Dabā viss ir tik harmoniski iekārtots, ka šajā pasaulē katram ir sava vieta un viņš nodarbojas ar viņam uzticētajām funkcijām, vai tas būtu dabas vainags - neticami sarežģīts cilvēks vai vismikroskopiskākais organisms. Katrs veic savu lomu, lai padarītu mūsu pasauli labāku. Tas attiecas arī uz dažādām baktērijām, kuras, pēc pasaules radītāja lielā plāna, nes cilvēkiem ne tikai labumu, bet arī zināmu kaitējumu. Apsveriet, kas ir termofīlās pienskābes baktērijas un kāda ir to vieta mūsu dzīvē. Vai tie ir labi vai slikti?
Funkcijas un būtība
Uz mūsu planētas dzīvo vesela armija dažādu mikroorganismu, kas ir acīm neredzami, bet ļoti aktīvi un ne vienmēr noderīgi. Viena no šādām labvēlīgām mikroformācijām ir termofīlā baktērija. Baktērija dzīvo karstajos avotos un vairojas diezgan augstā temperatūrā - virs 45 grādiem. Veselas šo mikroorganismu kolonijas ir identificētas dažādās mūsu planētas ģeotermālajās zonās,piemēram, karsto dabisko avotu ūdeņi. Termofīlās baktērijas izdzīvo, jo tajās ir īpaši fermenti, kas var darboties augstā temperatūrā. Viņiem vislabvēlīgākais temperatūras režīms ir 50-65 grādu koridors. Šādos apstākļos baktērijas var justies ērti un brīvi vairoties.
Daudzi cilvēki vēlas zināt, kādā temperatūrā termofīlās baktērijas mirst, lai kontrolētu to skaitu. Šajā sakarā vēlos atzīmēt, ka zinātniekiem vēl nav izdevies iegūt precīzus datus par to. Pašreizējā zinātnes attīstības stadijā ir zināms tikai tas, ka termofilu maksimālais temperatūras indikators ir 68-75 grādi. Tomēr tas nenozīmē, ka baktērijas iet bojā ar šādu karsēšanu – novirze no optimālā režīma padara to dzīvi mazāk komfortablu un intensīvu, palēnina šūnu augšanu un samazina vielmaiņas procesu ātrumu.
Vai ir iespējams iznīcināt baktērijas? Kas viņus ietekmē?
Lai termofīlās baktērijas nomirtu, ir nepieciešams daudz lielāks augšējā sliekšņa pārsniegums. Mūsdienās zinātnieki ir spējuši konstatēt, ka augstākā zināmā temperatūra, kurā šie mikroorganismi var dzīvot, ir 122 grādi pēc Celsija. Laboratorijas apstākļos nav iespējams izveidot lielāku apkuri. Tāpēc vēl nav iespējams noteikt, kādā temperatūrā termofīlās baktērijas mirs. Ir zināms tikai tas, ka krasas temperatūras svārstības ļoti kaitīgi ietekmē baktēriju dzīvi: kultūras attīstība var apstāties, betvai viņa mirs, ir jautājums.
Šķirnes un to apraksti
Vērtējot mikroorganismu temperatūras preferences, tos var iedalīt trīs galvenajās grupās: psihrofilajos, mezofīlajos un faktiski termofīlajos. Tie visi ir atkarīgi no karstuma, taču atšķiras temperatūras režīmu ziņā.
Tādējādi psihrofilās baktērijas ir vismazāk termoatkarīgas un dod priekšroku temperatūras diapazonam no nulles līdz +10 grādiem. Tas viņiem ir optimālais attīstības koridors, taču tie var vairoties gan pie -5 grādiem, gan pie +15.
Tālāk - mezofīlās termofīlās baktērijas, kurām komforta zona atrodas no 30 līdz 40 grādiem pēc Celsija. Baktērijas var labi augt un vairoties, kad temperatūra pazeminās līdz 10 grādiem vai paaugstinās līdz 50 grādiem. Optimālais līmenis šo organismu augšanai ir 37 grādi.
Un visbeidzot termofīlās baktērijas – to aktīvā augšana novērojama, kad temperatūra sasniedz virs 50 grādiem. To galvenā atšķirīgā iezīme ir paātrināts vielmaiņas ātrums. Saskaņā ar jaunākajiem pētījumiem ir konstatēts, ka temperatūras ietekmē notiek būtiskas izmaiņas olb altumvielās un lipīdos, kam ir liela nozīme visos dzīvības procesos.
Termofilu apakšgrupas
Spilgts piemērs tam ir termofīlo baktēriju piemēri, kas arī ir sadalīti vairākās neatkarīgās apakšgrupās:
- Ekstrēmi termofīli ar optimālo temperatūru 80 grādi ar minimālo 60 grādi un maksimumu 105 grādi.
- Stenotermofīli jeb fakultatīvi, ar diapazonu no 55-65 grādiem, bet parāda spēju vairoties pat tad, kad temperatūra nokrītas līdz 20 grādiem. Vislielākā augšanas spēja vērojama 20-40 grādos.
- Eirotermofīli dod priekšroku 37-48 grādiem. Obligāto termofilu īpatnība ir tāda, ka tie nezaudē savu spēju augt pat 70 grādu temperatūrā, bet tie neizaug zem 40 grādiem.
- Termotoleranti ar optimālo indikatoru, kas nav augstāks par 48 grādiem, minimālā temperatūra, pie kuras tie var augt, ir 10 grādi, bet maksimālā – 55-60. Tie atšķiras no mezofiliem pie tādām pašām optimālajām temperatūrām, ka, paaugstinoties temperatūras slieksnim, baktērijas turpina vairoties.
Anaerobie termofīli
Termofīlo organismu straujas augšanas spēja sniedz lielisku iespēju tos izmantot dažādās dzīves jomās – rūpniecībā vai lauksaimniecībā un pat mājsaimniecības līmenī. Tajā pašā laikā mezofilajām un termofilajām pienskābes baktērijām ir līdzīgas izolācijas metodes. Atšķirība vērojama tikai augšanas temperatūrā. Lai noteiktu precīzu optimālo temperatūras līmeni, kultūra vienu vai divus mēnešus ir jāpasivē vai, citiem vārdiem sakot, atkārtoti jāizsēj noteiktā temperatūras diapazonā.
Dabā daudzu veidu termofīlās baktērijas ir plaši izplatītas un dzīvo dažādos apstākļos. Viņi mīl siltumu un jūtas ļoti ērti cilvēka vēderā, kā arī var atrasties dzīvniekos, augos, augsnē, ūdenī un dažādās citās vidēs,nodrošinot labvēlīgus apstākļus attīstībai. Dažām baktērijām ir nepieciešams gaiss, lai augtu, savukārt citām skābeklis nav vajadzīgs vispār. Saskaņā ar šo atkarības no skābekļa pazīmi termofīlos organismus iedala aerobos un anaerobos.
Anaerobā ietver vairākas atsevišķas grupas:
- Sviestskābe - fermentācijas laikā tie ražo sviestskābi, barojas ar cukuru, pektīniem, dekstrīniem un ražo skābes - etiķskābi un sviestskābi, kā arī ūdeņradi un oglekļa dioksīdu. No derīgajām īpašībām var izdalīt acetona, etil-, butil- un izopropilspirtu ražošanu. Atrodas termofīlā un mezofilā formā.
- Celuloze dzīvo upju dūņās, kompostā, augu atliekās. Šīs termofīlās komposta baktērijas ir ideālas un plaši izmantotas lauksaimniecības nozarē. Atrodoties augsnē vai humusā, šīs baktērijas iegūst aktivitāti 60-65 grādu temperatūrā. Ir arī mezofila forma - Omeļjanska nūja. Šīs baktērijas ar īpaša enzīma palīdzību sadala celulozi, izdalot oglekļa dioksīdu, ūdeņradi, etilspirtu, vairākas skābes - skudrskābes, etiķskābes, fumārskābes, pienskābes un citas organiskās skābes.
- Metāna veidotāji dzīvo turpat, kur celuloze, un tiek tur kultivēti. Šajā grupā visvairāk pētītās sugas ir metanobaktērija un metanobacillus. Tie nav spējīgi sporulēt, un to lietderība slēpjas spējā ražot antibiotikas, vitamīnus, fermentus, pārtikā izmantojot notekūdeņus un sadzīves atkritumus.
- Desulfurizatori visbiežāk sastopami blakuscelulozi un dzīvo no sulfātu samazināšanas. Tiem ir ovālas sporas, kas atrodas tuvāk vienam no bacillus bacillus galiem – gala vai apakšgala.
- Pienskābe – īpaša liela baktēriju grupa, kas dzīvo pienā. Šīs termofīlās pienskābes baktērijas var būt gan labvēlīgas cilvēkiem, gan ļoti kaitīgas. Dažas to sugas var sintezēt īpašas aromātiskas vielas. Tieši viņi pēc saskares ar pienu piešķir biezpienam vai krējumam patīkamu garšu un aromātu. Šādas termofīlās pienskābes baktērijas ir fakultatīvi anaerobas, tāpēc tās var optimāli vairoties, ja trūkst skābekļa vai vidē, kur ir liels tā deficīts.
Pienskābe
Pienskābes baktērijas iedala kokos un nūjiņos. Pirmie sastāv no vairākām šūnām, kas savienotas ķēdē - streptokokiem, un tām ir homogēna un neviendabīga fermentācija. Homofermentatīvie streptokoki fermentē pienā esošo cukuru, lai iegūtu dzīvu jogurtu. Heteroenzimātiski paralēli izdala arī tādas aromātiskas vielas kā diacetīns un citoīns. Viņu šūnas ir apaļas vai ovālas formas, labi krāsojas atbilstoši gramam un neveido sporas un kapsulas. Tie ir aerotoleranti un var pastāvēt gaisa klātbūtnē. Tomēr viņiem trūkst spējas veikt aerobo elpošanu, un viņi dod priekšroku ierastajam pienskābes fermentācijas procesam. Lai viņi varētu ēst, viņiem ir nepieciešams daudz vitamīnu, olb altumvielu, organisko skābju. pienābaktērijas izraisa tā koagulāciju, blīva, vienmērīga recekļa veidošanos ar nelielu seruma daudzumu. Pateicoties aromātu veidojošajiem pienskābes streptokokiem, sierā parādās vilinoši burbuļi ar raksturīgu smaržu un zemu spēju veidot skābes. Cocci ir ļoti izturīgi pret alkoholu, un tiem ir nepieciešams augsts skābums.
Pienskābes nūjiņas
Pienskābes nūjiņas – tās citādi sauc par laktobacillām – var būt gan atsevišķi, gan pārī. Visbiežāk tiek izmantoti acidofīlie laktobacilli, īpaši bulgāru nūjiņas, kas ir daļa no starteru kultūrām un ļauj ražot garšīgu un veselīgu jogurtu. Pat piena rūpniecībā streptobaktērijas un beta baktērijas ir populāras. Šie organismi ir pilnīgi nekustīgi un neveido sporas vai kapsulas, tie labi iekrāso Gram.
Pienskābes termofīli ir fakultatīvi anaerobi. Tie var kļūt monoenzimātiski ar augstu skābes veidošanās ātrumu vai heroenzimātiski ar spēju paralēli pārstrādāt fruktozi, kā rezultātā veidojas heksahidroksspirts mannīts, acetāti, laktāti un oglekļa dioksīds. Olb altumvielas ir diezgan vāji pārstrādātas, tāpēc, lai tās augtu, ir nepieciešama aminoskābju klātbūtne vidē. Dažas nūjas spēj ražot katalāzi - enzīmu, kas noārda ūdeņraža peroksīdu, vai acetaldehīdu, kas piešķir sieram garšu un aromātu.
Pienskābes karstumizturīgie kociņi var izdzīvot pienā, ja tos pasterizē 85-90 grādu temperatūrā. Tie ir ļoti izturīgi pret dezinfekcijas līdzekļiem un tādējādi nodara ievērojamu kaitējumu pārtikas uzņēmumiem. Tie ir Escherichia coli antagonisti. Atrodams saldskābā vai zemi pasterizētā pienā.
Termofili, kuri nevar elpot bez skābekļa
Aerobos termofīlus, kuri nevar elpot bez skābekļa, arī iedala divās atsevišķās grupās:
- Ekstrēmi termofīli - gramnegatīvi kustēties nūjiņas, kas saistītas ar obligātajām baktērijām, kuru augšana notiek pie optimālas 70 grādu temperatūras. Temperatūrai paaugstinoties, nūjas pārvēršas par plāniem pavedieniem. Dzīvojiet masveidā karstā ūdens avotos un tuvējā augsnē.
- Sporas veidojošās formas ir līdzīgas mezofīlajām. Dzīvo un izplatās labi irdinātā augsnē vai gāzētajos ūdeņos.
Ņemot vērā visus šos mikroorganismu veidus, jāatzīmē, ka termofīlo baktēriju parādīšanās ir to aromorfoze biotopā. Tāpat kā citi dzīvie organismi, arī baktērijas evolūcijas gaitā var lieliski pielāgoties vides apstākļu izmaiņām. Tajā pašā laikā viņi ievērojami paaugstina savas organizācijas līmeni un iegūst jaunas spējas.
Iegumi un kaitējums
Kādu kaitējumu un ieguvumus rada termofīlās baktērijas? Pienskābes nūjas, ko izmanto pārtikas rūpniecībā, sniedz cilvēkam neapšaubāmu labumu. Tā kā tie ir daļa no dažādām starteru kultūrām, tie ražo garšīgus unnoderīgi pienskābes produkti, kas ļoti pozitīvi ietekmē visas cilvēka ķermeņa sistēmas, palīdz regulēt vielmaiņas procesus, normalizē gremošanas traktu un visādā veidā palīdz aizsargāt organismu no dažādām pūšanas baktērijām, paralēli attīrot to no uzkrātajiem toksīniem un toksīniem.. Papildus mikrofloras sastāva uzlabošanai termofīlās baktērijas nomierina nervu sistēmu, nomāc antibiotiku darbību un paaugstina imunitāti.
Papildus pārtikas rūpniecībai šāda veida baktērijas diezgan plaši tiek izmantotas arī farmakoloģijas un kosmētikas jomā. Uz to bāzes tiek izgatavotas dažādas probiotikas, kā arī kosmētika, kas piešķir ādai kopšanu un elastību, kā arī tiek izmantota tās balināšanai un atjaunošanai. Dzīvā jogurta maskas var radīt brīnumus.
Termofilās un mezofīlās baktērijas, kas dzīvo augsnē un kompostā, palīdz pārstrādāt organiskās vielas, mēslojot augsni, lai nodrošinātu labu augu augšanu. Izdalīto metānu var veiksmīgi izmantot māju un rūpniecības objektu apkurei. Ar tik milzīgu ieguvumu apjomu, nelielo kaitējumu, ko termofīlie stieņi rada pārtikas rūpniecībai, izlīdzina baktericīdu zāļu iedarbība un pastāvīga pārtikas ražošanas iekārtu uzraudzība.
Secinājums
Šajā rakstā mēs sniedzām pamatjēdzienus tik lielai un maz pētītai klasei kā baktērijas. No iepriekš minētā materiāla izriet, ka termofīlās baktērijasjau šodien tos plaši izmanto cilvēks savā labā. Taču šis process nebūt nav beidzies, un mūs sagaida vēl daudzi patīkami un noderīgi atklājumi.
