Bakterie žijí všude: na souši i ve vodě, pod zemí i pod vodou, ve vzduchu, v tělech jiných tvorů přírody. Takže například v těle zdravého dospělého zástupce lidské rasy žije více než 10 tisíc druhů mikroorganismů a jejich celková hmotnost je od 1 do 3 procent celkové hmotnosti člověka. Někteří mikroskopičtí tvorové používají organickou hmotu jako potravu. Významné místo mezi nimi zaujímají rozkladné bakterie. Ničí zbytky mrtvých těl zvířat a rostlin a živí se touto hmotou.
přirozený proces
Rozklad organických látek je přirozený proces a navíc povinný, jakoby sám přírodou jasně naplánovaný. Bez hniloby by to na Zemi nebylo možné. A v každém případě známky rozkladu znamenají vznik nového života, vznikajícího na počátku. Bakterie hniloby jsou tady největší! Mezi bohatstvím organických forem života jsou zodpovědné za tento pracný a nenahraditelný proces.
Co je úpadek
Pointa je, že nejsložitější hmota ve svém složení se rozpadá na jednodušší prvky. Moderní chápání vědců o tomto procesu, který se mění v anorganický, lze popsat následujícími akcemi:
- Rozpadové bakterie mají metabolismus, který chemicky rozbíjí vazby organických molekul obsahujících dusík. Proces výživy probíhá formou zachycení molekul bílkovin a aminokyselin.
- Enzymy, které jsou produkovány mikroorganismy, v procesu štěpení uvolňují z proteinových molekul amoniak, aminy, sirovodík.
- Produkty vstupující do hniloby se používají k výrobě energie.
uvolňování amoniaku
Cyklus dusíku je důležitou součástí života na Zemi. A mikroorganismy, které se na něm podílejí, jsou jednou z nejpočetnějších skupin. V přirozených ekosystémech hrají hlavní obnovující roli v mineralizaci půdy. Odtud název - redukce (což znamená "obnovení"). Široké zastoupení zde mají amonifikační bakterie, tedy schopné uvolňovat dusík z odumřelé organické hmoty. Jedná se o nesporotvorné enterobakterie, bacily, sporotvorné klostridie.
hůl sena
Bacillus subtilis je jednou z nejrozšířenějších bakterií, které vědci zkoumali. Žije v půdě, dýchá hlavně kyslíkem. Složení těla - jedna Jedná se o poměrně velký mikroorganismus, jehož obraz lze získat jednoduchým zvýšením. K výživě tyčinka sena produkuje proteázy – katalytické enzymy, které sídlí na vnějším obalu její buňky. Bakterie pomocí enzymů ničí strukturu molekuly proteinu (peptidová vazba aminokyselin), čímž uvolňuje aminoskupinu. Tento proces probíhá zpravidla v několika fázích a vede k syntéze energie v buňce (ATP). Rozklad způsobený bakteriemi (hniloba) je doprovázen tvorbou toxických sloučenin škodlivých pro člověka.
Jaké jsou tyto látky
Především jsou to konečné produkty: amoniak a sirovodík. Při neúplné mineralizaci se také tvoří:
- (například kadaverin);
- aromatické sloučeniny (skatol, indol);
- při rozpadu aminokyselin obsahujících síru vznikají thioly, dimethylsulfoxid.
Ve skutečnosti, v rámci limitů kontrolovaných imunitním systémem, je proces rozkladu součástí trávicího procesu pro mnoho zvířat a pro lidi. Vyskytuje se zpravidla v tlustém střevě a primární roli v něm hrají hnilobné bakterie. Ale ve velkém měřítku může otrava produkty rozkladu vést ke katastrofálním výsledkům. Člověk potřebuje naléhavou lékařskou péči a terapii, která obnovuje mikroflóru. Akumulaci amoniaku v těle mohou navíc iniciovat některé druhy bakterií, včetně V důsledku toho se v některých tkáních hromadí amoniak. Ale při normálním fungování všech systémů se váže na močovinu a poté se vylučuje z lidského těla.
Saprotrofové
Rozpadové bakterie jsou klasifikovány jako saprotrofy spolu s fermentačními bakteriemi. Oba tyto a další rozkládají organické sloučeniny - obsahující dusík a uhlík. V obou případech se uvolňuje energie, která se využívá pro výživu a podporu života mikroorganismů. Bez fermentačních bakterií (například fermentovaného mléka) by lidstvo nedostalo tak důležité potravinářské produkty jako kefír nebo sýr. Jsou také široce používány ve vaření a výrobě vína.
Ale saprotrofní bakterie mohou způsobit rozklad a tento proces je obvykle doprovázen rozsáhlým uvolňováním oxidu uhličitého, čpavku, energie, látek toxických pro člověka a také zahříváním substrátu (někdy až samovznícení). Proto se lidé naučili vytvářet podmínky, za kterých hnilobné bakterie ztrácejí schopnost reprodukce nebo prostě zemřou. Mezi taková opatření ke konzervaci potravin patří sterilizace a pasterizace, díky kterým lze konzervaci uchovat poměrně dlouhou dobu. Bakterie také ztrácejí své vlastnosti, když je produkt zmrazen. A v dávných dobách, kdy ještě nebyly známy moderní metody, byly produkty chráněny před znehodnocením patogenní mikroflórou sušením, solením, cukrováním, protože mikroorganismy přestávají svou životně důležitou činnost ve slaném a sladkém prostředí a během sušení je většina vody nezbytné. pro reprodukci bakterií je odstraněna.
Rozpadové bakterie: význam mikroorganismů v biosféře
Úlohu bakterií tohoto druhu pro veškerý život na Zemi lze jen stěží přeceňovat. V biosféře díky jejich amonizační činnosti neustále probíhá proces rozkladu mrtvých živočichů a rostlin s následnou jejich mineralizací. Jednoduché látky a anorganické sloučeniny vzniklé v důsledku toho, včetně oxidu uhličitého, amoniaku, sirovodíku a dalších, se účastní koloběhu látek, slouží jako potrava pro rostliny, uzavírají přechod energie z jednoho zástupce flóry a fauny. Země na druhou, poskytující příležitost ke zrození nového života.
Uvolňování dusíku není pro vyšší rostliny dostupné a bez účasti hnilobných bakterií by se nemohly plně živit a vyvíjet.
Rozpadové bakterie se přímo podílejí na půdotvorných procesech a rozkládají mrtvou organickou hmotu na její součásti. Tato vlastnost hraje nezastupitelnou roli v zemědělství a dalších lidských činnostech.
Konečně bez zmíněné životně důležité činnosti mikroorganismů by byl povrch Země včetně vodních prostor poset nerozloženými mrtvolami živočichů a rostlin a za dobu existence planety jich zahynulo značné množství!
Hnilobné procesy jsou nedílnou součástí oběhu látek na planetě. A děje se tak nepřetržitě díky drobným mikroorganismům. Jsou to hnilobné bakterie, které rozkládají zbytky zvířat, zúrodňují půdu. Samozřejmě není vše tak růžové, protože mikroorganismy mohou nenávratně zkazit jídlo v lednici nebo v horším případě způsobit otravu a střevní dysbakteriózu.
Rozpad je rozklad bílkovinných sloučenin, které jsou součástí rostlinných a živočišných organismů. V tomto procesu se minerální sloučeniny tvoří ze složitých organických látek:
- sirovodík;
- oxid uhličitý;
- amoniak;
- metan;
- voda.
Hnití je vždy doprovázeno nepříjemným zápachem. Čím intenzivnější byl „miláček“, tím dále šel proces rozkladu. Jaké je "aroma", které vydávají ostatky mrtvé kočky ve vzdáleném rohu dvora.
Důležitým faktorem pro rozvoj mikroorganismů v přírodě je druh výživy. Hnilobné bakterie se živí hotovými organickými látkami, proto se nazývají heterotrofy.
Nejpříznivější teplota pro rozklad se pohybuje v rozmezí 25-35°C. Pokud se teplotní sloupec sníží na 4-6 ° C, může být životně důležitá aktivita hnilobných bakterií výrazně, ale ne úplně, pozastavena. Pouze zvýšení teploty v rozmezí 100°C může způsobit smrt mikroorganismů.
Ale při velmi nízkých teplotách se rozpad úplně zastaví. Vědci opakovaně nalezli v zamrzlé zemi Dálného severu těla starověkých lidí a mamutů, která se i přes minulá tisíciletí pozoruhodně zachovala.
Čističe přírody
V přírodě zastávají hnilobné bakterie roli pořádníků. Po celém světě se sbírá obrovské množství organického odpadu:
- zbytky zvířat;
- spadané listí;
- padlé stromy;
- zlomené větve;
- sláma.
hnilobné bakterie v květních hlízách
Co by se stalo s obyvateli Země, kdyby nebylo malých čističů? Planeta by se jednoduše proměnila ve skládku nevhodnou pro život. Ale hnilobní prokaryota poctivě dělají svou práci v přírodě, přeměňují mrtvou organickou hmotu na humus. Je nejen bohatý na užitečné látky, ale také slepuje hrudky země a dodává jim sílu. Půdu tedy voda nesmývá, ale naopak v ní setrvává. Rostliny dostávají životodárnou vláhu a výživu rozpuštěnou ve vodě.
Pomocníci člověka
Člověk se odedávna uchýlil k pomoci hnilobných bakterií v zemědělství. Bez nich nelze vypěstovat bohatou úrodu obilí, nelze chovat kozy a ovce, nelze získat mléko.
Zajímavé ale je, že hnilobné procesy se využívají i v technické výrobě. Například při oblékání kůže záměrně podléhají rozkladu. Takto ošetřené kůže lze snadno očistit od vlny, opálit a změkčit.
Ale hnilobné mikroorganismy mohou také způsobit značné škody ekonomice. Mikrobi rádi jedí lidskou potravu. A to znamená, že jídlo se prostě zkazí. Jejich použití se stává zdraví nebezpečné, protože může vést k těžké otravě, která bude vyžadovat dlouhodobou léčbu.
Zásoby potravin můžete zajistit pomocí:
- zmrazení;
- sušení;
- pasterizace.
Lidské tělo je v ohrožení
Proces rozkladu bohužel ovlivňuje lidské tělo zevnitř. Centrem lokalizace hnilobných bakterií je střevo. Zde se nestrávené jídlo rozkládá a uvolňuje toxiny. Játra a ledviny, jak jen mohou, zadržují tlak toxických látek. Někdy se však nedokážou vyrovnat s přetížením a pak začíná porucha v práci vnitřních orgánů, která vyžaduje okamžitou léčbu.
Prvním cílem je centrální nervový systém. Lidé si často stěžují na tyto typy onemocnění:
- podrážděnost;
- bolest hlavy;
- neustálá únava.
Neustálé otravování organismu toxiny ze střev výrazně urychluje stárnutí. Řada nemocí je díky neustálému poškozování jater a ledvin toxickými látkami výrazně „mladší“.
Po mnoho desetiletí lékaři nemilosrdně bojují s hnilobnými bakteriemi ve střevech těmi nejmimořádnějšími metodami léčby. Pacienti například podstoupili operaci k odstranění tlustého střeva. Tento typ postupu samozřejmě nepřinesl žádný účinek, ale došlo k mnoha komplikacím.
Moderní věda dospěla k závěru, že pomocí bakterií mléčného kvašení je možné obnovit látkovou výměnu ve střevech. Předpokládá se, že s nimi nejaktivněji bojuje acidophilus bacillus.
Proto musí být léčba a prevence střevní dysbakteriózy doprovázena fermentovanými mléčnými výrobky:
- acidofilní mléko;
- acidofilní jogurt;
- acidofilní pasta.
Je snadné je připravit doma z pasterizovaného mléka a acidofilního startéru, které lze zakoupit v lékárně. Složení startéru zahrnuje sušené acidofilní bakterie, balené v utěsněné nádobě.
Farmaceutický průmysl nabízí své produkty pro léčbu střevní dysbiózy. V řetězcích lékáren se objevily léky na bázi bifidobakterií. Působí komplexně na celé tělo a nejen že potlačují hnilobné mikroby, ale také zlepšují metabolismus, podporují syntézu vitamínů, hojí vředy v žaludku a střevech.
Můžete pít mléko?
Spory vědců o účelnosti konzumace mléka se vedou již řadu let. Nejlepší mozky lidstva se rozdělily na odpůrce a obránce tohoto produktu, ale nedospěli ke konsensu.
Lidské tělo je od narození naprogramováno ke konzumaci mléka. Toto je hlavní jídlo pro kojence v prvním roce života. Ale postupem času dochází v těle ke změnám a ztrácí schopnost trávit mnoho složek mléka.
Pokud se chcete opravdu léčit, budete muset vzít v úvahu, že mléko je nezávislé jídlo. Pochoutka známá z dětství, mléko se sladkou houskou nebo čerstvý chléb, se dospělým bohužel nedostává. Mléko, které se dostane do kyselého prostředí žaludku, se okamžitě srazí, obalí stěny a nedovolí, aby zbytek jídla strávil 2 hodiny. To vyvolává hnilobu, tvorbu plynů a toxinů a následně problémy ve střevech a dlouhodobou léčbu.
Sklenici mléka lze vypít buď hodinu před jídlem, nebo 2 hodiny po něm. Ale je lepší ho nahradit fermentovanými mléčnými výrobky a pak vše zapadne na své místo.
Rozpad neboli amonifikace je ničení organických látek obsahujících dusík bakteriemi. Proces rozkladu se vyskytuje všude: mrtvoly přestárlých zvířat a rostlin hnijí, maso a rybí produkty hnijí, poškozené okopaniny, listí hnijící v lese, rostliny ve vodních tocích; dusíkaté látky hnijí v hnoji a půdě; v tlustém střevě zvířat a lidí dochází k hnilobě zbytků potravy. Hnití je doprovázeno uvolňováním oxidu uhličitého a také mnoha nepříjemně zapáchajících plynů (indol, skatol, sirovodík, metan atd.). Při tlení se navíc uvolňují organické jedy – ptomainy, takže zkažené krmivo by se zvířatům nemělo podávat. Na procesu hniloby se podílí mnoho různých typů bakterií, anaerobních i aerobních. Některé druhy bakterií rozkládají složité organické látky na jednodušší látky, kterými se živí jiné druhy; flóra druhého druhu bakterií je nahrazena třetím druhem atd., dokud se organická hmota nemineralizuje na řadu jednoduchých látek, jako je voda, minerální soli, oxid uhličitý, amoniak, sirovodík atd. současně se uvolňuje latentní energie obsažená v organické hmotě a směřuje k životně důležité činnosti bakterií. Někdy se přebytečná energie využívá k ohřevu, například při rozkládajícím se senu, nebo se energie uvolňuje ve formě světla tzv. světélkujícími bakteriemi, například když zkažené maso hnije.
Budeme analyzovat procesy bakteriální aktivity, které probíhají v hnoji a v půdě. V první řadě je třeba připomenout, že hnůj obsahuje velké množství močoviny, která pod vlivem amonifikační bakterie váže na sebe dvě molekuly H 2 O a mění se na uhličitan amonný (NH 4) 2 CO 3:
CO (NH2)2 + 2H20 \u003d (NH4)2C03.
Proces se tím obvykle nezastaví, protože (NH 4) 2 CO 3 v hnoji a půdě se rozkládá za vzniku 2NH 3, CO 2 a H 2 O. Při interakci amoniaku s kyselinami v půdě jsou stabilnější amonné soli znovu vytvořena (například 2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4) 2 SO 4).
Amonné soli se vlivem nitrifikačních bakterií, které se nacházejí ve velkém množství v hnoji a v půdě, přeměňují na soli kyseliny dusičné přes mezifázi kyseliny dusité. Díky energii oxidace v tomto procesu probíhá životně důležitá aktivita nitrifikačních bakterií. Proces nitrifikace je proces tvorby ledku v půdě a víme, jak důležitá je přítomnost této soli v půdě pro růst zelených rostlin. Skutečnost, že vznik ledku v půdě je biologický proces, poprvé dokázali vědci J. Schlesing a A. Sh. Muntz. Vzali dlouhé tlusté skleněné trubice a naplnili je pískem. Poté byl horním koncem zkumavky nalit roztok amonné soli a byla zkoumána kapalina vytékající spodním koncem zkumavky. Vytékající kapalina obsahovala soli kyseliny dusičné a zmizely z ní čpavkové soli. Ošetřením trubek pískem parou chloroformu nebo zahřátím na teplotu 110 ° výzkumníci prokázali, že proces přeměny amonných solí na ledek je přeměněn, z čehož dospěli k závěru, že nitrifikace závisí na nějakém druhu živých mikroorganismů.
Známý ruský mikrobiolog S. N. Vinogradskij v roce 1889 izoloval z půdy čisté kultury nitrifikačních bakterií dvou rodů, které se vždy vyskytují společně a jsou v jakési symbióze. První bakterie (Nitrosomonas) (obr. 1) přeměňuje amonné soli, respektive amoniak uvolněný při jejich rozkladu, na kyselinu dusitou:
2NH 3 + 3O 2 \u003d 2HNO 2 + 2H 2 O + 158 velkých kalorií, to znamená, že provádí první fázi nitrifikace. Kyselina dusitá se nehromadí, ale pomocí druhé bakterie (Nitrobacter) se okamžitě oxiduje na kyselinu dusičnou:
2HNO 2 + O 2 = 2HNO 3 + 38 velkých kalorií. Kyselina dusičná, interagující s kationty Na +, Ca ++, K + a dalšími, tvoří ledek.
Obr. 1. :
I - nitrosomonas. II - Azotobakter.
Později byly podobné bakterie nalezeny v půdách různých zemí. Úspěch nitrifikace závisí na přítomnosti dostatečné vlhkosti v půdě, dostatečném množství vápenatých solí, které vážou kyselinu dusičnou, a také na přístupu vzduchu do půdy, protože nitrifikační bakterie jsou obligátní aeroby. Z toho vyplývá potřeba správného hlubokého zpracování půdy.
Jak je patrné z výše uvedených reakčních vzorců, nitrifikace je doprovázena uvolňováním energie. Tato chemická energie oxidace se využívá k rozkladu oxidu uhličitého a k tvorbě organických látek, které tvoří tělo bakterií. Tento druh syntézy organických látek, který spočívá v přeměně jedné formy chemické energie na jinou, se nazývá chemosyntéza.
Jako přímý kontrast k těmto prospěšným bakteriím jsou ve vysoce utužených půdách denitrifikační bakterie, což vede k destrukci dusičnanových solí až k uvolnění volného dusíku do vzduchu. Proces denitrifikace je pro zemědělské rostliny škodlivý, je třeba s ním neustále bojovat. Silné zhutnění půdy spojené s nesprávným zpracováním a tvorba husté krusty na povrchu tento škodlivý proces umocňuje, protože denitrifikační bakterie jsou anaerobní.
Kromě výše uvedených bakterií se v půdě vyskytují také mimořádně zajímavé a užitečné bakterie, které mají schopnost vázat volný dusík ve vzduchu a zpřístupňovat jej pro výživu zelených rostlin. Jedna z těchto bakterií Azotobacter (obr. 1, II) je aerobní a druhá, Clostridium pasteurianum, je anaerobní. Úspěšný vývoj bakterií fixujících dusík je spojen s rozvojem půdních řas. Posledně jmenované tvoří sacharidy a další nedusíkaté látky nezbytné pro vývoj bakterií fixujících dusík.
Při studiu fyziologie rostlin rozebereme problematiku prospěšné bakterie zachycující volný dusík ze vzduchu (Bacterium radicicola), nacházející se v půdě a pronikající do kořenů nahosemenných rostlin, na kterých se vyvíjejí uzlíky.
V Při metabolismu mikroorganismů procházejí látky obsahující dusík různými přeměnami. Náhodou povrchní podobnost, různé druhy kažení potravin se často nazývají hnilobou. Hnití je však proces hlubokého rozkladu bílkovinných látek mikroorganismy.
Schopnost do určité míry rozkládat bílkovinné látky je charakteristická pro mnoho mikroorganismů. Některé z nich rozkládají bílkoviny přímo, jiné mohou ovlivnit pouze více či méně jednoduché produkty rozpadu molekuly bílkovin, jako jsou peptidy, aminokyseliny atd.
Produkty rozkladu bílkovin mikroby využívají k syntéze látek svého těla a také jako energetický materiál.
Chemie rozkladu bílkovin. Rozpad je komplexní, vícestupňový biochemický proces, jehož povaha a konečný výsledek závisí na složení rozložitelných proteinů, podmínkách procesu a typech mikroorganismů, které jej způsobují.
Proteinové látky nemohou přímo vstupovat do buněk mikroorganismů, proto mohou proteiny využívat pouze ty mikroorganismy, které mají proteolytické enzymy - exoproteázy vylučované buňkami do okolí.
Proces štěpení bílkovin začíná jejich hydrolýzou. Primárními produkty hydrolýzy jsou peptony a peptidy. Rozkládají se na aminokyseliny, které jsou konečnými produkty hydrolýzy.
Různé aminokyseliny vznikající při štěpení bílkovin jsou využívány mikroorganismy nebo procházejí dalšími změnami, např. deaminací, jejímž výsledkem je tvorba amoniaku a různých organických sloučenin Proces deaminace může probíhat různými způsoby.Existují hydrolytické, oxidační a redukční deaminace.
Hydrolytická deaminace je doprovázena tvorbou hydroxykyselin a amoniaku. Pokud současně dojde také k dekarboxylaci aminokyseliny, vytvoří se alkohol, amoniak a oxid uhličitý:
1 Vzhledem k tomu, že v konečných produktech rozkladu bílkovin je vždy přítomen amoniak, nazývá se proces hniloby také amonifikace bílkovinných látek.
Při oxidativním odminování se tvoří ketokyseliny a amoniak:
Reduktivní deaminací vznikají karboxylové kyseliny a amoniak:
Z výše uvedených rovnic je vidět, že mezi produkty rozkladu aminokyselin se v závislosti na struktuře jejich radikálu (R) nacházejí různé organické kyseliny a alkoholy. Takže během rozkladu mastných aminokyselin se mohou hromadit kyseliny mravenčí, octová, propionová, máselná a další, propyl, butyl, amyl a další alkoholy. Meziprodukty při rozkladu aromatických aminokyselin jsou charakteristické produkty rozpadu: fenol, kresol, skatol, indol - látky velmi nepříjemného zápachu. Při štěpení aminokyselin obsahujících síru se získává sirovodík nebo jeho deriváty - merkaptany (například methylmerkaptan CH 3 SH). Merkaptany mají zápach zkažených vajec, který je patrný i při zanedbatelných koncentracích.
Diaminokyseliny vzniklé během hydrolýzy proteinu mohou být dekarboxylovány bez odstranění amoniaku, což vede ke vzniku diaminů a oxidu uhličitého. Například lysin se přemění na kadaverin:
Podobně se ornitin přeměňuje na putrescin.
Kadaverin, putrescin a další aminy putrescinu jsou často seskupeny pod obecným názvem ptomainy (kadaverické jedy), z nichž některé mají jedovaté vlastnosti.
Další přeměna dusíkatých a bezdusíkatých organických sloučenin vyplývající z rozkladu různých aminokyselin závisí na podmínkách prostředí a složení mikroflóry. Aerobní mikroorganismy oxidují tyto sloučeniny, aby mohly být plně mineralizovány. V tomto případě jsou konečnými produkty rozkladu amoniak, oxid uhličitý, voda, sirovodík, soli kyseliny fosforečné. Za anaerobních podmínek nedochází k úplné oxidaci meziproduktů štěpení aminokyselin. V tomto ohledu se kromě amoniaku a oxidu uhličitého hromadí různé organické kyseliny, alkoholy, aminy a další organické sloučeniny, mezi nimiž mohou být látky s toxickými vlastnostmi a látky, které dodávají hnijícímu materiálu nechutný zápach.
Původci rozkladu. Mezi mnoha mikroorganismy
schopné do určité míry rozkládat bílkoviny, zvláště důležité jsou mikroorganismy, které způsobují hluboký rozklad bílkovin – vlastně hnilobu. Takové mikroorganismy se nazývají hnilobné. Z nich jsou nejdůležitější bakterie. Hnilobné bakterie mohou být sporotvorné i nesporotvorné, aerobní a anaerobní. Mnohé z nich jsou mezofilní, ale existují i mrazuvzdorné a žáruvzdorné. Většina je citlivá na kyselost prostředí.
Nejběžnější a aktivní patogeny hnilobných procesů jsou následující.
Seno a bramborové tyčinky 1 - aerobní, pohyblivé, grampozitivní, sporotvorné bakterie
Rýže. 32. Ty. titulky:
ale- tyčinky a oválné výtrusy; b - kolonie
(obr. 32). Jejich spory jsou vysoce tepelně odolné. Teplotní optimum pro vývoj těchto bakterií je 35–45 °C, maximum růstu je při teplotě asi 50–55 °C; při teplotách pod 5 °C se nemnoží. Kromě rozkladu bílkovin jsou takové bakterie schopny rozkládat pektinové látky, polysacharidy rostlinných tkání a fermentovat sacharidy. Seno a bramborové tyčinky jsou v přírodě široce rozšířeny a jsou příčinou zkažení mnoha potravin. Produkují antibiotické látky, které inhibují růst mnoha patogenních a saprofytických bakterií.
Bakterie rodu Pseudomonas jsou aerobní pohyblivé tyčinky s polárním bičíkem, které netvoří spory a jsou gramnegativní (obr. 33a). Mnoho „druhů je odolných vůči chladu, minimální teplota jejich růstu je od -2 do -5 °C, optimum je kolem 20 °C. Mnoho pseudomonas má kromě proteolytické aktivity i lipolytickou aktivitu, jsou schopny fermentovat sacharidy za vzniku kyselin, vylučují hlen.Vývoj
1 V souladu s Mezinárodním kódem nomenklatury bakterií jsou seno a bramborové tyčinky považovány za synonyma jednoho druhu – Bacillus subtilis.
a biochemická aktivita těchto bakterií je významně inhibována při pH pod 5,5 a 5–6% koncentraci NaCl v médiu. Pseudomonas jsou v přírodě rozšířené, jsou antagonisty řady bakterií a plísní, neboť tvoří antibiotické látky. Některé druhy Psudomo-nas jsou původci chorob (bakterióz) kulturních rostlin, ovoce a zeleniny.
Proteus (Proteus vulgaris) jsou malé gramnegativní nevýtrusné tyčinky s výraznými hnilobnými vlastnostmi. Proteinové substráty získávají během vývoje proteu v nich silný hnilobný zápach. Podle stavu
Rýže. 33.
ale - Pseudomonas; b - Proteus vulgaris
života jsou tyto bakterie schopny znatelně měnit svůj tvar a velikost (obr. 33, b).
Proteus je fakultativní anaerob; fermentuje sacharidy za vzniku kyselin a plynů. Dobře se vyvíjí jak při teplotě 25 °C, tak při 37 °C, přestává se množit až při teplotě kolem 5 °C, lze jej však konzervovat i v mražených potravinách.
Charakteristickým znakem protea je jeho velmi energetická pohyblivost. Tato vlastnost je základem metody detekce protea na potravinářských produktech a jeho oddělení od doprovodných bakterií. Některé typy proteusů vylučují látky toxické pro člověka (viz str. 159).
Clostridium putrificum (obr. 34, ale)- anaerobní pohyblivý, sporotvorný bacil. Jeho relativně velké výtrusy jsou umístěny blíže ke konci buňky, která se v tomto případě podobá paličce. Výtrusy jsou poměrně žáruvzdorné. Tato bakterie nefermentuje sacharidy. Bílkoviny se rozkládají za vzniku velkého množství plynů (NH 3, H2S). Optimální vývojová teplota je 37–43 °C, minimální je 5 °C.
Clostridium sporogertes (obr. 34, b)- anaerobní mobilní sporonosný bacil. Výtrusy jsou tepelně odolné, v buňce jsou umístěny blíže jejímu konci. Charakteristická je velmi rychlá (během prvního dne růstu) tvorba spor. Tato bakterie fermentuje sacharidy za tvorby kyselin a plynu, má lipolytické schopnosti. Při rozkladu bílkovin se hojně uvolňuje sirovodík. Optimální vývojová teplota je 35–40 °C, minimální asi 5 °C.
Oba typy klostridií jsou známé jako původci kažení konzervovaných potravin (maso, ryby atd.).
Rýže. 34.
ale - Clostridium putrificum; b - Clostridium sporogenes
Praktický význam procesů rozkladu. Hnilobné mikroorganismy často způsobují velké škody v národním hospodářství, způsobují kažení nejcennějších a na bílkoviny bohatých potravinářských výrobků, jako je maso a masné výrobky, ryby a rybí výrobky, vejce, mléko atd. Tyto mikroorganismy však hrají velkou pozitivní roli. v oběhu látek v přírodě, mineralizujících bílkovinných látek, vstupujících do půdy, vody.
Zápach ze žump a výsypek, hnijící organické zbytky – to vše v lidech vyvolává přetrvávající pocit znechucení. Ale když pomine první reakce a zapne se zdravý rozum, dojde k pochopení, že jde o povinný proces života. Za každým hnilobou můžete vidět vznikající nový život. Toto je věčný koloběh látek v přírodě. A bez ohledu na to, jak rozmanité jsou živé organismy na planetě, je překvapivé, že jedinými, kdo jsou zodpovědní za rozklad, jsou bakterie rozkladu.
Co se rozkládá
Rozkladné procesy jsou celou řadou reakcí, v jejichž důsledku se složité látky rozkládají na jednodušší a stabilnější. Proces hniloby (amonifikace) je rozklad na jednoduché molekuly organických látek obsahujících dusík a síru. Podobným procesem – fermentací – je rozklad bezdusíkatých organických látek – cukrů nebo sacharidů. Oba procesy provádějí mikroorganismy. Objasnění mechanismu těchto procesů začalo experimenty Louise Pasteura (1822-1895). Pokud se však na hnilobné bakterie podíváme výhradně z chemického hlediska, uvidíme, že příčinou těchto procesů je nestabilita organických sloučenin a mikroorganismy působí pouze jako původci chemických reakcí. Ale jak bílkoviny, tak krev a zvířata pod vlivem bakterií podléhají různým typům rozkladu, pak je dominantní role mikroorganismů nepopiratelná.
Studium předmětu pokračuje
Hnití má velký význam jak v ekonomice přírody, tak v lidské činnosti: od technické výroby až po rozvoj nemocí. Aplikovaná bakteriologie se zrodila teprve asi před 50 lety a potíže se studiem jsou obrovské i dnes. Ale vyhlídky jsou obrovské:
Kdo jsou tito destruktori?
Bakterie je celé království jednobuněčných prokaryotických (nemají jádro) organismů, které čítá asi 10 tisíc druhů. Ale to je nám známo a obecně se předpokládá existence více než milionu druhů. Objevili se na planetě dávno před námi (před 3-4 miliony let), byli jejími prvními obyvateli a z velké části právě díky nim se Země stala vhodnou pro rozvoj dalších forem života. Poprvé, v roce 1676, holandský přírodovědec Anthony van Leeuwenhoek viděl „zvířata“ ve svém vlastnoručně vyrobeném mikroskopu. Teprve v roce 1828 dostaly své jméno podle díla Christiana Ehrenberga. Vývoj zvětšovací technologie umožnil Louisi Pasteurovi v roce 1850 popsat fyziologii a metabolismus hnilobných a fermentačních bakterií, včetně patogenů. Právě Pasteur, vynálezce vakcíny proti antraxu a vzteklině, je považován za zakladatele bakteriologie, nauky o bakteriích. Druhým vynikajícím bakteriologem je německý lékař Robert Koch (1843-1910), který objevil Vibrio cholerae a tuberkulózní bacil.
Tak jednoduché a tak složité
Tvar bakterií může být kulovitý (koky), rovné tyčinky (bacily), zakřivený (vibrio), spirálový (spirilla). Mohou se sjednotit - diplokoky (dva koky), streptokoky (řetězec koků), stafylokoky (hromada koků). Buněčná stěna mureinu (polysacharid kombinovaný s aminokyselinami) dává tělu tvar a chrání obsah buňky. Buněčná membrána fosfolipidů může invaginovat a obsahovat komplexy pohybových orgánů (bičíky). Buňky nemají jádro, ale cytoplazma obsahuje ribozomy a kruhovou DNA (plazmidy). Neexistují žádné organely a funkce mitochondrií a chloroplastů vykonávají mezozomy - výběžky membrány. Některé mají vakuoly: plynové vakuoly plní funkci pohybu ve vodním sloupci a zásoba obsahuje glykogen nebo škrob, tuky, polyfosfáty.
Jak jedí
Bakterie jsou podle typu výživy autotrofní (sami si syntetizují organické látky) a heterotrofní (konzumují hotové organické látky). Autotrofy mohou být fotosyntetické (zelené a fialové) a chemosyntetické (nitrifikační, sirné bakterie, železité bakterie). Heterotrofy jsou saprotrofové (využívají odpadní produkty, odumřelé zbytky živočichů a rostlin) a symbionti (využívají organickou hmotu živých organismů). Rozklad a fermentaci provádějí saprotrofní bakterie. Některé bakterie potřebují ke svému metabolismu kyslík (aeroby), jiné jej nepotřebují (anaeroby).
Naše armády se nedají spočítat
Bakterie žijí všude. doslova. V každé kapce vody, v každé louži, na kamenech, ve vzduchu i v půdě. Zde je jen několik skupin:
Optimální podmínky
Pro hnilobu jsou nutné určité podmínky a právě zbavení bakterií těchto podmínek je základem našeho vaření (sterilizace, pasterizace, zavařování atd.). Pro intenzivní proces rozkladu je nutné:
- Přítomnost samotných bakterií.
- Vnější podmínky - vlhké prostředí, teplota +30-40 °C.
Jsou možné různé možnosti. Voda je však základním atributem hydrolýzy organických látek. A enzymy fungují pouze v určitém teplotním režimu.
Hlavní amonifikátory
Rozpadové bakterie žijící v půdě Země jsou nejběžnější skupinou prokaryot. Hrají důležitou roli v koloběhu dusíku a vracejí do půdy minerály (mineralizují), které jsou pro rostliny tolik potřebné pro procesy fotosyntézy. Tvar bakterií, jejich vztah k přítomnosti kyslíku a způsoby krmení jsou různorodé. Hlavními zástupci této skupiny jsou sporotvorné klostridie, bacily a sporotvorné enterobakterie.
Fáze organického rozkladu
Fáze rozkladu organických látek rozkladnými bakteriemi jsou z chemického hlediska značně složité. Obecně se tento proces provádí následovně:
hůl sena
Nejvíce studovanou bakterií je Bacillus subtilis, velmi účinný amonifikátor. Pouze E. coli (Escherichia coli), náš střevní symbiont, byl lépe prozkoumán. Bakterie sena je aerobní rozkladná bakterie. Na jeho povrchu jsou proteázové katalytické enzymy produkované bakteriemi a používané k získávání životní energie. Proteázy vstupují do hydrolytických reakcí s proteiny vnějšího prostředí a ničí jejich peptidové vazby s uvolněním začátku velkých řetězců aminokyselin a poté menších. Vše, co potřebuje, jde do klece, a co nepotřebuje, je rozdáno. A zůstávají toxické látky – sirovodík a čpavek. Právě kvůli těmto plynům tak nepříjemně zapáchají biotopy klacků sena.
Naši sousedé
V našich střevech žije asi 50 bilionů různých mikroorganismů, což jsou asi dva kilogramy. A to je 1,5krát více než celkový počet buněk v celém lidském těle. A kdo je tady pánem a kdo symbiontem? To je samozřejmě vtip. Ale mezi touto rozmanitostí sousedů jsou také rozkladné bakterie. Výhody a poškození těla z nich závisí na jejich počtu a patogenitě. V našich ústech je až 40 000 bakterií. Kyselé prostředí našeho žaludku snese laktobacily, některé streptokoky a sarciny. Pankreatická šťáva s agresivními trávicími enzymy (lipázami a amylázami) je vylučována do dvanáctníku a činí ho téměř zcela sterilním.
V tenkém a tlustém střevě je prostředí zásadité, je zde soustředěna veškerá masa mikroflóry. Právě zde nám bakterie pomáhají vstřebávat vitamíny (bifidobakterie), syntetizovat vitamíny (K a B) a potlačovat patogenní flóru (E. coli), rozkládat škrob a celulózu, bílkoviny a tuky (amonizační bakterie) a to není celý seznam užitečných funkcí našich sousedů. S výkaly každý člověk vyloučí asi 18 miliard bakterií, což je více než lidé na celé planetě. Ale stejné bakterie mohou za určitých podmínek způsobit onemocnění. Proto je mnoho z nich považováno za podmíněně patogenní.
Význam hnilobných bakterií
První živé organismy této planety, nejúčinnější z hlediska obsazení všech ekologických nik existujících na planetě Zemi, jsou bakterie. Mineralizují půdu a činí ji úrodnou. Vraťte anorganické látky do koloběhu. Zlikvidujte mrtvoly a odpadní produkty všech živých organismů na planetě. Poskytněte lidstvu přírodní zdroje. Usnadňují nám život a pomáhají při asimilaci složek potravy. V tomto seznamu by se dalo pokračovat ještě dlouho. Velká je samozřejmě i negativní hodnota hnilobných bakterií. Ale příroda věděla, co dělá, a naším úkolem na této planetě není narušit křehkou rovnováhu, do které svět kolem nás za tyto téměř čtyři miliony let dospěl.