חיידקים חיים על כדור הארץ במשך יותר מ-3.5 מיליארד שנים. בזמן הזה הם למדו הרבה והסתגלו להרבה. עכשיו הם עוזרים לאנשים. חיידקים ובני אדם הפכו בלתי נפרדים. המסה הכוללת של החיידקים היא עצומה. מדובר על כ-500 מיליארד טון.
חיידקים מועילים מבצעים שניים מהפונקציות הסביבתיות החשובות ביותר - הם מקבעים חנקן ומשתתפים במינרליזציה של שאריות אורגניות. תפקידם של חיידקים בטבע הוא גלובלי. הם מעורבים בתנועה, בריכוז ובפיזור של יסודות כימיים בביוספרה של כדור הארץ.
חשיבותם של חיידקים המועילים לבני אדם היא רבה. הם מהווים 99% מכלל האוכלוסייה המאכלסת את גופו. בזכותם אדם חי, נושם ואוכל.
תפקידם של חיידקים בחיי האדם חשוב. הם מבטיחים לחלוטין את חייו.
חיידקים הם די פשוטים. מדענים מציעים שהם היו הראשונים שהופיעו על כדור הארץ.
חיידקים מועילים בגוף האדם
גוף האדם מאוכלס על ידי חיידקים מועילים ומזיקים כאחד. האיזון הקיים בין גוף האדם לחיידקים השתכלל במשך מאות שנים.
מדענים חישבו שגוף האדם מכיל בין 500 ל-1000 סוגים שונים של חיידקים או טריליונים של תושבים מדהימים אלה, שמגיעים לעד 4 ק"ג ממשקל כולל. עד 3 ק"ג של גופים חיידקיים נמצאים רק במעיים. השאר נמצאים בדרכי המין, על העור וחללים אחרים בגוף האדם. מיקרובים ממלאים את גופו של יילוד מהדקות הראשונות לחייו ולבסוף יוצרים את הרכב המיקרופלורה של המעי עד גיל 10-13 שנים.
המעיים מאוכלסים על ידי סטרפטוקוקים, לקטובצילים, ביפידובקטריה, אנטרובקטריה, פטריות, וירוסי מעיים ופרוטוזואה לא פתוגנית. לקטובצילים וביפידובקטריה מהווים 60% מפלורת המעיים. ההרכב של קבוצה זו הוא תמיד קבוע הם הרבים ביותר ומבצעים את הפונקציות העיקריות.
ביפידובקטריה
החשיבות של סוג זה של חיידקים היא עצומה.
הודות להם, אצטט וחומצה לקטית מיוצרים.על ידי החמצת הסביבה, הם מדכאים את הצמיחה של חיידקים פתוגניים הגורמים להירקב ותסיסה.
הודות לביפידובקטריה, הסיכון לפתח אלרגיות למזון אצל תינוקות מופחת.
הם מספקים השפעות נוגדות חמצון ואנטי גידולים.
Bifidobacteria לוקח חלק בסינתזה של ויטמין C.
Bifidobacteria ולקטובצילים לוקחים חלק בספיגת ויטמין D, סידן וברזל.
אורז. 1. בתמונה נראה בפידובקטריה. הדמיה ממוחשבת.
אי קולי
חשיבותם של חיידקים ממין זה עבור בני אדם היא רבה.
תשומת לב מיוחדת מוקדשת לנציג הסוג הזה Escherichia coli M17. הוא מסוגל לייצר חומר בשם קוקילין, המעכב את הצמיחה של מספר חיידקים פתוגניים.
בהשתתפות E. coli, ויטמינים K, קבוצה B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ו-B12), מסונתזים חומצות פוליות וניקוטין.
אורז. 2. בתמונה נראה E. coli (תמונת מחשב תלת מימדית).
התפקיד החיובי של חיידקים בחיי האדם
בהשתתפות ביפידו, לקטו ואנטרובקטריה, ויטמינים K, C, קבוצה B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ו-B12), מסונתזות חומצות פוליות וניקוטין.
הודות למיקרופלורה במעיים מתפרקים רכיבי מזון בלתי מעוכלים מהמעיים העליונים - עמילן, תאית, חלבון ושברי שומן.
מיקרופלורה של המעי שומרת על חילוף חומרים של מים-מלח והומאוסטזיס יונים.
הודות להפרשת חומרים מיוחדים, המיקרופלורה במעיים מדכאת גדילה של חיידקים פתוגניים הגורמים לריקבון ותסיסה.
Bifido-, Lato- ו-Enterobacteria לוקחים חלק בניקוי רעלים של חומרים הנכנסים מבחוץ ונוצרים בתוך הגוף עצמו.
מיקרופלורה של המעי ממלאת תפקיד גדול בשיקום החסינות המקומית.הודות לו, מספר הלימפוציטים, פעילות הפגוציטים וייצור אימונוגלובולין A עולה.
הודות למיקרופלורה של המעי, התפתחות המנגנון הלימפואידי מעורר.
העמידות של אפיתל המעי לחומרים מסרטנים עולה.
מיקרופלורה מגנה על רירית המעי ומספקת אנרגיה לאפיתל המעי.
הם מווסתים את תנועתיות המעיים.
פלורת המעי רוכשת את המיומנויות ללכוד ולהסיר וירוסים מגוף המארח, איתו היא נמצאת בסימביוזה במשך שנים רבות.
חשיבותם של החיידקים בשמירה על האיזון התרמי של הגוף היא רבה. המיקרופלורה של המעי ניזונה מחומרים שאינם מעוכלים על ידי המערכת האנזימטית, המגיעים ממערכת העיכול העליונה. כתוצאה מתגובות ביוכימיות מורכבות, נוצרת כמות עצומה של אנרגיה תרמית. חום מועבר בזרם הדם בכל הגוף וחודר לכל האיברים הפנימיים. זו הסיבה שאדם תמיד קופא בזמן הצום.
מיקרופלורה של המעי מסדירה את הספיגה מחדש של רכיבי חומצת מרה (כולסטרול), הורמונים וכו'.
חשיבותם של חיידקים בחיי בני אדם, בעלי חיים, צמחים, פטריות וחיידקים היא עצומה. כפי שאתה יודע, חנקן הכרחי לקיומם הרגיל. אבל חיידקים לא יכולים לספוג חנקן במצב גזי. מסתבר שאצות כחולות ירוקות יכולות לקשור חנקן וליצור אמוניה (ציאנובקטריה), מקבעי חנקן חיים חופשיים ומיוחד חיידקי גושים. כל החיידקים המועילים הללו מייצרים עד 90% מחנקן קבוע ומערבים עד 180 מיליון טון חנקן במאגר החנקן בקרקע.
חיידקי הגושים מתקיימים היטב יחד עם קטניות ואשחר ים.
לצמחים כמו אספסת, אפונה, תורמוס וקטניות אחרות יש מה שנקרא "דירות" לחיידקי גושים על שורשיהם. צמחים אלו נטועים על קרקעות מדוללות כדי להעשיר אותם בחנקן.
אורז. 5. בתמונה נראים חיידקי גושים על פני שער שורש של צמח קטניות.
חלבונים ושומנים מכילים כמויות גדולות של זרחן, שהמינרליזציה שלו מתבצעת אתה. מגהתריום (מסוג של חיידקי ריקבון).
חיידקי ברזל להשתתף בתהליכי מינרליזציה של תרכובות אורגניות המכילות ברזל. כתוצאה מפעילותם נוצרות כמויות גדולות של עפרות ברזל ומרבצי פרומנגן בביצות ובאגמים.
חיידקי גופרית לחיות במים ובאדמה. יש הרבה מהם בזבל. הם משתתפים בתהליך של מינרליזציה של חומרים המכילים גופרית ממקור אורגני. במהלך פירוק חומרים המכילים גופרית אורגנית, משתחרר גז מימן גופרתי, שהוא רעיל ביותר לסביבה, כולל כל היצורים החיים. כתוצאה מפעילותם החיונית, חיידקי הגופרית הופכים את הגז הזה לתרכובת לא פעילה ולא מזיקה.
אורז. 9. למרות חוסר החיים לכאורה, יש עדיין חיים בנהר ריו טינטו. מדובר בחיידקים שונים המחמצנים ברזל ועוד סוגים רבים שניתן למצוא רק במקום זה.
תפקיד החיידקים בטבע: מינרליזציה של שאריות אורגניות
חיידקים הלוקחים חלק פעיל במינרליזציה של תרכובות אורגניות נחשבים למנקים (סניטורים) של כדור הארץ.בעזרתם, החומרים האורגניים של צמחים ובעלי חיים מתים מומרים לחומוס, אשר מיקרואורגניזמים באדמה הופכים למלחים מינרליים, הנחוצים כל כך לבניית מערכות שורשים, גזע ועלים של צמחים.
אורז. 11. מינרליזציה של חומרים אורגניים הנכנסים למאגר מתרחשת כתוצאה מחמצון ביוכימי.
תאים של אורגניזמים צמחיים קשורים זה לזה (בצמנט) על ידי חומר מיוחד הנקרא פקטין. לסוגים מסוימים של חיידקי חומצת בוטירית יש את היכולת לתסוס את החומר הזה, שעם חימום הופך למסה ג'לטינית (פקטיס). תכונה זו משמשת בעת השריית צמחים המכילים הרבה סיבים (פשתן, קנבוס).
אורז. 12. ישנן מספר דרכים להשיג נאמנויות. הנפוצה ביותר היא השיטה הביולוגית, שבה נהרס הקשר בין החלק הסיבי לרקמות שמסביב בהשפעת מיקרואורגניזמים. תהליך התסיסה של חומרי פקטין בצמחי באסט נקרא הכרעה, וקש ספוג נקרא אמון.
יְכוֹלֶת חיידקי חמצון גופרית תיוניים משמש להעשרת עפרות נחושת ואורניום.
אורז. 15. בתמונה נראים חיידקים מועילים - Thiobacilli ו-Acidithiobacillus ferrooxidans (מיקרוגרף אלקטרוני). הם מסוגלים להפיק יוני נחושת כדי לשטוף פסולת שנוצרת במהלך ריכוז הציפה של עפרות גופרית.
חיידקי חומצה בוטירית בכל מקום. ישנם יותר מ-25 סוגים של חיידקים אלו. הם לוקחים חלק בתהליך הפירוק של חלבונים, שומנים ופחמימות.
תסיסת חומצת בוטירית נגרמת על ידי חיידקים יוצרי נבגים אנאירוביים השייכים לסוג קלוסטרידיום. הם מסוגלים לתסוס סוכרים שונים, אלכוהולים, חומצות אורגניות, עמילן וסיבים.
אורז. 16. בתמונה נראים מיקרואורגניזמים של חומצה בוטירית (הדמיה ממוחשבת).
מינים רבים של עולם החי ניזונים מצמחים, שבסיסם הוא סיבים. חיידקים מיוחדים, הממוקמים בחלקים מסוימים של מערכת העיכול, עוזרים לבעלי חיים לעכל סיבים (צלולוזה).
הפעילות החיונית של בעלי החיים מלווה בשחרור כמויות אדירות של זבל. ממנו יכולים מיקרואורגניזמים מסוימים לייצר מתאן ("גז ביצות"), המשמש כדלק וחומר גלם בסינתזה אורגנית.
אורז. 19. בתמונה יש חיידקים מועילים - פטריית קפיר (טיבטית או חלב) ומקלות חומצת חלב לפני הוספה ישירה לחלב.
אורז. 20. מוצרי חלב מותססים.
אורז. 21. סטרפטוקוקים תרמופילים (Streptococcus thermophilus) משמשים להכנת גבינת מוצרלה.
אורז. 22. ישנם סוגים רבים של פניצילין עובש. הקרום הקטיפתי, הוורידים הירקרקים, הטעם הייחודי וארומה האמוניה הרפואית של הגבינות הם ייחודיים. טעם הפטריות של הגבינות תלוי במקום ובמשך ההבשלה.
אורז. 23. Bifiliz הוא מוצר ביולוגי למתן דרך הפה המכיל מסה של ביפידובקטריה וליזוזים חיים.
מיני השמרים המשמשים בעיקר בתעשיית המזון הם Saccharomyces cerevisiae. הם מבצעים תסיסה אלכוהולית, וזו הסיבה שהם נמצאים בשימוש נרחב באפייה. האלכוהול מתאדה במהלך האפייה, ובועות פחמן דו חמצני יוצרות פירור לחם.
שמרים מכילים עד 65% חלבון, 10% מהם חומצות אמינו חיוניות, מה שמאפשר שימוש נרחב בתהליך העשרת מזון האדם בחלבונים ובמזון לבעלי חיים. בנוסף, שמרים מכילים הרבה שומנים וויטמינים.
מאז 1910, החלו להוסיף שמרים לנקניקיות. שמרים מהמין Saccharomyces cerevisiae משמשים לייצור יינות, בירה וקוואס.
אורז. 24. קומבוצ'ה היא סימביוזה ידידותית של מקל חומץ ופטריות שמרים. הוא הופיע באזורנו עוד במאה הקודמת.
אורז. 25. שמרים יבשים ורטובים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית האפייה.
אורז. 26. מבט על תאי שמרים Saccharomyces cerevisiae תחת מיקרוסקופ ו-Saccharomyces cerevisiae - שמרי יין "אמיתיים".
פסטר גם הוכיח שמיקרואורגניזמים מיוחדים לוקחים חלק בחמצון חומצה אצטית - מקלות חומץ, שנמצאים באופן נרחב בטבע. הם מתיישבים על צמחים וחודרים לירקות ופירות בשלים. יש הרבה מהם בירקות ופירות כבושים, יין, בירה וקוואס.
היכולת של מקלוני החומץ לחמצן את האלכוהול אתילי לחומצה אצטית משמשת היום לייצור חומץ, המשמש למטרות מזון ובהכנת מזון לבעלי חיים - אפילציה (שימורים).
אורז. 27. תהליך אספנות הזנה. התחמיץ הוא מזון עסיסי בעל ערך תזונתי גבוה.
חקר פעילות החיים של חיידקים אפשר למדענים להשתמש בחיידקים מסוימים כדי לסנתז תרופות אנטיבקטריאליות, ויטמינים, הורמונים ואנזימים.
הם עוזרים להילחם במחלות זיהומיות וויראליות רבות. לרוב מייצרים אנטיביוטיקה actinomycetes, לעתים רחוקות - חיידקים שאינם מיסלריים. פניצילין, המתקבל מפטריות עובש, הורס את קרום התא של חיידקים. Streptomycetes מייצרים סטרפטומיצין, אשר משבית את הריבוזומים של תאים מיקרוביאליים. מקלות חציר אוֹ Bacillus subtilis להחמצן את הסביבה. הם מעכבים את צמיחתם של מיקרואורגניזמים רקבוניים ואופורטוניסטיים עקב היווצרותם של מספר חומרים אנטי-מיקרוביאליים. Bacillus subtilis מייצר אנזימים המשמידים חומרים הנוצרים כתוצאה מרקבון רקמה נרקבת. הם מעורבים בסינתזה של חומצות אמינו, ויטמינים ותרכובות אימונואקטיביות.
באמצעות טכנולוגיית הנדסה גנטית, כיום מדענים למדו להשתמש coli לייצור אינסולין ואינטרפרון.
מספר חיידקים אמורים לשמש לייצור חלבון מיוחד שניתן להוסיף למזון לבעלי חיים ולמזון לבני אדם.
אורז. 28. בתמונה נבגים של Bacillus subtilis (צבע כחול).
כיום טכניקת היישום נמצאת בשימוש נרחב פיטובקטריה לייצור קוטלי עשבים בטוחים. רעלים חיידק הטורגיינסיס מפרישים Cry-toxins המסוכנים לחרקים, מה שמאפשר להשתמש בתכונה זו של מיקרואורגניזמים במאבק נגד מזיקים בצמחים.
פרוטאזות, או אנזימים פרוטאוליטיים, מפרקים את הקשרים הפפטידים בין חומצות האמינו המרכיבות את החלבונים. עמילאז מפרק עמילן. Bacillus subtilis (B. subtilis) מייצר פרוטאזות ועמילאזות. עמילאזות חיידקיות משמשות לייצור אבקת כביסה.
אורז. 30. חקר פעילות החיים של חיידקים מאפשר למדענים להשתמש בחלק מתכונותיהם לטובת בני האדם.
חשיבותם של חיידקים בחיי האדם היא עצומה. חיידקים מועילים היו בני לוויה קבועים של בני אדם במשך אלפי שנים. המשימה של האנושות היא לא להפר את האיזון העדין הזה שהתפתח בין מיקרואורגניזמים החיים בתוכנו ובסביבה. תפקידם של חיידקים בחיי האדם הוא עצום. מדענים מגלים כל הזמן את התכונות המועילות של מיקרואורגניזמים, שהשימוש בהם בחיי היומיום ובייצור מוגבל רק על ידי תכונותיהם.
