Bakteri hidup di mana-mana: di darat dan di air, di bawah tanah dan di bawah air, di udara, di tubuh makhluk alam lainnya. Jadi, misalnya, dalam tubuh perwakilan manusia dewasa yang sehat, lebih dari 10 ribu spesies mikroorganisme hidup, dan massa totalnya adalah 1 hingga 3 persen dari total berat seseorang. Beberapa makhluk mikroskopis menggunakan bahan organik sebagai makanan. Di antara mereka, bakteri pembusuk menempati tempat yang signifikan. Mereka menghancurkan sisa-sisa mayat hewan dan tumbuhan, memakan masalah ini.
proses alami
Penguraian bahan organik adalah proses alami dan, terlebih lagi, wajib, seolah-olah direncanakan dengan jelas oleh alam itu sendiri. Tanpa membusuk itu tidak mungkin di Bumi. Dan bagaimanapun, tanda-tanda pembusukan berarti munculnya kehidupan baru, yang muncul di awal. Bakteri busuk adalah masalah besar di sini! Di antara kekayaan bentuk kehidupan organik, mereka bertanggung jawab atas proses yang melelahkan dan tak tergantikan ini.
Apa itu pembusukan?
Intinya adalah bahwa materi yang paling kompleks dalam komposisinya terurai menjadi unsur-unsur yang lebih sederhana. Pemahaman modern para ilmuwan tentang proses ini, yang berubah menjadi anorganik, dapat dijelaskan dengan tindakan berikut:
- Bakteri pembusuk memiliki metabolisme yang secara kimiawi memutuskan ikatan molekul organik yang mengandung nitrogen. Proses nutrisi terjadi dalam bentuk penangkapan molekul protein dan asam amino.
- Enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme, dalam proses pemecahan, melepaskan amonia, amina, hidrogen sulfida dari molekul protein.
- Produk yang memasuki pembusukan digunakan untuk menghasilkan energi.
melepaskan amonia
Siklus nitrogen merupakan komponen penting dari kehidupan di Bumi. Dan mikroorganisme yang terlibat di dalamnya adalah salah satu kelompok yang paling banyak jumlahnya. Dalam ekosistem alami, mereka memainkan peran pemulihan utama dalam mineralisasi tanah. Oleh karena itu nama - peredam (yang berarti "memulihkan"). Bakteri amonifikasi, yaitu, mampu melepaskan nitrogen dari bahan organik mati, secara luas terwakili di sini. Ini adalah enterobakteri yang tidak membentuk spora, basil, clostridia pembentuk spora.
tongkat jerami
Bacillus subtilis adalah salah satu bakteri yang paling luas dipelajari oleh para peneliti. Hidup di tanah, terutama bernafas dengan oksigen. Komposisi tubuh - satu Ini adalah mikroorganisme yang cukup besar, yang gambarnya dapat diperoleh dengan peningkatan sederhana. Untuk nutrisi, jerami menghasilkan protease - enzim katalitik yang berada di kulit terluar selnya. Dengan bantuan enzim, bakteri menghancurkan struktur molekul protein (ikatan peptida asam amino), sehingga melepaskan gugus amino. Sebagai aturan, proses ini terjadi dalam beberapa tahap dan mengarah pada sintesis energi dalam sel (ATP). Penguraian yang disebabkan oleh bakteri (pembusukan) disertai dengan pembentukan senyawa beracun yang berbahaya bagi manusia.
Apa saja zat-zat tersebut?
Pertama-tama, ini adalah produk akhir: amonia dan hidrogen sulfida. Juga, dengan mineralisasi yang tidak lengkap, berikut ini terbentuk:
- (kadaverin, misalnya);
- senyawa aromatik (skatole, indole);
- selama peluruhan asam amino yang mengandung belerang, tiol, dimetil sulfoksida terbentuk.
Sebenarnya, dalam batas yang dikendalikan oleh sistem kekebalan, proses penguraian adalah bagian dari proses pencernaan bagi banyak hewan dan manusia. Itu terjadi, sebagai suatu peraturan, di usus besar, dan bakteri pembusuk memainkan peran utama di dalamnya. Tetapi dalam skala besar, keracunan dengan produk pembusukan dapat menyebabkan hasil yang membawa malapetaka. Seseorang membutuhkan perawatan medis yang mendesak, dan terapi yang mengembalikan mikroflora. Selain itu, akumulasi amonia di dalam tubuh dapat dipicu oleh jenis bakteri tertentu, termasuk. Akibatnya, amonia terakumulasi di beberapa jaringan. Tetapi dengan fungsi normal semua sistem, ia mengikat urea dan kemudian dikeluarkan dari tubuh manusia.
Saprotrof
Bakteri pembusuk diklasifikasikan sebagai saprotrof, bersama dengan bakteri fermentasi. Baik itu dan yang lain memecah senyawa organik - yang mengandung nitrogen dan yang mengandung karbon, masing-masing. Dalam kedua kasus, energi dilepaskan, yang digunakan untuk nutrisi dan pendukung kehidupan mikroorganisme. Tanpa bakteri fermentasi (misalnya, susu fermentasi), manusia tidak akan menerima produk makanan penting seperti kefir atau keju. Mereka juga banyak digunakan dalam memasak dan pembuatan anggur.
Tetapi bakteri saprotrofik dapat menyebabkan pembusukan dan proses ini biasanya disertai dengan pelepasan karbon dioksida, amonia, energi, zat beracun bagi manusia, serta pemanasan substrat (kadang-kadang hingga penyalaan sendiri). Oleh karena itu, orang telah belajar menciptakan kondisi di mana bakteri pembusuk kehilangan kemampuannya untuk bereproduksi atau mati begitu saja. Tindakan pengawetan makanan tersebut termasuk sterilisasi dan pasteurisasi, berkat pengawetan yang dapat dipertahankan untuk waktu yang relatif lama. Bakteri juga kehilangan sifatnya ketika produk dibekukan. Dan di zaman kuno, ketika metode modern belum diketahui, produk dilindungi dari pembusukan oleh mikroflora patogen dengan mengeringkan, mengasinkan, memberi gula, karena di lingkungan yang asin dan manis, mikroorganisme menghentikan aktivitas vitalnya, dan selama pengeringan, sebagian besar air diperlukan untuk reproduksi bakteri dihilangkan. .
Bakteri pembusuk: pentingnya mikroorganisme di biosfer
Peran bakteri semacam ini untuk semua kehidupan di Bumi hampir tidak dapat ditaksir terlalu tinggi. Di biosfer, karena aktivitas amonifikasinya, proses penguraian hewan dan tumbuhan yang mati terus berlangsung, diikuti oleh mineralisasinya. Zat sederhana dan senyawa anorganik yang terbentuk sebagai akibatnya, termasuk karbon dioksida, amonia, hidrogen sulfida, dan lainnya, berpartisipasi dalam siklus zat, berfungsi sebagai makanan bagi tanaman, menutup transisi energi dari satu perwakilan flora dan fauna dari Bumi ke yang lain, memberikan kesempatan untuk lahirnya kehidupan baru.
Pelepasan nitrogen tidak tersedia untuk tanaman tingkat tinggi, dan tanpa partisipasi bakteri pembusuk, mereka tidak akan dapat makan dan berkembang sepenuhnya.
Bakteri pembusuk terlibat langsung dalam proses pembentukan tanah, menguraikan bahan organik mati menjadi bagian-bagian penyusunnya. Properti ini memainkan peran yang sangat diperlukan dalam pertanian dan kegiatan manusia lainnya.
Akhirnya, tanpa aktivitas vital mikroorganisme yang disebutkan di atas, permukaan Bumi, termasuk ruang air, akan dipenuhi dengan bangkai hewan dan tumbuhan yang belum terurai, dan sejumlah besar dari mereka mati selama keberadaan planet ini!
Proses pembusukan adalah bagian integral dari sirkulasi zat di planet ini. Dan itu terjadi terus menerus berkat mikroorganisme kecil. Ini adalah bakteri pembusuk yang menguraikan sisa-sisa hewan, menyuburkan tanah. Tentu saja, tidak semuanya begitu cerah, karena mikroorganisme dapat merusak makanan di lemari es secara tidak dapat diperbaiki atau, lebih buruk lagi, menyebabkan keracunan dan dysbacteriosis usus.
Peluruhan adalah penguraian senyawa protein yang merupakan bagian dari organisme tumbuhan dan hewan. Dalam prosesnya, senyawa mineral terbentuk dari zat organik kompleks:
- hidrogen sulfida;
- karbon dioksida;
- amonia;
- metana;
- air.
Pembusukan selalu disertai dengan bau yang tidak sedap. Semakin intens "sayang", semakin jauh proses dekomposisi berjalan. Apa "aroma" yang dipancarkan oleh sisa-sisa kucing mati di sudut jauh halaman.
Faktor penting untuk perkembangan mikroorganisme di alam adalah jenis nutrisi. Bakteri pembusuk memakan zat organik yang sudah jadi, oleh karena itu mereka disebut heterotrof.
Suhu yang paling menguntungkan untuk pembusukan berkisar antara 25-35°C. Jika bar suhu dikurangi menjadi 4-6 ° C, maka aktivitas vital bakteri pembusuk dapat ditangguhkan secara signifikan, tetapi tidak sepenuhnya. Hanya peningkatan suhu dalam kisaran 100 ° C yang dapat menyebabkan kematian mikroorganisme.
Tetapi pada suhu yang sangat rendah, pembusukan benar-benar berhenti. Para ilmuwan telah berulang kali menemukan di tanah beku Far North mayat orang-orang kuno dan mamut, yang telah diawetkan secara luar biasa, meskipun telah ribuan tahun yang lalu.
Pembersih alam
Di alam, bakteri pembusuk berperan sebagai mantri. Sejumlah besar sampah organik dikumpulkan di seluruh dunia:
- sisa-sisa hewan;
- daun-daun berguguran;
- pohon tumbang;
- cabang patah;
- Sedotan.
bakteri pembusuk dalam umbi bunga
Apa yang akan terjadi pada penghuni Bumi, jika tidak ada pembersih kecil? Planet ini hanya akan berubah menjadi tempat pembuangan sampah yang tidak cocok untuk kehidupan. Tapi prokariota busuk jujur melakukan pekerjaan mereka di alam, mengubah bahan organik mati menjadi humus. Itu tidak hanya kaya akan zat yang bermanfaat, tetapi juga menyatukan gumpalan tanah, memberi mereka kekuatan. Karena itu, tanah tidak hanyut oleh air, tetapi, sebaliknya, tetap ada di dalamnya. Tanaman menerima kelembapan dan nutrisi yang memberi kehidupan yang larut dalam air.
Pembantu pria
Manusia telah lama menggunakan bantuan bakteri pembusuk di bidang pertanian. Tanpa mereka, seseorang tidak dapat menanam tanaman biji-bijian yang kaya, seseorang tidak dapat membiakkan kambing dan domba, seseorang tidak dapat memperoleh susu.
Tetapi menarik bahwa proses pembusukan juga digunakan dalam produksi teknis. Misalnya, saat mendandani kulit, mereka sengaja mengalami pembusukan. Kulit yang dirawat dengan cara ini dapat dengan mudah dibersihkan dari wol, kecokelatan, dan dilunakkan.
Tetapi mikroorganisme pembusuk juga dapat menyebabkan kerugian ekonomi yang signifikan. Mikroba suka makan makanan manusia. Dan ini berarti makanan akan rusak begitu saja. Penggunaannya menjadi berbahaya bagi kesehatan, karena dapat menyebabkan keracunan parah, yang memerlukan perawatan jangka panjang.
Anda dapat mengamankan stok makanan Anda dengan bantuan:
- pembekuan;
- pengeringan;
- pasteurisasi.
Tubuh manusia dalam bahaya
Proses pembusukan, sayangnya, mempengaruhi tubuh manusia dari dalam. Pusat lokalisasi bakteri pembusuk adalah usus. Di sinilah makanan yang tidak tercerna terurai dan melepaskan racun. Hati dan ginjal, sebisa mungkin, menahan tekanan zat beracun. Tetapi mereka kadang-kadang tidak dapat mengatasi kelebihan beban, dan kemudian gangguan dalam pekerjaan organ dalam dimulai, yang membutuhkan perawatan segera.
Sasaran pertama adalah sistem saraf pusat. Orang sering mengeluh tentang jenis penyakit ini:
- sifat lekas marah;
- sakit kepala;
- kelelahan konstan.
Keracunan tubuh yang konstan dengan racun dari usus secara signifikan mempercepat penuaan. Banyak penyakit secara signifikan "lebih muda" karena kerusakan konstan pada hati dan ginjal oleh zat beracun.
Selama beberapa dekade, para dokter tanpa ampun memerangi bakteri pembusuk di usus dengan metode pengobatan yang paling luar biasa. Misalnya, pasien menjalani operasi untuk mengangkat usus besar. Tentu saja, jenis prosedur ini tidak memberikan efek apa pun, tetapi ada banyak komplikasi.
Ilmu pengetahuan modern telah sampai pada kesimpulan bahwa adalah mungkin untuk mengembalikan metabolisme di usus dengan bantuan bakteri asam laktat. Diyakini bahwa basil acidophilus paling aktif melawan mereka.
Oleh karena itu, pengobatan dan pencegahan dysbacteriosis usus harus disertai dengan produk susu fermentasi:
- susu asidofilik;
- yogurt asidofilik;
- pasta acidophilus.
Sangat mudah untuk menyiapkannya di rumah dari susu pasteurisasi dan starter acidophilus, yang dapat dibeli di apotek. Komposisi starter meliputi bakteri acidophilus kering, dikemas dalam wadah tertutup.
Industri farmasi menawarkan produknya untuk pengobatan disbiosis usus. Obat-obatan berdasarkan bifidobacteria muncul di rantai farmasi. Mereka memiliki efek kompleks pada seluruh tubuh, dan tidak hanya menekan mikroba pembusuk, tetapi juga meningkatkan metabolisme, meningkatkan sintesis vitamin, dan menyembuhkan bisul di perut dan usus.
Bisakah kamu minum susu?
Perselisihan seputar kemanfaatan konsumsi susu oleh para ilmuwan telah berlangsung selama bertahun-tahun. Pikiran terbaik umat manusia dibagi menjadi penentang dan pembela produk ini, tetapi mereka tidak mencapai konsensus.
Tubuh manusia diprogram sejak lahir untuk mengkonsumsi susu. Ini adalah makanan utama untuk bayi di tahun pertama kehidupan. Namun seiring waktu, perubahan terjadi di dalam tubuh, dan kehilangan kemampuan untuk mencerna banyak komponen susu.
Jika Anda benar-benar ingin memanjakan diri sendiri, Anda harus memperhitungkan bahwa susu adalah hidangan independen. Kelezatan yang akrab sejak kecil, susu dengan roti manis atau roti segar, sayangnya, tidak tersedia untuk orang dewasa. Masuk ke lingkungan asam lambung, susu langsung mengental, menyelimuti dinding dan tidak membiarkan sisa makanan dicerna selama 2 jam. Ini memicu pembusukan, pembentukan gas dan racun, dan selanjutnya masalah di usus dan pengobatan jangka panjang.
Segelas susu dapat diminum satu jam sebelum makan atau 2 jam setelahnya. Tetapi lebih baik menggantinya dengan produk susu fermentasi, dan kemudian semuanya akan beres.
Peluruhan, atau amonifikasi, adalah penghancuran oleh bakteri zat organik yang mengandung nitrogen. Proses pembusukan ditemukan di mana-mana: bangkai hewan dan tumbuhan yang membusuk, daging dan produk ikan yang membusuk, akar tanaman yang rusak, daun yang membusuk di hutan, tanaman di badan air; zat nitrogen membusuk di pupuk kandang dan tanah; di usus besar hewan dan manusia, terjadi pembusukan sisa makanan. Pembusukan disertai dengan pelepasan karbon dioksida, serta banyak gas berbau tidak sedap (indole, skatole, hidrogen sulfida, metana, dll.). Selain itu, selama pembusukan, racun organik dilepaskan - ptomains, jadi pakan yang rusak tidak boleh diberikan kepada hewan. Berbagai jenis bakteri, baik anaerob maupun aerob, terlibat dalam proses pembusukan. Beberapa jenis bakteri menguraikan zat organik kompleks menjadi zat yang lebih sederhana yang dimakan spesies lain; flora spesies kedua bakteri digantikan oleh spesies ketiga, dll, sampai bahan organik termineralisasi menjadi sejumlah zat sederhana, seperti air, garam mineral, karbon dioksida, amonia, hidrogen sulfida, dll. Dalam hal ini, energi laten yang terkandung dalam bahan organik dilepaskan dan digunakan untuk aktivitas vital bakteri. Kadang-kadang kelebihan energi digunakan untuk pemanasan, misalnya dalam penguraian jerami, atau energi dilepaskan dalam bentuk cahaya, oleh apa yang disebut bakteri bercahaya, misalnya, ketika daging busuk membusuk.
Kami akan menganalisis proses aktivitas bakteri yang terjadi di pupuk kandang dan di tanah. Pertama-tama, harus diingat bahwa pupuk kandang mengandung sejumlah besar urea, yang, di bawah pengaruh bakteri amonifikasi mengikat dua molekul H 2 O ke dirinya sendiri dan berubah menjadi amonium karbonat (NH 4) 2 CO 3:
CO (NH 2) 2 + 2H 2 O \u003d (NH 4) 2 CO 3.
Proses ini biasanya tidak berhenti sampai di sini, karena (NH 4) 2 CO 3 dalam pupuk kandang dan tanah terurai dengan pembentukan 2NH 3, CO 2 dan H 2 O. Ketika amonia berinteraksi dengan asam di dalam tanah, garam amonium yang lebih stabil akan terbentuk. terbentuk lagi (misalnya, 2NH 3 + H 2 SO 4 → (NH 4) 2 SO 4).
Garam amonium, di bawah pengaruh bakteri nitrifikasi, yang ditemukan dalam jumlah besar di pupuk kandang dan di tanah, diubah menjadi garam asam nitrat melalui fase perantara asam nitrat. Karena energi oksidasi dalam proses ini, aktivitas vital bakteri nitrifikasi berlangsung. Proses nitrifikasi adalah proses terbentuknya sendawa di dalam tanah, dan kita tahu betapa pentingnya keberadaan garam ini di dalam tanah bagi pertumbuhan tanaman hijau. Fakta bahwa pembentukan sendawa di dalam tanah adalah proses biologis pertama kali dibuktikan oleh ilmuwan J. Schlesing dan A. Sh. Muntz. Mereka mengambil tabung kaca tebal yang panjang dan mengisinya dengan pasir. Kemudian, larutan garam amonium dituangkan melalui ujung atas tabung dan cairan yang mengalir keluar melalui ujung bawah tabung diperiksa. Cairan yang keluar mengandung garam asam nitrat, dan garam amonia menghilang darinya. Memperlakukan tabung dengan pasir dengan uap kloroform atau memanaskan hingga suhu 110 °, para peneliti membuktikan bahwa proses mengubah garam amonium menjadi sendawa, dari mana mereka menyimpulkan bahwa nitrifikasi tergantung pada beberapa jenis mikroorganisme hidup.
Ahli mikrobiologi Rusia terkenal S. N. Vinogradsky pada tahun 1889 diisolasi dari kultur murni tanah bakteri nitrifikasi dari dua genera, yang selalu terjadi bersama-sama dan berada dalam semacam simbiosis. Bakteri pertama (Nitrosomonas) (Gbr. 1) mengubah garam amonium, atau lebih tepatnya amonia yang dilepaskan selama dekomposisinya, menjadi asam nitrit:
2NH 3 + 3O 2 \u003d 2HNO 2 + 2H 2 O + 158 kalori besar, yaitu melakukan tahap pertama nitrifikasi. Asam nitrat tidak menumpuk, tetapi dengan bantuan bakteri kedua (Nitrobacter) segera dioksidasi menjadi asam nitrat:
2HNO 2 + O 2 = 2HNO 3 + 38 kalori besar. Asam nitrat, berinteraksi dengan kation Na + , Ca ++ , K + dan lain-lain, membentuk sendawa.
Gambar 1. :
Saya - nitrosomonas. II - Azotobacter.
Belakangan, bakteri serupa ditemukan di tanah di berbagai negara. Keberhasilan nitrifikasi tergantung pada adanya kelembaban yang cukup di dalam tanah, jumlah garam kalsium yang cukup yang mengikat asam nitrat, dan juga pada akses udara ke tanah, karena bakteri nitrifikasi adalah aerob obligat. Oleh karena itu diperlukan pengolahan tanah yang dalam dan tepat.
Seperti dapat dilihat dari rumus reaksi di atas, nitrifikasi disertai dengan pelepasan energi. Energi kimia oksidasi ini digunakan untuk menguraikan karbon dioksida dan membentuk zat organik yang membentuk tubuh bakteri. Jenis sintesis zat organik ini, yang terdiri dari konversi satu bentuk energi kimia menjadi energi lain, disebut kemosintesis.
Sebagai kontras langsung dengan bakteri menguntungkan ini, di tanah yang sangat padat ada: bakteri denitrifikasi, menghasilkan penghancuran garam nitrat hingga pelepasan nitrogen bebas ke udara. Proses denitrifikasi berbahaya bagi tanaman pertanian, yang harus terus-menerus diperangi.Pemadatan tanah yang kuat terkait dengan pemrosesan yang tidak tepat dan pembentukan kerak padat di permukaan meningkatkan proses berbahaya ini, karena bakteri denitrifikasi bersifat anaerob.
Selain bakteri yang disebutkan di atas, ada juga bakteri yang sangat menarik dan berguna di dalam tanah yang memiliki kemampuan untuk mengikat nitrogen bebas di udara dan membuatnya tersedia untuk nutrisi tanaman hijau. Salah satu bakteri ini Azotobacter (Gbr. 1, II) adalah aerobik, dan yang lainnya, Clostridium pasteurianum, adalah anaerobik. Keberhasilan pengembangan bakteri pengikat nitrogen dikaitkan dengan perkembangan alga tanah. Yang terakhir membentuk karbohidrat dan zat non-nitrogen lainnya yang diperlukan untuk pengembangan bakteri pengikat nitrogen.
Saat mempelajari fisiologi tanaman, kami akan menganalisis masalah bakteri menguntungkan yang menangkap nitrogen bebas dari udara (Bacterium radicicola), ditemukan di tanah dan menembus ke dalam akar tanaman polongan, di mana bintil berkembang.
PADA Dalam metabolisme mikroorganisme, zat yang mengandung nitrogen mengalami berbagai transformasi. Secara kebetulan kesamaan dangkal, berbagai jenis pembusukan makanan sering disebut busuk. Namun, pembusukan adalah proses dekomposisi mendalam zat protein oleh mikroorganisme.
Kemampuan untuk menguraikan zat protein sampai batas tertentu adalah karakteristik dari banyak mikroorganisme. Beberapa dari mereka menguraikan protein secara langsung, yang lain hanya dapat mempengaruhi produk pemecahan molekul protein yang kurang lebih sederhana, seperti peptida, asam amino, dll.
Produk penguraian protein digunakan oleh mikroba untuk mensintesis zat-zat tubuhnya, dan juga sebagai bahan energi.
Kimia penguraian protein. Peluruhan adalah proses biokimia multi-tahap yang kompleks, sifat dan hasil akhir yang bergantung pada komposisi protein yang dapat terurai, kondisi proses, dan jenis mikroorganisme yang menyebabkannya.
Zat protein tidak dapat langsung masuk ke sel mikroorganisme, oleh karena itu, hanya mikroorganisme yang memiliki enzim proteolitik - eksoprotease yang disekresikan oleh sel ke lingkungan yang dapat menggunakan protein.
Proses pemecahan protein dimulai dengan hidrolisis mereka. Produk hidrolisis utama adalah pepton dan peptida. Mereka dipecah menjadi asam amino, yang merupakan produk akhir dari hidrolisis.
Berbagai asam amino yang terbentuk selama pemecahan protein digunakan oleh mikroorganisme atau mengalami perubahan lebih lanjut, misalnya deaminasi, sehingga terbentuk amonia dan berbagai senyawa organik. Proses deaminasi dapat terjadi dengan berbagai cara, yaitu hidrolitik, oksidatif dan deaminasi reduktif.
Deaminasi hidrolitik disertai dengan pembentukan asam hidroksi dan amonia. Jika dekarboksilasi asam amino juga terjadi, maka alkohol, amonia, dan karbon dioksida terbentuk:
1 Karena fakta bahwa amonia selalu ada dalam produk akhir pemecahan protein, proses pembusukan juga disebut amonifikasi zat protein.
Selama penghilangan ranjau oksidatif, asam keto dan amonia terbentuk:
Deaminasi reduktif menghasilkan asam karboksilat dan amonia:
Dapat dilihat dari persamaan di atas bahwa di antara produk penguraian asam amino, tergantung pada struktur radikalnya (R), ditemukan berbagai asam organik dan alkohol. Jadi, selama penguraian asam amino lemak, format, asetat, propionat, butirat dan asam lainnya, propil, butil, amil, dan alkohol lainnya dapat menumpuk. Selama penguraian asam amino aromatik, produk antara adalah produk peluruhan yang khas: fenol, kresol, skatole, indol - zat dengan bau yang sangat tidak menyenangkan. Selama pemecahan asam amino yang mengandung belerang, hidrogen sulfida atau turunannya - merkaptan (misalnya, metil merkaptan CH 3 SH) diperoleh. Mercaptans memiliki bau telur busuk yang terlihat bahkan pada konsentrasi yang dapat diabaikan.
Asam diamino yang terbentuk selama hidrolisis protein dapat didekarboksilasi tanpa menghilangkan amonia, menghasilkan diamina dan karbon dioksida. Misalnya, lisin diubah menjadi kadaverin:
Demikian pula, ornitin diubah menjadi putresin.
Kadaverin, putresin, dan amina putresin lainnya sering dikelompokkan dengan nama umum ptomaines (racun kadaver), beberapa di antaranya memiliki sifat beracun.
Konversi lebih lanjut senyawa organik nitrogen dan bebas nitrogen yang dihasilkan dari pemecahan berbagai asam amino tergantung pada kondisi lingkungan dan komposisi mikroflora. Mikroorganisme aerobik mengoksidasi senyawa-senyawa ini sehingga dapat termineralisasi sepenuhnya. Dalam hal ini, produk akhir pembusukan adalah amonia, karbon dioksida, air, hidrogen sulfida, garam asam fosfat. Dalam kondisi anaerobik, tidak ada oksidasi lengkap produk antara dari pemecahan asam amino. Dalam hal ini, selain amonia dan karbon dioksida, berbagai asam organik, alkohol, amina, dan senyawa organik lainnya menumpuk, di antaranya mungkin ada zat dengan sifat beracun, dan zat yang memberikan bau menjijikkan pada bahan yang membusuk.
Agen penyebab pembusukan. Diantara sekian banyak mikroorganisme
mampu menguraikan protein sampai tingkat tertentu, mikroorganisme yang menyebabkan pemecahan protein yang dalam - sebenarnya pembusukan - sangat penting. Mikroorganisme semacam itu disebut pembusukan. Dari jumlah tersebut, bakteri adalah yang paling penting. Bakteri pembusuk dapat membentuk spora dan tidak membentuk spora, aerobik dan anaerobik. Banyak dari mereka yang mesofilik, tetapi ada yang tahan dingin dan tahan panas. Sebagian besar sensitif terhadap keasaman lingkungan.
Patogen yang paling umum dan aktif dari proses pembusukan adalah sebagai berikut.
Jerami dan tongkat kentang 1 - bakteri aerob, motil, gram positif, pembentuk spora
Beras. 32. Anda. subtitle:
sebuah- batang dan spora oval; b - koloni
(Gbr. 32). Spora mereka sangat tahan panas. Suhu optimum untuk perkembangan bakteri ini adalah 35–45 °C, pertumbuhan maksimum pada suhu sekitar 50–55 °C; pada suhu di bawah 5 ° C, mereka tidak berkembang biak. Selain penguraian protein, bakteri tersebut mampu menguraikan zat pektin, polisakarida jaringan tanaman, dan memfermentasi karbohidrat. Hay dan tongkat kentang tersebar luas di alam dan merupakan agen penyebab pembusukan banyak makanan. Mereka menghasilkan zat antibiotik yang menghambat pertumbuhan banyak bakteri patogen dan saprofit.
Bakteri dari genus Pseudomonas adalah batang motil aerobik, dengan flagel kutub, yang tidak membentuk spora, dan Gram-negatif (Gbr. 33a). Banyak "spesies tahan dingin, suhu minimum pertumbuhannya dari -2 hingga -5 ° C, optimalnya sekitar 20 ° C. Banyak pseudomonas, selain aktivitas proteolitik, memiliki aktivitas lipolitik; mereka mampu berfermentasi karbohidrat dengan pembentukan asam, mengeluarkan lendir
1 Sesuai dengan Kode Internasional Nomenklatur untuk Bakteri, jerami dan batang kentang dianggap sebagai sinonim dari satu spesies - Bacillus subtilis.
dan aktivitas biokimia bakteri ini secara signifikan dihambat pada pH di bawah 5,5 dan konsentrasi NaCl 5-6% dalam medium. Pseudomonas tersebar luas di alam, mereka adalah antagonis dari sejumlah bakteri dan jamur, karena mereka membentuk zat antibiotik. Beberapa spesies Psudomo-nas merupakan agen penyebab penyakit (bakteriosis) pada tanaman budidaya, buah-buahan dan sayuran.
Proteus (Proteus vulgaris) adalah batang kecil gram negatif yang tidak berspora dengan sifat pembusukan yang nyata. Substrat protein memperoleh bau busuk yang kuat selama pengembangan proteus di dalamnya. Tergantung kondisi
Beras. 33.
sebuah - Pseudomonas; b - Proteus vulgaris
hidup, bakteri ini dapat secara nyata mengubah bentuk dan ukurannya (Gbr. 33, b).
Proteus adalah anaerob fakultatif; memfermentasi karbohidrat dengan pembentukan asam dan gas. Ini berkembang dengan baik baik pada suhu 25 ° C dan 37 ° C, berhenti berkembang biak hanya pada suhu sekitar 5 ° C, tetapi juga dapat diawetkan dalam makanan beku.
Ciri khas proteus adalah mobilitasnya yang sangat energik. Sifat ini mendasari metode pendeteksian proteus pada produk makanan dan memisahkannya dari bakteri yang menyertainya. Beberapa jenis proteus mengeluarkan zat yang beracun bagi manusia (lihat hal. 159).
Clostridium putrificum (Gbr. 34, sebuah)- basil anaerobik, basil pembentuk spora. Sporanya yang relatif besar terletak lebih dekat ke ujung sel, yang dalam hal ini menjadi mirip dengan stik drum. Sporanya cukup tahan panas. Bakteri ini tidak memfermentasi karbohidrat. Protein terurai dengan pembentukan sejumlah besar gas (NH 3 , H2S). Suhu pengembangan optimal adalah 37–43 °C, minimum 5 °C.
Clostridium sporogertes (Gbr. 34, b)- basil pembawa spora bergerak anaerobik. Spora tahan panas, di dalam sel mereka terletak lebih dekat ke ujungnya. Ciri khasnya adalah pembentukan spora yang sangat cepat (selama hari pertama pertumbuhan). Bakteri ini memfermentasi karbohidrat dengan pembentukan asam dan gas, memiliki kemampuan lipolitik. Selama dekomposisi protein, hidrogen sulfida dilepaskan secara melimpah. Suhu pengembangan optimal adalah 35–40 °C, minimum sekitar 5 °C.
Kedua jenis clostridia dikenal sebagai agen penyebab pembusukan makanan kaleng (daging, ikan, dll).
Beras. 34.
sebuah - Clostridium putrificum; b - Clostridium sporogenes
Signifikansi praktis dari proses pembusukan. Mikroorganisme pembusuk sering menyebabkan kerusakan besar pada perekonomian nasional, menyebabkan pembusukan produk makanan yang paling berharga dan kaya protein, seperti daging dan produk daging, ikan dan produk ikan, telur, susu, dll. Tetapi mikroorganisme ini memainkan peran positif yang besar dalam sirkulasi zat di alam, mineralisasi zat protein, memasuki tanah, air.
Bau busuk dari tangki septik dan tempat pembuangan sampah, sisa-sisa organik yang membusuk - semua ini menyebabkan perasaan jijik yang terus-menerus pada orang-orang. Tapi, ketika reaksi pertama berlalu, dan akal sehat menyala, pemahaman muncul bahwa ini adalah proses kehidupan yang wajib. Di balik setiap pembusukan, Anda dapat melihat kehidupan baru yang muncul. Ini adalah siklus abadi zat di alam. Dan tidak peduli betapa beragamnya organisme hidup di planet ini, mengejutkan bahwa satu-satunya yang bertanggung jawab atas pembusukan adalah bakteri pembusuk.
Apa yang membusuk?
Proses penguraian adalah seluruh rangkaian reaksi, sebagai akibatnya zat kompleks terurai menjadi yang lebih sederhana dan lebih stabil. Proses pembusukan (ammonifikasi) adalah penguraian menjadi molekul sederhana zat organik yang mengandung nitrogen dan belerang. Proses serupa - fermentasi - adalah penguraian zat organik bebas nitrogen - gula atau karbohidrat. Kedua proses tersebut dilakukan oleh mikroorganisme. Penjelasan mekanisme proses ini dimulai dengan eksperimen Louis Pasteur (1822-1895). Jika kita melihat bakteri pembusukan secara eksklusif dari sudut pandang kimia, kita akan melihat bahwa penyebab proses ini adalah ketidakstabilan senyawa organik dan mikroorganisme hanya bertindak sebagai agen penyebab reaksi kimia. Tetapi baik protein, dan darah, dan hewan di bawah pengaruh bakteri mengalami berbagai jenis pembusukan, maka peran dominan mikroorganisme tidak dapat disangkal.
Studi subjek berlanjut
Pembusukan sangat penting baik dalam ekonomi alam maupun dalam aktivitas manusia: dari produksi teknis hingga perkembangan penyakit. Bakteriologi terapan lahir hanya sekitar 50 tahun yang lalu, dan kesulitan belajar masih sangat besar sampai sekarang. Tetapi prospeknya sangat besar:
Siapa perusak ini?
Bakteri adalah seluruh kerajaan organisme prokariotik uniseluler (tidak memiliki nukleus), yang membaca sekitar 10 ribu spesies. Tapi ini kita ketahui, dan secara umum diasumsikan ada lebih dari satu juta spesies. Mereka muncul di planet ini jauh sebelum kita (3-4 juta tahun yang lalu), mereka adalah penghuni pertamanya, dan sebagian besar berkat merekalah Bumi menjadi cocok untuk pengembangan bentuk kehidupan lain. Untuk pertama kalinya, pada tahun 1676, naturalis Belanda Anthony van Leeuwenhoek melihat "hewan" di mikroskop buatannya sendiri. Baru pada tahun 1828 mereka mendapatkan nama mereka dari karya Christian Ehrenberg. Perkembangan teknologi pembesar memungkinkan Louis Pasteur pada tahun 1850 untuk menggambarkan fisiologi dan metabolisme bakteri pembusuk dan fermentasi, termasuk patogen. Pasteur, penemu vaksin antraks dan rabies, yang dianggap sebagai pendiri bakteriologi, ilmu tentang bakteri. Ahli bakteriologi terkemuka kedua adalah dokter Jerman Robert Koch (1843-1910), yang menemukan Vibrio cholerae dan basil tuberkel.
Begitu sederhana dan begitu kompleks
Bentuk bakteri dapat bulat (kokus), batang lurus (basil), melengkung (vibrio), spiral (spirila). Mereka dapat bersatu - diplococci (dua cocci), streptococci (rantai cocci), staphylococci (sekelompok cocci). Dinding sel murein (polisakarida yang dikombinasikan dengan asam amino) memberi bentuk pada tubuh dan melindungi isi sel. Membran sel fosfolipid dapat berinvaginasi dan mengandung kompleks organ gerak (flagella). Sel tidak memiliki nukleus, tetapi sitoplasma mengandung ribosom dan DNA sirkular (plasmid). Tidak ada organel, dan fungsi mitokondria dan kloroplas dilakukan oleh mesosom - tonjolan membran. Beberapa memiliki vakuola: vakuola gas melakukan fungsi bergerak di kolom air, dan penyimpanan mengandung glikogen atau pati, lemak, polifosfat.
Bagaimana mereka makan?
Menurut jenis nutrisi, bakteri bersifat autotrofik (mereka mensintesis zat organik sendiri) dan heterotrofik (mengkonsumsi zat organik yang sudah jadi). Autotrof dapat fotosintesis (hijau dan ungu) dan kemosintetik (nitrifikasi, bakteri belerang, bakteri besi). Heterotrof adalah saprotrof (mereka menggunakan produk limbah, sisa-sisa hewan dan tumbuhan yang mati) dan simbion (mereka menggunakan bahan organik organisme hidup). Pembusukan dan fermentasi dilakukan oleh bakteri saprotrofik. Beberapa bakteri membutuhkan oksigen untuk melakukan metabolisme (aerob), sementara yang lain tidak membutuhkannya (anaerob).
Tentara kita tidak bisa dihitung
Bakteri hidup di mana-mana. Secara harfiah. Di setiap tetes air, di setiap genangan air, di bebatuan, di udara dan tanah. Berikut ini hanya beberapa grup:
Kondisi optimal
Kondisi tertentu diperlukan untuk pembusukan, dan kondisi ini merupakan dasar dari proses memasak kita (sterilisasi, pasteurisasi, pengalengan, dan sebagainya). Untuk proses peluruhan intensif, perlu:
- Keberadaan bakteri itu sendiri.
- Kondisi eksternal - lingkungan lembab, suhu +30-40 °C.
Berbagai opsi dimungkinkan. Tetapi air adalah atribut penting dari hidrolisis zat organik. Dan enzim hanya bekerja dalam rezim suhu tertentu.
Penguat utama
Bakteri pembusuk yang hidup di tanah bumi adalah kelompok prokariota yang paling umum. Mereka memainkan peran penting dalam siklus nitrogen dan mengembalikan mineral (mineralisasi) ke tanah, yang sangat diperlukan bagi tanaman untuk proses fotosintesis. Bentuk bakteri, hubungannya dengan keberadaan oksigen dan cara makannya beragam. Perwakilan utama dari kelompok ini adalah clostridia pembentuk spora, basil, dan enterobakteri yang tidak membentuk spora.
Tahapan dekomposisi organik
Tahapan penguraian zat organik oleh bakteri pembusuk cukup kompleks dari segi kimia. Secara umum, proses ini dilakukan sebagai berikut:
tongkat jerami
Bakteri yang paling banyak dipelajari adalah Bacillus subtilis, amonifier yang sangat efektif. Hanya E. coli (Escherichia coli), simbion usus kita, yang telah dipelajari dengan lebih baik. Hay bakteri adalah bakteri pembusukan aerobik. Di permukaannya terdapat enzim katalitik protease yang diproduksi oleh bakteri dan digunakan untuk memperoleh energi vital. Protease masuk ke dalam reaksi hidrolisis dengan protein dari lingkungan eksternal dan menghancurkan ikatan peptidanya dengan pelepasan awal rantai besar asam amino, dan kemudian yang lebih kecil. Semua yang dia butuhkan masuk ke dalam kandang, dan apa yang tidak dia butuhkan diberikan. Dan zat beracun tetap ada - hidrogen sulfida dan amonia. Karena gas-gas inilah habitat batang jerami berbau sangat tidak enak.
Tetangga kita
Sekitar 50 triliun mikroorganisme berbeda hidup di usus kita, yaitu sekitar dua kilogram. Dan ini 1,5 kali lebih banyak dari jumlah total sel di seluruh tubuh manusia. Dan siapa masternya di sini, dan siapa simbionnya? Ini, tentu saja, lelucon. Namun di antara varietas tetangga ini ada juga bakteri pembusuk. Manfaat dan bahaya bagi tubuh dari mereka tergantung pada jumlah dan patogenisitasnya. Ada hingga 40.000 bakteri di mulut kita. Lingkungan asam lambung kita dapat menahan lactobacilli, beberapa streptokokus dan sarsin. Jus pankreas dengan enzim pencernaan agresif (lipase dan amilase) disekresikan ke dalam duodenum dan membuatnya hampir sepenuhnya steril.
Di usus kecil dan besar, lingkungannya bersifat basa, seluruh massa mikroflora terkonsentrasi di sini. Di sinilah bakteri membantu kita menyerap vitamin (bifidobacteria), mensintesis vitamin (K dan B) dan menekan flora patogen (E. coli), memecah pati dan selulosa, protein dan lemak (bakteri ammonifikasi) dan ini bukan keseluruhan daftar fungsi yang berguna dari tetangga kita. Dengan kotoran, setiap orang mengeluarkan sekitar 18 miliar bakteri, yang lebih banyak daripada orang di seluruh planet ini. Tetapi bakteri yang sama dapat, dalam kondisi tertentu, menyebabkan penyakit. Itulah sebabnya banyak dari mereka dianggap patogen bersyarat.
Pentingnya Bakteri Busuk
Organisme hidup pertama di planet ini, yang paling efektif dalam hal menempati semua relung ekologi yang ada di planet Bumi, adalah bakteri. Mereka memineralisasi tanah, membuatnya subur. Kembalikan zat anorganik ke dalam siklus. Buang mayat dan produk limbah dari semua organisme hidup di planet ini. Menyediakan manusia dengan sumber daya alam. Mereka membuat hidup kita lebih mudah dan membantu dalam asimilasi komponen makanan. Daftar ini dapat dilanjutkan untuk waktu yang lama. Tentu saja, nilai negatif bakteri pembusuk juga besar. Tetapi alam tahu apa yang dilakukannya dan tugas kita di planet ini bukanlah untuk mengganggu keseimbangan rapuh yang telah dicapai dunia di sekitar kita dalam hampir empat juta tahun ini.