidän täytyy elää kuitenkin maaperän bakteereilla ja syanobakteereilla (sinilevät) on ehdottoman välttämätön rooli ilmakehän typen muuttamisessa typen muodoiksi, joita kasvit voivat absorboida, jolloin syntyy aminohappoja ja nukleiinihappoja, jotka puolestaan ​​ovat DNA:n rakennuspalikoita. Syömme kasvisruokaa ja saamme siten hyödyt koko prosessista.

Bakteereilla on myös rooli toisen ihmiselämän kannalta yhtä tärkeän komponentin kiertämisessä. Tämä on vettä. Viime vuosina Louisianan yliopiston tutkijat ovat paljastaneet todisteita siitä, että bakteerit ovat tärkeä ainesosa monissa, ellei suurin osa, pienissä hiukkasissa, jotka aiheuttavat lumen ja sateen muodostumista pilviin.

Bakteerit ja ihmiskeho

Bakteereilla on yhtä tärkeä rooli ihmiskehossa ja sen sisällä. Ruoansulatusjärjestelmän työn aikana ne auttavat meitä ruoansulatuksessa, koska emme pysty siihen omin voimin. "Saamme paljon enemmän ravintoaineita syömästämme ruoasta bakteerien ansiosta", Makzulak sanoo.

Ruoansulatuskanavan bakteerit tarjoavat meille tärkeitä vitamiineja, kuten biotiinia ja K-vitamiinia sekä ovat tärkeimmät ravintolähteemme. Marsuilla tehdyt kokeet osoittivat, että steriileissä, bakteerivapaissa olosuhteissa kasvatetut eläimet olivat jatkuvasti aliravittuja ja kuolivat nuorina.

Makzulakin mukaan ihon pinnalla olevat bakteerit (New Yorkin yliopiston tutkijoiden mukaan noin 200 lajia normaalilla terveellä ihmisellä) ovat aktiivisesti yhteydessä toisiinsa ja varmistavat siten kehon normaalin toiminnan. On myös tärkeää huomata, että sekä ulkoiset että sisäiset bakteerit, niillä on valtava vaikutus immuunijärjestelmän muodostumiseen ja kehittymiseen.

Colorado State Universityn mikrobiologi Gerald Callahanin mukaan sekä hyödyllisten että haitallisten bakteerien aktiivisuus määrittää myöhemmin sen, kuinka immuunijärjestelmä reagoi patogeenisiin muutoksiin kehossa. New England Journal of Medicine -lehdessä julkaistu tutkimus vahvisti myös, että bakteerittomissa ympäristöissä kasvavilla lapsilla on suurempi riski sairastua astmaan ja allergioihin.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että hyödylliset bakteerit eivät voisi olla vaarallisia. Kuten Makzulak sanoo, yleensä hyödylliset ja haitalliset bakteerit ovat toisensa poissulkevia. Mutta joskus tilanne on aivan erilainen. "Stafylokokkibakteeri on erinomainen esimerkki tästä, koska sen koti on koko ihomme", Makzulak selittää. Esimerkiksi kädellämme elävät kokonaiset Staphylococcus aureus -pesäkkeet voivat helposti elää rinnakkain ihmisen kanssa vahingoittamatta terveyttä, mutta heti kun leikkaat itsesi tai vahingoitat immuunijärjestelmääsi jollain muulla tavalla, bakteerit voivat heti alkaa leviämään. amok, aiheuttaen siten infektion.

Bakteerien määrä ihmiskehossa ylittää ihmissolujen määrän 10 kertaa. "Se on hieman kammottavaa, mutta se auttaa meitä kuvittelemaan näiden organismien roolin."

BAKTEERIT
laaja yksisoluisten mikro-organismien ryhmä, jolle on tunnusomaista kalvon ympäröimän soluytimen puuttuminen. Samaan aikaan bakteerin geneettisellä materiaalilla (deoksiribonukleiinihapolla tai DNA:lla) on solussa melko määrätty paikka - vyöhyke, jota kutsutaan nukleoidiksi. Organismeja, joilla on tällainen solurakenne, kutsutaan prokaryooteiksi ("pre-ydin"), toisin kuin kaikki muut - eukaryootit ("todellinen ydin"), joiden DNA sijaitsee ytimessä, jota ympäröi kuori. Bakteerit, joita pidettiin aikoinaan mikroskooppisina kasveina, luokitellaan nyt erilliseksi kuningaskunnaksi, Moneraksi, yhdeksi viidestä nykyisessä luokitusjärjestelmässä, yhdessä kasvien, eläinten, sienten ja protistien kanssa.

fossiilisia todisteita. Bakteerit ovat luultavasti vanhin tunnettu organismiryhmä. Kerrosrakenteiset kivirakenteet - stromatoliitit - ajoittuivat joissain tapauksissa arkeozoiikan (arkealaisen) alkuun, ts. joka syntyi 3,5 miljardia vuotta sitten - seurausta bakteerien elintärkeästä toiminnasta, yleensä fotosynteettisestä, ns. sinilevät. Samanlaisia ​​rakenteita (karbonaatilla kyllästettyjä bakteerikalvoja) muodostuu edelleen pääasiassa Australian, Bahaman rannikolla, Kalifornian ja Persianlahdella, mutta ne ovat suhteellisen harvinaisia ​​eivätkä saavuta suuria kokoja, koska kasvinsyöjäorganismit, kuten kotijalkaiset, ruokkia niitä. Nykyään stromatoliitit kasvavat pääasiassa siellä, missä näitä eläimiä ei esiinny veden korkean suolapitoisuuden tai muiden syiden vuoksi, mutta ennen kasvinsyöjämuotojen ilmaantumista evoluution aikana ne voivat saavuttaa valtavia kokoja muodostaen olennaisen osan valtameren matalassa vedessä. , verrattavissa nykyaikaisiin koralliriuttoihin. Joistakin muinaisista kivistä on löydetty pieniä hiiltyneitä palloja, joiden uskotaan myös olevan bakteerien jäänteitä. Ensimmäinen ydinvoima, ts. eukaryoottisolut kehittyivät bakteereista noin 1,4 miljardia vuotta sitten.
Ekologia. Maaperässä, järvien ja valtamerten pohjalla on monia bakteereja - kaikkialla, missä orgaanista ainetta kerääntyy. Ne elävät kylmässä, kun lämpömittari on hieman yli nollan, ja kuumissa happamissa lähteissä, joiden lämpötila on yli 90 °C. Jotkut bakteerit sietävät ympäristön erittäin korkeaa suolapitoisuutta; Erityisesti ne ovat ainoita Kuolleestamerestä löydettyjä organismeja. Ilmakehässä niitä esiintyy vesipisaroina, ja niiden runsaus korreloi yleensä ilman pölyisyyden kanssa. Joten kaupungeissa sadevesi sisältää paljon enemmän bakteereja kuin maaseudulla. Niitä on vähän ylänköjen ja napa-alueiden kylmässä ilmassa, mutta niitä löytyy kuitenkin jopa stratosfäärin alemmasta kerroksesta 8 km:n korkeudessa. Eläinten ruoansulatuskanava on tiheästi asutettu bakteereilla (yleensä vaarattomia). Kokeet ovat osoittaneet, että ne eivät ole välttämättömiä useimpien lajien elämälle, vaikka ne voivat syntetisoida joitain vitamiineja. Märehtijöillä (lehmät, antiloopit, lampaat) ja monilla termiiteillä ne kuitenkin osallistuvat kasviperäisten ruokien ruuansulatukseen. Lisäksi steriileissä olosuhteissa kasvatetun eläimen immuunijärjestelmä ei kehity normaalisti bakteeristimulaation puutteen vuoksi. Suolen normaali bakteeri-"floora" on tärkeä myös sinne joutuvien haitallisten mikro-organismien tukahduttamiseksi.

BAKTEERIEN RAKENNE JA ELÄMÄ

Bakteerit ovat paljon pienempiä kuin monisoluisten kasvien ja eläinten solut. Niiden paksuus on yleensä 0,5-2,0 mikronia ja pituus 1,0-8,0 mikronia. Joitakin muotoja voi tuskin nähdä tavallisten valomikroskooppien resoluutiolla (noin 0,3 µm), mutta tunnetaan myös lajeja, joiden pituus on yli 10 µm ja leveys ylittää nämä rajat, sekä joukko erittäin ohuita bakteereja. voi ylittää 50 µm. Neljännesmiljoona tämän valtakunnan keskikokoista edustajaa mahtuu kynällä asetettua pistettä vastaavalle pinnalle.
Rakenne. Morfologian erityispiirteiden mukaan erotetaan seuraavat bakteeriryhmät: kokit (enemmän tai vähemmän pallomaiset), basillit (sauvat tai sylinterit pyöristetyillä päillä), spirilla (jäykät spiraalit) ja spirokeetat (ohuet ja taipuisat karvat muistuttavat muodot). Jotkut kirjoittajat pyrkivät yhdistämään kaksi viimeistä ryhmää yhdeksi - spirillaksi. Prokaryootit eroavat eukaryooteista pääasiassa siinä, että niissä ei ole hyvin muodostunutta ydintä ja tyypillisessä tapauksessa vain yksi kromosomi - hyvin pitkä pyöreä DNA-molekyyli, joka on kiinnittynyt yhdestä kohdasta solukalvoon. Prokaryooteista puuttuu myös kalvoon sitoutuneita solunsisäisiä organelleja, joita kutsutaan mitokondrioiksi ja kloroplasteiksi. Eukaryooteissa mitokondriot tuottavat energiaa hengityksen aikana, ja fotosynteesi tapahtuu kloroplasteissa (katso myös SOLU). Prokaryooteissa koko solu (ja ennen kaikkea solukalvo) ottaa mitokondrion toiminnan ja fotosynteettisissä muodoissa samanaikaisesti kloroplastin. Kuten eukaryootit, bakteerin sisällä on pieniä nukleoproteiinirakenteita - ribosomeja, jotka ovat välttämättömiä proteiinisynteesille, mutta ne eivät liity mihinkään kalvoon. Harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta bakteerit eivät pysty syntetisoimaan steroleja, eukaryoottisten solukalvojen olennaisia ​​komponentteja. Solukalvon ulkopuolella useimmat bakteerit ovat vuorattu soluseinällä, joka muistuttaa jonkin verran kasvisolujen selluloosa-seinämää, mutta koostuu muista polymeereistä (niihin ei kuulu vain hiilihydraatteja, vaan myös aminohappoja ja bakteereille ominaisia ​​aineita). Tämä kuori estää bakteerisolua räjähtämästä, kun siihen pääsee vettä osmoosin vuoksi. Soluseinän päällä on usein suojaava limakalvokapseli. Monet bakteerit on varustettu flagellalla, jonka kanssa ne uivat aktiivisesti. Bakteerisiimot ovat yksinkertaisempia ja hieman erilaisia ​​kuin samanlaiset eukaryoottirakenteet.

"TYYPILLINEN" BAKTEERISOLU ja sen päärakenteet.

Sensoriset toiminnot ja käyttäytyminen. Monilla bakteereilla on kemiallisia reseptoreita, jotka havaitsevat muutoksia ympäristön happamuudessa ja erilaisten aineiden, kuten sokereiden, aminohappojen, hapen ja hiilidioksidin, pitoisuuksissa. Jokaisella aineella on omat tyyppinsä tällaiset "maku"-reseptorit, ja yhden niistä menettäminen mutaation seurauksena johtaa osittaiseen "makusokeuteen". Monet liikkuvat bakteerit reagoivat myös lämpötilan vaihteluihin ja fotosynteettiset lajit valon muutoksiin. Jotkut bakteerit havaitsevat magneettikenttälinjojen suunnan, mukaan lukien Maan magneettikentän, niiden soluissa olevien magnetiittihiukkasten (magneettinen rautamalmi - Fe3O4) avulla. Vedessä bakteerit käyttävät tätä kykyä uida voimalinjoja pitkin suotuisan ympäristön etsimiseksi. Bakteerien ehdollisia refleksejä ei tunneta, mutta niillä on tietynlainen primitiivinen muisti. Uidessaan he vertaavat ärsykkeen havaittua voimakkuutta sen aikaisempaan arvoon, ts. määrittää, onko siitä tullut suurempi vai pienempi, ja tämän perusteella säilyttää liikkeen suunta tai muuttaa sitä.
Lisääntyminen ja genetiikka. Bakteerit lisääntyvät aseksuaalisesti: niiden solun DNA replikoituu (kaksinkertaistuu), solu jakautuu kahtia ja jokainen tytärsolu saa yhden kopion vanhemman DNA:sta. Bakteeri-DNA:ta voidaan siirtää myös jakautumattomien solujen välillä. Samaan aikaan niiden fuusiota (kuten eukaryooteissa) ei tapahdu, yksilöiden lukumäärä ei kasva, ja yleensä vain pieni osa genomista (täydellinen geenisarja) siirtyy toiseen soluun, toisin kuin "todellinen" seksuaalinen prosessi, jossa jälkeläinen saa täydellisen geenisarjan jokaiselta vanhemmalta. Tällainen DNA-siirto voidaan suorittaa kolmella tavalla. Transformaation aikana bakteeri imee ympäristöstä "alastonta" DNA:ta, joka joutui sinne muiden bakteerien tuhoamisen aikana tai jonka kokeilija on tahallaan "liukuttanut". Prosessia kutsutaan transformaatioksi, koska sen tutkimuksen alkuvaiheessa päähuomio kiinnitettiin vaarattomien organismien muuntamiseen (muuntamiseen) tällä tavalla virulenteiksi. DNA-fragmentit voivat myös siirtyä bakteereista bakteereihin erityisten virusten - bakteriofagien - avulla. Tätä kutsutaan transduktioksi. On myös hedelmöittymistä muistuttava prosessi, jota kutsutaan konjugaatioksi: bakteerit kytkeytyvät toisiinsa väliaikaisilla putkimaisilla kasvaimilla (kopulaatiofimbria), joiden kautta DNA siirtyy "urossolusta" "naarassoluun". Joskus bakteerit sisältävät hyvin pieniä ylimääräisiä kromosomeja - plasmideja, jotka voivat myös siirtyä yksilöstä yksilöön. Jos samaan aikaan plasmidit sisältävät geenejä, jotka aiheuttavat resistenssiä antibiooteille, ne puhuvat infektioresistenssistä. Se on lääketieteellisesti tärkeä, koska se voi levitä eri lajien ja jopa bakteerisukujen välillä, minkä seurauksena koko bakteerifloora, esimerkiksi suolet, tulee vastustuskykyiseksi tiettyjen lääkkeiden vaikutukselle.

aineenvaihdunta

Osittain bakteerien pienestä koosta johtuen niiden aineenvaihdunta on paljon voimakkaampaa kuin eukaryoottien. Suotuisimmissa olosuhteissa jotkin bakteerit voivat kaksinkertaistaa kokonaismassansa ja -määränsä noin 20 minuutin välein. Tämä johtuu siitä, että monet niiden tärkeimmistä entsyymijärjestelmistä toimivat erittäin suurella nopeudella. Joten kani tarvitsee muutaman minuutin syntetisoidakseen proteiinimolekyylin ja bakteerit - sekunteja. Kuitenkin luonnollisessa ympäristössä, esimerkiksi maaperässä, useimmat bakteerit ovat "nälkäruokavaliolla", joten jos niiden solut jakautuvat, ei 20 minuutin välein, vaan muutaman päivän välein.
Ravitsemus. Bakteerit ovat autotrofeja ja heterotrofeja. Autotrofit ("itsesyöttyvät") eivät tarvitse muiden organismien tuottamia aineita. He käyttävät hiilidioksidia (CO2) pääasiallisena tai ainoana hiilen lähteenä. Mukaan lukien CO2 ja muut epäorgaaniset aineet, erityisesti ammoniakki (NH3), nitraatit (NO-3) ja erilaiset rikkiyhdisteet, monimutkaisissa kemiallisissa reaktioissa syntetisoivat kaikki tarvitsemansa biokemialliset tuotteet. Heterotrofit ("ruokkivat muita") käyttävät pääasiallisena hiilen lähteenä (jotkut lajit tarvitsevat myös CO2) orgaanisia (hiiltä sisältäviä) aineita, joita muut organismit, erityisesti sokereita, syntetisoivat. Hapetettuina nämä yhdisteet tarjoavat energiaa ja molekyylejä, joita tarvitaan solujen kasvuun ja elintärkeään toimintaan. Tässä mielessä heterotrofiset bakteerit, joihin kuuluu suurin osa prokaryooteista, ovat samanlaisia ​​kuin ihmiset.
tärkeimmät energianlähteet. Jos solukomponenttien muodostukseen (synteesiin) käytetään pääasiassa valoenergiaa (fotoneita), prosessia kutsutaan fotosynteesiksi ja siihen kykeneviä lajeja kutsutaan fototrofeiksi. Fototrofiset bakteerit jaetaan fotoheterotrofeihin ja fotoautotrofeihin sen mukaan, mitkä yhdisteet - orgaaniset tai epäorgaaniset - toimivat niiden päähiilen lähteenä. Fotoautotrofiset syanobakteerit (sinilevät), kuten vihreät kasvit, jakavat vesimolekyylejä (H2O) valoenergialla. Tämä vapauttaa vapaata happea (1/2O2) ja tuottaa vetyä (2H+), jonka voidaan sanoa muuntavan hiilidioksidia (CO2) hiilihydraateiksi. Vihreissä ja purppuraisissa rikkibakteereissa valoenergiaa ei käytetä hajottamaan vettä, vaan muita epäorgaanisia molekyylejä, kuten rikkivetyä (H2S). Tämän seurauksena syntyy myös vetyä, joka vähentää hiilidioksidia, mutta happea ei vapaudu. Tällaista fotosynteesiä kutsutaan happittomaksi. Fotoheterotrofiset bakteerit, kuten purppuraiset rikkittömät bakteerit, käyttävät valoenergiaa tuottamaan vetyä orgaanisista aineista, erityisesti isopropanolista, mutta sen lähteenä voi toimia myös kaasumainen H2. Jos solun pääasiallinen energianlähde on kemikaalien hapettuminen, bakteereja kutsutaan kemoheterotrofeiksi tai kemoautotrofeiksi riippuen siitä, mitkä molekyylit toimivat päähiilen lähteenä - orgaaninen tai epäorgaaninen. Ensimmäisessä orgaaniset aineet tarjoavat sekä energiaa että hiiltä. Kemoautotrofit saavat energiaa epäorgaanisten aineiden, kuten vedyn (vedeksi: 2H4 + O2 - 2H2O), raudan (Fe2+ - Fe3+) tai rikin (2S + 3O2 + 2H2O - 2SO42- + 4H+) ja hiilidioksidin hapettumisesta. Näitä organismeja kutsutaan myös kemolitotrofeiksi, mikä korostaa, että ne "ruokkivat" kiviä.
Hengitä. Soluhengitys on prosessi, jossa vapautuu "ruoka"molekyyleihin varastoitunutta kemiallista energiaa käytettäväksi edelleen elintärkeissä reaktioissa. Hengitys voi olla aerobista ja anaerobista. Ensimmäisessä tapauksessa se tarvitsee happea. Sitä tarvitaan ns. elektronien kuljetusjärjestelmä: elektronit liikkuvat molekyylistä toiseen (energiaa vapautuu) ja lopulta kiinnittyvät happeen vetyionien mukana - muodostuu vettä. Anaerobiset organismit eivät tarvitse happea, ja joillekin tämän ryhmän lajeille se on jopa myrkyllistä. Hengityksen aikana vapautuvat elektronit kiinnittyvät muihin epäorgaanisiin vastaanottajiin, kuten nitraattiin, sulfaattiin tai karbonaattiin, tai (yhdessä tällaisen hengityksen muodoista - fermentaatiosta) tiettyyn orgaaniseen molekyyliin, erityisesti glukoosiin. Katso myös aineenvaihdunta.

LUOKITUS

Useimmissa organismeissa lajia pidetään lisääntymiskykyisesti eristettynä yksilöryhmänä. Laajassa merkityksessä tämä tarkoittaa, että tietyn lajin edustajat voivat tuottaa hedelmällisiä jälkeläisiä, jotka parittelevat vain oman lajinsa kanssa, mutta eivät muiden lajien yksilöiden kanssa. Siten tietyn lajin geenit eivät yleensä ylitä sen rajoja. Bakteereissa geenejä voidaan kuitenkin vaihtaa paitsi eri lajien, myös eri sukujen yksilöiden välillä, joten ei ole täysin selvää, onko tässä oikeutettua soveltaa tavanomaisia ​​​​evolutionaarisen alkuperän ja sukulaisuuden käsitteitä. Tämän ja muiden vaikeuksien yhteydessä yleisesti hyväksyttyä bakteeriluokitusta ei vielä ole olemassa. Alla on yksi sen laajasti käytetyistä muunnelmista.
MONERAN KUNINGASKUNTA

Phylum Gracilicutes (ohutseinäiset gramnegatiiviset bakteerit)

Luokka Scotobacteria (ei-fotosynteettiset muodot, esim. myksobakteerit) Luokka Anoksifotobakteerit (happea vapauttavat fotosynteettiset muodot, esim. purppuraiset rikkibakteerit) Luokka Oksifotobakteerit (happea vapauttavat fotosynteettiset muodot, esim. syanobakteerit)

Phylum Firmicutes (paksuseinäiset grampositiiviset bakteerit)

Luokka Firmibakteerit (kovasoluiset muodot, kuten klostridit)
Luokka Tallobakteerit (haaroittuneet muodot, esim. aktinomykeetit)

Tenericutes phylum (gram-negatiiviset bakteerit ilman soluseinää)

Mollicutes-luokka (pehmeät solumuodot, esim. mykoplasmat)

Tyyppi Mendosicutes (bakteerit, joilla on viallinen soluseinä)

Luokka Arkebakteerit (muinaiset muodot, esim. metaaninmuodostajat)

Verkkotunnukset. Viimeaikaiset biokemialliset tutkimukset ovat osoittaneet, että kaikki prokaryootit on selvästi jaettu kahteen luokkaan: pieni ryhmä arkebakteereja (Archaebacteria - "muinaiset bakteerit") ja kaikki loput, joita kutsutaan eubakteereiksi (Eubacteria - "todelliset bakteerit"). Uskotaan, että arkkibakteerit ovat primitiivisempiä kuin eubakteerit ja lähempänä prokaryoottien ja eukaryoottien yhteistä esi-isää. Ne eroavat muista bakteereista useilla merkittävillä tavoilla, mukaan lukien proteiinisynteesiin osallistuvien ribosomaalisten RNA-molekyylien (pRNA) koostumus, lipidien (rasvan kaltaiset aineet) kemiallinen rakenne ja joidenkin muiden aineiden esiintyminen soluseinässä sen sijaan. proteiini-hiilihydraattipolymeerimureiinista. Yllä olevassa luokittelujärjestelmässä arkkibakteereiden katsotaan olevan vain yksi saman valtakunnan tyypeistä, joka sisältää kaikki eubakteerit. Erot arkkibakteerien ja eubakteerien välillä ovat kuitenkin joidenkin biologien mukaan niin syvällisiä, että Moneran arkkibakteereja on järkevämpää pitää erillisenä alavaltakuntana. Äskettäin on tullut esiin vielä radikaalimpi ehdotus. Molekyylianalyysi on paljastanut niin merkittäviä eroja geenien rakenteessa näiden kahden prokaryoottiryhmän välillä, että jotkut pitävät niiden läsnäoloa samassa organismien valtakunnassa epäloogisena. Tältä osin ehdotettiin vielä korkeamman luokan taksonomisen luokan (taksonin) luomista, kutsumalla sitä alueeksi, ja jakamaan kaikki elävät olennot kolmeen alueeseen - Eucarya (eukaryootit), Archaea (arkebakteerit) ja Bakteerit (nykyiset eubakteerit) ).

EKOLOGIA

Bakteerien kaksi tärkeintä ekologista tehtävää ovat typen sitominen ja orgaanisten jäämien mineralisaatio.
Typen kiinnitys. Molekyylitypen (N2) sitoutumista ammoniakiksi (NH3) kutsutaan typen kiinnittymiseksi, ja jälkimmäisen hapettumista nitriitiksi (NO-2) ja nitraatiksi (NO-3) kutsutaan nitrifikaatioksi. Nämä ovat elintärkeitä prosesseja biosfäärille, koska kasvit tarvitsevat typpeä, mutta ne voivat vain omaksua sen sitoutuneita muotoja. Tällä hetkellä noin 90 % (noin 90 miljoonaa tonnia) tällaisen "kiinteän" typen vuotuisesta määrästä on peräisin bakteereista. Loput tuotetaan kemiallisissa tehtaissa tai tapahtuu salamapurkausten aikana. Typpeä ilmassa, joka on n. 80 % ilmakehästä, liittyy pääasiassa gramnegatiiviseen Rhizobium-sukuun (Rhizobium) ja sinileviin. Rhizobium-lajit symbioosittelevat noin 14 000 palkokasvilajien (heimon Leguminosae) kanssa, joita ovat esimerkiksi apila, sinimailas, soijapavut ja herneet. Nämä bakteerit elävät ns. kyhmyt - turvotukset, jotka muodostuvat juuriin niiden läsnä ollessa. Bakteerit saavat orgaanista ainetta (ravintoa) kasvista ja vastineeksi toimittavat isännälle sitoutunutta typpeä. Vuodeksi kiinnitetään tällä tavalla jopa 225 kg typpeä hehtaaria kohden. Muut kuin palkokasvit, kuten leppä, ovat myös symbioosissa muiden typpeä sitovien bakteerien kanssa. Syanobakteerit fotosyntetisoivat kuten vihreät kasvit vapauttaen happea. Monet niistä pystyvät myös sitomaan ilmakehän typpeä, jonka sitten kasvit ja lopulta eläimet ottavat vastaan. Nämä prokaryootit toimivat tärkeänä kiinteän typen lähteenä maaperässä yleensä ja riisipelloilla erityisesti idässä sekä sen päätoimittajana valtamerten ekosysteemeille.
Mineralisointi. Tämä on nimi orgaanisten jäämien hajoamiselle hiilidioksidiksi (CO2), vedeksi (H2O) ja mineraalisuoloiksi. Kemiallisesti tämä prosessi vastaa palamista, joten se vaatii suuren määrän happea. Ylempi maakerros sisältää 100 000 - 1 miljardi bakteeria 1 grammaa kohti, ts. noin 2 tonnia hehtaarilta. Yleensä kaikki orgaaniset jäännökset, joutuessaan maahan, hapettavat nopeasti bakteerit ja sienet. Hajoamista kestävämpi on ruskehtava orgaaninen aine, humushappo, joka muodostuu pääasiassa puun sisältämästä ligniinistä. Se kerääntyy maaperään ja parantaa sen ominaisuuksia.

BAKTERIT JA TEOLLISUUS

Kun otetaan huomioon bakteerien katalysoimat kemialliset reaktiot, ei ole yllättävää, että niitä on käytetty laajasti tuotannossa, joissain tapauksissa muinaisista ajoista lähtien. Prokaryootit jakavat tällaisten mikroskooppisten ihmisapulaisten loiston sienten, pääasiassa hiivan, kanssa, jotka tarjoavat suurimman osan alkoholikäymisprosesseista esimerkiksi viinin ja oluen valmistuksessa. Nyt kun on tullut mahdolliseksi viedä bakteereihin hyödyllisiä geenejä, jotka saavat ne syntetisoimaan arvokkaita aineita, kuten insuliinia, näiden elävien laboratorioiden teollinen käyttö on saanut voimakkaan uuden sysäyksen. Katso myös Geenitekniikka.
Ruokateollisuus. Tällä hetkellä tämä teollisuus käyttää bakteereja pääasiassa juuston, muiden fermentoitujen maitotuotteiden ja etikan valmistukseen. Tärkeimmät kemialliset reaktiot ovat happojen muodostuminen. Siten Acetobacter-suvun bakteerit hapettavat etikkaa tuottaessaan siiderin tai muiden nesteiden sisältämän etyylialkoholin etikkahapoksi. Samanlaisia ​​prosesseja tapahtuu hapankaalin aikana: anaerobiset bakteerit fermentoivat tämän kasvin lehtien sisältämän sokerin maitohapoksi sekä etikkahapoksi ja erilaisiksi alkoholeiksi.
Malmien huuhtoutuminen. Bakteereja käytetään huuhtomaan huonoja malmeja, ts. siirtymällä niistä arvometallien, pääasiassa kuparin (Cu) ja uraanin (U) suolojen liuokseen. Esimerkkinä on kalkopyriitin eli kuparipyriittien (CuFeS2) prosessointi. Tämän malmin kasoja kastellaan säännöllisesti vedellä, joka sisältää Thiobacillus-suvun kemolitotrofisia bakteereja. Ne hapettavat elämänsä aikana rikkiä (S) muodostaen liukoisia kupari- ja rautasulfaatteja: CuFeS2 + 4O2 CuSO4 + FeSO4:ksi. Tällaiset tekniikat yksinkertaistavat suuresti arvometallien tuotantoa malmeista; periaatteessa ne vastaavat luonnossa kivien rapautuessa tapahtuvia prosesseja.
Jätteiden kierrätys. Bakteerit myös muuttavat jätteet, kuten jätevedet, vähemmän vaarallisiksi tai jopa hyödyllisiksi tuotteiksi. Jätevesi on yksi nykyajan ihmiskunnan akuuteista ongelmista. Niiden täydellinen mineralisoituminen vaatii valtavia määriä happea, ja tavallisissa säiliöissä, joihin nämä jätteet on tapana upottaa, ei enää riitä niiden "neutralointi". Ratkaisu on jäteveden lisäilmastuksella erityisissä altaissa (aerotankeissa): tämän seurauksena mineralisoivilla bakteereilla on riittävästi happea hajottaakseen orgaanisen aineksen täydellisesti, ja juomavedestä tulee edullisimmissa tapauksissa yksi prosessin lopputuotteista. Matkan varrella jäljelle jäänyt liukenematon sakka voidaan altistaa anaerobiselle käymiselle. Jotta tällaiset vedenkäsittelylaitokset vievät mahdollisimman vähän tilaa ja rahaa, tarvitaan hyvä bakteriologian tuntemus.
Muut käyttötarkoitukset. Muita tärkeitä bakteerien teollisen sovelluksen alueita ovat esimerkiksi pellavanlehti, so. sen kehruukuitujen erottaminen muista kasvin osista sekä antibioottien, erityisesti streptomysiinin (Streptomyces-suvun bakteerit) tuotanto.

BAKTERIEN TORJUNTA TEOLLISUUDELLA

Bakteerit eivät ole vain hyödyllisiä; niiden massalisäyksen torjumisesta esimerkiksi elintarvikkeissa tai sellu- ja paperiyritysten vesijärjestelmissä on tullut kokonainen toiminta-alue. Bakteerit, sienet ja niiden omat autolyysientsyymit ("itsesulatus") pilaavat ruokaa, elleivät ne ole inaktivoituneet lämmöllä tai muulla tavalla. Koska pilaantumisen pääasiallinen syy on edelleen bakteerit, tehokkaiden elintarvikkeiden säilytysjärjestelmien kehittäminen edellyttää näiden mikro-organismien sietorajojen tuntemista. Yksi yleisimmistä teknologioista on maidon pastörointi, joka tappaa bakteereja, jotka aiheuttavat esimerkiksi tuberkuloosia ja luomistautia. Maito säilyy 61-63°C:ssa 30 minuuttia tai 72-73°C:ssa vain 15 sekuntia. Tämä ei heikennä tuotteen makua, mutta inaktivoi patogeeniset bakteerit. Viini, olut ja hedelmämehut voidaan myös pastöroida. Ruoan kylmässä säilyttämisen edut ovat olleet tiedossa jo pitkään. Alhaiset lämpötilat eivät tapa bakteereja, mutta ne eivät anna niiden kasvaa ja lisääntyä. Totta, kun jäädytetään esimerkiksi -25 ° C:seen, bakteerien määrä vähenee muutaman kuukauden kuluttua, mutta suuri osa näistä mikro-organismeista säilyy edelleen. Hieman alle nollan lämpötiloissa bakteerit jatkavat lisääntymistä, mutta hyvin hitaasti. Niiden elinkykyisiä viljelmiä voidaan säilyttää lähes loputtomiin lyofilisoinnin (pakastuksen - kuivauksen) jälkeen proteiinia sisältävässä alustassa, kuten veriseerumissa. Muita tunnettuja elintarvikkeiden säilöntämenetelmiä ovat kuivaus (kuivaus ja savustus), suolan tai sokerin suurien määrien lisääminen, mikä vastaa fysiologisesti vedenpoistoa, sekä peittaus eli peittaus. laitetaan väkevään happoliuokseen. Kun alustan happamuus vastaa pH-arvoa 4 tai alle, bakteerien elintärkeä aktiivisuus yleensä estyy tai pysähtyy.

BAKTERIT JA SAIraudet

BAKTEERITUTKIMUS

Monet bakteerit ovat helppoja kasvattaa ns. viljelyalusta, joka voi sisältää lihalientä, osittain pilkottua proteiinia, suoloja, dekstroosia, kokoverta, sen seerumia ja muita komponentteja. Bakteerien pitoisuus tällaisissa olosuhteissa saavuttaa yleensä noin miljardin kuutiosenttimetriä kohden, mikä johtaa pilviseen ympäristöön. Bakteerien tutkimiseksi on kyettävä saamaan niiden puhdasviljelmät eli kloonit, jotka ovat yhden solun jälkeläisiä. Tämä on tarpeen esimerkiksi sen määrittämiseksi, minkä tyyppiset bakteerit ovat saaneet potilaan tartunnan ja mille antibiootille tämä tyyppi on herkkä. Mikrobiologiset näytteet, kuten kurkusta tai haavoista otetut vanupuikot, veri-, vesi- tai muut näytteet, laimennetaan voimakkaasti ja levitetään puolikiinteän alustan pinnalle: yksittäisistä soluista muodostuu pyöristettyjä pesäkkeitä. Viljelyalustan kovettaja on yleensä agar, polysakkaridi, joka saadaan tietyistä merilevistä ja jota lähes kaikki bakteerit eivät sula. Agar-elatusaineita käytetään "vartaiden" muodossa. kaltevat pinnat, jotka muodostuvat koeputkiin, jotka seisovat suuressa kulmassa sulan viljelyalustan jähmettyessä, tai ohuina kerroksina lasisissa petrimaljoissa - litteät pyöreät astiat, jotka on suljettu samanmuotoisella, mutta halkaisijaltaan hieman suuremmalla kannella. Yleensä vuorokauden kuluttua bakteerisolu ehtii lisääntyä niin paljon, että se muodostaa pesäkkeen, joka näkyy helposti paljaalla silmällä. Se voidaan siirtää toiseen ympäristöön jatkotutkimuksia varten. Kaikkien viljelyalustojen on oltava steriilejä ennen bakteeriviljelyä, ja sitten on huolehdittava siitä, että ei-toivotut mikro-organismit eivät pääse asettumaan niiden päälle. Tällä tavalla kasvatettujen bakteerien tutkimiseksi ohut lankasilmukka kalsinoidaan liekissä koskettamalla sitä ensin pesäkkeellä tai sivelyllä ja sitten lasilevylle levitetyllä vesipisaralla. Jakamalla otetun materiaalin tasaisesti tähän veteen, lasi kuivataan ja johdetaan nopeasti polttimen liekin yli kaksi tai kolme kertaa (bakteeripuoli tulee kääntää ylöspäin): seurauksena mikro-organismit kiinnittyvät tiukasti vahingoittumatta. substraattiin. Valmisteen pinnalle tiputetaan väriainetta, sitten lasi pestään vedellä ja kuivataan uudelleen. Näytettä voi nyt katsella mikroskoopin alla. Puhtaat bakteeriviljelmät tunnistetaan pääasiassa niiden biokemiallisten ominaisuuksien perusteella, ts. määrittää, muodostavatko ne kaasua tai happoja tietyistä sokereista, pystyvätkö ne sulattamaan proteiinia (nesteyttämään gelatiinia), tarvitsevatko ne happea kasvuun jne. He myös tarkistavat, ovatko ne värjätty tietyillä väriaineilla. Herkkyys tietyille lääkkeille, kuten antibiooteille, voidaan määrittää asettamalla pieniä näillä aineilla kostutettuja suodatinpaperilevyjä bakteereilla siirrostetulle pinnalle. Jos jokin kemiallinen yhdiste tappaa bakteereja, muodostuu niistä vapaa vyöhyke vastaavan kiekon ympärille.

Collier Encyclopedia. – Avoin yhteiskunta. 2000 .