Бактерії гниття: середовище проживання, спосіб харчування, значення в природі

Бактерії гниття: середовище проживання, спосіб харчування, значення в природі

Смрад вигрібних ям і звалищ, що гниють органічні останки - все це викликає у людей стійке почуття огиди. Але, коли перша реакція проходить, і включається здоровий глузд, приходить розуміння, що це обов 'язковий процес життя. За будь-яким гниленням можна побачити нове життя, що зароджується. Це вічний кругообіг речовин у природі. І як не різноманітні живі організми на планеті, дивно, що єдині з них, які відповідають за розкладання - це бактерії гниття.

Що розкладається

Процеси розкладання - це весь спектр реакцій, в результаті яких складні речовини розкладаються до простих і більш стійких. Процесом гниття (амоніфікацією) називають розкладання до простих молекул органічних речовин, що містять азот і сірку. Подібний процес - бродіння - це розкладання безазотистих органічних речовин - цукрів або вуглеводів. І той та інший процеси здійснюють мікроорганізми. З 'ясування механізму цих процесів почалося з дослідів Луї Пастера (1822-1895). Якщо ж подивитися на бактерії гниття виключно з хімічної точки зору, то ми побачимо, що причинами цих процесів є нестійкість органічних сполук і мікроорганізми виступають лише як збудники хімічних реакцій. Але і білок, і кров, і тварини під впливом бактерій піддаються різним типам гниття, то головна роль саме мікроорганізмів незаперечна.

Вивчення предмета триває

Гниття має величезне значення як в економії природи, так і в людській діяльності: від технічних виробництв до розвитку хвороб. Прикладна бактеріологія народилася всього близько 50 років тому, труднощі вивчення і сьогодні величезні. Але перспективи величезні:

  • Гниття і бродіння активно використовується в різних виробництвах - поділ рослинних речовин, рослинних волокон і стебля, зерен від м 'якоті і багато іншого. Вивчення процесів і мікроорганізмів обіцяє нові технології.
  • Видалення органіки необхідно при наданні міцності рослинним матеріалам (папери, деревини, тканини). І нові технології цих виробництв вже в дорозі.
  • Бактерії незамінні в технологіях генної інженерії та виробництві біологічних ліків. а їх здатності захоплювати і виводити хвороботворні організми обіцяє прорив в медицині.

Хто ж вони - ці деструктори?

Бактерії - це ціле царство одноклітинних прокаріотичних (не мають ядра) організмів, яке начитує близько 10 тисяч видів. Але це нам відомих, а взагалі передбачається існування більше мільйона видів. Вони з 'явилися на планеті задовго до нас (3-4 мільйони років тому), були першими її мешканцями і багато в чому саме завдяки їм Земля стала придатною для розвитку інших форм життя. Вперше у власноруч роблений мікроскоп "анімалькулі" побачив у 1676 році голландський натураліст Антоні ван Левенгук. Тільки 1828 року вони отримали свою назву завдяки роботам Християнина Еренберга. Розвиток збільшувальної техніки дозволив Луї Пастеру в 1850 році описати фізіологію і метаболізм бактерій гниття і бродіння, в тому числі хвороботворних. Саме Пастер, винахідник вакцини проти сибірки і сказу, читається засновником бактеріології - науки про бактерії. Другий видатний бактеріолог - німецький лікар Роберт Кох (1843-1910), який відкрив холерний вібріон і туберкульозну паличку.

Такі прості і такі складні

За формою бактерії можуть бути кулясті (кокки), прямі палички (бацили), вигнуті (вібріони), спіральні (спірили). Вони можуть об 'єднуватися - диплококи (два коки), стрептококи (ланцюжок кокків), стафілококи (гроздь кокків). Клітинна стінка з муреїну (полісахарида в сполуці амінокислотами) надає форму організму і захищає вміст клітини. Мембрана клітини з фосфоліпідів може впинатися і здобуде комплекси органів руху (джгутиків). У клітинах немає ядра, а в цитоплазмі знаходяться рибосоми і кільцева ДНК (плазмід). Органелл немає, а функції мітохондрій, хлоропластів виконують мезосоми - випинання мембрани. У деяких є вакуолі: газові виконують функцію переміщення в товщі води, а в запасаючих знаходяться глікоген або крохмаль, жири, поліфосфати.

Як вони харчуються

За типом харчування бактерії бувають автотрофні (самі синтезують органічні речовини) і гетеротрофні (споживають готові органічні речовини). Автотрофи можуть бути фотосинтетиками (зелені і пурпурові) і хемосинтетиками (нітрифікуючі, сіробактерії, залізобактерії). Гетеротрофи бувають сапротрофами (використовують продукти життєдіяльності, відмерлі останки тварин і рослин) і симбіонти (використовують органіку живих організмів). Гниття і бродіння здійснюють сапротрофні бактерії. Для здійснення обміну речовин одним бактеріям необхідний кисень (аероби), а іншим він не потрібен (анаероби).

Армії нашої не злічити

Бактерії живуть скрізь. Буквально. У кожній краплі води, в кожній калюжі, на каменях, у повітрі та ґрунті. Перелічимо лише деякі групи:

  • Ґрунтовні бактерії гниття - середовище проживання ґрунт, саме вони забезпечують кругообіг речовин і без них планета покрилася б трупами.
  • Азотфікуючі бактерії - засвоюють азот з повітря, симбіонти бобових рослин.
  • Молочнокислі - воліють в їжу молочні продукти.
  • Група бактерій кишкових паличок - живуть у нашому кишечнику і допомагають у розщепленні вуглеводів.
  • Хвороботворні - це все бактерії-збудники захворювань.
  • Метанобактерії - бактерії, які зробили для нас той самий метан, на якому ви підігрієте борщ.

Оптимальні умови

Для гниття необхідні певні умови, і саме позбавлення бактерій цих умов лежить в основі нашої кулінарії (стерилізація, пастеризація, консервування і так далі). Для інтенсивного процесу гниття необхідно:


  • Наявність самих бактерій.
  • Зовнішні умови - вологе середовище, температура + 30-40 ° С.

Варіанти можливі різні. Але вода є невід 'ємним атрибутом гідролізу органічних речовин. А ферменти працюють тільки в певному температурному режимі.

Головні амоніфікатори

Бактерії гниття, що живуть у ґрунті землі, це найпоширеніша група прокаріот. Вони відіграють важливу роль у кругообігу азоту і повертають у ґрунт мінеральні речовини (мінералізують) так необхідні рослинам для процесів фотосинтезу. Форма бактерій, їх ставлення до наявності кисню і способи харчування різноманітні. Основні представники даної групи це спороутворюючі клостридії, бацили і неспороутворюючі ентеробактерії.

Етапи розкладання органіки

Стадії розкладання органічних речовин бактеріями гниття з хімічної точки зору досить складні. Загалом цей процес здійснюється таким чином:

  • Метаболізм бактерій (ферментативна складова) заснований на їх можливості розірвати зв 'язки в молекулах азовмісних органічних сполук. У процесі свого харчування вони захоплюють білки і амінокислоти.
  • Зрештою при впливі ферментів-протеаз, в процесі гідролізу вони розкладають їх до простих неорганічних речовин.
  • Продукти. Отримані в результаті цих хімічних реакцій йдуть на будівництво власного організму і використовуються для накопичення енергії у вигляді аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ).

Сінна паличка

Найбільш вивчена бактерія - Bacillus subtilis, дуже ефективний амоніфікатор. Краще за неї вивчено тільки кишкову паличку (Escherichia coli), наш кишковий симбіонт. Сінна паличка - це аеробна бактерія гниття. На її поверхні знаходяться ферменти-каталізатори протеази, вироблені бактерією і використовувані для отримання життєвої енергії. Протеази вступають у реакції гідролізу з білками зовнішнього середовища і руйнують його пептидні в 'язки з вивільненням початку великих ланцюжків амінокислот, а потім все більш дрібних. Все, що їй необхідно, надходить в клітку, а що не потрібно, віддається. І залишаються токсичні речовини - сірководень і аміак. Саме через ці гази місця проживання сінних паличок так неприємно пахнуть.

Наші сусіди

У нашому кишечнику живе приблизно 50 трильйонів різних мікроорганізмів, це десь два кілограми. А це в 1,5 рази більше, ніж загальна кількість клітин всього організму людини. І хто тут господар, а хто сімбіонт? Це, звичайно, жарт. Але серед цього різноманіття сусідів є і бактерії гниття. Користь і шкода для організму від них залежить від їх кількості і патогенності. У нашій ротовій полоті мешкає до сорока тисяч бактерій. Кисле середовище нашого шлунка можуть витримати лактобацили, деякі стрептококи і сарцини. У дванадцятиперстну кишку виділяється сік підшлункової залози з агресивними травними ферментами (ліпази та амілази) і роблять її майже повністю стерильною.

У тонкому і товстому кишечнику середовище лужне, тут зосереджена вся маса мікрофлори. Саме тут бактерії допомагають нам засвоювати вітаміни (біфідобактерії), синтезувати вітаміни (К і В) і придушувати патогенну флору (кишкова паличка), розщеплювати крохмаль і целюлозу, білки і жири (аммоніфікуючі бактерії) і це далеко не весь список корисних функцій наших З калом кожна людина виділяє близько 18 мільярдів бактерій, а це більше, ніж людей на всій планеті. Але ті ж бактерії можуть при певних умовах викликати хвороби. Саме тому багато з них вважаються умовно патогенними.

Значення бактерій гниття

Перші живі організми цієї планети, найефективніші в частині заняття всіх існуючих на планеті Земля екологічних ніш - бактерії. Вони мінералізують ґрунт, роблячи його родючим. Повертають у кругообіг неорганічні речовини. Утилізують трупи і продукти життєдіяльності всіх живих організмів планети. Забезпечують людство природними ресурсами. Роблять наше життя легшим і допомагають у засвоєнні харчових компонентів. Цей список можна продовжувати ще довго. Звичайно, негативне значення гнилих бактерій також велике. Але природа знала, що робила і наше завдання на цій планеті не порушити ту крихку рівновагу, до якої прийшов за ці майже чотири мільйони років світ навколо нас.