Bakterie žijí na planetě Zemi více než 3,5 miliardy let. Během této doby se hodně naučili a mnohému se přizpůsobili. Nyní pomáhají lidem. Bakterie a lidé se stali neoddělitelnými. Celková hmotnost bakterií je obrovská. Jde o 500 miliard tun.
Prospěšné bakterie plní dvě nejdůležitější environmentální funkce – fixují dusík a podílejí se na mineralizaci organických zbytků. Role bakterií v přírodě je globální. Podílejí se na pohybu, koncentraci a rozptylu chemických prvků v biosféře Země.
Význam bakterií prospěšných pro člověka je velký. Tvoří 99 % veškeré populace, která obývá jeho tělo. Díky nim člověk žije, dýchá a jí.
Role bakterií v lidském životě je důležitá. Zcela mu zajišťují život.
Bakterie jsou docela jednoduché. Vědci předpokládají, že se objevili jako první na planetě Zemi.
Prospěšné bakterie v lidském těle
Lidské tělo je obýváno jak prospěšnými, tak škodlivými bakteriemi. Stávající rovnováha mezi lidským tělem a bakteriemi byla zdokonalována po staletí.
Vědci vypočítali, že lidské tělo obsahuje 500 až 1000 různých druhů bakterií nebo biliony těchto úžasných obyvatel, což představuje až 4 kg celkové hmotnosti. Až 3 kilogramy mikrobiálních těl se nacházejí pouze ve střevech. Zbytek z nich se nachází v genitourinárním traktu, na kůži a dalších dutinách lidského těla. Mikrobi naplňují tělo novorozence od prvních minut jeho života a nakonec tvoří složení střevní mikroflóry do věku 10-13 let.
Střeva obývají streptokoky, laktobacily, bifidobakterie, enterobakterie, plísně, střevní viry a nepatogenní prvoci. Laktobacily a bifidobakterie tvoří 60 % střevní flóry. Složení této skupiny je vždy konstantní, jsou nejpočetnější a plní hlavní funkce.
Bifidobakterie
Význam tohoto druhu bakterií je obrovský.
Díky nim vzniká octan a kyselina mléčná.Tím, že okyselují prostředí, potlačují růst patogenních bakterií, které způsobují hnilobu a fermentaci.
Díky bifidobakteriím se snižuje riziko vzniku potravinových alergií u kojenců.
Poskytují antioxidační a protinádorové účinky.
Bifidobakterie se účastní syntézy vitaminu C.
Bifidobakterie a laktobacily se podílejí na vstřebávání vitamínu D, vápníku a železa.
Rýže. 1. Na fotografii jsou bifidobakterie. Počítačová vizualizace.
Escherichia coli
Význam bakterií tohoto druhu pro člověka je velký.
Zvláštní pozornost je věnována zástupci tohoto rodu Escherichia coli M17. Je schopen produkovat látku zvanou cocilin, která inhibuje růst řady patogenních mikrobů.
Za účasti E. coli jsou syntetizovány vitamíny K, skupina B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 a B12), kyselina listová a nikotinová.
Rýže. 2. Na fotografii je E. coli (trojrozměrný počítačový obraz).
Pozitivní role bakterií v životě člověka
Za účasti bifido-, lakto- a enterobakterií jsou syntetizovány vitamíny K, C, skupina B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 a B12), kyselina listová a nikotinová.
Díky střevní mikroflóře se odbourávají nestrávené složky potravy z horních střev – škrob, celulóza, bílkovinné a tukové frakce.
Střevní mikroflóra udržuje metabolismus voda-sůl a homeostázu iontů.
Střevní mikroflóra díky sekreci speciálních látek potlačuje růst patogenních bakterií způsobujících hnilobu a fermentaci.
Bifido-, lakto- a enterobakterie se podílejí na detoxikaci látek, které vstupují zvenčí a tvoří se uvnitř těla samotného.
Velkou roli při obnově lokální imunity hraje střevní mikroflóra.Díky němu se zvyšuje počet lymfocytů, aktivita fagocytů a produkce imunoglobulinu A.
Díky střevní mikroflóře je stimulován rozvoj lymfoidního aparátu.
Zvyšuje se odolnost střevního epitelu vůči karcinogenům.
Mikroflóra chrání střevní sliznici a dodává energii střevnímu epitelu.
Regulují střevní motilitu.
Střevní flóra získává dovednosti zachytit a odstranit viry z těla hostitele, se kterým je po mnoho let v symbióze.
Význam bakterií pro udržení tepelné rovnováhy těla je velký. Střevní mikroflóra se živí látkami nestrávenými enzymatickým systémem, které pocházejí z horní části gastrointestinálního traktu. V důsledku složitých biochemických reakcí vzniká obrovské množství tepelné energie. Teplo je přenášeno krevním řečištěm po celém těle a vstupuje do všech vnitřních orgánů. To je důvod, proč člověk při půstu vždy zmrzne.
Střevní mikroflóra reguluje reabsorpci složek žlučových kyselin (cholesterolu), hormonů atd.
Rýže. 3. Na fotografii jsou prospěšné bakterie – laktobacily (trojrozměrný počítačový obrázek).
Amonifikační mikroby (způsobující rozklad) pomocí řady enzymů, kterými disponují, jsou schopny rozkládat zbytky mrtvých zvířat a rostlin. Při rozkladu bílkovin se uvolňuje dusík a amoniak.
Urobakterie rozkládají močovinu, kterou lidé a všechna zvířata na planetě každý den vylučují. Jeho množství je obrovské a dosahuje 50 milionů tun ročně.
Na oxidaci čpavku se podílí určitý druh bakterií. Tento proces se nazývá nitrofifikace.
Denitrifikační mikroby vrátit molekulární kyslík z půdy do atmosféry.
Rýže. 4. Na fotografii jsou prospěšné bakterie - amonifikační mikroby. Vystavují zbytky mrtvých zvířat a rostlin rozkladu.
Význam bakterií v životě lidí, zvířat, rostlin, hub a bakterií je obrovský. Jak víte, dusík je nezbytný pro jejich normální existenci. Ale bakterie nemohou absorbovat dusík v plynném stavu. Ukazuje se, že modrozelené řasy mohou vázat dusík a vytvářet amoniak (Sinice), volně žijící fixátory dusíku a speciální uzlové bakterie. Všechny tyto prospěšné bakterie produkují až 90 % fixovaného dusíku a zahrnují až 180 milionů tun dusíku v půdě dusíku.
Bakterie uzlíků dobře koexistují s luštěninami a rakytníkem.
Rostliny, jako je vojtěška, hrách, vlčí bob a další luštěniny, mají na kořenech takzvané „byty“ pro uzlinové bakterie. Tyto rostliny se vysazují na vyčerpané půdy, aby je obohatily dusíkem.
Rýže. 5. Fotografie ukazuje uzlové bakterie na povrchu kořenového vlasu luskovinové rostliny.
Rýže. 6. Fotografie kořene luskovinové rostliny.
Rýže. 7. Na fotografii jsou prospěšné bakterie – sinice.
Uhlík je nejdůležitější buněčná látka světa zvířat a rostlin, stejně jako světa rostlin. Tvoří 50 % sušiny buňky.
Hodně uhlíku obsahuje vláknina, kterou zvířata jedí. V jejich žaludku se vláknina pod vlivem mikrobů rozkládá a poté se dostává ven ve formě hnoje.
Rozložte vlákno celulózové bakterie. V důsledku jejich práce se půda obohacuje o humus, který výrazně zvyšuje její úrodnost, a oxid uhličitý se vrací do atmosféry.
Rýže. 8. Intracelulární symbionti jsou zbarveni zeleně a hmota zpracovaného dřeva je žlutá.
Bílkoviny a lipidy obsahují velké množství fosforu, jehož mineralizace se provádí Vy. megatherium (z rodu hnilobných bakterií).
Železné bakterie podílet se na procesech mineralizace organických sloučenin obsahujících železo. V důsledku jejich činnosti vzniká v bažinách a jezerech velké množství ložisek železné rudy a feromanganu.
Sirné bakterie žijí ve vodě a půdě. V hnoji je jich hodně. Podílejí se na procesu mineralizace látek organického původu obsahujících síru. Při rozkladu organických látek obsahujících síru se uvolňuje plynný sirovodík, který je extrémně toxický pro životní prostředí včetně všeho živého. V důsledku své životně důležité aktivity přeměňují sirné bakterie tento plyn na neaktivní, neškodnou sloučeninu.
Rýže. 9. Navzdory zdánlivé bezživotnosti je v řece Rio Tinto stále život. Jedná se o různé bakterie oxidující železo a mnoho dalších druhů, které lze nalézt pouze na tomto místě.
Rýže. 10. Zelené sirné bakterie ve Winogradského sloupci.
Role bakterií v přírodě: mineralizace organických zbytků
Bakterie, které se aktivně podílejí na mineralizaci organických sloučenin, jsou považovány za čističe (sanitory) planety Země.S jejich pomocí se organické látky odumřelých rostlin a živočichů přeměňují na humus, který půdní mikroorganismy přeměňují na minerální soli, tolik potřebné pro stavbu kořenových, stonkových a listových systémů rostlin.
Rýže. 11. Mineralizace organických látek vstupujících do rezervoáru nastává v důsledku biochemické oxidace.
Role bakterií v přírodě: fermentace pektinových látek
Buňky rostlinných organismů jsou navzájem spojeny (cementovány) speciální látkou zvanou pektin. Některé druhy bakterií kyseliny máselné mají schopnost fermentovat tuto látku, která se po zahřátí změní na želatinovou hmotu (pectis). Tato funkce se využívá při namáčení rostlin obsahujících hodně vlákniny (len, konopí).
Rýže. 12. Existuje několik způsobů, jak získat svěřenské fondy. Nejběžnější je biologická metoda, při které dochází k destrukci spojení mezi vazivovou částí a okolními tkáněmi vlivem mikroorganismů. Proces fermentace pektinových látek v lýkových rostlinách se nazývá máčení a namočená sláma se nazývá důvěra.
Bakterie, které čistí vodustabilizovat hladinu kyselosti. S jejich pomocí se redukují usazeniny dna a zlepšuje se zdravotní stav ryb a rostlin žijících ve vodě.
Nedávno skupina vědců z různých zemí objevila bakterie, které ničí detergenty obsažené v syntetických detergentech a některých lécích.
Rýže. 13. Činnost xenobakterií je široce využívána k čištění půd a vodních ploch kontaminovaných ropnými produkty.
Rýže. 14. Plastové kupole, které čistí vodu.Obsahují heterotrofní bakterie, které se živí materiály obsahujícími uhlík, a autotrofní bakterie, které se živí materiály obsahujícími amoniak a dusík. Systém trubek je udržuje na podpoře života.
Schopnost thionové bakterie oxidující síru používá se k obohacování měděných a uranových rud.
Rýže. 15. Na fotografii jsou prospěšné bakterie - Thiobacilli a Acidithiobacillus ferrooxidans (snímek z elektronového mikroskopu). Jsou schopny extrahovat ionty mědi k vyluhování odpadu, který vzniká při flotační koncentraci sulfidových rud.
Mikroby kyseliny máselné jsou všude. Existuje více než 25 druhů těchto mikrobů. Účastní se procesu rozkladu bílkovin, tuků a sacharidů.
Fermentaci kyseliny máselné způsobují anaerobní sporotvorné bakterie rodu Clostridium. Jsou schopny fermentovat různé cukry, alkoholy, organické kyseliny, škrob a vlákninu.
Rýže. 16. Na fotografii jsou mikroorganismy kyseliny máselné (vizualizace na počítači).
Mnoho druhů živočišného světa se živí rostlinami, jejichž základem je vláknina. Speciální mikroby, umístěné v určitých částech gastrointestinálního traktu, pomáhají zvířatům trávit vlákninu (celulózu).
Životně důležitá činnost zvířat je doprovázena uvolňováním obrovského množství hnoje. Některé mikroorganismy z něj mohou produkovat metan („bažinový plyn“), který se používá jako palivo a surovina v organické syntéze.
Role bakterií v lidském životě je obrovská. Bakterie mléčného kvašení jsou široce používány v potravinářském průmyslu:
při výrobě sraženého mléka, sýrů, zakysané smetany a kefíru;
při kvašení zelí a nakládání okurek se podílejí na máčení jablek a nakládání zeleniny;
dodávají vínům zvláštní aroma;
produkují kyselinu mléčnou, která fermentuje mléko. Tato vlastnost se využívá pro výrobu sraženého mléka a zakysané smetany;
při přípravě sýrů a jogurtů v průmyslovém měřítku;
Během procesu solení slouží kyselina mléčná jako konzervační látka.
Bakterie mléčného kvašení zahrnují mléčné streptokoky, smetanové streptokoky, bulharské, acidofilní, obilné termofilní a okurkové bacily. Bakterie rodu streptokoky a laktobacily dodávají výrobkům hustší konzistenci. V důsledku jejich životně důležité činnosti se kvalita sýrů zlepšuje. Dodávají sýru určité sýrové aroma.
Rýže. 18. Na fotografii jsou prospěšné bakterie - laktobacily (růžové), bulharský bacil a teplomilný streptokok.
Rýže. 19. Na fotografii jsou prospěšné bakterie - kefírová (tibetská nebo mléčná) houba a tyčinky mléčného kvašení před přímým přidáním do mléka.
Rýže. 20. Fermentované mléčné výrobky.
Rýže. 21. Teplomilné streptokoky (Streptococcus thermophilus) se používají při přípravě sýru mozzarella.
Rýže. 22. Existuje mnoho druhů plísňového penicilinu. Jedinečná je sametová kůrka, nazelenalé žilky, jedinečná chuť a aroma léčivého amoniaku sýrů. Houbová chuť sýrů závisí na místě a délce zrání.
Rýže. 23. Bifiliz je biologický přípravek pro perorální podání obsahující množství živých bifidobakterií a lysozym.
Druh kvasinek používaný hlavně v potravinářském průmyslu je Saccharomyces cerevisiae. Provádějí alkoholové kvašení, proto se hojně používají při pečení. Alkohol se během pečení odpaří a z bublinek oxidu uhličitého se vytvoří drobenka.
Kvasnice obsahují až 65 % bílkovin, z nichž 10 % tvoří esenciální aminokyseliny, což umožňuje jejich široké využití v procesu obohacování lidské potravy o bílkoviny a krmiva pro zvířata. Droždí navíc obsahuje spoustu tuků a vitamínů.
Od roku 1910 se začaly do uzenin přidávat kvasnice. Kvasinky druhu Saccharomyces cerevisiae se používají k výrobě vín, piva a kvasu.
Rýže. 24. Kombucha je přátelská symbióza octové tyčinky a kvasinkových hub. Na našem území se objevil již v minulém století.
Rýže. 25. Suché a mokré droždí se široce používá v pekařském průmyslu.
Rýže. 26. Pohled na kvasinkové buňky Saccharomyces cerevisiae pod mikroskopem a Saccharomyces cerevisiae - „skutečné“ vinné kvasinky.
Role bakterií v životě člověka: oxidace kyseliny octové
Pasteur také prokázal, že na oxidaci kyseliny octové se podílejí speciální mikroorganismy - octové tyčinky, které se v přírodě hojně vyskytují. Usazují se na rostlinách a pronikají do zralé zeleniny a ovoce. V nakládané zelenině a ovoci, víně, pivu a kvasu je jich hodně.
Schopnost octových tyčinek oxidovat ethylalkohol na kyselinu octovou se dnes využívá k výrobě octa, používaného pro potravinářské účely a při přípravě krmiva pro zvířata - silážování (konzervování).
Rýže. 27. Proces silážování krmiva. Siláž je šťavnaté krmivo s vysokou nutriční hodnotou.
Studium životní aktivity mikrobů umožnilo vědcům použít některé bakterie k syntéze antibakteriálních léků, vitamínů, hormonů a enzymů.
Pomáhají v boji proti mnoha infekčním a virovým onemocněním. Nejčastěji se vyrábějí antibiotika aktinomycety, méně často - nemicelární bakterie. Penicilin, získaný z plísňových hub, ničí buněčnou membránu bakterií. Streptomycetes produkují streptomycin, který inaktivuje ribozomy mikrobiálních buněk. Tyčinky na seno nebo Bacillus subtilis okyselit prostředí. Inhibují růst hnilobných a oportunních mikroorganismů v důsledku tvorby řady antimikrobiálních látek. Bacillus subtilis produkuje enzymy, které ničí látky, které vznikají v důsledku hnilobného rozpadu tkání. Podílejí se na syntéze aminokyselin, vitamínů a imunoaktivních sloučenin.
Pomocí technologie genetického inženýrství se dnes vědci naučili používat coli k produkci inzulínu a interferonu.
Řada bakterií má sloužit k výrobě speciálního proteinu, který lze přidávat do krmiva pro hospodářská zvířata i do lidské potravy.
Rýže. 28. Na fotografii spory Bacillus subtilis (modré).
Rýže. 29. Biosporin-Biopharma je domácí lék obsahující apatogenní bakterie rodu Bacillus.
Dnes je aplikační technika široce používána fytobakterie pro výrobu bezpečných herbicidů. Toxiny Bacillus thuringiensis vylučují Cry-toxiny, které jsou nebezpečné pro hmyz, což umožňuje využít tuto vlastnost mikroorganismů v boji proti rostlinným škůdcům.
Proteázy neboli proteolytické enzymy rozkládají peptidové vazby mezi aminokyselinami, které tvoří proteiny. Amyláza rozkládá škrob. Bacillus subtilis (B. subtilis) produkuje proteázy a amylázy. Bakteriální amylázy se používají při výrobě pracích prášků.
Rýže. 30. Studium životní aktivity mikrobů umožňuje vědcům využívat některé jejich vlastnosti ve prospěch lidí.
Význam bakterií v lidském životě je obrovský. Užitečné bakterie jsou stálými společníky lidí po mnoho tisíciletí. Úkolem lidstva je nenarušit tuto jemnou rovnováhu, která se vytvořila mezi mikroorganismy žijícími v nás a v životním prostředí. Role bakterií v lidském životě je obrovská. Vědci neustále objevují prospěšné vlastnosti mikroorganismů, jejichž využití v běžném životě a ve výrobě je omezeno pouze jejich vlastnostmi.
