А.И. Нетрусов, И.Б. Котова - Микробиология (1125593), страница 55
Текст из файла (страница 55)
170. Цикл серы (обозначения см. на рнс. 1681 Молекулярный азот составляет 80% по массе земной атмосферы, но большинству живых организмов азот доступен только в связанной форме. К фиксации молекулярного азота способны только микроорганизмы, без них цикл азота не мог бы замкнуться (см.
рис. 169). Глобальный цикл серы представлен на рис. ! 70. Роль микроорганизмов в эволюции биосферы Общая гипотетическая схема участия микроорганизмов в эволюции биосферы, отражающая глобальные события в развитии жизни на Земле, представлена на рис. 171. Событием колоссальной важности в истории нашей планеты явилось возникновение оксигенного фотосинтеза, который кардинально изменил физи- 294 Днснронорцноннроаанне Аркен н сульфатредуцнруюгцне бактерии / / / / / / / / / / / / / / / / / е / / / / / / / / / / ! ! ! ! / / / / / Время, млрд лет до н.э. 0 0,2- Содержание Оз (%) Дннозавры «Окнеленная» 20 атмосФера (Оь Нь СО,) Возннкновенне ыегазоя (ыногоклеточноегн) Возннкновенне современных прокарнот Появление эндоеныбнонгов 0,8 1,0 1,5 10 Возннкноаенне озонового слоя Появление Оз в атмосфере Возникновение окенгенного фотосинтеза (ннанобактернн) Анокенгенный фегоеннтез Метаногенез, анегогенез, еульфагредукння Броження Бактерии Архея Эукарнн 2,0 1 О,1 2,4 3,0 Анаэробноз 3,6 ня Химическая эволюння 4,0 «Восстановленная атмосфера (НзО, )Чнз, СН4) 0 -4,5 Формирование Земли Рнс.
171. Основные события в эволюции Земли и участие в них микроорганизмов (' — время, которым датируются самые древние ископаемые остатки прокариот) 295 ко-химические условия земной атмосферы и привел к существенному накоплению органического вещества (рис. 172). Это подтверждается результатами целого ряда изотопных, биохимических и молекулярно-биологических исследований, а также обнаружением микрофоссилий (ископаемых остатков) нитчатых фототрофных микроорганизмов, в частности цианобактерий, возраст которых определяется 1,7 — 3,2 млрд лет. Сохранение ископаемых остатков этих микроорганизмов в течение столь длительного исторического времени объясняется уникальными свойствами их чехлов подвергаться мумификации, литификации и инкрустации соединениями кремния, кальция и т.д. Другими древними свидетельствами развития цианобактерий и циано-бактериальных сообществ являются сгяранаглодингы — слоистые осадочные породы, продук- Содержание органического леше«тел, усл.ел 1 1 сс! 1 0 ! 2 3 4 5 Время, млрд лет Рис.
172. Изменение содержания и соотношения форм органического вещества в эволюции биосферы ты жизнедеятельности микроорганизмов, основанные на осаждении бикарбонатов. Образование строматолитов в настоящее время удается смоделировать в лабораторных условиях. Активное воздействие человека на окружающую среду (развитие промышленности, сельского хозяйства, вырубка лесов, добыча и переработка полезных ископаемых) привело к значительному изменению соотношения залежного и «живого» органического вещества в глобальном масштабе (см.
рис. 172). Контрольные вопросы 1. Перечислите основные методы исследования в экологии микроорганизмов. 2. Проанализируйте достоинства и недостатки известных методов определения количества клеток микроорганизмов. 3. Опишите основные преимущества и ограничения применения ПБР для анализа природных образцов. Как идентифицировать почвенную бактерию без выделения в чистую культуру, применяя молекулярные методы? 4. Назовите возможные последствия интродукции в природные местообитания генетически модифицированных микроорганизмов. 5. Перечислите основные функции микроорганизмов в природе. б.
Каковы характерные черты микробных местообитаний? Назовите четыре типа микробных ниш в водных средах. 7. Назовите наиболее распространенные типы взаимоотношений микроорганизмов друг с другом. Приведите примеры синтрофных ассоциаций. 8. Опишите мутуалистические и паразитические симбиозы с участием микроорганизмов. 9. Что такое экологическая стратегия и как подразделяются микроорганизмы по отношению к этому показателю? 10.
Как образуется и функционирует биопленка? Приведите пример биопленки макроскопического размера и опишите ее строение. 11. Перечислите особенности почвы как среды обитания для микроорганизмов. 12. От каких факторов зависит формирование того или иного типа почв? Какова роль микроорганизмов в этом процессе? 13. Назовите основные газы, вызывающие парниковый эффект, и опишите, как микроорганизмы участвуют в их образовании и потреблении.
Что такое бактериальные газовые фильтры? Как человеческая деятельность влияет на образование и потребление парниковых газов? 14. Что такое ксенобиотики? Можно ли отнести к этой категории полезные ископаемые? 15. Почему необходимо бороться с загрязнением окружающей среды органическими соединениями? Какая группа живых организмов способна метаболизировать ксенобиотики и почему? 1б. Какие химические процессы определяет термин «биодеградация»? Какую роль играют кометаболизм и синтрофия в разрушении устойчивых соединений? 17. Опишите роль гетеротрофов и автотрофов в каждом из основных циклов элементов на Земле (углерода, азота, серы).
18. Как деятельность человека влияет на «увод» и возвращение углерода в его глобальный цикл? 19. Что произойдет, если внезапно прекратится микробная азотфиксация? 20. Назовите наиболее значительные события в истории Земли, связанные с деятельностью микроорганизмов. Глава 12 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ Сферы использования микроорганизмов Свойства микроорганизмов, важные для человеческой практики, позволяют условно подразделить области действия микроорганизмов на две большие группы.
Первая группа включает области действия микроорганизмов, связанные с полезной (положительной) деятельностью микробов, вторая группа охватывает области действия, связанные с негативной (отрицательной) деятельностью по отношению к интересам человека. К первой группе относятся: ° производство продуктов питания (квас, пиво, вино, спирт, уксус, хлеб, молочнокислые, заквашенные и соленые продукты, рыбные и мясные продукты ферментации); ° производство микробного белка (пищевого и кормового) и пищевых добавок; ° получение индивидуальных химических веществ (раствори- тели, газы, ферменты, витамины, антибиотики, органические и аминокислоты, нуклеотиды, биополимеры, алкалоиды, стероиды, гормоны, токсины, стимуляторы роста растений и т.д.); ° получение вакцин и препаратов для медицины, ветеринарии, сельского хозяйства; ° выщелачивание металлов из руд; ° очистка и переработка промышленных и бытовых отходов; ° создание замкнутых систем жизнеобеспечения; ° использование микроорганизмов в качестве тест-систем и биосенсоров; ° использование микроорганизмов в качестве моделей и инструментов научных исследований.
Вторую группу составляют такие процессы, как: ° порча пищевых продуктов; ° микробная коррозия промышленных и бытовых объектов и материалов; ° микробное загрязнение почвы, воды и атмосферы; ° болезнетворность микроорганизмов для человека, животных и растений. 298 Пищевые производства, основанные на микробном метаболизме Еше задолго до того, как были поняты механизмы микробного метаболизма, человек интуитивно научился использовать их в своей жизни. Давно известны способы выпечки хлеба, приготовления кваса, пива, вина.
Например, у народов Севера с древних времен и до наших дней сохранился способ приготовления китового мяса, позволяющий им восполнять недостаток витаминов и аминокислот (сырое мясо заворачивают в шкуру и кладут под снег для «вызревания», происходит развитие микроорганизмов, образующих витамины, а также частичный гидролиз белка, дающий пептиды и аминокислоты). Использование молочиокнелых бактерий.
Издавна люди готовили большое количество продуктов из молока. Эти продукты отлиТаблица 31 Некоторые кнсломолочные продукты н микроорганизмы, прнменяемме прн нх изготовлении Особенности продукты Ацндо- филин Кефир Кумыс Иогурт Масло Бифидо- продукты Сыры Микроорганизмы !.асгаЬас!Вих ааггарЬ!!иг !.асгасоссиз !ос!а гооьр.
!асгий Яассйагатусех зрр.— «кефирные зерна» !.Ь. гге!Ьгиес!гйгцихр. Ьи!лапсиг, 2,Ь. !еггйтапй, Тоги!а арр. Б(ггргасастиз гйепиорййих, !.Ь, г!е!Ьгиес!гйьцрзр. Ьи!яапсиз Ьасгасассиз !асга В$игоЬасгепит зрр. !.аснкассиг хрр., !.асгаЬасй!иг зрр. На поздних стадиях в зависимости от сорта— !.еигаааггос зрр., Реп!с!Й- ит зрр., ВгеггЬасгепит зрр., Рга гатЬасгег!ит зр . Подавляет развитие гнилостной мик иоты Продукт содержит до 1 % этанола, подавляет разви- тие гнилостной мнкробиоты Изготовляется из кобыль- его молока, содержит ло 2 % этанола, подавляет разви- тие гнилосгной микробноты Изготовляется нз коровьего молока низкой жирности, в продукт добавляют стаби- лизаторы типа желатина Брожение помогаег убрать белковую фракцию за счет кислотной денатурацин и придает конечному пролуквкус, аромат и цвет Образуют ацетат н лактат, подавляют развитие гнилостной микробиоты На начальной стадии молоко подвергается действию сычужного фермента репнина чались вкусом, ароматом и питательными свойствами, зависящими от природы используемой закваски.
Общим для таких процессов является образование большого количества молочной кислоты из сахара, что приводит к снижению рН и предотвращает развитие микроорганизмов, вызывающих негативные процессы. Некоторые основные продукты и применяемые при их изготовлении микроорганизмы приведены в табл. 31. Молочнокислое брожение применяется при приготовлении квашеных овощей и кислой капусты, а также при силосовании кормов.
Образующаяся молочная кислота является в этих процессах естественным консервантом. Еше одна область использования молочнокислых бактерий— закваски для мясных и рыбных продуктов. Так готовят некоторые сорта сосисок, колбасы типа салями, сервелат и различные рыбные блюда японской кухни. Исходные культуры в этих процессах— Регйососсиз сегеил1ае, 2асгобасИ1из р1апгагшп, на стадии дозревания иногда Азрег8111ил 81аисиз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
