Значение бактерий в природе и жизни человека
· Осуществление круговорота биогенных элементов ( азота , серы , фосфора , кислорода и др. ) – замыкают биогеохимические циклы элементов
· Формирование земной коры и образование осадочных горных пород
· Почвообразование
· Образование и распад гумуса ( повышение плодородия почвы )
Гумус или перегной – верхний плодородный слой почвы образующийся из разложившегося органического вещества (растительные и животные остатки ) , содержащий питательные вещества и обладающий особыми физико-химическими свойствами ( например , способность удерживать воду )
q Плодородие почвы – способность почвы обеспечивать вегетацию растений – результат жизнедеятельности бактерий
· Минерализация органических остатков – гниение остатков растений и трупов животных ( редуценты – деструкторы в экосистемах ) ; конечными продуктами этих процессов являются СО2 , Н2S , Н2О NH3 , СО , СН4 , N2O N2 др. – физиологически активные летучие соединения , образующиеся в почве ; основной источник пополнения запасов СО2 в атмосфере – бактериальный распад растительных тканей
· Выступают в роли продуцентов в цепях питания биоценозов ( фиксация СО2 )
· Образование каменного угля , нефти , торфа , природного газа , серы , металлов , железа ( Курская магнитная аномалия ) и других органогенных полезных ископаемых
· Формирование первичной восстановительной атмосферы Земли ( более 3,5 млрд. лет назад ) – бактериальная атмосфера
· Формирование и поддержание газового состава современной вторичной окислительной атмосферы Земли
· Формирование климата Земли ( зависит от содержания в атмосфере парниковых компонениов : СО2 , СН4 , NO , NO2 , О3 в приземных слоях , которые продуцируются почвенными микроорганизмами )
· Формирование биоценозов и сообществ
· Образование царства эукариотов
· Пища для эукариотов
· Азотофиксация ( обогащение почвы усвояемыми растениями соединениями азота ) , нитрификация , аммонификация и денитрификация
q Азотофиксация – превращение молекулярного атмосферного азота в органические соединения (белки) азотофиксирующих микроорганизмов
q азотофиксирующие бактерии( имеют фермент нитрогеназу , катализирующий процесс фиксации N2) :
§ свободноживущие почвенные – азотобактер , клостридиум
§ симбионты растений – клубеньковые бактерии - ризобиум( их колонии живут внутри растительных клеток ) - самый богатый естественный источник связанного азота )
§ аммонофикаторы – многие споровые бактерии
§ нитрификаторы – нитробактер
- для восстановления 1 моля N2 бактериям требуется 15–20 молей АТФ ( источниками энергии в почве являются корневые экскудаты , слизи , продукты корневого опада )
- азот , накопленный путём азотофиксации , находится в форме белка азотофиксирующих бактерий ; он накапливается постепенно , в течение всего вегетационного периода и используется растениями после отмирания микробных клеток и их распада ( после гибели организмов его белки разлагаются до аминокислот , а затем до аммиака , затем хемосинтезирующие бактерии окисляют аммиак до нитратов , усваивающихся растениями )
- фиксация азота микроорганизмами – планетарный процесс , сопряжённый с фотосинтезом растений и равный ему по масштабу и значению ( общая продукция микробной азотофиксации составляет до 330 млн. тонн в год ; из них 200 млн т г даёт суша и 130 млн т г - океан
q Нитрификация – превращение связанного в органических соединениях азота в нитраты и нитриты
q Аммонификация – превращение белков и аминокислот остатков животного и растительного происхождения в процессе их разложения в аммоний ( NH3 )
q Денитрификация – образование молекулярного азота из нитрата в отсутствии кислорода
· Переваривание клетчатки в кишечнике человека , млекопитающих и других фитофагов и полифагов
· Синтез кишечной микрофлорой человека витаминов группы В ( В1 , В6 , В12 ) , витамина К , биотина , пантотеновой и никотиновой кислоты , продуценты провитаминов – каротинов и каротиноидов , незаменимых аминокислот – лизин , метионин ( кишечник человека заселён 500 видами бактерий )
· Предохранение организма человека от заражения его патогенными микроорганизмами
· Стимуляция иммунной системы человека
· Снабжение растений биологически активными веществами и соединениями азота ( симбиотические бактерии растений )
· Получение полезных органических продуктов питания человека в результате брожения : кефир и другие кисломолочные продукты , сыр , масло , йогурт , сметана , кумыс , пива , спирта , квашение капусты
· Силосование кормов с/х животных
· Биоэнергетика - получения биогаза ( топлива ) из отходов пищевой промышленности : пропан , бутан , бутанол и др.
· Биоконверсия – химическая трансформация малоценных веществ в сходные по структуре ценные органические соединения
· Получение органических кислот : уксусной , муравьиной , пропионовой , янтарной , масляной и др.
· Биоиндикация и биоконтроль чистоты воды , руд металлов и проч.
· Получение антибиотиков ( стрептомицин , нистатин , эритромицин и др.; например , сенная палочка продуцирует более 70 антибиотиков ) , сывороток и вакцин
· Получение продуктов биотехнологии ( микробиологический синтез ) : ферменты , гормоны , аминокислоты , органические кислоты , кормовой белок , витамины , стимуляторы роста растений ( ауксины ) и животных , бактериальные удобрения , средства защиты растений , консерванты , заменители сахара , жидкие кристаллы , ПАВ органические растворители и т.д.
· Очистка сточных вод , утилизация нефтепродуктов
· Объект генной инженерии ( см . тему « Биотехнология » )
· Возбудители опасных инфекционных заболеваний человека , животных и растений : дизентерия , ангина , дифтерия , туберкулёз , чума , холера , сифилис , тиф , столбняк , сибирская язва , пневмония , проказа , ботулизм гангрена , бруцеллёз и др.
· Биологическое разрушение ( коррозия ) промышленных материалов–металлов , дерева , бумаги и др.
· Порча продуктов питания ( бактерии гниения )
Меры борьбы с бактериями
· Высушивание
· Пастеризация – уничтожение микроорганизмов в жидких пищевых продуктах ( молоке , вине , пиве и др. ) путём длительного (15 –30 мин. ) однократного нагревания до температуры 60-70о С без доступа воздуха
· Консервирование – повышение концентрации соли или сахара
· Стерилизация – полное уничтожение микроорганизмов в пищевых продуктах , предметах и средах с помощью высоких температур , фильтрации или обработки ядовитыми газами ( окисью этилена ) химическими веществами или ионизирующим излучением
· Ультрафиолетовое облучение
· Охлаждение или замораживание
· Маринование в уксусной кислоте
· Воздействие антибиотиками и дезинфекция с помощью бактерицидов ( J2 , Н2О2 , КМnО4 , борная кислота , спирт и др. )