البكتيريا هي أقدم كائن حي على وجه الأرض ، وكذلك أبسطها في بنيتها. يتكون من خلية واحدة فقط ، والتي لا يمكن رؤيتها ودراستها إلا تحت المجهر. السمة المميزة للبكتيريا هي عدم وجود نواة ، وهذا هو سبب تصنيف البكتيريا على أنها بدائيات النوى.
تشكل بعض الأنواع مجموعات صغيرة من الخلايا ؛ قد تكون هذه المجموعات محاطة بكبسولة (غمد). يعتمد حجم البكتيريا وشكلها ولونها بشكل كبير على البيئة.
من حيث الشكل ، تنقسم البكتيريا إلى: على شكل قضيب (عصيات) ، كروية (cocci) وملفوفة (spirilla). هناك أيضًا تعديلات معدلة - مكعب ، على شكل C ، على شكل نجمة. تتراوح أحجامها من 1 إلى 10 ميكرون. يمكن أن تتحرك أنواع معينة من البكتيريا بنشاط بمساعدة الأسواط. هذا الأخير يتجاوز في بعض الأحيان حجم البكتيريا نفسها مرتين.
أنواع البكتيريا
للحركة ، تستخدم البكتيريا سوطًا ، يختلف عددها - واحد ، زوج ، حزمة من الأسواط. يختلف موقع السوط أيضًا - على جانب واحد من الخلية أو على الجانبين أو موزع بالتساوي على المستوى بأكمله. أيضًا ، تعتبر إحدى طرق الحركة أن الانزلاق بسبب المخاط الذي تمت تغطيته بدائيات النوى. يحتوي معظمها على فجوات داخل السيتوبلازم. يساعد ضبط سعة الغاز في الفجوات على التحرك لأعلى أو لأسفل في السائل ، وكذلك التحرك عبر القنوات الهوائية للتربة.
اكتشف العلماء أكثر من 10 آلاف نوع من البكتيريا ، لكن وفقًا للافتراضات الباحثين العلميينهناك أكثر من مليون نوع في العالم. الخصائص العامةتجعل البكتيريا من الممكن تحديد دورها في المحيط الحيوي ، وكذلك دراسة بنية وأنواع وتصنيف مملكة البكتيريا.
بيئات
ساعدت بساطة الهيكل وسرعة التكيف مع الظروف البيئية البكتيريا على الانتشار على نطاق واسع من كوكبنا. إنها موجودة في كل مكان: الماء والتربة والهواء والكائنات الحية - كل هذا هو الموطن الأكثر قبولًا بدائيات النوى.
تم العثور على البكتيريا في القطب الجنوبي وفي السخانات. هم في قاع المحيط ، وكذلك في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. تعيش البكتيريا في كل مكان ، لكن عددها يعتمد على الظروف المواتية. على سبيل المثال ، يعيش عدد كبير من الأنواع البكتيرية في المسطحات المائية المفتوحة ، وكذلك في التربة.
السمات الهيكلية
تتميز الخلية البكتيرية ليس فقط بحقيقة أنها لا تحتوي على نواة ، ولكن أيضًا بغياب الميتوكوندريا والبلاستيدات. يقع الحمض النووي لهذا بدائية النواة في منطقة نووية خاصة وله شكل نوكليويد مغلق في حلقة. في البكتيريا ، تتكون بنية الخلية من جدار خلوي ، وكبسولة ، وغشاء يشبه الكبسولة ، وسوط ، وشعيرة ، وغشاء سيتوبلازمي. الهيكل الداخلياصنع السيتوبلازم ، الحبيبات ، الميزوسومات ، الريبوسومات ، البلازميدات ، الادراج والنيوكليويد.
يؤدي جدار الخلية البكتيرية وظيفة الدفاع والدعم. يمكن للمواد أن تتدفق من خلاله بحرية بسبب النفاذية. تحتوي هذه القشرة على البكتين وهيميسليلوز. تفرز بعض البكتيريا مخاطًا خاصًا يمكن أن يساعد في الحماية من الجفاف. يشكل المخاط كبسولة - عديد السكاريد في التركيب الكيميائي. في هذا الشكل ، تكون البكتيريا قادرة على تحمل درجات حرارة عالية جدًا. كما أنه يؤدي وظائف أخرى ، على سبيل المثال ، الالتصاق بأي سطح.
على سطح الخلية البكتيرية توجد زغابات بروتينية رقيقة - بيلي. قد يكون هناك عدد كبير منهم. يساعد بيلي الخلية على نقل المادة الوراثية ، وكذلك توفير الالتصاق بالخلايا الأخرى.
يوجد تحت مستوى الجدار غشاء سيتوبلازمي من ثلاث طبقات. يضمن نقل المواد ، ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين الجراثيم.
يتكون السيتوبلازم من البكتيريا 75 في المائة من الماء. تكوين السيتوبلازم:
- فيشسموم.
- الميزوزومات.
- أحماض أمينية؛
- الإنزيمات.
- أصباغ.
- السكر؛
- حبيبات وشوائب.
- نووي.
التمثيل الغذائي في بدائيات النوى ممكن ، سواء بمشاركة الأكسجين أو بدونه. يتغذى معظمهم على العناصر الغذائية الجاهزة من أصل عضوي. عدد قليل جدًا من الأنواع قادر على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية نفسها. هذه هي البكتيريا الزرقاء والخضراء والبكتيريا الزرقاء ، والتي لعبت دورًا مهمًا في تشكيل الغلاف الجوي وتشبعه بالأكسجين.
التكاثر
في الظروف المواتية للتكاثر ، يتم إجراؤه عن طريق التبرعم أو نباتيًا. التكاثر اللاجنسييحدث بالتسلسل التالي:
- تصل الخلية البكتيرية إلى أقصى حجم لها وتحتوي على الإمداد الضروري من العناصر الغذائية.
- تطول الخلية ، يظهر قسم في المنتصف.
- داخل الخلية ، يحدث انقسام للنيوكليوتيدات.
- يتباعد الحمض النووي الرئيسي والمنفصل.
- الخلية مقسمة إلى نصفين.
- التكوين المتبقي للخلايا الوليدة.
مع طريقة التكاثر هذه ، لا يوجد تبادل للمعلومات الجينية ، لذلك ستكون جميع الخلايا الوليدة نسخة طبق الأصل من الأم.
تعتبر عملية تكاثر البكتيريا في الظروف المعاكسة أكثر إثارة للاهتمام. تعرف العلماء على قدرة البكتيريا على التكاثر جنسيًا مؤخرًا نسبيًا - في عام 1946. ليس للبكتيريا انقسام إلى أنثوي وخلايا جرثومية. لكن لديهم حمض نووي مختلف. تشكل خليتان من هذه الخلايا ، عند الاقتراب من بعضهما البعض ، قناة لنقل الحمض النووي ، ويحدث تبادل للمواقع - إعادة التركيب. العملية طويلة جدًا ، ونتجت عنهما شخصان جديدان تمامًا.
من الصعب جدًا رؤية معظم البكتيريا تحت المجهر لأنها لا تمتلك لونًا خاصًا بها. قليل من الأصناف أرجوانية أو خضراء بسبب محتواها من جرثومة الكلوروفيل والبكتيريا. على الرغم من أننا إذا أخذنا في الاعتبار بعض مستعمرات البكتيريا ، يتضح أنها تطلق مواد ملونة في البيئة وتكتسب لونًا ساطعًا. من أجل دراسة بدائيات النوى بمزيد من التفصيل ، فهي ملطخة.
تصنيف
يمكن أن يعتمد تصنيف البكتيريا على مؤشرات مثل:
- الاستمارة
- وسيلة للسفر؛
- طريقة للحصول على الطاقة
- النفايات؛
- درجة الخطر.
المتعايشين البكتيرياتعيش في شراكة مع الكائنات الحية الأخرى.
النباتات الرمية البكتيريةتعيش على الكائنات الحية والمنتجات والنفايات العضوية الميتة بالفعل. أنها تساهم في عمليات الاضمحلال والتخمير.
ينظف التسوس طبيعة الجثث والنفايات الأخرى ذات الأصل العضوي. بدون عملية الاضمحلال ، لن تكون هناك دورة للمواد في الطبيعة. إذن ما هو دور البكتيريا في تدوير المادة؟
تعتبر بكتيريا التسوس من العناصر المساعدة في عملية تكسير مركبات البروتين ، وكذلك الدهون والمركبات الأخرى التي تحتوي على النيتروجين. بعد إجراء تفاعل كيميائي معقد ، يقومون بتفكيك الروابط بين جزيئات الكائنات العضوية والتقاط جزيئات البروتين والأحماض الأمينية. عند الانقسام ، تطلق الجزيئات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وغيرها. مواد مؤذية. إنها سامة ويمكن أن تسبب التسمم للإنسان والحيوان.
تتكاثر بكتيريا التسوس بسرعة في ظروف مواتية لها. نظرًا لأن هذه ليست فقط بكتيريا مفيدة ، ولكنها أيضًا بكتيريا ضارة ، من أجل منع التسوس المبكر في المنتجات ، فقد تعلم الناس معالجتها: جاف ، مخلل ، ملح ، دخان. كل هذه العلاجات تقتل البكتيريا وتمنعها من التكاثر.
بكتيريا التخمير بمساعدة الإنزيمات قادرة على تكسير الكربوهيدرات. لاحظ الناس هذه القدرة في العصور القديمة واستخدموا هذه البكتيريا لصنع منتجات حمض اللاكتيك والخل ومنتجات غذائية أخرى حتى يومنا هذا.
تعمل البكتيريا جنبًا إلى جنب مع الكائنات الحية الأخرى ، وتقوم بعمل كيميائي مهم للغاية. من المهم جدًا معرفة أنواع البكتيريا وما هي الفوائد أو الأضرار التي تسببها للطبيعة.
أهمية في الطبيعة وللإنسان
تمت الإشارة إلى الأهمية الكبيرة للعديد من أنواع البكتيريا أعلاه (في عمليات التحلل و أنواع مختلفةالتخمير) ، أي أداء دور صحي على الأرض.
تلعب البكتيريا أيضًا دورًا كبيرًا في دورة الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والكالسيوم وعناصر أخرى. تساهم أنواع عديدة من البكتيريا في التثبيت النشط للنيتروجين الجوي وتحويله إلى شكل عضوي ، مما يساهم في زيادة خصوبة التربة. تكتسب البكتيريا التي تتحلل السليلوز أهمية خاصة ، والتي تعد المصدر الرئيسي للكربون للنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة في التربة.
تشارك البكتيريا التي تحد من الكبريتات في تكوين الزيت وكبريتيد الهيدروجين في الطين العلاجي والتربة والبحار. وبالتالي ، فإن طبقة الماء المشبعة بكبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود هي نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا التي تقلل الكبريتات. يؤدي نشاط هذه البكتيريا في التربة إلى تكوين تملح التربة بالصودا والصودا. تقوم البكتيريا التي تحد من الكبريتات بتحويل العناصر الغذائية في تربة مزارع الأرز إلى شكل يصبح متاحًا لجذور المحصول. يمكن أن تسبب هذه البكتيريا تآكل الهياكل المعدنية تحت الأرض وتحت الماء.
بفضل النشاط الحيوي للبكتيريا ، تتحرر التربة من العديد من المنتجات والكائنات الضارة وتشبع بالعناصر الغذائية القيمة. تستخدم مستحضرات مبيد الجراثيم بنجاح لمكافحة العديد من أنواع الآفات الحشرية (حفار الذرة ، إلخ).
تستخدم أنواع عديدة من البكتيريا في صناعات مختلفة لإنتاج كحول الأسيتون والإيثيل والبوتيل ، حمض الاسيتيكوالإنزيمات والهرمونات والفيتامينات والمضادات الحيوية ومستحضرات البروتين والفيتامينات ، إلخ.
بدون البكتيريا ، تكون العمليات مستحيلة في دباغة الجلود وتجفيف أوراق التبغ وصنع الحرير والمطاط ومعالجة الكاكاو والقهوة والتبول والقنب والكتان ومصانع الألياف اللحاء الأخرى ومخلل الملفوف ومعالجة مياه الصرف الصحي وترشيح المعادن ، إلخ.
بين البكتيريا ، بكتيريا حمض اللاكتيك من الأجناس الملبنة ، العقديةفي إنتاج منتجات الألبان. Cocci لها شكل دائري بيضاوي بقطر 0.5-1.5 ميكرون ، مرتبة في أزواج أو سلاسل بأطوال مختلفة. أحجام البكتيريا على شكل قضيب أو مجتمعة في سلاسل.
العقدية من حمض اللاكتيك العقدية اللاكتيةيحتوي على خلايا متصلة في أزواج أو سلاسل قصيرة ، يتخثر الحليب بعد 10-12 ساعة ، وبعض الأجناس تشكل المضاد الحيوي nisin.
C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH
العقدية الكريمية S. cremorisتشكل سلاسل طويلة من الخلايا الكروية ، وهو عامل تشكيل حمض غير نشط ، ويستخدم في تخمير القشدة في إنتاج القشدة الحامضة.
عصية اسيدوفيلوس الملبنة الحمضةتشكل سلاسل طويلة من الخلايا على شكل قضيب ؛ أثناء التخمير ، تتراكم حتى 2.2٪ حمض اللاكتيك ومواد المضادات الحيوية التي تنشط ضد مسببات الأمراض لأمراض الأمعاء. بناءً عليها ، يتم تحضير المستحضرات البيولوجية الطبية للوقاية والعلاج أمراض الجهاز الهضميالحيوانات الزراعية.
عصي حمض اللاكتيك L. plantatumتحتوي على خلايا مرتبطة في أزواج أو في سلاسل. العوامل المسببة للتخمير أثناء تخمير الخضار وسيلاج العلف. L. brevisالسكريات المخمرة أثناء مخلل الملفوف ، والخيار ، وتشكيل الأحماض ، والإيثانول ، وثاني أكسيد الكربون.
غير بوغ ، غير متحرك ، جرام + قضبان من الجنس Propionibacteriumالعائلات Propionibacteriaceae- تتسبب العوامل المسببة لتخمير حمض البروبيونيك في تحويل السكر أو حمض اللاكتيك وأملاحه إلى حمض البروبيونيك والأسيتيك.
3C 6 H 12 O 6 → 4CH 3 CH 2 COOH + 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 2H 2 O
تخمر حمض البروبيونيك أساس النضج منفحة الجبن. تستخدم بعض أنواع بكتيريا حمض البروبيونيك لإنتاج فيتامين ب 12.
البكتيريا المكونة للجراثيم من الأسرة العصياتعطوف المطثيةهي العوامل المسببة للتخمير الزبداني ، وتحويل السكريات إلى حمض الزبد
C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2) COOH + 2CO 2 + 2H 2
حمض البيوتيريك
بيئات- التربة ، رواسب الطمي في الخزانات ، تراكمات المخلفات العضوية المتحللة ، المنتجات الغذائية.
تُستخدم م / س في إنتاج حمض الزبد ، الذي له رائحة كريهة ، على عكس استراته:
ميثيل الأثير - رائحة التفاح.
إيثيل - كمثرى
أميل - أناناس.
يتم استخدامها كنكهات.
يمكن أن تتسبب بكتيريا حمض الزبد في تلف المواد الخام الغذائية والمنتجات: انتفاخ الجبن ، وتزنخ الحليب ، والزبدة ، وقصف الأطعمة المعلبة ، وموت البطاطس والخضروات. يعطي حمض الزبد الناتج طعمًا زنخًا حادًا ورائحة كريهة حادة.
بكتيريا حمض الخليك - غير جراثيم قضبان الجرام ذات الأسواط القطبية ، تنتمي إلى الجنس جلوكونوباكتر (أسيتوموناس)؛ تشكل حمض الخليك من الإيثانول
CH 3 CH 2 OH + O 2 → CH 3 COOH + H 2 O
قضبان من النوع أسيتوباكتر- peritrichous ، قادر على أكسدة حمض الأسيتيك إلى CO 2 و H 2 O.
تتميز بكتيريا حمض الخليك بالتنوع في الشكل ؛ في ظل الظروف غير المواتية ، فإنها تأخذ شكل خيوط سميكة طويلة ، منتفخة في بعض الأحيان. تنتشر بكتيريا حمض الخليك على نطاق واسع على سطح النباتات وثمارها والخضروات المخللة.
تكمن عملية أكسدة الإيثانول إلى حمض الأسيتيك في إنتاج الخل. التطور التلقائي لبكتيريا حمض الخليك في النبيذ والبيرة والكفاس يؤدي إلى تدهورها - توتر ، تعكر. تشكل هذه البكتيريا الموجودة على سطح السوائل أغشية جافة مجعدة أو جزر أو حلقة بالقرب من جدران الوعاء.
نوع شائع من الضرر التعفن هو عملية التحلل العميق للمواد البروتينية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.العوامل المسببة الأكثر نشاطًا لعمليات التعفن هي البكتيريا.
أعواد التبن والبطاطاالعصوية الرقيقة - الجرام الهوائية + عصيات تكوين البوغ. جراثيم بيضاوية مقاومة للحرارة. الخلايا حساسة للبيئة الحمضية ومحتوى كلوريد الصوديوم المرتفع.
بكتيريا الجنسالزائفة - قضبان هوائية متحركة ذات أسواط قطبية ، لا تشكل جراثيم ، غرام-. تصنع بعض الأنواع الأصباغ ، وتسمى pseudomonas الفلورية ، وهناك أنواع مقاومة للبرد ، وتسبب تلف منتجات البروتين في الثلاجات. العوامل المسببة لبكتيريا النباتات المزروعة.
قضبان تكوين البوغ من الجنس المطثيةتتحلل البروتينات بتكوين كمية كبيرة من أحماض NH 3 ، H 2 S ، الغازية ، وخاصة الأطعمة المعلبة. يحدث التسمم الغذائي الشديد بسبب السم الكبير المتحرك للجرام + العصي. كلوستريديوم البوتولينوم. تعطي الجراثيم مظهر المضرب. يؤثر الذيفان الخارجي لهذه البكتيريا على الجهاز العصبي المركزي والقلب والأوعية الدموية (علامات - ضعف البصر ، والكلام ، والشلل ، وفشل الجهاز التنفسي).
تعتبر بكتيريا النترجة ونزع النتروجين والمثبتة للنيتروجين ذات أهمية كبيرة في تكوين التربة. في الأساس ، هذه خلايا غير بوغية. تزرع في ظروف اصطناعية وتطبق في شكل مستحضرات سماد.
تستخدم البكتيريا في إنتاج الإنزيمات المتحللة للماء والأحماض الأمينية لإنتاج الغذاء.
بين البكتيريا ، من الضروري بشكل خاص تسليط الضوء على العوامل المسببة للعدوى الغذائية والتسمم الغذائي.. تحدث التهابات الطعام بسبب البكتيريا المسببة للأمراض الموجودة في الطعام والماء. الالتهابات المعوية - الكوليرا - فيريون الكوليرا ؛
إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه
سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.
استخدام الكائنات الحية الدقيقة في الطب ، الزراعة؛ فوائد البروبيوتيك
رودنيكوفا إينا
المقدمة
لقد عمل الناس كخبراء في التكنولوجيا الحيوية لآلاف السنين: كانوا يخبزون الخبز ، ويصنعون الجعة ، ويصنعون الجبن ، ومنتجات حمض اللاكتيك الأخرى باستخدام كائنات دقيقة مختلفة ، ولم يكونوا حتى على دراية بوجودها. في الواقع ، ظهر مصطلح "التكنولوجيا الحيوية" في لغتنا منذ وقت ليس ببعيد ، وبدلاً من ذلك تم استخدام الكلمات "علم الأحياء الدقيقة الصناعية" ، "الكيمياء الحيوية التقنية" ، وما إلى ذلك. ربما كان التخمير أقدم عملية بيوتكنولوجيا. يتضح هذا من خلال وصف عملية صنع البيرة ، التي تم اكتشافها في عام 1981 أثناء عمليات التنقيب في بابل على لوح ، والذي يعود تاريخه إلى حوالي الألفية السادسة قبل الميلاد. ه. في الألفية الثالثة قبل الميلاد. ه. أنتج السومريون ما يصل إلى عشرين نوعًا من البيرة. لا تقل عمليات التكنولوجيا الحيوية القديمة عن صناعة النبيذ والخبز والحصول على منتجات حمض اللاكتيك.
مما سبق ، نرى أنه لفترة طويلة جدًا ، ارتبطت حياة الإنسان ارتباطًا وثيقًا بالكائنات الحية الدقيقة. وإذا كان الناس قد "تعاونوا" بنجاح مع البكتيريا لسنوات عديدة ، وإن كان ذلك بغير وعي ، فسيكون من المنطقي طرح السؤال - لماذا ، في الواقع ، تحتاج إلى توسيع معرفتك في هذا المجال؟ بعد كل شيء ، يبدو أن كل شيء على ما يرام على أي حال ، فنحن نعرف كيف نخبز الخبز ونصنع الجعة ونصنع النبيذ والكفير ، وماذا تحتاج أيضًا؟ لماذا نحتاج التكنولوجيا الحيوية؟ يمكن العثور على بعض الإجابات في هذا الملخص.
الطب والبكتيريا
طوال تاريخ البشرية (حتى بداية القرن العشرين) ، أنجبت العائلات العديد من الأطفال. في كثير من الأحيان لم يعيش الأطفال حتى سن الرشد ، فقد ماتوا من مجموعة متنوعة من الأمراض ، حتى من الالتهاب الرئوي ، الذي يمكن علاجه بسهولة في عصرنا ، ناهيك عن الأمراض الخطيرة مثل الكوليرا والغرغرينا والطاعون. كل هذه الأمراض سببها مسببات الأمراض واعتبرت غير قابلة للشفاء ، ولكن في النهاية أدرك علماء الطب أن بكتيريا أخرى ، أو مستخلص من إنزيماتها ، يمكن أن يتغلب على البكتيريا "الشريرة". لاحظ ألكسندر فليمنج هذا لأول مرة على مثال العفن الأولي.
اتضح أن بعض أنواع البكتيريا تتماشى جيدًا مع العفن ، لكن المكورات العقدية والمكورات العنقودية لم تتطور في وجود العفن. أظهرت العديد من التجارب السابقة على تكاثر البكتيريا الضارة أن بعضها قادر على تدمير البعض الآخر ولا يسمح بتطورها في البيئة العامة. سميت هذه الظاهرة بـ "antibiosis" من الكلمة اليونانية "anti" - against و bios - life. من خلال العمل على إيجاد عامل فعال مضاد للميكروبات ، عرف Fleming هذا جيدًا. لم يكن لديه شك في أنه التقى على فنجان به قالب غامض مع ظاهرة مضادات الميكروبات ، بدأ في دراسة العفن بعناية ، وبعد مرور بعض الوقت ، تمكن من عزل مادة مضادة للميكروبات من العفن ، وبما أن العفن الذي تعامل معه كان يحمل الاسم اللاتيني المحدد Penicilium notatum ، فقد أطلق على المادة الناتجة البنسلين وهكذا ، في عام 1929 ، ولد البنسلين المعروف لنا في مختبر مستشفى سانت ماري بلندن.
أظهرت الاختبارات الأولية للمادة على حيوانات التجارب أنه حتى عند حقنها في الدم ، فإنها لا تسبب ضررًا ، وفي الوقت نفسه ، في المحاليل الضعيفة ، فإنها تكبح المكورات العقدية والمكورات العنقودية تمامًا. مساعد فليمينغ ، الدكتور ستيوارت جريدوك ، الذي أصيب بالتهاب قيحي لما يسمى بتجويف الفك العلوي ، كان أول شخص قرر أخذ مستخلص من البنسلين. تم حقنه في التجويف بكمية صغيرة من مستخلص العفن ، وبعد ثلاث ساعات كان من الممكن ملاحظة أن حالته الصحية قد تحسنت بشكل ملحوظ.
وهكذا بدأ عصر المضادات الحيوية التي أنقذت ملايين الأرواح ، سواء في زمن السلم أو في زمن الحرب ، حيث مات الجرحى ليس من شدة الجرح ، ولكن من الالتهابات المصاحبة لهم. في المستقبل ، تم تطوير مضادات حيوية جديدة ، بناءً على البنسلين ، وطرق إنتاجها للاستخدام على نطاق واسع.
التكنولوجيا الحيوية والزراعة
كانت نتيجة الاختراق في الطب الارتفاع الديموغرافي السريع. ازداد عدد السكان بشكل حاد ، مما يعني الحاجة إلى المزيد من الغذاء ، وبسبب تدهور البيئة بسبب الاختبارات النووية ، وتطور الصناعة ، ونضوب الدبال في الأراضي المزروعة ، ظهرت العديد من أمراض النباتات والماشية.
في البداية ، عالج الناس الحيوانات والنباتات بالمضادات الحيوية وأدى ذلك إلى نتائج. دعونا نلقي نظرة على هذه النتائج. نعم ، إذا كنت تعالج الخضروات والفواكه والأعشاب وما إلى ذلك خلال موسم النمو بمبيدات فطريات قوية ، فسيساعد ذلك على قمع تطور بعض مسببات الأمراض (ليس كلها وليس بالكامل) ، ولكن أولاً ، يؤدي هذا إلى تراكم السموم و السموم في الفاكهة ، مما يعني أن الصفات المفيدة للجنين تقل ، وثانيًا ، تطور الميكروبات الضارة بسرعة مناعة للمواد التي تسممها ، ويجب إجراء العلاجات اللاحقة بمضادات حيوية أكثر قوة.
تُلاحظ نفس الظاهرة في عالم الحيوان ، ولسوء الحظ في البشر. بالإضافة إلى ذلك ، تسبب المضادات الحيوية عددًا من النتائج السلبية في جسم الحيوانات ذوات الدم الحار ، مثل دسباقتريوز ، وتشوهات الجنين عند النساء الحوامل ، وما إلى ذلك.
كيف تكون؟ الطبيعة نفسها تجيب على هذا السؤال! وهذه الإجابة هي البروبيوتيكس!
لطالما انخرطت المعاهد الرائدة في مجال التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية في تطوير الكائنات الحية الدقيقة الجديدة والاختيارية المعروفة التي تتمتع بقدرة مذهلة على البقاء والقدرة على "الفوز" في مكافحة الميكروبات الأخرى. تُستخدم سلالات النخبة مثل "العصوية الرقيقة" و "الحزازيات" على نطاق واسع لعلاج الناس والحيوانات والنباتات بشكل لا يصدق بشكل فعال وآمن تمامًا. كيف يكون هذا ممكنا؟ وإليك الطريقة: يحتوي جسم الإنسان والحيوان بالضرورة على الكثير من البكتيريا الضرورية. يشاركون في عمليات الهضم وتشكيل الإنزيمات ويشكلون ما يقرب من 70٪ من جهاز المناعة البشري. إذا حدث اضطراب في التوازن البكتيري لأي سبب (تناول المضادات الحيوية ، سوء التغذية) ، فإنه غير محمي من الميكروبات الضارة الجديدة وفي 95٪ من الحالات سوف يمرض مرة أخرى. الأمر نفسه ينطبق على الحيوانات. وتبدأ سلالات النخبة ، التي تدخل الجسم ، في التكاثر بنشاط وتدمير النباتات المسببة للأمراض ، لأن. سبق ذكره أعلاه ، لديهم جدوى أكبر. وبالتالي ، بمساعدة سلالات من الكائنات الحية الدقيقة النخبة ، من الممكن الحفاظ على كائن حي في الصحة بدون مضادات حيوية وفي انسجام مع الطبيعة ، لأن هذه السلالات بحد ذاتها ، ووجودها في الجسم ، تجلب الفائدة فقط ولا تؤذي.
وهي أفضل من المضادات الحيوية أيضًا للأسباب التالية:
إن استجابة العالم المصغر لإدخال المضادات الحيوية الفائقة في ممارسة الأعمال واضحة وتتبع من المادة التجريبية الموجودة بالفعل تحت تصرف العلماء - ولادة ميكروب خارق.
من المدهش أن الميكروبات هي آلات بيولوجية مثالية ذاتية التطوير والتعلم الذاتي قادرة على حفظ آليات الحماية التي أنشأتها في ذاكرتها الجينية ضد الآثار الضارة للمضادات الحيوية ونقل المعلومات إلى أحفادها.
البكتيريا هي نوع من "المفاعل الحيوي" حيث يتم إنتاج الإنزيمات والأحماض الأمينية والفيتامينات والبكتريوسينات ، والتي ، مثل المضادات الحيوية ، تحيد مسببات الأمراض. ومع ذلك ، لا يوجد إدمان عليها ، ولا آثار جانبية نموذجية لاستخدام المضادات الحيوية الكيميائية. على العكس من ذلك ، فهي قادرة على تطهير جدران الأمعاء ، وزيادة نفاذية العناصر الغذائية الأساسية ، واستعادة التوازن البيولوجي للبكتيريا المعوية وتنشيط جهاز المناعة بأكمله.
استفاد العلماء من الطريقة الطبيعية للطبيعة للحفاظ على صحة الكائن الحي الكبير ، أي البكتيريا - النباتات الرخامية ، التي لديها القدرة على قمع نمو وتطور البكتيريا المسببة للأمراض ، بما في ذلك تلك الموجودة في الجهاز الهضمي للحيوانات ذوات الدم الحار ، تم عزلهم عن البيئة الطبيعية.
خلقت ملايين السنين من تطور الكائنات الحية على هذا الكوكب آليات رائعة ومثالية لقمع البكتيريا المسببة للأمراض بأخرى غير ممرضة بحيث لا يوجد سبب للشك في نجاح هذا النهج. تكسب البكتيريا غير المسببة للأمراض في المنافسة في غالبية الحالات بلا منازع ، وإذا لم يكن الأمر كذلك ، فلن نكون على كوكبنا اليوم.
بناءً على ما سبق ، حاول العلماء الذين ينتجون الأسمدة ومبيدات الفطريات للاستخدام الزراعي أيضًا الانتقال من وجهة نظر كيميائية إلى وجهة نظر بيولوجية. ولم تكن النتائج بطيئة في إظهار نفسها! اتضح أن نفس العصيات الرقيقة تقاتل بنجاح ما يصل إلى سبعين نوعًا من الممرضات التي تسبب أمراض المحاصيل البستانية مثل السرطان البكتيري والذبول الفيوزاريوم وتعفن الجذور والجذور وما إلى ذلك ، والتي كانت تعتبر سابقًا أمراض نباتية مستعصية لا يمكن علاجها التعامل مع ليس مبيد فطري واحد! بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه البكتيريا لها تأثير إيجابي واضح على الغطاء النباتي للنبات: يتم تقليل فترة ملء الثمار ونضجها ، وزيادة الصفات المفيدة للثمار ، وانخفاض محتوى النترات والمواد السامة الأخرى فيها ، والأهم من ذلك ، يتم تقليل الحاجة إلى الأسمدة المعدنية بشكل كبير!
تحتل الاستعدادات التي تحتوي على سلالات من بكتيريا النخبة بالفعل المركز الأول في المعارض الروسية والدولية ، حيث تفوز بميداليات الكفاءة والصداقة البيئية. بدأ المنتجون الزراعيون الصغار والكبار بالفعل في استخدامهم النشط ، وأصبحت مبيدات الفطريات والمضادات الحيوية شيئًا من الماضي تدريجياً.
منتجات شركة Bio-Ban هي Flora-S و Fitop-Flora-S ، والتي توفر الأسمدة الجافة الخثومية التي تحتوي على الأحماض الدبالية المركزة (والدبال المشبع هو المفتاح لحصاد ممتاز) وسلالة بكتيرية "العصوية الرقيقة" للأمراض مراقبة. بفضل هذه الاستعدادات ، من الممكن استعادة الأراضي المستنفدة في وقت قصير ، وزيادة إنتاجية الأرض ، وحماية محصولك من الأمراض ، والأهم من ذلك ، أنه من الممكن الحصول على غلات ممتازة في مناطق الزراعة المحفوفة بالمخاطر!
أعتقد أن الحجج المذكورة أعلاه كافية لتقدير فوائد البروبيوتيك وفهم سبب قول العلماء إن القرن العشرين هو قرن المضادات الحيوية ، والقرن الحادي والعشرون هو قرن البروبيوتيك!
وثائق مماثلة
مفهوم وأهمية التربية كعلم لإنشاء سلالات جديدة وتحسين الموجودة من الحيوانات والأصناف النباتية وسلالات الكائنات الحية الدقيقة. تقييم دور وأهمية الكائنات الحية الدقيقة في المحيط الحيوي ، وخصائص استخدامها. أشكال بكتيريا حمض اللاكتيك.
عرض تقديمي ، تمت إضافة 2015/03/17
العمل الرقابي ، تمت الإضافة بتاريخ 05/12/2009
الطرق الرئيسية للحصول عليها وراثيا النباتات المعدلةوالحيوانات. الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا في الطب والصناعة الكيميائية والزراعة. التأثيرات الضائرة للكائنات المعدلة وراثياً: السمية ، الحساسية ، علم الأورام.
ورقة مصطلح ، تمت إضافة 11/11/2014
الاختلافات بين الحيوانات والنباتات. ملامح اختيار الحيوانات للتربية. ما هو التهجين وتصنيفه. الأصناف الحديثة لتربية الحيوانات. مجالات استخدام الكائنات الحية الدقيقة ميزات مفيدةوطرق وميزات الاختيار.
عرض تقديمي ، تمت الإضافة في 05/26/2010
دراسة الموضوع والمهام الرئيسية وتاريخ تطور علم الأحياء الدقيقة الطبية. علم اللاهوت النظامي وتصنيف الكائنات الحية الدقيقة. أساسيات مورفولوجيا البكتيريا. دراسة السمات الهيكلية للخلية البكتيرية. أهمية الكائنات الدقيقة في حياة الإنسان.
محاضرة أضيفت بتاريخ 10/12/2013
البروبيوتيك كبكتيريا غير ممرضة للإنسان مع نشاط عدائي ضد الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. التعرف على ملامح العصيات اللبنية بروبيوتيك. تحليل منتجات الألبان المتخمرة بخصائص بروبيوتيك.
الملخص ، تمت الإضافة في 2017/04/17
فرضيات حول أصل الحياة على الأرض. دراسة النشاط البيوكيميائي للكائنات الدقيقة ودورها في الطبيعة وحياة الإنسان والحيوان في أعمال L. Pasteur. الدراسات الجينية للبكتيريا والفيروسات وتنوعها الظاهري والجيني.
الملخص ، تمت الإضافة في 12/26/2013
إنتاج نواتج التركيب الجرثومي للمرحلتين الأولى والثانية ، والأحماض الأمينية ، والأحماض العضوية ، والفيتامينات. إنتاج المضادات الحيوية على نطاق واسع. إنتاج الكحولات والبوليولات. الأنواع الرئيسية للعمليات الحيوية. هندسة التمثيل الغذائي للنباتات.
ورقة مصطلح تمت الإضافة في 12/22/2013
تأثير البروبيوتيك على صحة الإنسان. الخصائص المناعية والمضادة للطفرات لبكتيريا حمض البروبيونيك. تأثير اليود على الخواص البيوكيميائية لبكتيريا البروبيوتيك. الخصائص النوعية للأدوية المعالجة باليود ، المعلمات البيوكيميائية.
طرق تحديد النشاط الكيميائي الحيوي الكلي للنباتات الدقيقة في التربة
خصائص ميكروبات التنظيم الخلوي
دور الكائنات الدقيقة في الطبيعة والزراعة
يشير التوزيع الواسع للكائنات الدقيقة إلى دورها الهائل في الطبيعة. بمشاركتهم ، يحدث تحلل المواد العضوية المختلفة في التربة والأجسام المائية ، ويحددون تداول المواد والطاقة في الطبيعة ؛ تعتمد خصوبة التربة وتكوين الفحم والنفط والعديد من المعادن الأخرى على نشاطها. تشارك الكائنات الحية الدقيقة في تجوية الصخور والعمليات الطبيعية الأخرى.
تستخدم العديد من الكائنات الحية الدقيقة في الإنتاج الصناعي والزراعي. وهكذا ، فإن الخبز ، وتصنيع منتجات الألبان المخمرة ، وصناعة النبيذ ، وإنتاج الفيتامينات ، والإنزيمات ، وبروتينات الغذاء والأعلاف ، والأحماض العضوية ، والعديد من المواد المستخدمة في الزراعة والصناعة والطب ، تعتمد على نشاط الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. استخدام الكائنات الحية الدقيقة في إنتاج المحاصيل وتربية الحيوانات له أهمية خاصة. إثراء التربة بالنيتروجين ، ومكافحة آفات المحاصيل الزراعية بمساعدة المستحضرات الجرثومية ، والتحضير والتخزين المناسبين للأعلاف ، وإنشاء بروتينات علفية ، ومضادات حيوية ، ومواد جرثومية لتغذية الحيوانات تعتمد عليها.
الكائنات الحية الدقيقة لها تأثير إيجابي على عمليات تحلل المواد ذات الأصل غير الطبيعي - الكائنات الحية الدقيقة ، المصطنعة ، الوقوع في التربة والأجسام المائية وتلويثها.
إلى جانب الكائنات الحية الدقيقة المفيدة ، هناك مجموعة كبيرة مما يسمى الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض أو المسببة للأمراض التي تسبب أمراضًا مختلفة للحيوانات الزراعية والنباتات والحشرات والبشر. ونتيجة لنشاطهم الحيوي ، تظهر أوبئة الأمراض المعدية للإنسان والحيوان ، مما يؤثر على تنمية الاقتصاد والقوى المنتجة للمجتمع.
لم تكتفِ أحدث البيانات العلمية بتوسيع فهم الكائنات الدقيقة في التربة والعمليات التي تسببها في البيئة بشكل كبير فحسب ، بل أتاحت أيضًا إمكانية إنشاء صناعات جديدة في الصناعة والإنتاج الزراعي. على سبيل المثال ، تم اكتشاف المضادات الحيوية التي تفرزها الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، وتم عرض إمكانية استخدامها في علاج البشر والحيوانات والنباتات ، وكذلك لتخزين المنتجات الزراعية. تم اكتشاف قدرة الكائنات الحية الدقيقة في التربة على تكوين مواد نشطة بيولوجيًا: الفيتامينات والأحماض الأمينية ومحفزات نمو النبات - مواد النمو ، إلخ. تم العثور على طرق لاستخدام بروتين الكائنات الحية الدقيقة لتغذية حيوانات المزرعة. تم تحديد المستحضرات الميكروبية التي تعزز تدفق النيتروجين إلى التربة من الهواء.
إن اكتشاف طرق جديدة للحصول على أشكال معدلة وراثيًا من الكائنات الحية الدقيقة المفيدة قد جعل من الممكن استخدام الكائنات الحية الدقيقة على نطاق أوسع في الإنتاج الزراعي والصناعي ، وكذلك في الطب. يعد تطوير الجينات أو الهندسة الوراثية واعدًا بشكل خاص. ضمنت إنجازاته تطوير التكنولوجيا الحيوية ، وظهور الكائنات الحية الدقيقة عالية الإنتاجية التي تصنع البروتينات والإنزيمات والفيتامينات والمضادات الحيوية ومواد النمو وغيرها من المنتجات الضرورية لتربية الحيوانات وإنتاج المحاصيل.
لطالما كانت البشرية على اتصال بالكائنات الحية الدقيقة لآلاف السنين دون أن تدرك ذلك. منذ زمن بعيد ، لاحظ الناس تخمير العجين ، المشروبات الكحولية المحضرة ، الحليب المخمر ، الجبن المصنوع ، المنقولة امراض عديدة، بما في ذلك الأوبئة. الدليل على هذا الأخير في كتب الكتاب المقدس هو إشارة إلى مرض وبائي (ربما وباء) مع توصيات لحرق الجثث والوضوء.
وفقًا للتصنيف المعتمد حاليًا للكائنات الحية الدقيقة ، وفقًا لنوع التغذية ، يتم تقسيمها إلى عدد من المجموعات حسب مصادر الطاقة واستهلاك الكربون. لذلك ، هناك صور ضوئية تستخدم طاقة ضوء الشمس ، ومواد التغذية الكيميائية ، وهي مادة الطاقة التي تتكون من مجموعة متنوعة من المواد العضوية وغير العضوية.
اعتمادًا على الشكل الذي تحصل به الكائنات الحية الدقيقة على الكربون من البيئة ، يتم تقسيمها إلى مجموعتين: ذاتية التغذية ("تغذي نفسها") ، باستخدام ثاني أكسيد الكربون كمصدر وحيد للكربون ، ومتغايرة التغذية ("التغذية على حساب الآخرين") ، تلقي الكربون في تكوين مركبات عضوية مختزلة معقدة نوعًا ما.
وبالتالي ، وفقًا لطريقة الحصول على الطاقة والكربون ، يمكن تقسيم الكائنات الحية الدقيقة إلى صور ذاتية التغذية ، وتغذية ضوئية ، وتغذيات كيميائية ، وتغذية كيميائية متغايرة. داخل المجموعة ، اعتمادًا على طبيعة الركيزة المؤكسدة ، والتي تسمى متبرع الإلكترون (مانح H) ، توجد بدورها أغذية عضوية تستهلك الطاقة أثناء تحلل المواد العضوية ، و lithotrophs (من اليونانية lithos - الحجر) ، التي تتلقى الطاقة بسبب أكسدة المواد غير العضوية. لذلك ، اعتمادًا على مصدر الطاقة المستخدم من قبل الكائنات الحية الدقيقة والمتبرع بالإلكترون ، يجب التمييز بين الكائنات العضوية الضوئية ، والكثريات الضوئية ، والكائنات العضوية الكيميائية ، والمواد الكيميائية العضوية. وبالتالي ، هناك ثمانية أنواع ممكنة من الطعام.
كل مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة لها نوع معينتَغذِيَة. فيما يلي وصف لأنواع التغذية الأكثر شيوعًا وقائمة مختصرة بالكائنات الحية الدقيقة التي تقوم بتنفيذها.
في التصوير الضوئي ، مصدر الطاقة هو ضوء الشمس. التغذية الضوئية هي نوع من الخصائص التغذوية للكائنات الدقيقة التي تستخدم الطاقة الضوئية لتخليق مواد الخلية من ثاني أكسيد الكربون والمركبات غير العضوية (H 2 0 ، H 2 S ، S °) ، أي إجراء عملية التمثيل الضوئي. تشمل هذه المجموعة البكتيريا الزرقاء وبكتيريا الكبريت الأرجواني وبكتيريا الكبريت الأخضر.
البكتيريا الزرقاء (ترتيب البكتيريا الزرقاء) ، مثل النباتات الخضراء ، تقلل ثاني أكسيد الكربون إلى مادة عضوية بوسائل كيميائية ضوئية باستخدام هيدروجين الماء:
C0 2 + H 2 0 light- ›(CH 2 O) * + O 2
تحتوي بكتيريا الكبريت الأرجواني (عائلة Chromatiaceae) على بكتيريا كلوروفيل أ و ب ، والتي تحدد قدرة هذه الكائنات الدقيقة على التمثيل الضوئي ، وأصباغ كاروتينويد مختلفة.
لاستعادة ثاني أكسيد الكربون إلى مادة عضوية ، تستخدم بكتيريا هذه المجموعة الهيدروجين ، وهو جزء من H 2 5. وفي الوقت نفسه ، تتراكم حبيبات الكبريت في السيتوبلازم ، والتي تتأكسد بعد ذلك إلى حمض الكبريتيك:
C0 2 + 2H 2S light- ›(CH 2 O) + H 2 + 2S
3CO 2 + 2S + 5H 2 O light-> 3 (CH 2 0) + 2H 2 S0 4
عادة ما تلتزم بكتيريا الكبريت الأرجواني اللاهوائية.
تحتوي بكتيريا الكبريت الأخضر (عائلة الكلوروبيا) على بكتيريا كلوروفيل بكتيرية خضراء مع كمية صغيرة من الكلوروفيل الجرثومي ، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من الكاروتينات. مثل بكتيريا الكبريت الأرجواني ، فهي عبارة عن كائنات لاهوائية صارمة وقادرة على أكسدة كبريتيد الهيدروجين والكبريتيدات والكبريتات في عملية التمثيل الضوئي ، وتراكم الكبريت ، والذي يتأكسد في معظم الحالات إلى 50 ^ "2.
التغذية العضوية الضوئية هي نوع من الخصائص التغذوية للكائنات الحية الدقيقة التي ، بالإضافة إلى التمثيل الضوئي ، يمكنها أيضًا استخدام مركبات عضوية بسيطة للحصول على الطاقة. تنتمي البكتيريا الأرجواني غير الكبريتية إلى هذه المجموعة.
تحتوي البكتيريا الأرجواني غير الكبريتية (عائلة Rhjdospirillaceae) على بكتيريا كلوروفيل أ و ب ، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من الكاروتينات. إنهم غير قادرين على أكسدة كبريتيد الهيدروجين (H 2S) ، وتراكم الكبريت وإطلاقه فيه بيئة.
في التغذية الكيميائية ، يكون مصدر الطاقة عبارة عن مركبات عضوية وغير عضوية. التغذية الكيميائية الكيميائية هي نوع من الخصائص التغذوية للكائنات الحية الدقيقة التي تحصل على الطاقة من أكسدة المركبات غير العضوية ، مثل H 2 ، NH 4 + ، N0 2 - ، Fe 2+ ، H 2 S ، S ° ، S0z 2 - ، S 2 0z 2- ، ثاني أكسيد الكربون ، إلخ. عملية الأكسدة نفسها تسمى التخليق الكيميائي. يتم الحصول على الكربون لبناء جميع مكونات الخلايا الكيميائية ذاتية التغذية من ثاني أكسيد الكربون.
تم اكتشاف التخليق الكيميائي في الكائنات الحية الدقيقة (بكتيريا الحديد والبكتيريا الآزوتية) في عام 1887-1890. عالم الأحياء الدقيقة الروسي الشهير S.N. فينوغرادسكي. يتم إجراء التغذية الكيميائية الكيميائية بواسطة البكتيريا الآزوتية (أكسدة الأمونيا أو النتريت) ، وبكتيريا الكبريت (أكسدة كبريتيد الهيدروجين ، والكبريت العنصري ، وبعض مركبات الكبريت غير العضوية البسيطة) ، والبكتيريا التي تؤكسد الهيدروجين إلى الماء ، وبكتيريا الحديد التي يمكنها أكسدة المركبات الحديدية ، إلخ.
تُعطى فكرة كمية الطاقة التي يتم الحصول عليها أثناء عمليات الحشو الكيميائي الذي تسببه هذه البكتيريا من خلال التفاعلات التالية:
NH3 + 11/2 0 2 - HN0 2 + H 2 0 + 2.8 10 5 J
HN0 2 + 1/2 0 2 - HN0 3 + 0.7 105 جول
H 2 S + 1/2 0 2 - S + H 2 0 + 1.7 10 5 J
S + 11/2 0 2 - H 2 S0 4 + 5.0 10 5 J
H 2 + 1/2 0 2 - H 2 0 + 2.3 10 5 J
2FeС0 3 + 1/2 0 2 + ZN 2 0 - 2Fe (OH) 3 + 2С0 2 + 1.7 10 5 J
التغذوي الكيميائي العضوي هو نوع من الخصائص التغذوية للكائنات الدقيقة التي تحصل على الطاقة اللازمة والكربون من المركبات العضوية. من بين هذه الكائنات الحية الدقيقة العديد من الأنواع الهوائية واللاهوائية التي تعيش في التربة والركائز الأخرى.
تستخدم الكائنات الحية الدقيقة ومنتجاتها الأيضية حاليًا على نطاق واسع في الصناعة والزراعة والطب.
تاريخ استخدام الكائنات الحية الدقيقة
منذ عام 1000 قبل الميلاد ، كان الرومان والفينيقيون وأشخاص من الحضارات المبكرة الأخرى يستخرجون النحاس من مياه المناجم أو المياه التي تتسرب عبر أجسام الخام. في القرن السابع عشر الويلزية في إنجلترا (مقاطعة ويلز) وفي القرن الثامن عشر. استخدم الإسبان في رواسب ريو تينتو عملية "الترشيح" هذه لاستخراج النحاس من المعادن المحتوية عليه. لم يشك عمال المناجم القدامى هؤلاء في أن البكتيريا لعبت دورًا نشطًا في عمليات استخراج المعادن هذه. حاليًا ، تُستخدم هذه العملية ، المعروفة باسم النض البكتيري ، على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم لاستخراج النحاس من الخامات الفقيرة التي تحتوي على هذا والمعادن الثمينة الأخرى بكميات صغيرة. كما يستخدم النض البيولوجي (وإن كان بدرجة أقل) لإطلاق اليورانيوم. تم إجراء العديد من الدراسات حول طبيعة الكائنات الحية المشاركة في عمليات ترشيح المعادن ، وخصائصها البيوكيميائية وإمكانيات التطبيق في هذا المجال. تظهر نتائج هذه الدراسات ، على وجه الخصوص ، أنه يمكن استخدام النض البكتيري على نطاق واسع في صناعة التعدين ، ومن الواضح أنه سيكون قادرًا على تلبية الحاجة الكاملة للتقنيات الموفرة للطاقة والصديقة للبيئة.
إن استخدام الكائنات الحية الدقيقة في صناعة التعدين لاستخراج المعادن من الحلول أقل شهرة إلى حد ما ، ولكن بنفس الأهمية. تتضمن بعض التقنيات التقدمية بالفعل عمليات بيولوجية للحصول على المعادن في حالة مذابة أو في شكل جزيئات صلبة "من مياه الغسيل المتبقية من معالجة الخامات. لطالما عُرفت قدرة الكائنات الحية الدقيقة على تراكم المعادن ، ولطالما حلم المتحمسون باستخدام الميكروبات لاستخراج المعادن القيمة من مياه البحر. البحث الذي تم إجراؤه بدد بعض الآمال وحدد إلى حد كبير مجالات تطبيق الكائنات الحية الدقيقة. يظل استخلاص المعادن بمشاركتها طريقة واعدة لمعالجة النفايات السائلة الصناعية الملوثة بالمعادن بتكلفة زهيدة ، فضلاً عن الحصول على معادن ثمينة اقتصاديًا.
لطالما عُرف عن قدرة الكائنات الحية الدقيقة على تخليق المركبات البوليمرية ؛ في الواقع ، معظم مكونات الخلية عبارة عن بوليمرات. ومع ذلك ، فإن أقل من 1٪ من الكمية الإجمالية للمواد البوليمرية تنتجها الصناعة الميكروبيولوجية ؛ يتم الحصول على 99٪ المتبقية من النفط. حتى الآن ، لم يكن للتكنولوجيا الحيوية تأثير حاسم على تكنولوجيا البوليمر. ربما في المستقبل ، بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة ، سيكون من الممكن إنشاء مواد جديدة لأغراض خاصة.
يجب ملاحظة جانب آخر مهم لاستخدام الكائنات الحية الدقيقة في التحليل الكيميائي - تركيز وعزل العناصر النزرة من المحاليل المخففة. من خلال استهلاك واستيعاب العناصر الدقيقة في سياق نشاطها الحيوي ، يمكن للكائنات الحية الدقيقة أن تتراكم بشكل انتقائي بعضها في خلاياها ، مع تنقية المحاليل الغذائية من الشوائب. على سبيل المثال ، تُستخدم الفطريات لترسيب الذهب بشكل انتقائي من محاليل الكلوريد.
التطبيقات الحديثة
تستخدم الكتلة الحيوية الميكروبية كعلف للماشية. تُستخدم الكتلة الحيوية الميكروبية لبعض المحاصيل في شكل ثقافات بداية مختلفة تُستخدم في صناعة الأغذية. لذلك يتم تحضير الخبز والبيرة والنبيذ والمشروبات الروحية والخل ومنتجات الألبان المخمرة والجبن والعديد من المنتجات. اتجاه مهم آخر هو استخدام نفايات الكائنات الحية الدقيقة. حسب طبيعة هذه المواد وأهميتها بالنسبة للمنتج ، يمكن تقسيم منتجات النفايات إلى ثلاث مجموعات.
مجموعة واحدةهي جزيئات كبيرة ذات وزن جزيئي. وتشمل هذه الإنزيمات المختلفة (الليباز ، إلخ) والسكريات. استخدامها واسع للغاية - من الصناعات الغذائية والمنسوجات إلى صناعة النفط.
2 مجموعة- هذه هي الميثانوبوليتات الأولية ، والتي تشمل المواد اللازمة لنمو وتطور الخلية نفسها: الأحماض الأمينية ، والأحماض العضوية ، والفيتامينات ، وغيرها.
3 مجموعة- الميثانوبوليتات الثانوية. وتشمل هذه: المضادات الحيوية ، والسموم ، والقلويدات ، وعوامل النمو ، وما إلى ذلك. ومن المجالات المهمة للتكنولوجيا الحيوية استخدام الكائنات الدقيقة كعوامل تقنية حيوية لتحويل أو تحويل بعض المواد ، وتنقية المياه ، والتربة أو الهواء من الملوثات. تلعب الكائنات الحية الدقيقة أيضًا دورًا في استخراج الزيت دورا هاما. بالطريقة التقليدية ، لا يتم استخراج أكثر من 50٪ من النفط من خزان الزيت. تساهم نفايات البكتيريا ، المتراكمة في الخزان ، في إزاحة الزيت وإطلاقه بشكل كامل إلى السطح.
الدور الكبير للكائنات الدقيقة في المحافظة على خصوبة التربة والحفاظ عليها. يشاركون في تكوين التربة الدبال - الدبال. يتم استخدامها لزيادة غلة المحاصيل.
في السنوات الاخيرةبدأ مجال آخر جديد في الأساس للتكنولوجيا الحيوية في التطور - التكنولوجيا الحيوية الخالية من الخلايا.
يعتمد اختيار الكائنات الحية الدقيقة على حقيقة أن الكائنات الحية الدقيقة ذات فائدة كبيرة في الصناعة والزراعة وفي عالم الحيوان والنبات.
تطبيقات أخرى
في الطب
تعتمد الطرق التقليدية لإنتاج اللقاح على استخدام مسببات الأمراض المضعفة أو المقتولة. حاليًا ، يتم الحصول على العديد من اللقاحات الجديدة (على سبيل المثال ، للوقاية من الأنفلونزا والتهاب الكبد B) عن طريق الهندسة الوراثية. يتم الحصول على اللقاحات المضادة للفيروسات عن طريق إدخال جينات البروتينات الفيروسية في الخلية الميكروبية التي تظهر أكبر مناعة. عند زراعتها ، تقوم هذه الخلايا بتجميع كمية كبيرة من البروتينات الفيروسية ، والتي يتم تضمينها لاحقًا في تكوين مستحضرات اللقاح. إنتاج أكثر كفاءة للبروتينات الفيروسية في مزارع الخلايا الحيوانية على أساس تقنية الحمض النووي المؤتلف.
في انتاج النفط:
في السنوات الأخيرة ، تم تطوير طرق الاستخلاص المعزز للنفط باستخدام الكائنات الحية الدقيقة. يرتبط منظورهم ، أولاً وقبل كل شيء ، بسهولة التنفيذ ، والحد الأدنى من كثافة رأس المال والسلامة البيئية. في الأربعينيات من القرن الماضي ، بدأ البحث في العديد من البلدان المنتجة للنفط حول استخدام الكائنات الحية الدقيقة لتحفيز الإنتاج في آبار الإنتاج واستعادة حقنة آبار الحقن.
في المواد الغذائية والكيميائية صناعة:
تشمل المنتجات الصناعية الأكثر شهرة للتخليق الميكروبي: الأسيتون ، والكحولات (الإيثانول ، والبيوتانول ، والأيزوبروبانول ، والجلسرين) ، والأحماض العضوية (الستريك ، والأسيتيك ، واللاكتيك ، والغلوكونيك ، والإيتاكونيك ، والبروبيونيك) ، والمنكهات والمواد التي تعزز الروائح (الغلوتامات أحادية الصوديوم ). يتزايد الطلب على هذا الأخير باستمرار بسبب الاتجاه نحو الأطعمة منخفضة السعرات الحرارية والنباتية لإضافة تنوع في طعم ورائحة الطعام. يمكن إنتاج المواد العطرية من أصل نباتي عن طريق التعبير عن الجينات النباتية في خلايا الكائنات الحية الدقيقة.
