Bakteerit ovat eläneet maapallolla yli 3,5 miljardia vuotta. Tänä aikana he oppivat paljon ja sopeutuivat moneen asiaan. Nyt he auttavat ihmisiä. Bakteereista ja ihmisistä on tullut erottamattomia. Bakteerien kokonaismassa on valtava. Se on noin 500 miljardia tonnia.
Hyödylliset bakteerit suorittavat kahta tärkeintä ympäristötehtävää - ne sitovat typpeä ja osallistuvat orgaanisten jäämien mineralisaatioon. Bakteerien rooli luonnossa on globaali. Ne osallistuvat kemiallisten alkuaineiden liikkumiseen, keskittymiseen ja leviämiseen maapallon biosfäärissä.
Ihmisille hyödyllisten bakteerien merkitys on suuri. He muodostavat 99% koko väestöstä, joka asuu hänen kehossaan. Niiden ansiosta ihminen elää, hengittää ja syö.
Bakteerien rooli ihmisen elämässä on tärkeä. He varmistavat täysin hänen elämänsä.
Bakteerit ovat melko yksinkertaisia. Tiedemiehet ehdottavat, että he olivat ensimmäiset, jotka ilmestyivät maapallolle.
Hyödylliset bakteerit ihmiskehossa
Ihmiskehossa on sekä hyödyllisiä että haitallisia bakteereja. Nykyistä tasapainoa ihmiskehon ja bakteerien välillä on jalostettu vuosisatojen ajan.
Tutkijat ovat laskeneet, että ihmiskehossa on 500–1000 erityyppistä bakteeria tai biljoonaa näitä hämmästyttäviä asukkaita, mikä vastaa jopa 4 kiloa kokonaispainosta. Jopa 3 kiloa mikrobiruumiita löytyy vain suolistosta. Loput niistä löytyvät virtsateistä, ihosta ja muista ihmiskehon onteloista. Mikrobit täyttävät vastasyntyneen kehon hänen elämänsä ensimmäisistä minuuteista lähtien ja muodostavat lopulta suoliston mikroflooran koostumuksen 10-13 vuoden iässä.
Suolistossa elävät streptokokit, maitobasillit, bifidobakteerit, enterobakteerit, sienet, suoliston virukset ja ei-patogeeniset alkueläimet. Laktobasillit ja bifidobakteerit muodostavat 60 % suolistofloorasta. Tämän ryhmän kokoonpano on aina vakio, niitä on eniten ja ne suorittavat päätehtävät.
Bifidobakteerit
Tämän tyyppisten bakteerien merkitys on valtava.
Niiden ansiosta tuotetaan asetaattia ja maitohappoa.Happamoittamalla ympäristöä ne estävät patogeenisten bakteerien kasvua, jotka aiheuttavat mätää ja käymistä.
Bifidobakteerien ansiosta vauvojen ruoka-aineallergioiden riski pienenee.
Ne tarjoavat antioksidanttisia ja kasvaimia estäviä vaikutuksia.
Bifidobakteerit osallistuvat C-vitamiinin synteesiin.
Bifidobakteerit ja maitobasillit osallistuvat D-vitamiinin, kalsiumin ja raudan imeytymiseen.
Tämän lajin bakteerien merkitys ihmisille on suuri.
Erityistä huomiota kiinnitetään tämän suvun Escherichia coli M17 edustajaan. Se pystyy tuottamaan cocilin-nimistä ainetta, joka estää useiden patogeenisten mikrobien kasvua.
E. colin osallistuessa syntetisoidaan K-vitamiinit, ryhmä B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ja B12), fooli- ja nikotiinihappoja.
Riisi. 2. Kuvassa E. coli (kolmiulotteinen tietokonekuva).
Bakteerien positiivinen rooli ihmisen elämässä
Bifido-, lakto- ja enterobakteerien, K-, C-, B-ryhmän (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ja B12) vitamiinien, fooli- ja nikotiinihappojen kanssa syntetisoidaan.
Suoliston mikroflooran ansiosta sulamattomat ruuan komponentit ylemmästä suolistosta hajoavat - tärkkelys, selluloosa, proteiini- ja rasvafraktiot.
Suoliston mikrofloora ylläpitää vesi-suola-aineenvaihduntaa ja ionien homeostaasia.
Erityisten aineiden erittymisen ansiosta suoliston mikrofloora estää mädäntymistä ja käymistä aiheuttavien patogeenisten bakteerien kasvua.
Bifido-, lakto- ja enterobakteerit osallistuvat ulkopuolelta sisään tulevien ja kehon sisällä muodostuvien aineiden vieroittamiseen.
Suoliston mikroflooralla on suuri rooli paikallisen immuniteetin palauttamisessa.Sen ansiosta lymfosyyttien määrä, fagosyyttien aktiivisuus ja immunoglobuliini A:n tuotanto lisääntyvät.
Suoliston mikroflooran ansiosta lymfoidilaitteiston kehitystä stimuloidaan.
Mikrofloora suojaa suolen limakalvoa ja antaa energiaa suoliston epiteelille.
Ne säätelevät suoliston motiliteettia.
Suolistofloora hankkii taidot siepata ja poistaa viruksia isännän kehosta, jonka kanssa se on ollut symbioosissa vuosia.
Bakteerien merkitys kehon lämpötasapainon ylläpitämisessä on suuri. Suoliston mikrofloora ruokkii entsymaattisen järjestelmän sulattamattomia aineita, jotka tulevat maha-suolikanavan yläosasta. Monimutkaisten biokemiallisten reaktioiden seurauksena syntyy valtava määrä lämpöenergiaa. Lämpö kulkeutuu verenkierron kautta koko kehoon ja pääsee kaikkiin sisäelimiin. Tästä syystä ihminen jäätyy aina paastoaessaan.
Suoliston mikrofloora säätelee sappihappokomponenttien (kolesteroli), hormonien jne. takaisin imeytymistä.
Ammonifioivat mikrobit (aiheuttaa hajoamista) useiden niillä olevien entsyymien avulla pystyvät hajottamaan kuolleiden eläinten ja kasvien jäännökset. Kun proteiinit hajoavat, vapautuu typpeä ja ammoniakkia.
Urobakteerit hajottaa ureaa, jota ihmiset ja kaikki planeetan eläimet erittävät päivittäin. Sen määrä on valtava ja saavuttaa 50 miljoonaa tonnia vuodessa.
Tietyntyyppiset bakteerit osallistuvat ammoniakin hapettumiseen. Tätä prosessia kutsutaan nitrofifikaatioksi.
Denitrifioivat mikrobit palauttaa molekyylisen hapen maaperästä ilmakehään.
Riisi. 4. Kuvassa hyödyllisiä bakteereja - ammonioivat mikrobeja. Ne altistavat kuolleiden eläinten ja kasvien jäännökset hajoamiselle.
Bakteerien merkitys ihmisten, eläinten, kasvien, sienten ja bakteerien elämässä on valtava. Kuten tiedät, typpi on välttämätöntä niiden normaalille olemassaololle. Mutta bakteerit eivät pysty absorboimaan typpeä kaasumaisessa tilassa. Osoittautuu, että sinilevät voivat sitoa typpeä ja muodostaa ammoniakkia (Syanobakteerit), vapaasti elävät typen kiinnitysaineet ja erityistä kyhmybakteerit. Kaikki nämä hyödylliset bakteerit tuottavat jopa 90 % kiinteästä typestä ja sisältävät jopa 180 miljoonaa tonnia typpeä maaperän typpialtaassa.
Kyhmybakteerit elävät hyvin rinnakkain palkokasvien ja tyrnin kanssa.
Kasveilla, kuten sinimailasella, herneellä, lupiinilla ja muilla palkokasveilla, on ns. "huoneistot" kyhmybakteerille juurissaan. Nämä kasvit istutetaan köyhdytettyyn maaperään rikastamaan niitä typellä.
Hiili on eläin- ja kasvimaailman sekä kasvimaailman tärkein soluaine. Se muodostaa 50 % solun kuiva-aineesta.
Eläinten syömissä kuiduissa on paljon hiiltä. Niiden mahassa kuitu hajoaa mikrobien vaikutuksesta ja pääsee sitten ulos lannan muodossa.
Hajota kuitua selluloosabakteerit. Heidän työnsä tuloksena maaperä rikastuu humuksella, mikä lisää merkittävästi sen hedelmällisyyttä, ja hiilidioksidia palautetaan ilmakehään.
Riisi. 8. Solunsisäiset symbiontit ovat väriltään vihreitä ja käsitellyn puun massa on keltaista.
Bakteerien rooli fosforin, raudan ja rikin muuntamisessa
Proteiinit ja lipidit sisältävät suuria määriä fosforia, jonka mineralisaatio tapahtuu Sinä. megaterium (putrefaktiivisten bakteerien suvusta).
Rautabakteerit osallistua rautaa sisältävien orgaanisten yhdisteiden mineralisaatioprosesseihin. Niiden toiminnan seurauksena soihin ja järviin muodostuu suuria määriä rautamalmi- ja ferromangaaniesiintymiä.
Rikkibakteerit elää vedessä ja maaperässä. Niitä on lannassa paljon. Ne osallistuvat orgaanista alkuperää olevien rikkiä sisältävien aineiden mineralisaatioprosessiin. Orgaanisten rikkipitoisten aineiden hajoamisen aikana vapautuu rikkivetyä, joka on erittäin myrkyllistä ympäristölle, mukaan lukien kaikki elävät olennot. Rikkibakteerit muuttavat tämän kaasun inaktiiviseksi, vaarattomaksi yhdisteeksi elintärkeän toimintansa seurauksena.
Riisi. 9. Näennäisestä elottomuudesta huolimatta Rio Tinto -joessa on vielä elämää. Nämä ovat erilaisia rautaa hapettavia bakteereja ja monia muita tyyppejä, joita löytyy vain tästä paikasta.
Bakteerien rooli luonnossa: orgaanisten jäämien mineralisaatio
Bakteereja, jotka osallistuvat aktiivisesti orgaanisten yhdisteiden mineralisaatioon, pidetään maaplaneetan puhdistajina (sanitoreina).Niiden avulla kuolleiden kasvien ja eläinten orgaaniset aineet muuttuvat humukseksi, jonka maaperän mikro-organismit muuntavat mineraalisuoloiksi, jotka ovat niin välttämättömiä kasvien juuri-, varsi- ja lehtijärjestelmien rakentamiselle.
Riisi. 11. Säiliöön joutuvien orgaanisten aineiden mineralisoituminen tapahtuu biokemiallisen hapettumisen seurauksena.
Bakteerien rooli luonnossa: pektiiniaineiden käyminen
Kasviorganismien solut ovat sitoutuneet toisiinsa (sementoituneet) erityisellä aineella, jota kutsutaan pektiiniksi. Joillakin voihappobakteerityypeillä on kyky fermentoida tätä ainetta, joka kuumennettaessa muuttuu hyytelömäiseksi massaksi (pectiks). Tätä ominaisuutta käytetään liotettaessa paljon kuitua sisältäviä kasveja (pellava, hamppu).
Riisi. 12. Trusttien hankkimiseen on useita tapoja. Yleisin on biologinen menetelmä, jossa side kuituosan ja ympäröivien kudosten välillä tuhoutuu mikro-organismien vaikutuksesta. Pektiiniaineiden käymisprosessia niinikasveissa kutsutaan kostutukseksi ja liotettuja olkia kutsutaan luottamukseksi.
Bakteerit, jotka puhdistavat vettä, vakauttaa sen happamuustason. Niiden avulla pohjasedimentit vähenevät ja vedessä elävien kalojen ja kasvien terveys paranee.
Äskettäin joukko tutkijoita eri maista löysi bakteereja, jotka tuhoavat synteettisissä pesuaineissa ja joissakin lääkkeissä olevia pesuaineita.
Riisi. 13. Ksenobakteerien toimintaa käytetään laajalti öljytuotteilla saastuneiden maaperän ja vesistöjen puhdistamiseen.
Riisi. 14. Muoviset kupolit, jotka puhdistavat vettä.Ne sisältävät heterotrofisia bakteereja, jotka syövät hiiltä sisältäviä materiaaleja, ja autotrofisia bakteereja, jotka syövät ammoniakkia ja typpeä sisältäviä materiaaleja. Putkijärjestelmä pitää ne elinvoimaisena.
Voihappomikrobit ovat kaikkialla. Näitä mikrobeja on yli 25 tyyppiä. Ne osallistuvat proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien hajoamisprosessiin.
Voihappokäymisen aiheuttavat anaerobiset itiöitä muodostavat bakteerit, jotka kuuluvat Clostridium-sukuun. Ne pystyvät fermentoimaan erilaisia sokereita, alkoholeja, orgaanisia happoja, tärkkelystä ja kuituja.
Monet eläinmaailman lajit ruokkivat kasveja, joiden perustana on kuitu. Erityiset mikrobit, jotka sijaitsevat tietyissä ruuansulatuskanavan osissa, auttavat eläimiä sulattamaan kuitua (selluloosaa).
Eläinten elintärkeään toimintaan liittyy valtavien lannanmäärien vapautuminen. Siitä jotkut mikro-organismit voivat tuottaa metaania ("suokaasua"), jota käytetään polttoaineena ja raaka-aineena orgaanisessa synteesissä.
Bakteerien rooli ihmisen elämässä on valtava. Maitohappobakteereja käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa:
juoksevan maidon, juustojen, smetanan ja kefirin tuotannossa;
hapatessa kaalia ja peittattaessa kurkkuja, ne osallistuvat omenoiden liotukseen ja vihannesten peittaukseen;
ne antavat viinille erityisen aromin;
tuottaa maitohappoa, joka fermentoi maitoa. Tätä ominaisuutta käytetään juoksevan maidon ja smetanan valmistukseen;
juustojen ja jogurttien valmistuksessa teollisessa mittakaavassa;
Suolausprosessin aikana maitohappo toimii säilöntäaineena.
Maitohappobakteereja ovat mm maitostreptokokit, kermaiset streptokokit, bulgarialaiset, acidophilus-, termofiiliset vilja- ja kurkkubasillit. Streptococci- ja laktobasilli-suvun bakteerit antavat tuotteille paksumman koostumuksen. Niiden elintärkeän toiminnan seurauksena juustojen laatu paranee. Ne antavat juustolle tietyn juustomaisen aromin.
Riisi. 19. Kuvassa on hyödyllisiä bakteereja - kefiiri (tiibetiläinen tai maito) sieni ja maitohappopuikkoja ennen kuin ne lisätään suoraan maitoon.
Riisi. 20. Hapatetut maitotuotteet.
Riisi. 21. Termofiilisiä streptokokkeja (Streptococcus thermophilus) käytetään mozzarellajuuston valmistuksessa.
Riisi. 22. Homepenisilliiniä on monia lajikkeita. Juustojen samettinen kuori, vihertävät suonet, ainutlaatuinen maku ja lääkkeellinen ammoniakkiaromi ovat ainutlaatuisia. Juustojen sienimaku riippuu kypsytyspaikasta ja kestosta.
Riisi. 23. Bifiliz on suun kautta annettava biologinen tuote, joka sisältää suuren määrän eläviä bifidobakteereja ja lysotsyymiä.
Hiivan ja sienten käyttö elintarviketeollisuudessa
Elintarviketeollisuudessa pääasiassa käytetty hiivalaji on Saccharomyces cerevisiae. Ne suorittavat alkoholikäymisen, minkä vuoksi niitä käytetään laajasti leivonnassa. Alkoholi haihtuu paistamisen aikana ja hiilidioksidikuplat muodostavat leivänmurun.
Hiiva sisältää jopa 65 % proteiinia, josta 10 % on välttämättömiä aminohappoja, mikä mahdollistaa niiden laajan käytön prosessissa, jossa rikastetaan ihmisravintoa proteiineilla ja rehuilla. Lisäksi hiiva sisältää paljon rasvoja ja vitamiineja.
Vuodesta 1910 lähtien hiivaa alettiin lisätä makkaroihin. Saccharomyces cerevisiae -lajin hiivaa käytetään viinien, oluen ja kvassin valmistukseen.
Riisi. 24. Kombucha on ystävällinen symbioosi etikkatangosta ja hiivasienistä. Se ilmestyi alueellemme viime vuosisadalla.
Riisi. 25. Kuiva- ja märkähiivaa käytetään laajasti leipomoteollisuudessa.
Bakteerien rooli ihmisen elämässä: etikkahapon hapettuminen
Pasteur osoitti myös, että erityiset mikro-organismit osallistuvat etikkahapon hapettumiseen - etikka tikkuja, joita esiintyy laajalti luonnossa. Ne asettuvat kasveille ja tunkeutuvat kypsiin vihanneksiin ja hedelmiin. Niitä on paljon marinoiduissa vihanneksissa ja hedelmissä, viinissä, oluessa ja kvassissa.
Etikkapuikkojen kykyä hapettaa etyylialkoholia etikkahapoksi käytetään nykyään etikan valmistukseen, jota käytetään elintarviketarkoituksiin ja rehujen valmistukseen - säilömiseen (säilyke).
Riisi. 27. Rehun säilömisprosessi. Säilörehu on mehukas rehu, jolla on korkea ravintoarvo.
Bakteerien rooli ihmisen elämässä: lääkkeiden tuotanto
Mikrobien elämäntoiminnan tutkiminen on antanut tutkijoille mahdollisuuden käyttää joitakin bakteereja antibakteeristen lääkkeiden, vitamiinien, hormonien ja entsyymien syntetisoimiseen.
Ne auttavat torjumaan monia tartunta- ja virussairauksia. Useimmiten tuotetaan antibiootteja aktinomykeetit, ei niin usein - ei-miselaariset bakteerit. Penisilliini, jota saadaan homesienistä, tuhoaa bakteerien solukalvon. Streptomykeetit tuottavat streptomysiiniä, joka inaktivoi mikrobisolujen ribosomit. Heinätikut tai Bacillus subtilis happamoi ympäristöä. Ne estävät mädäntyneiden ja opportunististen mikro-organismien kasvua useiden antimikrobisten aineiden muodostumisen vuoksi. Bacillus subtilis tuottaa entsyymejä, jotka tuhoavat aineita, jotka muodostuvat mätänevän kudosten hajoamisen seurauksena. Ne osallistuvat aminohappojen, vitamiinien ja immunoaktiivisten yhdisteiden synteesiin.
Geenitekniikan avulla tiedemiehet ovat nykyään oppineet käyttämään coli insuliinin ja interferonin tuotantoon.
Useita bakteereja oletetaan käytettävän erityisen proteiinin tuottamiseen, jota voidaan lisätä karjan rehuun ja ihmisten ruokaan.
Bakteerien käyttö turvallisten rikkakasvien torjunta-aineiden tuottamiseen
Nykyään sovellustekniikka on laajalti käytössä fytobakteerit turvallisten rikkakasvien torjunta-aineiden tuotantoon. Toksiinit Bacillus thuringiensis erittävät cry-toksiineja, jotka ovat vaarallisia hyönteisille, mikä mahdollistaa tämän mikro-organismien ominaisuuden käyttämisen kasvintuholaisten torjunnassa.
Proteaasit tai proteolyyttiset entsyymit hajottavat peptidisidoksia proteiinien muodostavien aminohappojen välillä. Amylaasi hajottaa tärkkelystä. Bacillus subtilis (B. subtilis) tuottaa proteaaseja ja amylaaseja. Pesujauheen valmistuksessa käytetään bakteerien amylaaseja.
Riisi. 30. Mikrobien elämäntoiminnan tutkiminen antaa tutkijoille mahdollisuuden käyttää joitakin niiden ominaisuuksia ihmisten hyväksi.
Bakteerien merkitys ihmisen elämässä on valtava. Hyödylliset bakteerit ovat olleet ihmisten jatkuvia kumppaneita vuosituhansien ajan. Ihmiskunnan tehtävänä ei ole häiritä tätä herkkää tasapainoa, joka on kehittynyt sisällämme ja ympäristössä elävien mikro-organismien välille. Bakteerien rooli ihmisen elämässä on valtava. Tiedemiehet löytävät jatkuvasti mikro-organismien hyödyllisiä ominaisuuksia, joiden käyttöä jokapäiväisessä elämässä ja tuotannossa rajoittavat vain niiden ominaisuudet.
