Bakterid elavad kõikjal: maal ja vees, maa all ja vee all, õhus, teiste loodusolendite kehades. Nii elab näiteks inimkonna terve täiskasvanud esindaja kehas üle 10 tuhande mikroorganismiliigi ja nende kogumass on 1–3 protsenti inimese kogukaalust. Mõned mikroskoopilised olendid kasutavad toiduna orgaanilist ainet. Nende hulgas on lagunemisbakteritel oluline koht. Nad hävitavad loomade ja taimede surnukehade jäänuseid, toitudes sellest ainest.
loomulik protsess
Orgaanika lagunemine on loomulik protsess ja pealegi kohustuslik, justkui looduse enda poolt selgelt planeeritud. Ilma mädanemiseta oleks see Maal võimatu. Ja igal juhul tähendavad lagunemise märgid uue, alguses tekkiva elu tekkimist. Mädanikubakterid on siin suurimad! Orgaaniliste eluvormide rikkuse hulgas on nemad vastutavad selle vaevarikka ja asendamatu protsessi eest.
Mis on lagunemine
Põhimõte on see, et kõige keerulisem aine oma koostises laguneb lihtsamateks elementideks. Teadlaste kaasaegset arusaama sellest protsessist, mis muutub anorgaaniliseks, saab kirjeldada järgmiste toimingutega:
- Lagunevatel bakteritel on ainevahetus, mis lõhub keemiliselt lämmastikku sisaldavate orgaaniliste molekulide sidemeid. Toitumisprotsess toimub valgu molekulide ja aminohapete hõivamise vormis.
- Ensüümid, mida mikroorganismid toodavad, eraldavad lõhustamise käigus valgu molekulidest ammoniaaki, amiine, vesiniksulfiidi.
- Mädanikusse sisenevaid tooteid kasutatakse energia tootmiseks.
ammoniaagi vabastamine
Lämmastiku tsükkel on Maa elu oluline komponent. Ja selles osalevad mikroorganismid on üks arvukamaid rühmi. Looduslikes ökosüsteemides mängivad nad mulla mineraliseerumisel peamist taastavat rolli. Sellest ka nimi - reduktor (mis tähendab "taastada"). Siin on laialdaselt esindatud ammoniseerivad bakterid, st mis on võimelised vabastama surnud orgaanilisest ainest lämmastikku. Need on eoseid mittemoodustavad enterobakterid, batsillid, spoore moodustavad klostriidid.
heinapulk
Bacillus subtilis on üks enim levinud teadlaste uuritud baktereid. Elab mullas, hingab peamiselt hapnikuga. Keha koostis - üks See on üsna suur mikroorganism, mille kujutist saab lihtsa suurendamisega. Toitumiseks toodab heinapulk proteaase – katalüütilisi ensüüme, mis asuvad selle raku väliskestal. Ensüümide abil hävitab bakter valgu molekuli struktuuri (aminohapete peptiidside), vabastades seeläbi aminorühma. Reeglina toimub see protsess mitmes etapis ja viib energia sünteesini rakus (ATP). Bakterite poolt põhjustatud lagunemisega (mädanikuga) kaasneb inimesele kahjulike toksiliste ühendite teke.
Mis need ained on
Esiteks on need lõpptooted: ammoniaak ja vesiniksulfiid. Samuti moodustuvad mittetäieliku mineraliseerumisega järgmised:
- (näiteks kadaveriin);
- aromaatsed ühendid (skatool, indool);
- väävlit sisaldavate aminohapete lagunemisel tekivad tioolid, dimetüülsulfoksiid.
Tegelikult on lagunemisprotsess immuunsüsteemi poolt kontrollitavates piirides osa paljude loomade ja inimeste seedimisprotsessist. See esineb reeglina jämesooles ja mädanevad bakterid mängivad selles esmast rolli. Kuid laiaulatuslikult võib lagunemisproduktidega mürgitamine viia katastroofiliste tagajärgedeni. Inimene vajab kiiret arstiabi ja mikrofloorat taastavat ravi. Lisaks võivad ammoniaagi kogunemist organismis käivitada teatud tüüpi bakterid, sealhulgas Selle tulemusena koguneb ammoniaak mõnesse kudedesse. Kuid kõigi süsteemide normaalse toimimise korral seostub see uureaga ja seejärel eritub inimkehast.
Saprotroofid
Lagunemisbakterid liigitatakse koos fermentatsioonibakteritega saprotroofidena. Nii need kui ka teised lagundavad orgaanilisi ühendeid - vastavalt lämmastikku ja süsinikku sisaldavaid. Mõlemal juhul vabaneb energia, mida kasutatakse toitumiseks ja mikroorganismide elutegevuse toetamiseks. Ilma fermentatsioonibakteriteta (näiteks hapendatud piim) poleks inimkond saanud nii olulisi toiduaineid nagu keefir või juust. Neid kasutatakse laialdaselt ka toiduvalmistamisel ja veinivalmistamisel.
Kuid saprotroofsed bakterid võivad põhjustada lagunemist ja selle protsessiga kaasneb tavaliselt süsinikdioksiidi, ammoniaagi, energia, inimesele mürgiste ainete ulatuslik eraldumine, samuti substraadi kuumenemine (mõnikord isesüttimiseni). Seetõttu on inimesed õppinud looma tingimusi, mille korral lagunemisbakterid kaotavad oma paljunemisvõime või lihtsalt surevad. Sellised toiduainete säilitamise meetmed hõlmavad steriliseerimist ja pastöriseerimist, tänu millele säilib säilivus suhteliselt kaua. Bakterid kaotavad oma omadused ka toote külmutamisel. Ja iidsetel aegadel, kui tänapäevaseid meetodeid veel ei tuntud, kaitsti tooteid patogeense mikrofloora poolt riknemise eest kuivatamise, soolamise, suhkrustamise teel, kuna soolases ja suhkrurikkas keskkonnas lõpetavad mikroorganismid oma elutähtsa tegevuse ning kuivatamise ajal kaob suurem osa veest. bakterite paljunemiseks vajalik eemaldatakse. .
Lagunevad bakterid: mikroorganismide tähtsus biosfääris
Seda tüüpi bakterite rolli kogu elu jaoks Maal on vaevalt võimalik üle hinnata. Biosfääris toimub nende ammoniseeriva tegevuse tõttu pidevalt surnud loomade ja taimede lagunemisprotsess, millele järgneb nende mineraliseerumine. Selle tulemusena moodustunud lihtained ja anorgaanilised ühendid, sealhulgas süsinikdioksiid, ammoniaak, vesiniksulfiid jt, osalevad ainete ringis, toimivad taimede toiduna, sulgevad energia ülemineku ühelt taimestiku ja loomastiku esindajalt. Maast teisele, pakkudes võimalust uue elu sünniks.
Lämmastiku eraldumine ei ole kõrgemate taimede jaoks kättesaadav ning ilma kõdubakterite osaluseta ei suudaks nad täielikult toituda ja areneda.
Lagunemisbakterid osalevad otseselt mullatekke protsessides, lagundavad surnud orgaanilise aine selle koostisosadeks. See vara mängib põllumajanduses ja muus inimtegevuses asendamatut rolli.
Lõpuks, ilma eelmainitud mikroorganismide elutegevuseta oleks Maa pind, sealhulgas veeruumid, täis lagunemata loomade ja taimede surnukehasid ning arvestatav hulk neist suri planeedi eksisteerimise ajal!
Putrefaktiivsed protsessid on planeedi ainete ringluse lahutamatu osa. Ja see toimub pidevalt tänu pisikestele mikroorganismidele. Just putrefaktiivsed bakterid lagundavad loomade jäänuseid, väetavad mulda. Muidugi pole kõik nii roosiline, sest mikroorganismid võivad külmkapis toidu parandamatult rikkuda või, mis veel hullem, põhjustada mürgistust ja soolestiku düsbakterioosi.
Lagunemine on taimsete ja loomsete organismide osaks olevate valguühendite lagunemine. Selle käigus moodustuvad komplekssetest orgaanilistest ainetest mineraalsed ühendid:
- vesiniksulfiid;
- süsinikdioksiid;
- ammoniaak;
- metaan;
- vesi.
Mädanemisega kaasneb alati ebameeldiv lõhn. Mida intensiivsem oli "kallis", seda kaugemale lagunemisprotsess läks. Mis on see "aroom", mida eraldavad õue kaugemas nurgas surnud kassi säilmed.
Oluline tegur mikroorganismide arengus looduses on toitumise tüüp. Putrefaktiivsed bakterid toituvad valmis orgaanilistest ainetest, seetõttu nimetatakse neid heterotroofideks.
Kõige soodsam temperatuur kõdunemiseks on 25-35°C. Kui temperatuuririba alandatakse 4-6 ° C-ni, võib putrefaktiivsete bakterite eluline aktiivsus oluliselt, kuid mitte täielikult, peatada. Ainult temperatuuri tõus 100°C piires võib põhjustada mikroorganismide surma.
Kuid väga madalatel temperatuuridel lakkab lagunemine täielikult. Teadlased on Kaug-Põhja külmunud maapinnast korduvalt leidnud iidsete inimeste ja mammutite kehasid, mis on vaatamata möödunud aastatuhandetele märkimisväärselt säilinud.
Looduse koristajad
Looduses täidavad putrefaktiivsed bakterid korrapidajate rolli. Kogu maailmas kogutakse tohutul hulgal orgaanilisi jäätmeid:
- loomade jäänused;
- langenud lehed;
- langenud puud;
- murtud oksad;
- põhk.
putrefaktiivsed bakterid lillemugulates
Mis juhtuks Maa elanikega, kui poleks väikseid koristajaid? Planeet muutuks lihtsalt eluks sobimatuks prügilaks. Mädanenud prokarüootid teevad aga looduses oma tööd ausalt, muutes surnud orgaanilise aine huumuseks. See pole mitte ainult rikas kasulike ainete poolest, vaid kleebib kokku ka maatükke, andes neile jõudu. Seetõttu ei uhu vesi mulda ära, vaid vastupidi, see jääb sinna sisse. Taimed saavad vees lahustatult eluandvat niiskust ja toitaineid.
Mehe abilised
Inimene on juba ammu kasutanud põllumajanduses putrefaktiivsete bakterite abi. Ilma nendeta ei saa kasvatada rikkalikku viljasaaki, ei saa aretada kitsi ja lambaid, ei saa piima.
Aga huvitav on see, et tehnilises tootmises kasutatakse ka putrefaktiivseid protsesse. Näiteks nahkade riietamisel mädanevad need tahtlikult. Sel viisil töödeldud nahku saab kergesti villast puhastada, parkida ja pehmendada.
Kuid putrefaktiivsed mikroorganismid võivad põhjustada ka olulist kahju majandusele. Mikroobidele meeldib süüa inimtoitu. Ja see tähendab, et toit on lihtsalt rikutud. Nende kasutamine muutub tervisele ohtlikuks, kuna see võib põhjustada tõsist mürgistust, mis nõuab pikaajalist ravi.
Toiduvarusid saate kindlustada järgmiste abivahenditega:
- külmutamine;
- kuivatamine;
- pastöriseerimine.
Inimkeha on ohus
Kahjuks mõjutab lagunemisprotsess inimkeha seestpoolt. Putrefaktiivsete bakterite lokaliseerimise keskus on soolestik. See on koht, kus seedimata toit laguneb ja vabastab toksiine. Maks ja neerud hoiavad nii hästi kui suudavad mürgiste ainete survet. Kuid mõnikord ei suuda nad ülekoormustega toime tulla ja siis algab siseorganite töö häire, mis nõuab viivitamatut ravi.
Esimene sihtmärk on kesknärvisüsteem. Inimesed kurdavad sageli seda tüüpi vaevuste üle:
- ärrituvus;
- peavalu;
- pidev väsimus.
Keha pidev mürgitamine soolestikust pärinevate toksiinidega kiirendab oluliselt vananemist. Paljud haigused on märkimisväärselt "nooremad", kuna toksilised ained kahjustavad pidevalt maksa ja neerusid.
Arstid on palju aastakümneid võidelnud halastamatult soolestikus leiduvate putrefaktiivsete bakteritega kõige erakordsemate ravimeetoditega. Näiteks tehti patsientidele jämesoole eemaldamiseks operatsioon. Loomulikult ei andnud seda tüüpi protseduur mingit mõju, kuid tüsistusi oli palju.
Kaasaegne teadus on jõudnud järeldusele, et piimhappebakterite abil on võimalik taastada ainevahetust soolestikus. Arvatakse, et nende vastu võitleb kõige aktiivsemalt acidophilus bacillus.
Seetõttu peavad soole düsbakterioosi ravi ja ennetamine kaasnema fermenteeritud piimatoodetega:
- atsidofiilne piim;
- atsidofiilne jogurt;
- acidophilus pasta.
Neid on lihtne kodus valmistada pastöriseeritud piimast ja acidophilus starterist, mida saab osta apteegist. Starteri koostis sisaldab kuivatatud acidophilus baktereid, mis on pakitud suletud anumasse.
Farmaatsiatööstus pakub oma tooteid soolestiku düsbioosi raviks. Apteegikettidesse ilmusid bifidobakteritel põhinevad ravimid. Neil on kompleksne toime kogu kehale ja nad mitte ainult ei suru maha mädanevaid mikroobe, vaid parandavad ka ainevahetust, soodustavad vitamiinide sünteesi ning ravivad mao- ja soolehaavandeid.
Kas sa saad piima juua?
Vaidlused teadlaste piimatarbimise otstarbekuse üle on kestnud juba aastaid. Inimkonna parimad mõtted jagunesid selle toote vastasteks ja kaitsjateks, kuid nad ei jõudnud üksmeelele.
Inimkeha on sünnist saadik programmeeritud piima tarbima. See on imikutele esimesel eluaastal peamine toit. Kuid aja jooksul toimuvad kehas muutused ja see kaotab võime seedida paljusid piima komponente.
Kui soovite tõesti ennast ravida, peate arvestama, et piim on iseseisev roog. Lapsepõlvest tuttav hõrgutis, piim magusa kukliga või värske leib, täiskasvanutele kahjuks saadaval ei ole. Mao happelisse keskkonda sattudes tõmbub piim koheselt kalgeks, katab seinad ega lase ülejäänud toidul 2 tunni jooksul seedida. See provotseerib lagunemist, gaaside ja toksiinide moodustumist ning seejärel probleeme sooltes ja pikaajalist ravi.
Klaasi piima võib juua kas tund enne sööki või 2 tundi pärast sööki. Kuid parem on see asendada kääritatud piimatoodetega ja siis läheb kõik paika.
Lagunemine ehk ammonifikatsioon on lämmastikku sisaldavate orgaaniliste ainete hävitamine bakterite poolt. Lagunemisprotsessi leidub kõikjal: vananenud loomade ja taimede surnukehad mädanevad, liha- ja kalatooted mädanevad, kahjustatud juurvili, metsas mädanevad lehed, veekogudes taimed; lämmastikku sisaldavad ained mädanevad sõnnikus ja pinnases; loomade ja inimeste jämesooles tekib toidujääkide mädanemine. Mädanemisega kaasneb süsihappegaasi, aga ka paljude ebameeldiva lõhnaga gaaside (indool, skatool, vesiniksulfiid, metaan jt) eraldumine. Lisaks eralduvad lagunemise käigus orgaanilised mürgid – ptomainid, mistõttu riknenud sööta ei tohiks loomadele anda. Mädanemisprotsessis osalevad paljud erinevat tüüpi bakterid, nii anaeroobid kui ka aeroobid. Teatud tüüpi bakterid lagundavad keerulised orgaanilised ained lihtsamateks aineteks, millest teised liigid toituvad; teise bakteriliigi taimestik asendub kolmanda liigiga jne, kuni orgaaniline aine mineraliseerub mitmeks lihtsaks aineks, nagu vesi, mineraalsoolad, süsinikdioksiid, ammoniaak, vesiniksulfiid jne. samal ajal vabaneb orgaanilises aines sisalduv varjatud energia ja läheb bakterite elutegevuseks. Mõnikord kasutatakse üleliigset energiat kütmiseks, näiteks heina lagunemisel, või eraldub energia valguse kujul, nn helendavad bakterid, näiteks riknenud liha mädanemisel.
Analüüsime sõnnikus ja pinnases toimuvaid bakterite elutegevuse protsesse. Kõigepealt tuleb meeles pidada, et sõnnik sisaldab suures koguses karbamiidi, mis mõjul ammonifikatsioonibakterid seob enda külge kaks H 2 O molekuli ja muutub ammooniumkarbonaadiks (NH 4) 2 CO 3:
CO (NH 2) 2 + 2H 2 O \u003d (NH 4) 2 CO 3.
Protsess sellega tavaliselt ei lõpe, kuna sõnnikus ja pinnases olev (NH 4) 2 CO 3 laguneb, moodustades 2NH 3, CO 2 ja H 2 O. Ammoniaagi interakteerumisel pinnases olevate hapetega tekivad stabiilsemad ammooniumisoolad. uuesti moodustunud (näiteks 2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4) 2 SO 4).
Ammooniumisoolad muunduvad nitrifikatsioonibakterite mõjul, mida leidub suurel hulgal sõnnikus ja pinnases, lämmastikhappe vahefaasi kaudu lämmastikhappe sooladeks. Tänu oksüdatsioonienergiale selles protsessis jätkub nitrifikatsioonibakterite elutähtis tegevus. Nitrifikatsiooniprotsess on salpeetri moodustumise protsess pinnases ja me teame, kui oluline on selle soola olemasolu mullas roheliste taimede kasvuks. Seda, et soolpeetri moodustumine pinnases on bioloogiline protsess, tõestasid esmalt teadlased J. Schlesing ja A. Sh. Muntz. Nad võtsid pikad paksud klaastorud ja täitsid need liivaga. Seejärel valati läbi toru ülemise otsa ammooniumsoola lahus ja uuriti toru alumise otsa kaudu välja voolavat vedelikku. Väljavoolavas vedelikus oli lämmastikhappe sooli ja sealt kadusid ammoniaagisoolad. Töödeldes torusid liivaga kloroformi auruga või kuumutades temperatuurini 110 °, tõestasid teadlased, et ammooniumisoolade salpeetriks muundamine toimub, millest järeldasid nad, et nitrifikatsioon sõltub teatud tüüpi elusatest mikroorganismidest.
Tuntud vene mikrobioloog S. N. Vinogradsky eraldas 1889. aastal mullast kahe perekonna nitrifikatsioonibakterite puhaskultuurid, mis esinevad alati koos ja on omamoodi sümbioosis. Esimene bakter (Nitrosomonas) (joonis 1) muudab ammooniumisoolad või õigemini nende lagunemisel eralduva ammoniaagi lämmastikhappeks:
2NH 3 + 3O 2 \u003d 2HNO 2 + 2H 2 O + 158 suurt kalorit, see tähendab, et see viib läbi nitrifikatsiooni esimese faasi. Lämmastikhape ei kogune, kuid teise bakteri (Nitrobacter) abil oksüdeeritakse see kohe lämmastikhappeks:
2HNO 2 + O 2 = 2HNO 3 + 38 suurt kalorit. Lämmastikhape, interakteerudes katioonidega Na +, Ca ++, K + ja teistega, moodustab soola.
Joonis 1. :
I - nitrosomonas. II – Azotobakter.
Hiljem leiti sarnaseid baktereid erinevate maade muldadest. Nitrifikatsiooni edukus sõltub piisavast niiskusest mullas, piisavas koguses lämmastikhapet siduvaid kaltsiumisoolasid ning ka õhu ligipääsust pinnasesse, kuna nitrifikatsioonibakterid on kohustuslikud aeroobid. Sellest ka vajadus korraliku sügavharimise järele.
Nagu ülaltoodud reaktsioonivalemitest näha, kaasneb nitrifikatsiooniga energia vabanemine. Seda oksüdatsiooni keemilist energiat kasutatakse süsihappegaasi lagundamiseks ja bakterite keha moodustavate orgaaniliste ainete moodustamiseks. Sellist orgaaniliste ainete sünteesi, mis seisneb ühe keemilise energia vormi muundamises teiseks, nimetatakse kemosünteesiks.
Otsese kontrastina nendele kasulikele bakteritele leidub neid väga tihendatud muldades denitrifitseerivad bakterid, mis põhjustab nitraatsoolade hävimist kuni vaba lämmastiku vabanemiseni õhku. Denitrifikatsiooniprotsess on põllumajandustaimedele kahjulik, millega tuleb pidevalt võidelda.Vale töötlemisega kaasnev tugev pinnase tihenemine ja pinnale tiheda kooriku teke suurendab seda kahjulikku protsessi, kuna denitrifikatsioonibakterid on anaeroobid.
Lisaks ülalloetletud bakteritele leidub mullas ka äärmiselt huvitavaid ja kasulikke baktereid, millel on võime siduda õhus leiduvat vaba lämmastikku ja muuta see kättesaadavaks roheliste taimede toitumiseks. Üks neist bakteritest Azotobacter (joonis 1, II) on aeroobne ja teine, Clostridium pasteurianum, on anaeroobne. Lämmastikku siduvate bakterite edukat arengut seostatakse mullavetikate arenguga. Viimased moodustavad lämmastikku siduvate bakterite arenguks vajalikke süsivesikuid ja muid lämmastikku mittesisaldavaid aineid.
Taimefüsioloogiat uurides analüüsime mullas leiduva ja liblikõieliste taimede juurtesse tungiva õhust vaba lämmastikku püüdva kasuliku bakteri (Bacterium radicicola) küsimust, millel arenevad mügarikud.
AT Mikroorganismide ainevahetuses läbivad lämmastikku sisaldavad ained mitmesuguseid muundumisi. Juhusliku pealiskaudse sarnasuse tõttu nimetatakse erinevat tüüpi toidu riknemist sageli mädanemiseks. Mädanemine on aga protsess, mille käigus toimub valkainete sügav lagunemine mikroorganismide poolt.
Valguaineid teatud määral lagundada on omane paljudele mikroorganismidele. Mõned neist lagundavad valke otseselt, teised võivad mõjutada ainult valgu molekuli enam-vähem lihtsaid lagunemissaadusi, nagu peptiidid, aminohapped jne.
Valkude lagunemissaadusi kasutavad mikroobid oma keha ainete sünteesimiseks ja ka energiamaterjalina.
Valkude lagunemise keemia. Lagunemine on keeruline, mitmeetapiline biokeemiline protsess, mille olemus ja lõpptulemus sõltuvad lagunevate valkude koostisest, protsessi tingimustest ja seda põhjustavate mikroorganismide tüüpidest.
Valguained ei saa otse mikroorganismide rakkudesse siseneda, seetõttu saavad valke kasutada ainult need mikroorganismid, millel on proteolüütilised ensüümid – rakkude poolt keskkonda sekreteeritavad eksoproteaasid.
Valkude lagunemise protsess algab nende hüdrolüüsiga. Peamised hüdrolüüsiproduktid on peptoonid ja peptiidid. Need lagundatakse aminohapeteks, mis on hüdrolüüsi lõpp-produktid.
Valkude lagunemisel tekkivad erinevad aminohapped lähevad mikroorganismide poolt kasutusse või läbivad edasisi muutusi, näiteks deaminatsiooni, mille tulemusena tekib ammoniaak ja erinevad orgaanilised ühendid.Deaminatsiooniprotsess võib toimuda mitmel viisil.On hüdrolüütilised, oksüdatiivsed ja redutseeriv deaminatsioon.
Hüdrolüütilise deamineerimisega kaasneb hüdroksühapete ja ammoniaagi moodustumine. Kui samal ajal toimub ka aminohappe dekarboksüülimine, moodustuvad alkohol, ammoniaak ja süsinikdioksiid:
1 Tulenevalt asjaolust, et valkude lagunemise lõpp-produktides esineb alati ammoniaaki, nimetatakse mädanemisprotsessi ka valguainete ammonifikatsiooniks.
Oksüdatiivse demineerimise käigus tekivad ketohapped ja ammoniaak:
Redutseeriv deamineerimine tekitab karboksüülhappeid ja ammoniaaki:
Ülaltoodud võrranditest on näha, et aminohapete laguproduktide hulgas leidub olenevalt nende radikaali (R) struktuurist erinevaid orgaanilisi happeid ja alkohole. Seega võivad rasvaminohapete, sipelg-, äädik-, propioon-, võihapete ja muude hapete lagunemisel koguneda propüül-, butüül-, amüül- ja muud alkoholid. Aromaatsete aminohapete lagunemisel on vaheproduktideks iseloomulikud lagunemissaadused: fenool, kresool, skatool, indool - väga ebameeldiva lõhnaga ained. Väävlit sisaldavate aminohapete lagunemisel saadakse vesiniksulfiid või selle derivaadid - merkaptaanid (näiteks metüülmerkaptaan CH 3 SH). Merkaptaanidel on mädamuna lõhn, mis on märgatav isegi tühise kontsentratsiooni korral.
Valkude hüdrolüüsi käigus tekkivaid diaminohappeid saab dekarboksüülida ilma ammoniaaki eemaldamata, mille tulemuseks on diamiinid ja süsinikdioksiid. Näiteks muundatakse lüsiin kadaveriiniks:
Samamoodi muudetakse ornitiin putrestsiiniks.
Kadaveriin, putrestsiin ja teised putrestsiini amiinid on sageli rühmitatud üldnimetuse ptomain (kadavermürgid) alla, millest mõnel on mürgised omadused.
Erinevate aminohapete lagunemisel tekkivate lämmastiku- ja lämmastikuvabade orgaaniliste ühendite edasine muundamine sõltub keskkonnatingimustest ja mikrofloora koostisest. Aeroobsed mikroorganismid oksüdeerivad neid ühendeid nii, et need saaksid täielikult mineraliseerida. Sel juhul on lagunemise lõpp-produktideks ammoniaak, süsinikdioksiid, vesi, vesiniksulfiid, fosforhappe soolad. Anaeroobsetes tingimustes ei toimu aminohapete lagunemise vaheproduktide täielikku oksüdeerumist. Sellega seoses kogunevad lisaks ammoniaagile ja süsihappegaasile mitmesugused orgaanilised happed, alkoholid, amiinid ja muud orgaanilised ühendid, mille hulgas võib olla toksiliste omadustega aineid ja aineid, mis annavad mädanikule vastiku lõhna.
Lagunemise põhjustajad. Paljude mikroorganismide hulgas
mis on võimelised teatud määral valke lagundama, on eriti olulised mikroorganismid, mis põhjustavad valkude sügavat lagunemist – tegelikult mädanemist. Selliseid mikroorganisme nimetatakse putrefaktiivseteks. Neist bakterid on kõige olulisemad. Putrefaktiivsed bakterid võivad olla eoseid moodustavad ja mittemoodustavad, aeroobsed ja anaeroobsed. Paljud neist on mesofiilsed, kuid on külma- ja kuumakindlaid. Enamik on tundlikud keskkonna happesuse suhtes.
Kõige levinumad ja aktiivsemad putrefaktiivsete protsesside patogeenid on järgmised.
Heina- ja kartulipulgad 1 - aeroobsed, liikuvad, grampositiivsed, spoore moodustavad bakterid
Riis. 32. Sina. subtilid:
a- pulgad ja ovaalsed eosed; b - koloonia
(joonis 32). Nende eosed on väga kuumakindlad. Temperatuurioptimaalne nende bakterite arenguks on 35–45 °C, maksimaalne kasv on temperatuuril umbes 50–55 °C; temperatuuril alla 5 ° C nad ei paljune. Lisaks valkude lagunemisele on sellised bakterid võimelised lagundama pektiinaineid, taimekudede polüsahhariide ja kääritama süsivesikuid. Heina- ja kartulipulgad on looduses laialt levinud ning on paljude toiduainete riknemise põhjustajad. Nad toodavad antibiootikume, mis pärsivad paljude patogeensete ja saprofüütsete bakterite kasvu.
Perekonna Pseudomonas bakterid on aeroobsed liikuvad pulgad, millel on polaarne lipp, mis ei moodusta eoseid ja on gramnegatiivsed (joonis 33, a). Paljud "liigid on külmakindlad, nende kasvu minimaalne temperatuur on -2 kuni -5 ° C, optimaalne on umbes 20 ° C. Paljudel pseudomoonidel on lisaks proteolüütilisele aktiivsusele ka lipolüütiline aktiivsus, nad on võimelised käärima. süsivesikud koos hapete moodustumisega, eritavad lima.Areng
1 Vastavalt rahvusvahelisele bakterite nomenklatuuri koodeksile käsitletakse heina- ja kartulipulki sama liigi – Bacillus subtilis – sünonüümidena.
ja nende bakterite biokeemiline aktiivsus on oluliselt pärsitud pH väärtusel alla 5,5 ja 5–6% NaCl kontsentratsioonil söötmes. Pseudomonased on looduses laialt levinud, nad on paljude bakterite ja hallitusseente antagonistid, kuna moodustavad antibiootikume. Mõned Psudomo-nas liigid on kultuurtaimede, puu- ja köögiviljade haiguste (bakteriooside) põhjustajad.
Proteus (Proteus vulgaris) on väikesed gramnegatiivsed eosteta vardad, millel on väljendunud mädanemisomadused. Proteiini substraadid omandavad tugeva mädanemislõhna, kui neis areneb proteus. Olenevalt olukorrast
Riis. 33.
a - Pseudomonas; b - Proteus vulgaris
elu jooksul võivad need bakterid oma kuju ja suurust märgatavalt muuta (joonis 33, b).
Proteus on fakultatiivne anaeroob; kääritab süsivesikuid hapete ja gaaside moodustumisega. See areneb hästi nii temperatuuril 25 ° C kui ka 37 ° C, lõpetades paljunemise ainult temperatuuril umbes 5 ° C, kuid seda saab säilitada ka külmutatud toitudes.
Proteuse iseloomulik tunnus on tema väga energiline liikuvus. See omadus on meetodi aluseks toiduainete proteuse tuvastamiseks ja selle eraldamiseks kaasnevatest bakteritest. Teatud tüüpi proteusid eritavad inimesele mürgiseid aineid (vt lk 159).
Clostridium putrificum (joonis 34, a)- anaeroobne liikuv, eoseid moodustav batsill. Selle suhteliselt suured eosed asuvad raku otsale lähemal, mis sel juhul muutub sarnaseks trummipulgaga. Eosed on üsna kuumakindlad. See bakter ei käärita süsivesikuid. Valgud lagunevad suure hulga gaaside (NH 3 , H2S) moodustumisel. Optimaalne arengutemperatuur on 37–43 °C, minimaalne 5 °C.
Clostridium sporogertes (joonis 34, b)- anaeroobne liikuv eoseid kandev batsill. Eosed on kuumakindlad, rakus asuvad nad selle otsale lähemal. Iseloomulik on väga kiire (esimese kasvupäeva jooksul) eoste moodustumine. See bakter kääritab süsivesikuid hapete ja gaaside moodustumisega, omab lipolüütilist võimet. Valkude lagunemisel eraldub ohtralt vesiniksulfiidi. Optimaalne arenemistemperatuur on 35–40 °C, minimaalne umbes 5 °C.
Mõlemat tüüpi klostriidid on tuntud kui konservide (liha, kala jne) riknemise põhjustajad.
Riis. 34.
a - Clostridium putrificum; b – Clostridium sporogenes
Lagunemisprotsesside praktiline tähendus. Mädanevad mikroorganismid põhjustavad sageli suurt kahju rahvamajandusele, põhjustades kõige väärtuslikumate ja valgurikkamate toiduainete riknemist, nagu liha ja lihatooted, kala ja kalatooted, munad, piim jne. Kuid neil mikroorganismidel on suur positiivne roll. ainete ringluses looduses, valguliste ainete mineraliseerumine, sattumine pinnasesse, vette.
Prügivannide ja prügimägede hais, mädanevad orgaanilised jäänused - kõik see põhjustab inimestes püsivat vastikustunnet. Aga kui esimene reaktsioon möödub ja terve mõistus sisse lülitub, saabub arusaam, et see on elu kohustuslik protsess. Igasuguse mädanemise taga on näha tärkavat uut elu. See on ainete igavene ringkäik looduses. Ja hoolimata sellest, kui mitmekesised elusorganismid planeedil on, on üllatav, et lagunemise eest vastutavad ainsad lagunemisbakterid.
Mis laguneb
Lagunemisprotsessid on terve rida reaktsioone, mille tulemusena keerulised ained lagunevad lihtsamateks ja stabiilsemateks. Mädanemisprotsess (ammonifikatsioon) on lämmastikku ja väävlit sisaldavate orgaaniliste ainete lagunemine lihtsateks molekulideks. Sarnane protsess – käärimine – on lämmastikuvabade orgaaniliste ainete – suhkrute või süsivesikute – lagunemine. Mõlemat protsessi viivad läbi mikroorganismid. Nende protsesside mehhanismi selgitamine algas Louis Pasteuri (1822-1895) katsetega. Kui aga vaadelda mädabaktereid eranditult keemilisest vaatenurgast, siis näeme, et nende protsesside põhjuseks on orgaaniliste ühendite ebastabiilsus ja mikroorganismid toimivad vaid keemiliste reaktsioonide põhjustajatena. Kuid nii valgud, veri kui ka bakterite mõju all olevad loomad läbivad erinevat tüüpi lagunemist, siis on mikroorganismide domineeriv roll vaieldamatu.
Teema uurimine jätkub
Lagunemisel on suur tähtsus nii loodusmajanduses kui ka inimtegevuses: tehnilisest tootmisest kuni haiguste tekkeni. Rakendusbakterioloogia sündis alles umbes 50 aastat tagasi ja õppimise raskused on tohutud ka tänapäeval. Kuid väljavaated on suured:
Kes need hävitajad on?
Bakterid on terve ainuraksete prokarüootsete (ilma tuumata) organismide kuningriik, milles on umbes 10 tuhat liiki. Kuid see on meile teada ja üldiselt eeldatakse enam kui miljoni liigi olemasolu. Nad ilmusid planeedile ammu enne meid (3-4 miljonit aastat tagasi), olid selle esimesed asukad ja suuresti tänu neile sai Maa sobivaks ka teiste eluvormide arenguks. Esimest korda, 1676. aastal, nägi Hollandi loodusteadlane Anthony van Leeuwenhoek oma käsitsi valmistatud mikroskoobis "loomi". Alles 1828. aastal said nad oma nime Christian Ehrenbergi loomingu järgi. Suurendustehnoloogia areng võimaldas Louis Pasteuril 1850. aastal kirjeldada lagunemis- ja fermentatsioonibakterite, sealhulgas patogeenide füsioloogiat ja ainevahetust. Just Pasteuri, siberi katku ja marutaudi vaktsiini leiutajat peetakse bakterioloogia ehk bakteriteaduse rajajaks. Teine silmapaistev bakterioloog on saksa arst Robert Koch (1843-1910), kes avastas Vibrio cholerae ja tuberkuloosibatsilli.
Nii lihtne ja nii keeruline
Bakterite kuju võib olla sfääriline (kokid), sirged vardad (batsillid), kumerad (vibrio), spiraalsed (spirilla). Nad võivad ühineda - diplokokid (kaks kokki), streptokokid (kokkide ahel), stafülokokid (kokkide kimp). Mureiini (aminohapetega kombineeritud polüsahhariid) rakusein annab kehale kuju ja kaitseb raku sisu. Fosfolipiidide rakumembraan võib tungida ja sisaldada liikumisorganite komplekse (flagella). Rakkudel puudub tuum, kuid tsütoplasmas on ribosoomid ja ringikujuline DNA (plasmiidid). Organellid puuduvad ning mitokondrite ja kloroplastide ülesandeid täidavad mesosoomid - membraani väljaulatuvad osad. Mõnel on vakuoolid: gaasivakuoolid täidavad veesambas liikumise funktsiooni ja hoidla sisaldab glükogeeni või tärklist, rasvu, polüfosfaate.
Kuidas nad söövad
Vastavalt toitumisviisile on bakterid autotroofsed (sünteesivad ise orgaanilisi aineid) ja heterotroofsed (tarbivad valmis orgaanilisi aineid). Autotroofid võivad olla fotosünteetilised (rohelised ja lillad) ja kemosünteetilised (nitrifitseerivad, väävlibakterid, rauabakterid). Heterotroofid on saprotroofid (kasutavad jääkaineid, loomade ja taimede surnud jäänuseid) ja sümbiondid (kasutavad elusorganismide orgaanilist ainet). Lagunemist ja kääritamist viivad läbi saprotroofsed bakterid. Mõned bakterid vajavad ainevahetuse läbiviimiseks hapnikku (aeroobid), teised aga ei vaja seda (anaeroobid).
Meie armeed ei saa kokku lugeda
Bakterid elavad kõikjal. Sõna otseses mõttes. Igas veetilgas, igas lombis, kividel, õhus ja pinnases. Siin on vaid mõned rühmad:
Optimaalsed tingimused
Mädanemiseks on vajalikud teatud tingimused ja just nendest tingimustest bakteritelt ilmajätmine on meie toiduvalmistamise (steriliseerimine, pastöriseerimine, konserveerimine jne) aluseks. Intensiivse lagunemisprotsessi jaoks on vaja:
- Bakterite enda olemasolu.
- Välistingimused - niiske keskkond, temperatuur +30-40 °C.
Võimalikud on erinevad variandid. Kuid vesi on orgaaniliste ainete hüdrolüüsi oluline omadus. Ja ensüümid töötavad ainult teatud temperatuurirežiimis.
Peamised ammonifikaatorid
Maa pinnases elavad lagunemisbakterid on kõige levinum prokarüootide rühm. Nad mängivad olulist rolli lämmastikuringes ja toovad mulda tagasi (mineraliseerivad) mineraale, mis on taimedele nii vajalikud fotosünteesiprotsesside jaoks. Bakterite kuju, nende seos hapniku olemasoluga ja toitumisviisid on mitmekesised. Selle rühma peamised esindajad on eoseid moodustavad klostriidid, batsillid ja spoore mittemoodustavad enterobakterid.
Orgaanilise lagunemise etapid
Orgaaniliste ainete lagunemise etapid lagunemisbakterite poolt on keemilisest seisukohast üsna keerulised. Üldiselt viiakse see protsess läbi järgmiselt:
heinapulk
Enim uuritud bakter on Bacillus subtilis, väga tõhus ammoniaak. Ainult E. coli (Escherichia coli), meie soolestiku sümbiont, on paremini uuritud. Heinabakter on aeroobne lagunemisbakter. Selle pinnal on proteaasi katalüütilised ensüümid, mida toodavad bakterid ja mida kasutatakse elutähtsa energia saamiseks. Proteaasid astuvad hüdrolüüsireaktsioonidesse väliskeskkonna valkudega ja hävitavad selle peptiidsidemed suurte ja seejärel väiksemate aminohapete ahelate algusega. Kõik, mida ta vajab, läheb puuri ja see, mida ta ei vaja, antakse ära. Ja mürgised ained jäävad alles - vesiniksulfiid ja ammoniaak. Just nende gaaside tõttu lõhnavad heinapulkade elupaigad nii ebameeldivalt.
Meie naabrid
Meie soolestikus elab umbes 50 triljonit erinevat mikroorganismi, mis on umbes kaks kilogrammi. Ja see on 1,5 korda rohkem kui rakkude koguarv kogu inimkehas. Ja kes on siin peremees ja kes on sümbiont? See on muidugi nali. Kuid selle naabrite hulgas on ka lagunemisbaktereid. Nendest saadav kasu ja kahju kehale sõltuvad nende arvust ja patogeensusest. Meie suus on kuni 40 000 bakterit. Meie mao happeline keskkond talub laktobatsillide, mõningate streptokokkide ja sarkiinide vastu. Pankrease mahl koos agressiivsete seedeensüümidega (lipaasid ja amülaasid) eritub kaksteistsõrmiksoole ja muudab selle peaaegu täielikult steriilseks.
Peen- ja jämesooles on keskkond aluseline, siia on koondunud kogu mikrofloora mass. Just siin aitavad bakterid meil omastada vitamiine (bifidobakterid), sünteesida vitamiine (K ja B) ja pärssida patogeenset taimestikku (E. coli), lagundada tärklist ja tselluloosi, valke ja rasvu (ammoniseerivad bakterid) ja see pole veel kogu nimekiri. meie naabrite kasulikest funktsioonidest. Iga inimene eritab väljaheitega umbes 18 miljardit bakterit, mis on rohkem kui kogu planeedil. Kuid samad bakterid võivad teatud tingimustel põhjustada haigusi. Seetõttu peetakse paljusid neist tinglikult patogeenseteks.
Mädabakterite tähtsus
Selle planeedi esimesed elusorganismid, mis on kõige tõhusamad kõigi planeedil Maa olemasolevate ökoloogiliste niššide hõivamiseks, on bakterid. Nad mineraliseerivad mulda, muutes selle viljakaks. Tagastage anorgaanilised ained tsüklisse. Visake ära kõigi planeedi elusorganismide surnukehad ja jäätmed. Varustage inimkonda loodusvaradega. Need muudavad meie elu lihtsamaks ja aitavad kaasa toidukomponentide assimilatsioonile. Seda nimekirja võib veel kaua jätkata. Muidugi on suur ka putrefaktiivsete bakterite negatiivne väärtus. Kuid loodus teadis, mida ta teeb ja meie ülesanne siin planeedil ei ole häirida õrna tasakaalu, milleni meid ümbritsev maailm on selle peaaegu nelja miljoni aasta jooksul jõudnud.