Бактериите живеят на планетата Земя повече от 3,5 милиарда години. През това време те научиха много и се адаптираха към много. Сега помагат на хората. Бактериите и хората са станали неразделни. Общата маса на бактериите е огромна. Става дума за около 500 милиарда тона.
Полезните бактерии изпълняват две от най-важните екологични функции – фиксират азота и участват в минерализацията на органичните остатъци. Ролята на бактериите в природата е глобална. Те участват в движението, концентрацията и разпръскването на химичните елементи в земната биосфера.
Значението на бактериите, полезни за хората, е голямо. Те съставляват 99% от цялото население, което обитава тялото му. Благодарение на тях човек живее, диша и се храни.
Ролята на бактериите в човешкия живот е важна. Те напълно осигуряват живота му.
Бактериите са доста прости. Учените предполагат, че те са първите, появили се на планетата Земя.
Полезни бактерии в човешкото тяло
Човешкото тяло е обитавано както от полезни, така и от вредни бактерии. Съществуващият баланс между човешкото тяло и бактериите е усъвършенстван в продължение на векове.
Учените са изчислили, че човешкото тяло съдържа от 500 до 1000 различни вида бактерии или трилиони от тези удивителни обитатели, което възлиза на до 4 кг общо тегло. Само в червата се откриват до 3 килограма микробни тела. Останалите се намират в пикочно-половия тракт, върху кожата и други кухини на човешкото тяло. Микробите изпълват тялото на новороденото от първите минути от живота му и окончателно формират състава на чревната микрофлора на възраст 10-13 години.
Червата са обитавани от стрептококи, лактобацили, бифидобактерии, ентеробактерии, гъбички, чревни вируси и непатогенни протозои. Лактобацилите и бифидобактериите съставляват 60% от чревната флора. Съставът на тази група винаги е постоянен, те са най-многобройни и изпълняват основните функции.
бифидобактерии
Значението на този вид бактерии е огромно.
Благодарение на тях се произвеждат ацетат и млечна киселина.Подкислявайки средата, те потискат развитието на болестотворни бактерии, които причиняват гниене и ферментация.
Благодарение на бифидобактериите се намалява рискът от развитие на хранителни алергии при бебета.
Те осигуряват антиоксидантно и противотуморно действие.
Бифидобактериите участват в синтеза на витамин С.
Бифидобактериите и лактобацилите участват в усвояването на витамин D, калций и желязо.
Ориз. 1. Снимката показва бифидобактерии. Компютърна визуализация.
Ешерихия коли
Значението на бактериите от този вид за хората е голямо.
Особено внимание е отделено на представителя на този род Escherichia coli M17. Той е способен да произвежда вещество, наречено коцилин, което инхибира растежа на редица патогенни микроби.
С участието на E. coli се синтезират витамини К, група В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиева и никотинова киселини.
Ориз. 2. На снимката е E. coli (триизмерно компютърно изображение).
Положителната роля на бактериите в живота на човека
С участието на бифидо-, лакто- и ентеробактерии се синтезират витамини К, С, група В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиева и никотинова киселина.
Благодарение на чревната микрофлора се разграждат неусвоените компоненти на храната от горните отдели на червата - нишесте, целулоза, протеини и мастни фракции.
Чревната микрофлора поддържа водно-солевия метаболизъм и йонната хомеостаза.
Благодарение на отделянето на специални вещества, чревната микрофлора потиска развитието на патогенни бактерии, които причиняват гниене и ферментация.
Бифидо-, лакто- и ентеробактериите участват в детоксикацията на веществата, които влизат отвън и се образуват в самия организъм.
Голяма роля за възстановяване на местния имунитет играе чревната микрофлора.Благодарение на него се увеличава броят на лимфоцитите, активността на фагоцитите и производството на имуноглобулин А.
Благодарение на чревната микрофлора се стимулира развитието на лимфоидния апарат.
Устойчивостта на чревния епител към канцерогени се повишава.
Микрофлората защитава чревната лигавица и осигурява енергия на чревния епител.
Те регулират чревната подвижност.
Чревната флора придобива умения да улавя и отстранява вирусите от тялото на гостоприемника, с което е в симбиоза от много години.
Голямо е значението на бактериите за поддържане на топлинния баланс на организма. Чревната микрофлора се храни с неусвоени от ензимната система вещества, които идват от горните отдели на стомашно-чревния тракт. В резултат на сложни биохимични реакции се произвежда огромно количество топлинна енергия. Топлината се пренася по кръвния поток в цялото тяло и навлиза във всички вътрешни органи. Ето защо човек винаги мръзне, когато пости.
Чревната микрофлора регулира реабсорбцията на компонентите на жлъчните киселини (холестерол), хормони и др.
Ориз. 3. На снимката са показани полезни бактерии – лактобацили (триизмерно компютърно изображение).
Амонифициращи микроби (причиняващи гниене) с помощта на редица ензими, които притежават, са в състояние да разлагат останките на мъртви животни и растения. При разлагането на протеините се отделят азот и амоняк.
Уробактерии разграждат уреята, която хората и всички животни на планетата отделят всеки ден. Количеството му е огромно и достига 50 милиона тона годишно.
Определен вид бактерии участват в окисляването на амоняка. Този процес се нарича нитрофификация.
Денитрифициращи микроби връщане на молекулярен кислород от почвата в атмосферата.
Ориз. 4. На снимката са показани полезни бактерии – амонифициращи микроби. Те подлагат останките на мъртви животни и растения на разлагане.
Ролята на бактериите в природата: фиксация на азот
Значението на бактериите в живота на хората, животните, растенията, гъбите и бактериите е огромно. Както знаете, азотът е необходим за нормалното им съществуване. Но бактериите не могат да абсорбират азот в газообразно състояние. Оказва се, че синьо-зелените водорасли могат да свързват азота и да образуват амоняк (Цианобактерии), свободно живеещи азотфиксатори и специални нодулни бактерии. Всички тези полезни бактерии произвеждат до 90% от фиксирания азот и включват до 180 милиона тона азот в азотния резервоар на почвата.
Нодулните бактерии съжителстват добре с бобови растения и морски зърнастец.
Растения като люцерна, грах, лупина и други бобови растения имат така наречените „апартаменти“ за нодулни бактерии в корените си. Тези растения се засаждат на изтощени почви, за да ги обогатят с азот.
Ориз. 5. Снимката показва нодулни бактерии на повърхността на кореновата коса на бобово растение.
Ориз. 6. Снимка на корена на бобово растение.
Ориз. 7. На снимката са показани полезни бактерии – цианобактерии.
Ролята на бактериите в природата: въглеродният цикъл
Въглеродът е най-важното клетъчно вещество на животинския и растителния свят, както и на растителния свят. Съставлява 50% от сухото вещество на клетката.
Много въглерод се съдържа във фибрите, които животните ядат. В стомаха им фибрите се разлагат под въздействието на микроби и след това излизат под формата на тор.
Разградете фибрите целулозни бактерии. В резултат на тяхната работа почвата се обогатява с хумус, което значително повишава нейното плодородие, а въглеродният диоксид се връща в атмосферата.
Ориз. 8. Вътреклетъчните симбионти са оцветени в зелено, а масата на обработената дървесина е жълта.
Ролята на бактериите в преобразуването на фосфор, желязо и сяра
Протеините и липидите съдържат големи количества фосфор, чиято минерализация се извършва Вие. мегатериум (от рода на гнилостните бактерии).
Железни бактерии участват в процесите на минерализация на органични съединения, съдържащи желязо. В резултат на тяхната дейност в блата и езера се образуват големи количества желязна руда и фероманганови находища.
Серни бактерии живеят във вода и почва. В оборския тор ги има много. Те участват в процеса на минерализация на сяросъдържащи вещества от органичен произход. По време на разлагането на органични вещества, съдържащи сяра, се отделя газ сероводород, който е изключително токсичен за околната среда, включително всички живи същества. В резултат на жизнената си дейност серните бактерии превръщат този газ в неактивно, безвредно съединение.
Ориз. 9. Въпреки очевидната безжизненост, в река Рио Тинто все още има живот. Това са различни желязоокисляващи бактерии и много други видове, които могат да бъдат намерени само на това място.
Ориз. 10. Зелени серни бактерии в колоната на Виноградски.
Ролята на бактериите в природата: минерализация на органични остатъци
Бактериите, които участват активно в минерализацията на органичните съединения, се считат за чистачи (санитори) на планетата Земя.С тяхна помощ органичните вещества на умрелите растения и животни се превръщат в хумус, който почвените микроорганизми преобразуват в минерални соли, така необходими за изграждането на кореновата, стъблената и листната система на растенията.
Ориз. 11. Минерализацията на органични вещества, влизащи в резервоара, възниква в резултат на биохимично окисление.
Ролята на бактериите в природата: ферментация на пектинови вещества
Клетките на растителните организми са свързани една с друга (циментирани) чрез специално вещество, наречено пектин. Някои видове масленокисели бактерии имат способността да ферментират това вещество, което при нагряване се превръща в желатинова маса (pectis). Тази функция се използва при накисване на растения, съдържащи много фибри (лен, коноп).
Ориз. 12. Има няколко начина за получаване на тръстове. Най-разпространен е биологичният метод, при който връзката между фиброзната част и околните тъкани се разрушава под въздействието на микроорганизми. Процесът на ферментация на пектинови вещества в ликовите растения се нарича накисване, а накиснатата слама се нарича трест.
Бактерии, които пречистват водата, стабилизира нивото на киселинност. С тяхна помощ се намаляват дънните наноси и се подобрява здравето на рибите и растенията, живеещи във водата.
Наскоро група учени от различни страни откриха бактерии, които унищожават перилните препарати, открити в синтетичните перилни препарати и някои лекарства.
Ориз. 13. Дейността на ксенобактериите се използва широко за почистване на почви и водни тела, замърсени с нефтопродукти.
Ориз. 14. Пластмасови куполи, които пречистват водата.Те съдържат хетеротрофни бактерии, които се хранят с материали, съдържащи въглерод, и автотрофни бактерии, които се хранят с материали, съдържащи амоняк и азот. Система от тръби ги поддържа на животоподдържащо устройство.
Способност тионни сероокисляващи бактерии използвани за обогатяване на медни и уранови руди.
Ориз. 15. Снимката показва полезни бактерии - Thiobacilli и Acidithiobacillus ferrooxidans (електронна микроснимка). Те са способни да извличат медни йони за извличане на отпадъци, които се образуват по време на флотационната концентрация на сулфидни руди.
Ролята на бактериите при ферментацията на маслена киселина
Микроби от маслена киселина са навсякъде. Има повече от 25 вида от тези микроби. Те участват в процеса на разграждане на протеини, мазнини и въглехидрати.
Ферментацията на маслена киселина се причинява от анаеробни спорообразуващи бактерии, принадлежащи към род Clostridium. Те са способни да ферментират различни захари, алкохоли, органични киселини, нишесте и фибри.
Ориз. 16. На снимката са показани микроорганизми от маслена киселина (компютърна визуализация).
Много видове от животинския свят се хранят с растения, основата на които са фибри. Специални микроби, разположени в определени части на стомашно-чревния тракт, помагат на животните да усвояват фибри (целулоза).
Жизнената дейност на животните е придружена от отделянето на огромни количества тор. От него някои микроорганизми могат да произвеждат метан ("блатен газ"), който се използва като гориво и суровина в органичния синтез.
Използване на бактерии в хранително-вкусовата промишленост
Ролята на бактериите в човешкия живот е огромна. Млечнокиселите бактерии се използват широко в хранително-вкусовата промишленост:
при производството на подквасено мляко, сирена, заквасена сметана и кефир;
при ферментиране на зеле и мариноване на краставици, те участват в накисването на ябълки и мариноване на зеленчуци;
придават специален аромат на вината;
произвеждат млечна киселина, която ферментира млякото. Това свойство се използва за производството на подквасено мляко и сметана;
при приготвяне на сирена и кисели млека в индустриален мащаб;
По време на процеса на саламура млечната киселина служи като консервант.
Млечнокисели бактерии включват млечни стрептококи, кремообразни стрептококи, български, ацидофилни, зърнени топлолюбиви и краставични бацили. Бактериите от рода стрептококи и лактобацили придават на продуктите по-плътна консистенция. В резултат на жизнената им дейност качеството на сирената се подобрява. Те придават на сиренето определен аромат на сирене.
Ориз. 18. На снимката са показани полезни бактерии - лактобацили (розови), български бацил и термофилен стрептокок.
Ориз. 19. На снимката има полезни бактерии - кефирни (тибетски или млечни) гъбички и млечнокисели пръчици преди директното им добавяне към млякото.
Ориз. 20. Ферментирали млечни продукти.
Ориз. 21. Термофилни стрептококи (Streptococcus thermophilus) се използват при приготвянето на сирене моцарела.
Ориз. 22. Има много разновидности на плесенен пеницилин. Уникални са кадифената коричка, зеленикавите жилки, уникалният вкус и лечебният амонячен аромат на сирената. Гъбеният вкус на сирената зависи от мястото и продължителността на зреене.
Ориз. 23. Bifiliz е биологичен продукт за перорално приложение, съдържащ маса от живи бифидобактерии и лизозим.
Използване на дрожди и гъби в хранително-вкусовата промишленост
Видът дрожди, използван главно в хранително-вкусовата промишленост, е Saccharomyces cerevisiae. Те извършват алкохолна ферментация, поради което се използват широко в пекарството. Алкохолът се изпарява по време на печенето, а мехурчетата въглероден диоксид образуват трохи за хляб.
Дрождите съдържат до 65% протеин, 10% от които са незаменими аминокиселини, което им позволява да бъдат широко използвани в процеса на обогатяване на човешката храна с протеини и храна за животни. Освен това маята съдържа много мазнини и витамини.
От 1910 г. в колбасите започва да се добавя мая. Дрождите от вида Saccharomyces cerevisiae се използват за производството на вина, бира и квас.
Ориз. 24. Комбуча е приятелска симбиоза от оцетна пръчица и дрожди. Появи се в нашия край още през миналия век.
Ориз. 25. Сухата и мократа мая се използват широко в хлебопекарната индустрия.
Ориз. 26. Изглед на клетки от дрожди Saccharomyces cerevisiae под микроскоп и Saccharomyces cerevisiae - “истинска” винена мая.
Ролята на бактериите в човешкия живот: окисляване на оцетна киселина
Пастьор също доказа, че специални микроорганизми участват в окисляването на оцетната киселина - оцетни пръчици, които са широко разпространени в природата. Те се установяват върху растенията и проникват в зрели зеленчуци и плодове. Има много от тях в кисели зеленчуци и плодове, вино, бира и квас.
Способността на оцетните пръчици да окисляват етилов алкохол до оцетна киселина днес се използва за производство на оцет, използван за хранителни цели и при приготвяне на храна за животни - силажиране (консервиране).
Ориз. 27. Процес на силажиране на фураж. Силажът е сочен фураж с висока хранителна стойност.
Ролята на бактериите в човешкия живот: производство на лекарства
Изследването на жизнената активност на микробите позволи на учените да използват някои бактерии за синтезиране на антибактериални лекарства, витамини, хормони и ензими.
Те помагат в борбата с много инфекциозни и вирусни заболявания. Най-често се произвеждат антибиотици актиномицети, по-рядко - немицеларни бактерии. Пеницилинът, получен от плесени, разрушава клетъчната мембрана на бактериите. Стрептомицети произвеждат стрептомицин, който инактивира рибозомите на микробните клетки. Пръчки от сено или Bacillus subtilis подкислява околната среда. Те инхибират растежа на гнилостни и опортюнистични микроорганизми поради образуването на редица антимикробни вещества. Bacillus subtilis произвежда ензими, които унищожават веществата, които се образуват в резултат на гниене на тъканите. Те участват в синтеза на аминокиселини, витамини и имуноактивни съединения.
Използвайки технологията на генното инженерство, днес учените са се научили да използват коли за производството на инсулин и интерферон.
Предполага се, че редица бактерии се използват за производството на специален протеин, който може да се добавя към храната за добитък и човешка храна.
Ориз. 28. На снимката спори на Bacillus subtilis (оцветени в синьо).
Ориз. 29. Биоспорин-Биофарма е местно лекарство, съдържащо апатогенни бактерии от рода Bacillus.
Използване на бактерии за производство на безопасни хербициди
Днес техниката на приложение е широко разпространена фитобактерии за производство на безопасни хербициди. Токсини Bacillus thuringiensis отделят Cry-токсини, които са опасни за насекомите, което прави възможно използването на тази характеристика на микроорганизмите в борбата срещу вредителите по растенията.
Използването на бактерии в производството на перилни препарати
Протеазите или протеолитичните ензими разграждат пептидните връзки между аминокиселините, изграждащи протеините. Амилазата разгражда нишестето. Bacillus subtilis (B. subtilis) произвежда протеази и амилази. Бактериалните амилази се използват при производството на прах за пране.
Ориз. 30. Изучаването на жизнената активност на микробите позволява на учените да използват някои от техните свойства в полза на хората.
Значението на бактериите в човешкия живот е огромно. Полезните бактерии са постоянни спътници на хората от много хилядолетия. Задачата на човечеството е да не нарушава този деликатен баланс, който се е създал между микроорганизмите, живеещи в нас и в околната среда. Ролята на бактериите в човешкия живот е огромна. Учените непрекъснато откриват полезните свойства на микроорганизмите, чиято употреба в бита и производството е ограничена само от техните свойства.
