Bacteriile trăiesc peste tot: pe uscat și pe apă, sub pământ și sub apă, în aer, în corpurile altor creaturi ale naturii. Deci, de exemplu, în corpul unui adult sănătos, reprezentativ al rasei umane, trăiesc peste 10 mii de specii de microorganisme, iar masa lor totală este de la 1 la 3 la sută din greutatea totală a unei persoane. Unele creaturi microscopice folosesc materia organică ca hrană. Printre acestea, bacteriile de degradare ocupă un loc semnificativ. Ei distrug rămășițele cadavrelor de animale și plante, hrănindu-se cu această materie.
proces natural
Descompunerea substanțelor organice este un proces natural și, în plus, obligatoriu, parcă clar planificat de natura însăși. Fără putrezire ar fi imposibil pe Pământ. Și în orice caz, semnele de descompunere înseamnă apariția unei noi vieți, apărând la început. Bacteriile de putregai sunt cele mai mari aici! Printre bogăția formelor de viață organice, ele sunt responsabile pentru acest proces laborios și de neînlocuit.
Ce este decăderea
Concluzia este că cea mai complexă materie din compoziția sa se descompune în elemente mai simple. Înțelegerea modernă a oamenilor de știință despre acest proces, care se transformă în anorganic, poate fi descrisă prin următoarele acțiuni:
- Bacteriile de degradare au un metabolism care rupe chimic legăturile moleculelor organice care conțin azot. Procesul de nutriție are loc sub formă de captare a moleculelor de proteine și aminoacizi.
- Enzimele care sunt produse de microorganisme, în procesul de scindare, eliberează amoniac, amine, hidrogen sulfurat din moleculele de proteine.
- Produsele care intră în putrezire sunt folosite pentru a genera energie.
eliberând amoniac
Ciclul azotului este o componentă importantă a vieții pe Pământ. Și microorganismele implicate în ea sunt unul dintre cele mai numeroase grupuri. În ecosistemele naturale, ele joacă rolul principal de restaurare în mineralizarea solului. De aici și numele - reductor (care înseamnă „restaurare”). Bacteriile amonifiante, adică capabile să elibereze azot din materia organică moartă, sunt larg reprezentate aici. Acestea sunt enterobacterii care nu formează spori, bacili, clostridii care formează spori.
băţ de fân
Bacillus subtilis este una dintre cele mai răspândite bacterii studiate de cercetători. Trăiește în sol, în principal respiră cu oxigen. Compoziția corpului - unul Acesta este un microorganism destul de mare, a cărui imagine poate fi obținută cu o simplă creștere. Pentru nutriție, bățul de fân produce proteaze - enzime catalitice care se află pe învelișul exterior al celulei sale. Cu ajutorul enzimelor, bacteria distruge structura moleculei proteice (legatura peptidică a aminoacizilor), eliberând astfel gruparea amino. De regulă, acest proces are loc în mai multe etape și duce la sinteza energiei în celulă (ATP). Descompunerea cauzată de bacterii (putrezirea) este însoțită de formarea de compuși toxici nocivi pentru om.
Care sunt aceste substante
În primul rând, acestea sunt produsele finale: amoniac și hidrogen sulfurat. De asemenea, cu mineralizarea incompletă, se formează următoarele:
- (cadaverină, de exemplu);
- compuși aromatici (skatol, indol);
- în timpul descompunerii aminoacizilor care conțin sulf, se formează tioli, dimetil sulfoxid.
De fapt, în limitele controlate de sistemul imunitar, procesul de descompunere face parte din procesul digestiv pentru multe animale și pentru oameni. Apare, de regulă, în intestinul gros, iar bacteriile putrefactive joacă un rol principal în acesta. Dar, pe scară largă, otrăvirea cu produse de degradare poate duce la rezultate dezastruoase. O persoană are nevoie de îngrijire medicală urgentă și terapie care restabilește microflora. În plus, acumularea de amoniac în organism poate fi inițiată de anumite tipuri de bacterii, inclusiv Ca urmare, amoniacul se acumulează în unele țesuturi. Dar, odată cu funcționarea normală a tuturor sistemelor, se leagă de uree și apoi este excretat din corpul uman.
Saprotrofe
Bacteriile de degradare sunt clasificate ca saprotrofe, împreună cu bacteriile de fermentație. Atât aceștia, cât și alții descompun compușii organici - care conțin azot și, respectiv, care conțin carbon. În ambele cazuri, se eliberează energie, care este folosită pentru nutriția și susținerea vieții microorganismelor. Fără bacterii de fermentație (de exemplu, laptele fermentat), omenirea nu ar fi primit produse alimentare atât de importante precum chefirul sau brânza. De asemenea, sunt utilizate pe scară largă în gătit și vinificație.
Dar bacteriile saprotrofe pot provoca dezintegrare și acest proces este de obicei însoțit de eliberarea extinsă de dioxid de carbon, amoniac, energie, substanțe toxice pentru oameni, precum și încălzirea substratului (uneori până la autoaprindere). Prin urmare, oamenii au învățat să creeze condiții în care bacteriile de degradare își pierd capacitatea de a se reproduce sau pur și simplu mor. Astfel de măsuri de conservare a alimentelor includ sterilizarea și pasteurizarea, datorită cărora conservarea poate fi conservată pentru o perioadă relativ lungă de timp. Bacteriile își pierd și proprietățile atunci când produsul este înghețat. Și în cele mai vechi timpuri, când metodele moderne nu erau încă cunoscute, produsele erau protejate de deteriorarea de către microflora patogenă prin uscare, sărare, zahăr, deoarece microorganismele își încetează activitatea vitală într-un mediu sărat și zaharat, iar în timpul uscării, cea mai mare parte a apei necesare. pentru reproducerea bacteriilor este eliminată.
Bacteriile de degradare: importanța microorganismelor în biosferă
Rolul bacteriilor de acest fel pentru întreaga viață de pe Pământ cu greu poate fi supraestimat. În biosferă, datorită activității lor amonifiante, se desfășoară constant procesul de descompunere a animalelor și plantelor moarte, urmat de mineralizarea acestora. Substanțele simple și compușii anorganici formați ca urmare a acestui fapt, inclusiv dioxid de carbon, amoniac, hidrogen sulfurat și altele, participă la ciclul substanțelor, servesc ca hrană pentru plante, închid tranziția energiei de la un reprezentant al florei și faunei. al Pământului către altul, oferind oportunitatea nașterii unei noi vieți.
Eliberarea de azot nu este disponibilă pentru plantele superioare și, fără participarea bacteriilor de descompunere, acestea nu s-ar putea hrăni și dezvolta pe deplin.
Bacteriile de degradare sunt direct implicate în procesele de formare a solului, descompunând materia organică moartă în părțile sale constitutive. Această proprietate joacă un rol indispensabil în agricultură și alte activități umane.
În cele din urmă, fără activitatea vitală menționată mai sus a microorganismelor, suprafața Pământului, inclusiv spațiile de apă, ar fi presărată cu cadavre nedescompuse de animale și plante, iar un număr considerabil dintre acestea au murit în timpul existenței planetei!
Procesele putrefactive sunt parte integrantă a circulației substanțelor pe planetă. Și se întâmplă continuu datorită microorganismelor minuscule. Este vorba despre bacterii putrefactive care descompun rămășițele animalelor, fertilizează solul. Desigur, nu totul este atât de roz, deoarece microorganismele pot strica iremediabil alimentele din frigider sau, mai rău, pot provoca intoxicații și disbacterioză intestinală.
Dezintegrarea este descompunerea compușilor proteici care fac parte din organismele vegetale și animale. În acest proces, compușii minerali sunt formați din substanțe organice complexe:
- sulfat de hidrogen;
- dioxid de carbon;
- amoniac;
- metan;
- apă.
Putregaiul este întotdeauna însoțit de un miros neplăcut. Cu cât „dragul” era mai intens, cu atât procesul de descompunere a mers mai departe. Care este „aroma” emisă de rămășițele unei pisici moarte în colțul îndepărtat al curții.
Un factor important pentru dezvoltarea microorganismelor în natură este tipul de nutriție. Bacteriile putrefactive se hrănesc cu substanțe organice gata preparate, de aceea sunt numite heterotrofe.
Temperatura cea mai favorabilă pentru degradare variază între 25-35°C. Dacă bara de temperatură este redusă la 4-6 ° C, atunci activitatea vitală a bacteriilor putrefactive poate fi suspendată în mod semnificativ, dar nu complet. Doar o creștere a temperaturii în intervalul de 100°C poate provoca moartea microorganismelor.
Dar la temperaturi foarte scăzute, degradarea se oprește complet. Oamenii de știință au găsit în mod repetat în pământul înghețat al Nordului Îndepărtat corpurile oamenilor antici și ale mamuților, care au fost conservate remarcabil, în ciuda mileniilor trecute.
Curățătorii naturii
În natură, bacteriile putrefactive joacă rolul de ordonatori. O cantitate imensă de deșeuri organice este colectată în întreaga lume:
- resturi de animale;
- frunze cazatoare;
- copaci căzuți;
- ramuri rupte;
- paie.
bacterii putrefactive din tuberculii florilor
Ce s-ar întâmpla cu locuitorii Pământului, dacă nu ar exista mici curățători? Planeta s-ar transforma pur și simplu într-o groapă de gunoi nepotrivită vieții. Dar procariotele putrede își fac sincer treaba în natură, transformând materia organică moartă în humus. Nu numai că este bogat în substanțe utile, dar lipește și bulgări de pământ, dându-le putere. Prin urmare, solul nu este spălat de apă, ci, dimpotrivă, rămâne în el. Plantele primesc umiditate și hrană dătătoare de viață dizolvate în apă.
Ajutoarele omului
Omul a apelat de multă vreme la ajutorul bacteriilor putrefactive în agricultură. Fără ele, nu se poate crește o recoltă bogată de cereale, nu se poate crește capre și oi, nu se poate obține lapte.
Dar este interesant că procesele putrefactive sunt folosite și în producția tehnică. De exemplu, atunci când îmbrăcăm pielea, acestea sunt supuse în mod deliberat la putrezire. Pieile astfel tratate pot fi curățate cu ușurință de lână, bronzate și înmuiate.
Dar microorganismele putrefactive pot provoca, de asemenea, daune semnificative economiei. Microbilor le place să mănânce alimente umane. Și asta înseamnă că mâncarea va fi pur și simplu stricată. Utilizarea lor devine periculoasă pentru sănătate, deoarece poate duce la otrăvire severă, care va necesita un tratament pe termen lung.
Vă puteți asigura stocurile alimentare cu ajutorul:
- congelare;
- uscare;
- pasteurizare.
Corpul uman este în pericol
Procesul de degradare, din păcate, afectează corpul uman din interior. Centrul de localizare al bacteriilor putrefactive este intestinul. Aici alimentele nedigerate se descompun și eliberează toxine. Ficatul și rinichii, cât pot de bine, țin la loc presiunea substanțelor toxice. Dar uneori sunt incapabili să facă față supraîncărcărilor și apoi începe o tulburare în activitatea organelor interne, care necesită tratament imediat.
Prima țintă este sistemul nervos central. Oamenii se plâng adesea de aceste tipuri de afecțiuni:
- iritabilitate;
- durere de cap;
- oboseală constantă.
Otrăvirea constantă a corpului cu toxine din intestine accelerează semnificativ îmbătrânirea. Multe boli sunt semnificativ „mai tinere” din cauza leziunilor constante ale ficatului și rinichilor de către substanțele toxice.
De multe decenii, medicii luptă fără milă cu bacteriile putrefactive din intestine cu cele mai extraordinare metode de tratament. De exemplu, pacienții au fost supuși unei intervenții chirurgicale pentru îndepărtarea intestinului gros. Desigur, acest tip de procedură nu a dat niciun efect, dar au existat multe complicații.
Știința modernă a ajuns la concluzia că este posibilă restabilirea metabolismului în intestine cu ajutorul bacteriilor de acid lactic. Se crede că bacilul acidophilus luptă cel mai activ cu ei.
Prin urmare, tratamentul și prevenirea disbacteriozei intestinale trebuie să fie însoțite de produse lactate fermentate:
- lapte acidofil;
- iaurt acidofil;
- pasta de acidophilus.
Este ușor să le prepari acasă din lapte pasteurizat și starter acidophilus, care pot fi achiziționate de la o farmacie. Compoziția starterului include bacterii acidophilus uscate, ambalate într-un recipient sigilat.
Industria farmaceutică oferă produsele sale pentru tratamentul disbiozei intestinale. Medicamentele pe bază de bifidobacterii au apărut în lanțurile de farmacii. Au un efect complex asupra întregului organism și nu numai că suprimă microbii putrefactivi, ci și îmbunătățesc metabolismul, promovează sinteza vitaminelor și vindecă ulcerele din stomac și intestine.
Poți bea lapte?
Disputele privind oportunitatea consumului de lapte de către oamenii de știință au loc de mulți ani. Cele mai bune minți ale omenirii s-au împărțit în oponenți și apărători ai acestui produs, dar nu au ajuns la un consens.
Corpul uman este programat încă de la naștere să consume lapte. Acesta este principalul aliment pentru bebeluși în primul an de viață. Dar, în timp, în organism apar modificări și își pierde capacitatea de a digera multe componente ale laptelui.
Dacă vrei cu adevărat să te răsfeți, va trebui să ții cont de faptul că laptele este un preparat independent. O delicatesă familiară din copilărie, laptele cu chiflă dulce sau pâine proaspătă, din păcate, nu este disponibilă pentru adulți. Intrând în mediul acid al stomacului, laptele se coagulează instantaneu, învăluie pereții și nu permite digerarea restului alimentelor timp de 2 ore. Acest lucru provoacă degradarea, formarea de gaze și toxine și, ulterior, probleme în intestine și tratament pe termen lung.
Un pahar de lapte se poate bea fie cu o oră înainte de masă, fie cu 2 ore după aceasta. Dar este mai bine să-l înlocuiți cu produse lactate fermentate și apoi totul va cădea la loc.
Degradarea sau amonificarea este distrugerea de către bacterii a substanțelor organice care conțin azot. Procesul de degradare are loc peste tot: cadavrele animalelor și plantelor învechite putrezesc, putrezesc carnea și produsele din pește, rădăcinile deteriorate, frunzele putrezesc în pădure, plantele în corpurile de apă; substanțele azotate putrezesc în gunoi de grajd și sol; în intestinul gros al animalelor și al oamenilor, are loc putrezirea reziduurilor alimentare. Putrerea este însoțită de eliberarea de dioxid de carbon, precum și de multe gaze cu miros neplăcut (indol, skatol, hidrogen sulfurat, metan etc.). În plus, în timpul dezintegrarii, sunt eliberate otrăvuri organice - ptomaine, astfel încât hrana stricată nu trebuie hrănită animalelor. Multe tipuri diferite de bacterii, atât anaerobe, cât și aerobe, sunt implicate în procesul de putrefacție. Unele tipuri de bacterii descompun substanțele organice complexe în substanțe mai simple cu care se hrănesc alte specii; flora celei de-a doua specii de bacterii este înlocuită cu o a treia specie etc., până când materia organică este mineralizată într-un număr de substanțe simple, precum apă, săruri minerale, dioxid de carbon, amoniac, hidrogen sulfurat etc. în același timp, energia latentă conținută în materia organică este eliberată și merge către activitatea vitală a bacteriilor. Uneori, excesul de energie este folosit pentru încălzire, de exemplu în descompunerea fânului, sau energia este eliberată sub formă de lumină, de așa-numitele bacterii luminoase, de exemplu, atunci când carnea stricat putrezește.
Vom analiza procesele de activitate bacteriană care au loc în gunoi de grajd și în sol. În primul rând, trebuie amintit că gunoiul de grajd conține o cantitate mare de uree, care, sub influența bacterii de amonificare se leagă de el însuși două molecule de H 2 O și se transformă în carbonat de amoniu (NH 4) 2 CO 3:
CO (NH 2) 2 + 2H 2 O \u003d (NH 4) 2 CO 3.
Procesul nu se oprește de obicei la aceasta, deoarece (NH 4) 2 CO 3 se descompune în gunoi de grajd și sol cu formarea de 2NH 3, CO 2 și H 2 O. Când amoniacul interacționează cu acizii din sol, sărurile de amoniu mai stabile sunt din nou formate (de exemplu, 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4).
Sărurile de amoniu, sub influența bacteriilor de nitrificare, găsite în număr mare în gunoi de grajd și în sol, sunt transformate în săruri de acid azotic printr-o fază intermediară a acidului azotic. Datorită energiei de oxidare în acest proces, activitatea vitală a bacteriilor de nitrificare continuă. Procesul de nitrificare este procesul de formare a salitrului în sol și știm cât de importantă este prezența acestei săruri în sol pentru creșterea plantelor verzi. Faptul că formarea salitrului în sol este un proces biologic a fost dovedit pentru prima dată de oamenii de știință J. Schlesing și A. Sh. Muntz. Au luat tuburi lungi și groase de sticlă și le-au umplut cu nisip. Apoi, o soluție de sare de amoniu a fost turnată prin capătul superior al tubului și lichidul care curge prin capătul inferior al tubului a fost examinat. Lichidul care se scurgea conținea săruri de acid azotic, iar sărurile de amoniac au dispărut din acesta. Tratând tuburile cu nisip cu vapori de cloroform sau încălzind la o temperatură de 110 °, cercetătorii au demonstrat că procesul de transformare a sărurilor de amoniu în salpetru este transformat, din care au ajuns la concluzia că nitrificarea depinde de un fel de microorganisme vii.
În 1889, celebrul microbiolog rus S. N. Vinogradsky a izolat din sol culturi pure de bacterii de nitrificare din două genuri, care apar întotdeauna împreună și sunt într-un fel de simbioză. Prima bacterie (Nitrosomonas) (Fig. 1) transformă sărurile de amoniu, sau mai degrabă amoniacul eliberat în timpul descompunerii lor, în acid azotic:
2NH 3 + 3O 2 \u003d 2HNO 2 + 2H 2 O + 158 de calorii mari, adică realizează prima fază de nitrificare. Acidul azot nu se acumulează, dar cu ajutorul unei a doua bacterii (Nitrobacter) se oxidează imediat în acid azotic:
2HNO 2 + O 2 = 2HNO 3 + 38 de calorii mari. Acidul azotic, interacționând cu cationii Na + , Ca ++ , K + și alții, formează salitrul.
Fig.1. :
I - nitrosomonas. II - Azotobacter.
Mai târziu, bacterii similare au fost găsite în soluri din diferite țări. Succesul nitrificării depinde de prezența unei umidități suficiente în sol, a unei cantități suficiente de săruri de calciu care leagă acidul azotic și, de asemenea, de accesul aerului în sol, deoarece bacteriile de nitrificare sunt aerobe obligatorii. De aici și necesitatea unei lucrari adecvate în adâncime.
După cum se poate observa din formulele de reacție de mai sus, nitrificarea este însoțită de eliberarea de energie. Această energie chimică de oxidare este folosită pentru a descompune dioxidul de carbon și pentru a forma substanțe organice care alcătuiesc corpul bacteriilor. Acest tip de sinteză a substanțelor organice, care constă în conversia unei forme de energie chimică în alta, se numește chimiosinteză.
Ca un contrast direct cu aceste bacterii benefice, în solurile foarte compactate există bacterii denitrificatoare, producând distrugerea sărurilor nitrate până la eliberarea de azot liber în aer. Procesul de denitrificare este dăunător plantelor agricole, care trebuie continuat să fie combatete.Tactarea puternică a solului asociată cu prelucrarea necorespunzătoare și formarea unei cruste dense la suprafață sporește acest proces dăunător, deoarece bacteriile de denitrificare sunt anaerobe.
Pe lângă bacteriile enumerate mai sus, în sol există și bacterii extrem de interesante și utile, care au capacitatea de a lega azotul liber din aer și de a-l pune la dispoziție pentru hrănirea plantelor verzi. Una dintre aceste bacterii Azotobacter (Fig. 1, II) este aerobă, iar cealaltă, Clostridium pasteurianum, este anaerobă. Dezvoltarea cu succes a bacteriilor fixatoare de azot este asociată cu dezvoltarea algelor din sol. Acestea din urmă formează carbohidrați și alte substanțe neazotate necesare dezvoltării bacteriilor fixatoare de azot.
Când studiem fiziologia plantelor, vom analiza problema unei bacterii benefice care captează azotul liber din aer (Bacterium radicicola), care se găsește în sol și pătrunde în rădăcinile plantelor leguminoase, pe care se dezvoltă noduli.
ÎNÎn metabolismul microorganismelor, substanțele care conțin azot suferă diferite transformări. Din întâmplare, asemănarea superficială, diferitele tipuri de deteriorare a alimentelor sunt adesea numite putrezire. Cu toate acestea, putrefacția este un proces de descompunere profundă a substanțelor proteice de către microorganisme.
Capacitatea de a descompune substanțele proteice într-o oarecare măsură este caracteristică multor microorganisme. Unele dintre ele descompun proteinele direct, altele pot afecta doar produșii de descompunere mai mult sau mai puțin simpli ai unei molecule de proteine, cum ar fi peptidele, aminoacizii etc.
Produșii de descompunere a proteinelor sunt folosiți de microbi pentru a sintetiza substanțele corpului lor și, de asemenea, ca material energetic.
Chimia descompunerii proteinelor. Dezintegrarea este un proces biochimic complex, în mai multe etape, a cărui natură și rezultatul final depind de compoziția proteinelor degradabile, de condițiile procesului și de tipurile de microorganisme care o cauzează.
Substanțele proteice nu pot pătrunde direct în celulele microorganismelor; prin urmare, numai acele microorganisme care posedă enzime proteolitice - exoproteazele secretate de celule în mediu pot folosi proteine.
Procesul de descompunere a proteinelor începe cu hidroliza lor. Produșii primari de hidroliză sunt peptonele și peptidele. Ele sunt descompuse în aminoacizi, care sunt produșii finali ai hidrolizei.
Diferiții aminoacizi formați în timpul descompunerii proteinelor sunt utilizați de microorganisme sau suferă modificări ulterioare, de exemplu, dezaminare, rezultând formarea amoniacului și a diferiților compuși organici.Procesul de dezaminare poate avea loc în diferite moduri.Există hidrolitice, oxidative și dezaminare reductivă.
Dezaminarea hidrolitică este însoțită de formarea de hidroxiacizi și amoniac. Dacă în același timp are loc și decarboxilarea aminoacidului, atunci se formează alcool, amoniac și dioxid de carbon:
1 Datorită faptului că amoniacul este întotdeauna prezent în produsele finale ale descompunerii proteinelor, procesul de putrefacție este numit și amonificarea substanțelor proteice.
În timpul deminării oxidative, se formează acizi ceto și amoniac:
Dezaminarea reductivă produce acizi carboxilici și amoniac:
Din ecuațiile de mai sus se poate observa că printre produșii de descompunere ai aminoacizilor, în funcție de structura radicalului lor (R), se găsesc diverși acizi organici și alcooli. Deci, în timpul descompunerii aminoacizilor grași, formic, acetic, propionic, butiric și alți acizi, se pot acumula propil, butilic, amil și alți alcooli. În timpul descompunerii aminoacizilor aromatici, produșii intermediari sunt produse de degradare caracteristice: fenol, crezol, skatol, indol - substanțe cu miros foarte neplăcut. În timpul descompunerii aminoacizilor care conțin sulf, hidrogen sulfurat sau derivații săi - se obțin mercaptani (de exemplu, metil mercaptan CH 3 SH). Mercaptanii au un miros de ou stricat, care este vizibil chiar și la concentrații neglijabile.
Diaminoacizii formați în timpul hidrolizei proteinelor pot fi decarboxilați fără a îndepărta amoniacul, rezultând diamine și dioxid de carbon. De exemplu, lizina este transformată în cadaverină:
În mod similar, ornitina este transformată în putrescină.
Cadaverina, putrescina și alte amine putrescine sunt adesea grupate sub denumirea generală de ptomaine (otrăvuri cadaverice), unele dintre ele având proprietăți otrăvitoare.
Conversia ulterioară a compușilor organici azotați și fără azot care rezultă din descompunerea diferiților aminoacizi depinde de condițiile de mediu și de compoziția microflorei. Microorganismele aerobe oxidează acești compuși astfel încât să poată fi pe deplin mineralizați. În acest caz, produsele finale ale degradarii sunt amoniacul, dioxidul de carbon, apa, hidrogenul sulfurat, sărurile acidului fosforic. În condiții anaerobe, nu există o oxidare completă a produșilor intermediari de descompunere a aminoacizilor. În acest sens, pe lângă amoniac și dioxid de carbon, se acumulează diverși acizi organici, alcooli, amine și alți compuși organici, printre care pot exista substanțe cu proprietăți toxice și substanțe care conferă materialului putrezitor un miros dezgustător.
Agenți cauzatori ai cariilor. Printre numeroasele microorganisme
capabile să descompună proteinele într-un grad sau altul, microorganismele care provoacă o descompunere profundă a proteinelor - de fapt putrefacția - au o importanță deosebită. Astfel de microorganisme sunt numite putrefactive. Dintre acestea, bacteriile sunt cele mai importante. Bacteriile putrefactive pot fi formatoare de spori și neformatoare de spori, aerobe și anaerobe. Multe dintre ele sunt mezofile, dar există rezistente la frig și la căldură. Majoritatea sunt sensibile la aciditatea mediului.
Cei mai comuni și activi agenți patogeni ai proceselor putrefactive sunt următorii.
Fân și bețișoare de cartofi 1 - bacterii aerobe, mobile, gram-pozitive, care formează spori
Orez. 32. Tu. subtilări:
dar- bastoane si spori ovali; b - colonie
(Fig. 32). Sporii lor sunt foarte rezistenți la căldură. Temperatura optimă pentru dezvoltarea acestor bacterii este de 35–45 °C, creșterea maximă este la o temperatură de aproximativ 50–55 °C; la temperaturi sub 5 ° C, nu se înmulțesc. Pe lângă descompunerea proteinelor, astfel de bacterii sunt capabile să descompună substanțele pectinice, polizaharidele țesuturilor vegetale și să fermenteze carbohidrații. Fânul și bastoanele de cartofi sunt larg răspândite în natură și sunt agenții cauzatori ai alterarii multor alimente. Ele produc substanțe antibiotice care inhibă creșterea multor bacterii patogene și saprofite.
Bacteriile din genul Pseudomonas sunt tije aerobe mobile, cu flagel polar, care nu formează spori și sunt Gram-negative (Fig. 33a). Multe „specii sunt rezistente la frig, temperatura minimă a creșterii lor este de la -2 la -5 ° C, optimul este de aproximativ 20 ° C. Multe pseudomonas, pe lângă activitatea proteolitică, au activitate lipolitică; sunt capabile să fermenteze. carbohidrați cu formarea de acizi, secretă mucus.Dezvoltare
1 În conformitate cu Codul internațional de nomenclatură pentru bacterii, fânul și bețișoarele de cartofi sunt considerate sinonime ale unei singure specii - Bacillus subtilis.
iar activitatea biochimică a acestor bacterii este inhibată semnificativ la pH sub 5,5 și 5–6% concentrație de NaCl în mediu. Pseudomonas sunt larg răspândite în natură, sunt antagoniști ai unui număr de bacterii și mucegaiuri, deoarece formează substanțe antibiotice. Unele specii de Psudomo-nas sunt agenți cauzali ai bolilor (bacteriozei) plantelor cultivate, fructelor și legumelor.
Proteus (Proteus vulgaris) sunt mici baghete gram-negative, nesporante, cu proprietăți putrefactive pronunțate. Substraturile proteice capătă un miros putrefactiv puternic în timpul dezvoltării proteusului în ele. În funcție de stare
Orez. 33.
dar - Pseudomonas; b - Proteus vulgaris
viață, aceste bacterii își pot schimba vizibil forma și dimensiunea (Fig. 33, b).
Proteus este un anaerob facultativ; fermentează carbohidrații cu formarea de acizi și gaze. Se dezvoltă bine atât la o temperatură de 25 ° C, cât și la 37 ° C, încetând să se înmulțească doar la o temperatură de aproximativ 5 ° C, totuși se poate păstra și în alimente congelate.
O trăsătură caracteristică a proteusului este mobilitatea sa foarte energetică. Această proprietate stă la baza metodei de detectare a proteusului pe produsele alimentare și de separare a acestuia de bacteriile însoțitoare. Unele tipuri de proteus secretă substanțe care sunt toxice pentru oameni (vezi p. 159).
Clostridium putricum (Fig. 34, dar)- bacil anaerob mobil, formator de spori. Sporii săi relativ mari sunt localizați mai aproape de capătul celulei, care în acest caz devine asemănător cu o tobă. Sporii sunt destul de rezistenti la caldura. Această bacterie nu fermentează carbohidrații. Proteinele se descompun cu formarea unei cantități mari de gaze (NH 3 , H2S). Temperatura optimă de dezvoltare este de 37–43 °C, cea minimă este de 5 °C.
Clostridium sporogertes (Fig. 34, b)- bacil anaerob mobil purtător de spori. Sporii sunt rezistenți la căldură, în celulă se află mai aproape de capătul acesteia. Caracteristic este formarea foarte rapidă (în prima zi de creștere) a sporilor. Această bacterie fermentează carbohidrații cu formarea de acizi și gaze, are o capacitate lipolitică. În timpul descompunerii proteinelor, hidrogenul sulfurat este eliberat din abundență. Temperatura optimă de dezvoltare este de 35–40 °C, cea minimă este de aproximativ 5 °C.
Ambele tipuri de clostridii sunt cunoscute ca agenți cauzali ai alterarii alimentelor conservate (carne, pește etc.).
Orez. 34.
dar - Clostridium putricum; b - Clostridium sporogenes
Semnificația practică a proceselor de degradare. Microorganismele putrefactive cauzează adesea daune mari economiei naționale, provocând deteriorarea celor mai valoroase și bogate în proteine produse alimentare, cum ar fi carnea și produsele din carne, peștele și produsele din pește, ouăle, laptele etc. Dar aceste microorganisme joacă un rol pozitiv important. in circulatia substantelor in natura, mineralizarea substantelor proteice, patrunderea in sol, apa.
Duhoarea gropilor și haldelor, a resturilor organice putrezite - toate acestea provoacă un sentiment persistent de dezgust în oameni. Dar, când prima reacție trece și bunul simț se activează, se înțelege că acesta este un proces obligatoriu al vieții. În spatele oricărei putreziri, poți vedea noua viață care se așteaptă. Acesta este ciclul etern al substanțelor din natură. Și oricât de diverse sunt organismele vii de pe planetă, este surprinzător că singurele care sunt responsabile de descompunere sunt bacteriile de degradare.
Ce se descompune
Procesele de descompunere reprezintă întreaga gamă de reacții, în urma cărora substanțele complexe se descompun în altele mai simple și mai stabile. Procesul de putrefacție (amonificare) este descompunerea în molecule simple de substanțe organice care conțin azot și sulf. Un proces similar - fermentația - este descompunerea substanțelor organice fără azot - zaharuri sau carbohidrați. Ambele procese sunt efectuate de microorganisme. Elucidarea mecanismului acestor procese a început cu experimentele lui Louis Pasteur (1822-1895). Dacă ne uităm la bacteriile de putrefacție exclusiv din punct de vedere chimic, vom vedea că cauzele acestor procese sunt instabilitatea compușilor organici și microorganismele acționează doar ca agenți cauzali ai reacțiilor chimice. Dar atât proteinele, cât și sângele, precum și animalele sub influența bacteriilor suferă diferite tipuri de degradare, atunci rolul dominant al microorganismelor este incontestabil.
Studiul subiectului continuă
Degradarea are o mare importanță atât în economia naturii, cât și în activitatea umană: de la producția tehnică până la dezvoltarea bolilor. Bacterologia aplicată s-a născut cu doar aproximativ 50 de ani în urmă, iar dificultățile de studiu sunt și astăzi enorme. Dar perspectivele sunt uriașe:
Cine sunt acești distrugători?
Bacteriile sunt un întreg regn de organisme unicelulare procariote (fără nucleu), care citește aproximativ 10 mii de specii. Dar acest lucru ne este cunoscut și, în general, se presupune existența a peste un milion de specii. Au apărut pe planetă cu mult înaintea noastră (cu 3-4 milioane de ani), au fost primii săi locuitori și, în mare măsură, datorită lor, Pământul a devenit potrivit pentru dezvoltarea altor forme de viață. Pentru prima dată, în 1676, naturalistul olandez Anthony van Leeuwenhoek a văzut „animalcule” în propriul său microscop realizat manual. Abia în 1828 și-au primit numele din opera lui Christian Ehrenberg. Dezvoltarea tehnologiei de mărire a permis lui Louis Pasteur în 1850 să descrie fiziologia și metabolismul bacteriilor de degradare și fermentație, inclusiv agenții patogeni. A fost Pasteur, inventatorul vaccinului cu antrax și rabie, care este considerat fondatorul bacteriologiei, știința bacteriilor. Al doilea bacteriolog remarcabil este medicul german Robert Koch (1843-1910), care a descoperit Vibrio cholerae și bacilul tuberculozei.
Atât de simplu și atât de complex
Forma bacteriilor poate fi sferică (coci), tije drepte (bacili), curbată (vibrio), spirală (spirila). Se pot uni - diplococi (doi coci), streptococi (un lanț de coci), stafilococi (mănunchi de coci). Peretele celular al mureinei (un polizaharid combinat cu aminoacizi) dă formă corpului și protejează conținutul celulei. Membrana celulară a fosfolipidelor se poate invagina și conține complexe de organe de mișcare (flagela). Celulele nu au nucleu, dar citoplasma conține ribozomi și ADN circular (plasmide). Nu există organele, iar funcțiile mitocondriilor și cloroplastelor sunt îndeplinite de mezosomi - proeminențe ale membranei. Unele au vacuole: vacuolele gazoase îndeplinesc funcția de deplasare în coloana de apă, iar depozitarea conține glicogen sau amidon, grăsimi, polifosfați.
Cum mănâncă ei
După tipul de nutriție, bacteriile sunt autotrofe (sintetizează ei înșiși substanțele organice) și heterotrofe (consumă substanțe organice gata preparate). Autotrofele pot fi fotosintetice (verzi și violete) și chemosintetice (nitrifiante, bacterii sulfuroase, bacterii de fier). Heterotrofele sunt saprotrofe (folosesc deșeuri, resturi moarte de animale și plante) și simbioți (folosesc materia organică a organismelor vii). Degradarea și fermentația sunt efectuate de bacterii saprotrofe. Unele bacterii au nevoie de oxigen pentru a desfășura metabolismul (aerobi), în timp ce altele nu au nevoie de acesta (anaerobe).
Armatele noastre nu pot fi numărate
Bacteriile trăiesc peste tot. Literalmente. În fiecare picătură de apă, în fiecare băltoacă, pe stânci, în aer și sol. Iată doar câteva dintre grupuri:
Conditii optime
Anumite condiții sunt necesare pentru putrefacție, iar privarea bacteriilor de aceste condiții este baza gătirii noastre (sterilizare, pasteurizare, conserve și așa mai departe). Pentru un proces intensiv de degradare, este necesar:
- Prezența bacteriilor în sine.
- Condiții externe - mediu umed, temperatură +30-40 °С.
Sunt posibile diverse opțiuni. Dar apa este un atribut esențial al hidrolizei substanțelor organice. Și enzimele funcționează numai într-un anumit regim de temperatură.
Principalii amoniificatori
Bacteriile de degradare care trăiesc în solul pământului sunt cel mai comun grup de procariote. Ele joacă un rol important în ciclul azotului și returnează mineralele (mineralizează) în sol, care sunt atât de necesare plantelor pentru procesele de fotosinteză. Forma bacteriilor, relația lor cu prezența oxigenului și modalitățile de hrănire sunt diverse. Principalii reprezentanți ai acestui grup sunt clostridiile care formează spori, bacili și enterobacterii care nu formează spori.
Etape de descompunere organică
Etapele de descompunere a substanțelor organice de către bacteriile de descompunere sunt destul de complexe din punct de vedere chimic. În general, acest proces se desfășoară după cum urmează:
băţ de fân
Cea mai studiată bacterie este Bacillus subtilis, un amonifiant foarte eficient. Doar E. coli (Escherichia coli), simbiotul nostru intestinal, a fost mai bine studiat. Bacteria de fân este o bacterie aerobă de degradare. Pe suprafața sa se află enzime catalitice protează produse de bacterii și folosite pentru a obține energie vitală. Proteazele intră în reacții de hidroliză cu proteinele din mediul extern și distrug legăturile sale peptidice odată cu eliberarea începutului de lanțuri mari de aminoacizi, apoi a celor mai mici. Tot ce are nevoie intră în cușcă, iar ceea ce nu are nevoie este dat. Și rămân substanțe toxice - hidrogen sulfurat și amoniac. Din cauza acestor gaze, habitatele bastoanelor de fân miros atât de neplăcut.
Vecinii nostri
În intestinele noastre trăiesc aproximativ 50 de trilioane de microorganisme diferite, ceea ce înseamnă aproximativ două kilograme. Și acesta este de 1,5 ori mai mult decât numărul total de celule din întregul corp uman. Și cine este maestrul aici și cine este simbiotul? Aceasta este, desigur, o glumă. Dar printre această varietate de vecini există și bacterii de descompunere. Beneficiile și daunele aduse organismului de la acestea depind de numărul și patogenitatea lor. Există până la 40.000 de bacterii în gura noastră. Mediul acid al stomacului nostru poate rezista la lactobacili, unii streptococi și sarcine. Sucul pancreatic cu enzime digestive agresive (lipaze și amilaze) este eliberat în duoden și îl face aproape complet steril.
În intestinul subțire și gros, mediul este alcalin, întreaga masă de microfloră este concentrată aici. Aici bacteriile ne ajută să absorbim vitaminele (bifidobacterii), să sintetizăm vitaminele (K și B) și să suprimăm flora patogenă (E. coli), să descompună amidonul și celuloza, proteinele și grăsimile (bacteriile amonifiante) și aceasta nu este toată lista. a funcţiilor utile ale vecinilor noştri. Cu fecale, fiecare persoană excretă aproximativ 18 miliarde de bacterii, ceea ce este mai mult decât oamenii de pe întreaga planetă. Dar aceleași bacterii pot provoca, în anumite condiții, boli. De aceea, multe dintre ele sunt considerate condiționat patogene.
Importanța bacteriilor putregaiului
Primele organisme vii ale acestei planete, cele mai eficiente în ceea ce privește ocuparea tuturor nișelor ecologice existente pe planeta Pământ, sunt bacteriile. Ele mineralizează solul, făcându-l fertil. Readuceți substanțele anorganice în ciclu. Aruncați cadavrele și produsele reziduale ale tuturor organismelor vii de pe planetă. Oferiți omenirii resurse naturale. Ne ușurează viața și ajută la asimilarea componentelor alimentare. Această listă poate fi continuată mult timp. Desigur, valoarea negativă a bacteriilor putrefactive este, de asemenea, mare. Dar natura știa ce face și sarcina noastră pe această planetă este să nu rupem echilibrul delicat la care a ajuns lumea din jurul nostru în aceste aproape patru milioane de ani.