Bakterijos Žemėje gyvena daugiau nei 3,5 milijardo metų. Per tą laiką jie daug ko išmoko ir prie daug ko prisitaikė. Dabar jie padeda žmonėms. Bakterijos ir žmonės tapo neatsiejami. Bendra bakterijų masė yra didžiulė. Tai yra apie 500 milijardų tonų.
Naudingosios bakterijos atlieka dvi svarbiausias aplinkos funkcijas – fiksuoja azotą ir dalyvauja organinių liekanų mineralizacijoje. Bakterijų vaidmuo gamtoje yra globalus. Jie dalyvauja cheminių elementų judėjime, koncentracijoje ir sklaidoje žemės biosferoje.
Žmonėms naudingų bakterijų svarba yra didžiulė. Jie sudaro 99% visų jo kūne gyvenančių gyventojų. Jų dėka žmogus gyvena, kvėpuoja ir valgo.
Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime yra svarbus. Jie visiškai užtikrina jo gyvybę.
Bakterijos yra gana paprastos. Mokslininkai teigia, kad jie buvo pirmieji, kurie pasirodė Žemės planetoje.
Naudingos bakterijos žmogaus organizme
Žmogaus kūne gyvena ir naudingos, ir kenksmingos bakterijos. Esama pusiausvyra tarp žmogaus kūno ir bakterijų buvo tobulinama šimtmečius.
Mokslininkai apskaičiavo, kad žmogaus organizme yra nuo 500 iki 1000 skirtingų rūšių bakterijų arba trilijonai šių nuostabių gyventojų, o tai sudaro iki 4 kg bendro svorio. Tik žarnyne randama iki 3 kilogramų mikrobų kūnų. Likusios jų yra šlapimo takuose, odoje ir kitose žmogaus kūno ertmėse. Mikrobai užpildo naujagimio kūną nuo pirmųjų jo gyvenimo minučių ir galiausiai suformuoja žarnyno mikrofloros sudėtį iki 10-13 metų.
Žarnyne gyvena streptokokai, laktobacilos, bifidobakterijos, enterobakterijos, grybeliai, žarnyno virusai ir nepatogeniški pirmuonys. Laktobacilos ir bifidobakterijos sudaro 60% žarnyno floros. Šios grupės sudėtis visada yra pastovi, jos yra daugiausiai ir atlieka pagrindines funkcijas.
Bifidobakterijos
Šio tipo bakterijų svarba yra didžiulė.
Jų dėka susidaro acetatas ir pieno rūgštis.Rūgstydami aplinką jie slopina patogeninių bakterijų, sukeliančių puvimą ir rūgimą, augimą.
Bifidobakterijų dėka mažėja kūdikių maisto alergijos atsiradimo rizika.
Jie suteikia antioksidacinį ir priešnavikinį poveikį.
Bifidobakterijos dalyvauja vitamino C sintezėje.
Bifidobakterijos ir laktobakterijos dalyvauja pasisavinant vitaminą D, kalcį ir geležį.
Šios rūšies bakterijų reikšmė žmogui yra didžiulė.
Ypatingas dėmesys skiriamas šios genties atstovei Escherichia coli M17. Jis gali gaminti medžiagą, vadinamą kocilinu, kuri slopina daugelio patogeninių mikrobų augimą.
Dalyvaujant E. coli, sintetinami vitaminai K, B grupės (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ir B12), folio ir nikotino rūgštys.
Ryžiai. 2. Nuotraukoje E. coli (trimatis kompiuterio vaizdas).
Teigiamas bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime
Dalyvaujant bifido-, lakto- ir enterobakterijoms, sintetinami vitaminai K, C, B grupės (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ir B12), folio ir nikotino rūgštys.
Žarnyno mikrofloros dėka suskaidomi nesuvirškinti maisto komponentai iš viršutinių žarnų – krakmolas, celiuliozė, baltymų ir riebalų frakcijos.
Žarnyno mikroflora palaiko vandens-druskų apykaitą ir jonų homeostazę.
Specialių medžiagų sekrecijos dėka žarnyno mikroflora slopina patogeninių bakterijų, sukeliančių puvimą ir rūgimą, augimą.
Bifido-, lakto- ir enterobakterijos dalyvauja detoksikuojant medžiagas, kurios patenka iš išorės ir susidaro pačiame organizme.
Didelį vaidmenį atkuriant vietinį imunitetą atlieka žarnyno mikroflora.Jo dėka didėja limfocitų skaičius, fagocitų aktyvumas ir imunoglobulino A gamyba.
Žarnyno mikrofloros dėka skatinamas limfoidinio aparato vystymasis.
Didėja žarnyno epitelio atsparumas kancerogenams.
Mikroflora apsaugo žarnyno gleivinę ir suteikia energijos žarnyno epiteliui.
Jie reguliuoja žarnyno judrumą.
Žarnyno flora įgyja įgūdžių gaudyti ir pašalinti iš šeimininko organizmo virusus, su kuriais simbiozėje yra daug metų.
Bakterijų reikšmė palaikant organizmo šiluminę pusiausvyrą yra didelė. Žarnyno mikroflora minta fermentinės sistemos nesuvirškintomis medžiagomis, kurios patenka iš viršutinės virškinamojo trakto dalies. Dėl sudėtingų biocheminių reakcijų susidaro didžiulis šiluminės energijos kiekis. Šiluma per kraują pernešama visame kūne ir patenka į visus vidaus organus. Štai kodėl pasninkaudamas žmogus visada sustingsta.
Žarnyno mikroflora reguliuoja tulžies rūgšties komponentų (cholesterolio), hormonų ir kt.
Amonifikuojantys mikrobai (sukelia puvimą) daugelio turimų fermentų pagalba gali suskaidyti negyvų gyvūnų ir augalų liekanas. Kai baltymai skyla, išsiskiria azotas ir amoniakas.
Urobakterijos skaido karbamidą, kurį žmonės ir visi planetos gyvūnai išskiria kasdien. Jo kiekis yra didžiulis ir siekia 50 milijonų tonų per metus.
Tam tikros rūšies bakterijos dalyvauja oksiduojant amoniaką. Šis procesas vadinamas nitrofifikacija.
Denitrifikuojantys mikrobai grąžina molekulinį deguonį iš dirvožemio į atmosferą.
Ryžiai. 4. Nuotraukoje naudingos bakterijos – amonifikuojantys mikrobai. Jie pažeidžia negyvų gyvūnų ir augalų liekanas.
Bakterijų reikšmė žmonių, gyvūnų, augalų, grybų ir bakterijų gyvenime yra didžiulė. Kaip žinote, azotas yra būtinas normaliam jų egzistavimui. Tačiau bakterijos negali absorbuoti azoto dujinėje būsenoje. Pasirodo, melsvadumbliai gali surišti azotą ir sudaryti amoniaką (Cianobakterijos), laisvai gyvenantys azoto fiksatoriai ir ypatingas mazgelių bakterijos. Visos šios naudingos bakterijos gamina iki 90% fiksuoto azoto ir į dirvos azoto telkinį įtraukia iki 180 mln. tonų azoto.
Mazgelių bakterijos gerai sugyvena su ankštiniais augalais ir šaltalankiais.
Tokių augalų, kaip liucerna, žirniai, lubinai ir kiti ankštiniai augalai, šaknyse yra vadinamieji „apartamentai“ gumbinėms bakterijoms. Šie augalai sodinami į išeikvotas dirvas, kad būtų praturtintas azotu.
Ryžiai. 5. Nuotraukoje pavaizduotos ankštinio augalo šaknies plauko paviršiuje esančios gumbelinės bakterijos.
Anglis yra svarbiausia gyvūnų ir augalų pasaulio, taip pat augalų pasaulio ląstelių medžiaga. Jis sudaro 50% ląstelės sausosios medžiagos.
Daug anglies yra pluoštuose, kuriuos valgo gyvūnai. Jų skrandyje skaidulos suyra veikiamos mikrobų, o vėliau išeina mėšlo pavidalu.
Suskaidyti pluoštą celiuliozės bakterijos. Dėl jų darbo dirvožemis praturtinamas humusu, kuris žymiai padidina jo derlingumą, o anglies dioksidas grąžinamas į atmosferą.
Ryžiai. 8. Intraląsteliniai simbiontai nudažyti žalia spalva, o apdorotos medienos masė – geltona.
Bakterijų vaidmuo paverčiant fosforą, geležį ir sierą
Baltymuose ir lipiduose yra daug fosforo, kurio mineralizacija vyksta Tu. megateriumas (iš puvimo bakterijų genties).
Geležies bakterijos dalyvauti organinių junginių, kuriuose yra geležies, mineralizacijos procesuose. Dėl jų veiklos pelkėse ir ežeruose susidaro dideli geležies rūdos ir feromangano telkiniai.
Sieros bakterijos gyvena vandenyje ir dirvožemyje. Mėšle jų yra labai daug. Jie dalyvauja organinės kilmės sieros turinčių medžiagų mineralizacijos procese. Skilstant organinėms sieros turinčioms medžiagoms, išsiskiria vandenilio sulfido dujos, kurios yra itin toksiškos aplinkai, įskaitant visus gyvius. Dėl savo gyvybinės veiklos sieros bakterijos šias dujas paverčia neaktyviu, nekenksmingu junginiu.
Ryžiai. 9. Nepaisant akivaizdaus negyvumo, Rio Tinto upėje vis dar yra gyvybės. Tai įvairios geležį oksiduojančios bakterijos ir daugybė kitų rūšių, kurių galima rasti tik šioje vietoje.
Bakterijų vaidmuo gamtoje: organinių likučių mineralizacija
Bakterijos, kurios aktyviai dalyvauja organinių junginių mineralizacijoje, laikomos Žemės planetos valytojomis (sanitoriais).Jų pagalba negyvų augalų ir gyvūnų organinės medžiagos paverčiamos humusu, kurį dirvožemio mikroorganizmai paverčia mineralinėmis druskomis, taip reikalingomis augalų šaknų, stiebų ir lapų sistemoms statyti.
Ryžiai. 11. Organinių medžiagų, patenkančių į rezervuarą, mineralizacija vyksta dėl biocheminės oksidacijos.
Bakterijų vaidmuo gamtoje: pektino medžiagų fermentacija
Augalų organizmų ląsteles tarpusavyje sujungia (sucementuoja) speciali medžiaga, vadinama pektinu. Kai kurios sviesto rūgšties bakterijų rūšys turi savybę fermentuoti šią medžiagą, kuri kaitinama virsta želatinos mase (pektais). Ši funkcija naudojama mirkant augalus, kuriuose yra daug skaidulų (linus, kanapes).
Ryžiai. 12. Yra keletas būdų, kaip gauti patikos fondus. Labiausiai paplitęs yra biologinis metodas, kai, veikiant mikroorganizmams, sunaikinamas ryšys tarp pluoštinės dalies ir aplinkinių audinių. Pektino medžiagų rūgimo procesas basutiniuose augaluose vadinamas rettingiu, o pamirkyti šiaudai – pasitikėjimu.
Bakterijos, kurios valo vandenį, stabilizuoja jo rūgštingumo lygį. Jų pagalba mažėja dugno nuosėdos, pagerėja vandenyje gyvenančių žuvų ir augalų sveikata.
Neseniai grupė mokslininkų iš skirtingų šalių atrado bakterijas, kurios naikina sintetiniuose plovikliuose esančius ploviklius ir kai kuriuos vaistus.
Ryžiai. 13. Ksenobakterijų veikla plačiai naudojama naftos produktais užterštam dirvožemiui ir vandens telkiniams valyti.
Ryžiai. 14. Plastikiniai kupolai, kurie valo vandenį.Juose yra heterotrofinių bakterijų, kurios minta anglies turinčiomis medžiagomis, ir autotrofinių bakterijų, kurios minta amoniako ir azoto turinčiomis medžiagomis. Vamzdžių sistema palaiko juos gyvybę.
Gebėjimas tioninės sieros oksiduojančios bakterijos naudojamas vario ir urano rūdoms sodrinti.
Ryžiai. 15. Nuotraukoje naudingos bakterijos – Thiobacilli ir Acidithiobacillus ferrooxidans (elektroninė mikrografija). Jie gali išgauti vario jonus, kad išplautų atliekas, susidarančias sulfidų rūdų koncentracijos metu.
Sviesto rūgšties mikrobai yra visur. Yra daugiau nei 25 šių mikrobų rūšys. Jie dalyvauja baltymų, riebalų ir angliavandenių skaidymo procese.
Sviesto rūgšties fermentaciją sukelia anaerobinės sporas formuojančios bakterijos, priklausančios Clostridium genčiai. Jie gali fermentuoti įvairius cukrus, alkoholius, organines rūgštis, krakmolą ir skaidulas.
Ryžiai. 16. Nuotraukoje sviesto rūgšties mikroorganizmai (kompiuterinė vizualizacija).
Daugelis gyvūnų pasaulio rūšių minta augalais, kurių pagrindas yra skaidulos. Specialūs mikrobai, esantys tam tikrose virškinamojo trakto dalyse, padeda gyvūnams virškinti skaidulą (celiuliozę).
Gyvūnų gyvybinę veiklą lydi didžiulis mėšlo kiekis. Iš jo kai kurie mikroorganizmai gali gaminti metaną („pelkių dujas“), kuris naudojamas kaip kuras ir žaliava organinėje sintezėje.
Ryžiai. 17. Metano dujos kaip kuras automobiliams.
Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime yra milžiniškas. Pieno rūgšties bakterijos plačiai naudojamos maisto pramonėje:
rūgpienio, sūrių, grietinės ir kefyro gamyboje;
raugindami kopūstus ir raugdami agurkus, jie dalyvauja mirkant obuolius ir rauginant daržoves;
jie suteikia vynams ypatingą aromatą;
gamina pieno rūgštį, kuri fermentuoja pieną. Ši savybė naudojama rūgpienio ir grietinės gamybai;
gaminant sūrius ir jogurtus pramoniniu mastu;
Sūrymo proceso metu pieno rūgštis tarnauja kaip konservantas.
Pieno rūgšties bakterijos apima pieno streptokokai, kreminiai streptokokai, bulgarų, acidophilus, grūdų termofiliniai ir agurkų bacilos. Streptokokų ir laktobacilų genties bakterijos suteikia produktams tirštesnę konsistenciją. Dėl jų gyvybinės veiklos gerėja sūrių kokybė. Jie suteikia sūriui tam tikrą sūrio aromatą.
Ryžiai. 19. Nuotraukoje naudingos bakterijos – kefyro (tibeto arba pieno) grybas ir pieno rūgšties lazdelės prieš tiesiogiai dedant į pieną.
Ryžiai. 20. Rauginto pieno produktai.
Ryžiai. 21. Mocarelos sūriui gaminti naudojami termofiliniai streptokokai (Streptococcus thermophilus).
Ryžiai. 22. Yra daug pelėsių penicilino veislių. Sūrių aksominė pluta, žalsvos gyslos, unikalus skonis ir vaistinis amoniako aromatas yra unikalūs. Sūrių grybų skonis priklauso nuo nokinimo vietos ir trukmės.
Ryžiai. 23. Bifiliz yra peroralinis biologinis produktas, kuriame yra daug gyvų bifidobakterijų ir lizocimo.
Maisto pramonėje daugiausiai naudojamų mielių rūšis yra Saccharomyces cerevisiae. Jie atlieka alkoholinę fermentaciją, todėl plačiai naudojami kepiniuose. Kepant alkoholis išgaruoja, o anglies dioksido burbuliukai sudaro duonos trupinius.
Mielėse yra iki 65% baltymų, iš kurių 10% yra nepakeičiamos aminorūgštys, todėl jas galima plačiai naudoti praturtinant žmonių maistą baltymais ir gyvulių pašaru. Be to, mielėse yra daug riebalų ir vitaminų.
Nuo 1910 metų į dešras pradėta dėti mielių. Saccharomyces cerevisiae rūšies mielės naudojamos vyno, alaus ir giros gamybai.
Ryžiai. 24. Kombucha – tai draugiška acto lazdelės ir mielių grybų simbiozė. Mūsų rajone jis pasirodė praėjusiame amžiuje.
Ryžiai. 25. Sausos ir šlapios mielės plačiai naudojamos kepimo pramonėje.
Ryžiai. 26. Mielių ląstelių vaizdas Saccharomyces cerevisiae po mikroskopu ir Saccharomyces cerevisiae - „tikrosios“ vyno mielės.
Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime: acto rūgšties oksidacija
Pasteur taip pat įrodė, kad acto rūgšties oksidacijoje dalyvauja specialūs mikroorganizmai - acto lazdelės, kurie plačiai randami gamtoje. Jie nusėda ant augalų ir prasiskverbia į sunokusias daržoves ir vaisius. Daug jų yra raugintose daržovėse ir vaisiuose, vyne, aluje ir giroje.
Acto lazdelių savybė oksiduoti etilo alkoholį iki acto rūgšties šiandien naudojama acto gamybai, naudojama maisto reikmėms ir gyvulių pašarams ruošti – silosavimui (konservavimui).
Ryžiai. 27. Pašarų silosavimo procesas. Silosas yra sultingas pašaras, turintis didelę maistinę vertę.
Mikrobų gyvybinės veiklos tyrimai leido mokslininkams panaudoti kai kurias bakterijas antibakteriniams vaistams, vitaminams, hormonams ir fermentams sintetinti.
Jie padeda kovoti su daugeliu infekcinių ir virusinių ligų. Dažniausiai gaminami antibiotikai aktinomicetai, ne taip dažnai - nemicelinės bakterijos. Penicilinas, gaunamas iš pelėsių grybų, ardo bakterijų ląstelių membraną. Streptomicetai gamina streptomiciną, kuris inaktyvuoja mikrobų ląstelių ribosomas. Šieno lazdelės arba Bacillus subtilis rūgština aplinką. Jie slopina puvimo ir oportunistinių mikroorganizmų augimą, nes susidaro daugybė antimikrobinių medžiagų. Bacillus subtilis gamina fermentus, kurie naikina medžiagas, susidarančias dėl puvimo audinių irimo. Jie dalyvauja aminorūgščių, vitaminų ir imunoaktyvių junginių sintezėje.
Naudodami genų inžinerijos technologijas, šiandien mokslininkai išmoko naudotis coli insulino ir interferono gamybai.
Manoma, kad iš daugybės bakterijų bus gaminamas specialus baltymas, kuris gali būti dedamas į gyvulių pašarus ir žmonių maistą.
Šiandien taikymo technika yra plačiai naudojama fitobakterijos saugių herbicidų gamybai. Toksinai Bacillus thuringiensis išskiria vabzdžiams pavojingus kriotoksinus, todėl šią mikroorganizmų savybę galima panaudoti kovojant su augalų kenkėjais.
Proteazės arba proteolitiniai fermentai suardo peptidinius ryšius tarp aminorūgščių, sudarančių baltymus. Amilazė skaido krakmolą. Bacillus subtilis (B. subtilis) gamina proteazes ir amilazes. Skalbimo miltelių gamyboje naudojamos bakterinės amilazės.
Ryžiai. 30. Mikrobų gyvybinės veiklos tyrimas leidžia mokslininkams kai kurias jų savybes panaudoti žmonių labui.
Bakterijų reikšmė žmogaus gyvenime yra didžiulė. Naudingosios bakterijos daugelį tūkstantmečių buvo nuolatinės žmonių palydovės. Žmonijos užduotis – nesugriauti šios trapios pusiausvyros, susidariusios tarp mūsų viduje ir aplinkoje gyvenančių mikroorganizmų. Bakterijų vaidmuo žmogaus gyvenime yra milžiniškas. Mokslininkai nuolat atranda naudingų mikroorganizmų savybių, kurių naudojimą kasdieniame gyvenime ir gamyboje riboja tik jų savybės.
