Φύση όλα είναι τόσο αρμονικά διατεταγμένα που σε αυτόν τον κόσμο ο καθένας έχει τη δική του θέση και ασχολείται με τις λειτουργίες που του ανατίθενται, είτε είναι το στέμμα της φύσης - ένας απίστευτα πολύπλοκος άνθρωπος ή ο πιο μικροσκοπικός οργανισμός. Ο καθένας παίζει τον ρόλο του για να κάνει τον κόσμο μας καλύτερο. Αυτό ισχύει και για διάφορα βακτήρια, τα οποία, σύμφωνα με το μεγάλο σχέδιο του δημιουργού του κόσμου, φέρνουν στους ανθρώπους όχι μόνο οφέλη, αλλά και ορισμένες βλάβες. Σκεφτείτε τι είναι τα θερμόφιλα βακτήρια γαλακτικού οξέος και ποια είναι η θέση τους στη ζωή μας. Είναι καλά ή κακά;
Χαρακτηριστικά και ουσία
Ένας ολόκληρος στρατός από διάφορους μικροοργανισμούς ζει στον πλανήτη μας, αόρατοι στο μάτι, αλλά πολύ δραστήριοι και όχι πάντα χρήσιμοι. Ένας τέτοιος ευεργετικός μικροσχηματισμός είναι το θερμόφιλο βακτήριο. Το βακτήριο ζει σε θερμές πηγές και πολλαπλασιάζεται σε αρκετά υψηλές θερμοκρασίες - πάνω από 45 βαθμούς. Ολόκληρες αποικίες αυτών των μικροοργανισμών έχουν εντοπιστεί σε διαφορετικές γεωθερμικές ζώνες του πλανήτη μας,όπως τα νερά των θερμών φυσικών πηγών. Τα θερμόφιλα βακτήρια επιβιώνουν λόγω της παρουσίας σε αυτά ειδικών ενζύμων που μπορούν να λειτουργήσουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Για αυτούς, το πιο ευνοϊκό καθεστώς θερμοκρασίας είναι ένας διάδρομος 50-65 βαθμών. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, τα βακτήρια μπορούν να αισθάνονται άνετα και να πολλαπλασιάζονται ελεύθερα.
Πολλοί άνθρωποι θα ήθελαν να μάθουν σε ποια θερμοκρασία πεθαίνουν τα θερμόφιλα βακτήρια για να ελέγξουν τον αριθμό τους. Από αυτή την άποψη, θα ήθελα να σημειώσω ότι οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη καταφέρει να λάβουν ακριβή δεδομένα σχετικά με αυτό. Στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της επιστήμης, είναι γνωστό μόνο ότι ο μέγιστος δείκτης θερμοκρασίας για τα θερμόφιλα είναι 68-75 μοίρες. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι τα βακτήρια πεθαίνουν με τέτοια θέρμανση - μια απόκλιση από το βέλτιστο σχήμα κάνει τη ζωή τους λιγότερο άνετη και έντονη, επιβραδύνει την ανάπτυξη των κυττάρων και μειώνει τον ρυθμό των μεταβολικών διεργασιών.
Είναι δυνατόν να σκοτωθούν τα βακτήρια; Τι τους επηρεάζει;
Για να πεθάνουν τα θερμόφιλα βακτήρια, χρειάζεται πολύ μεγαλύτερη υπέρβαση του ανώτερου ορίου. Σήμερα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να διαπιστώσουν ότι η υψηλότερη γνωστή θερμοκρασία στην οποία μπορούν να ζήσουν αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι 122 βαθμοί Κελσίου. Δεν είναι δυνατή η δημιουργία υψηλότερης θέρμανσης σε εργαστηριακές συνθήκες. Επομένως, δεν είναι ακόμη δυνατό να καθοριστεί σε ποια θερμοκρασία θα πεθάνουν τα θερμόφιλα βακτήρια. Είναι γνωστό μόνο ότι οι έντονες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας έχουν πολύ επιζήμια επίδραση στη ζωή των βακτηρίων: η ανάπτυξη μιας καλλιέργειας μπορεί να σταματήσει, αλλάθα πεθάνει είναι το ερώτημα.
Ποικιλίες και οι περιγραφές τους
Αξιολογώντας τις θερμοκρασιακές προτιμήσεις των μικροοργανισμών, μπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριες ομάδες: ψυχόφιλους, μεσόφιλους και, στην πραγματικότητα, θερμόφιλους. Όλα εξαρτώνται από τη θερμότητα, αλλά διαφέρουν ως προς τα καθεστώτα θερμοκρασίας.
Έτσι, τα ψυχόφιλα βακτήρια είναι τα λιγότερο θερμοεξαρτώμενα και προτιμούν το εύρος θερμοκρασίας από μηδέν έως +10 βαθμούς. Αυτός είναι ο βέλτιστος διάδρομος ανάπτυξης για αυτούς, αλλά μπορούν να αναπαραχθούν τόσο στους -5 βαθμούς όσο και στους +15.
Επόμενο - μεσόφιλα θερμόφιλα βακτήρια, η ζώνη άνεσης για τα οποία βρίσκεται μεταξύ 30 και 40 βαθμών Κελσίου. Τα βακτήρια μπορούν κάλλιστα να αναπτυχθούν και να πολλαπλασιαστούν όταν η θερμοκρασία πέσει στους 10 βαθμούς ή ανέβει στους 50 βαθμούς. Το βέλτιστο επίπεδο ανάπτυξης σε αυτούς τους οργανισμούς είναι 37 μοίρες.
Και τέλος, θερμόφιλα βακτήρια - η ενεργός ανάπτυξή τους παρατηρείται όταν η θερμοκρασία φτάσει πάνω από τους 50 βαθμούς. Το κύριο χαρακτηριστικό τους είναι ο επιταχυνόμενος ρυθμός μεταβολισμού. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, έχει διαπιστωθεί ότι υπό την επίδραση της θερμοκρασίας υπάρχουν σημαντικές αλλαγές στις πρωτεΐνες και τα λιπίδια, τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο σε όλες τις διαδικασίες της ζωής.
Υποομάδες θερμόφιλων
Μια ζωντανή απεικόνιση αυτού είναι παραδείγματα θερμόφιλων βακτηρίων, τα οποία χωρίζονται επίσης σε πολλές ανεξάρτητες υποομάδες:
- Ακραία θερμόφιλα με βέλτιστη θερμοκρασία 80 βαθμών με ελάχιστη θερμοκρασία 60 και μέγιστη 105 μοίρες.
- Στενοθερμόφιλα, ή προαιρετικά, με εύρος 55-65 βαθμών, αλλά παρουσιάζουν την ικανότητα αναπαραγωγής ακόμη και όταν η θερμοκρασία πέσει στους 20 βαθμούς. Η υψηλότερη ικανότητα ανάπτυξης παρατηρείται στους 20-40 βαθμούς.
- Οι ευρυθερμόφιλοι προτιμούν τους 37-48 βαθμούς. Η ιδιαιτερότητα των υποχρεωτικών θερμόφιλων είναι ότι δεν χάνουν την ικανότητά τους να αναπτύσσονται ακόμη και στους 70 βαθμούς, αλλά δεν αναπτύσσονται κάτω από τους 40 βαθμούς.
- Θερμοανεκτικά με βέλτιστο δείκτη όχι υψηλότερο από 48 μοίρες, η ελάχιστη θερμοκρασία στην οποία μπορούν να αναπτυχθούν είναι 10 μοίρες και η μέγιστη είναι 55-60. Διαφέρουν από τα μεσόφιλα στις ίδιες βέλτιστες θερμοκρασίες στο ότι όσο αυξάνεται το όριο θερμοκρασίας, τα βακτήρια συνεχίζουν να αναπτύσσονται.
Αναερόβια θερμόφιλα
Η ικανότητα της ταχείας ανάπτυξης των θερμόφιλων οργανισμών τους δίνει μια εξαιρετική ευκαιρία να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους τομείς της ζωής - στη βιομηχανία ή στη γεωργία, ακόμη και σε επίπεδο νοικοκυριού. Ταυτόχρονα, τα μεσόφιλα και τα θερμόφιλα βακτήρια γαλακτικού οξέος έχουν παρόμοιες μεθόδους απομόνωσης. Η διαφορά παρατηρείται μόνο στις θερμοκρασίες ανάπτυξης. Για να καθοριστεί το ακριβές βέλτιστο επίπεδο θερμοκρασίας, η καλλιέργεια πρέπει να παθητικοποιηθεί για έναν ή δύο μήνες ή, με άλλα λόγια, να επανασπερθεί σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας.
Στη φύση, πολλοί τύποι θερμόφιλων βακτηρίων είναι ευρέως διαδεδομένοι και ζουν σε διάφορες συνθήκες. Αγαπούν τη ζεστασιά και αισθάνονται πολύ άνετα στο ανθρώπινο στομάχι και μπορούν επίσης να βρεθούν σε ζώα, φυτά, έδαφος, νερό και διάφορα άλλα περιβάλλοντα,παρέχοντας ευνοϊκές συνθήκες ανάπτυξης. Ορισμένα βακτήρια χρειάζονται αέρα για να αναπτυχθούν, ενώ άλλα δεν χρειάζονται καθόλου οξυγόνο. Σύμφωνα με αυτό το σημάδι εξάρτησης από το οξυγόνο, οι θερμόφιλοι οργανισμοί χωρίζονται σε αερόβιους και αναερόβιους.
Η αναερόβια περιλαμβάνει πολλές ξεχωριστές ομάδες:
- Βουτυρικό - κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, παράγουν βουτυρικό οξύ, τρέφονται με ζάχαρη, πηκτίνες, δεξτρίνες και παράγουν οξέα - οξικό και βουτυρικό, καθώς και υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα. Από τις χρήσιμες ιδιότητες διακρίνεται η παραγωγή ακετόνης, αιθυλικής, βουτυλικής και ισοπροπυλικής αλκοόλης. Βρίσκεται σε θερμόφιλες και μεσόφιλες μορφές.
- Η κυτταρίνη ζει σε λάσπη ποταμού, κομπόστ, φυτικά υπολείμματα. Αυτά τα θερμόφιλα βακτήρια κομπόστ είναι ιδανικά και χρησιμοποιούνται ευρέως στον αγροτικό τομέα. Όντας στο έδαφος ή στο χούμο, αυτά τα βακτήρια αποκτούν δραστηριότητα στους 60-65 βαθμούς. Υπάρχει επίσης μια μεσόφιλη μορφή - το ραβδί του Omelyansky. Αυτά τα βακτήρια, με τη βοήθεια ενός ειδικού ενζύμου, αποσυνθέτουν την κυτταρίνη, απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο, αιθυλική αλκοόλη, μια σειρά από οξέα - μυρμηκικό, οξικό, φουμαρικό, γαλακτικό και άλλα οργανικά οξέα.
- Ο σχηματισμός μεθανίου ζει στον ίδιο χώρο με την κυτταρίνη και καλλιεργείται εκεί. Σε αυτήν την ομάδα, τα πιο μελετημένα είδη είναι τα μεθανοβακτήρια και οι μεθανοβάκιλλοι. Δεν είναι ικανά για σπορίωση και η χρησιμότητά τους έγκειται στην ικανότητα παραγωγής αντιβιοτικών, βιταμινών, ενζύμων, χρησιμοποιώντας λύματα και οικιακά απορρίμματα για φαγητό.
- Οι αποθειωτήρες βρίσκονται πιο συχνά δίπλακυτταρίνης και ζουν από τη μείωση των θειικών αλάτων. Έχουν οβάλ σπόρια που βρίσκονται πιο κοντά σε ένα από τα άκρα του βακίλλου - τερματικό ή υποτελικό.
- Γαλακτικό οξύ - μια ειδική μεγάλη ομάδα βακτηρίων που ζουν στο γάλα. Αυτά τα θερμόφιλα βακτήρια γαλακτικού οξέος μπορεί να είναι και ωφέλιμα για τον άνθρωπο και πολύ επιβλαβή. Μερικά από τα είδη τους μπορούν να συνθέσουν ειδικές αρωματικές ουσίες. Είναι αυτοί που μετά την έκθεση στο γάλα δίνουν ευχάριστη γεύση και άρωμα στο τυρί cottage ή την κρέμα. Τέτοια θερμόφιλα βακτήρια γαλακτικού οξέος είναι προαιρετικά αναερόβια, επομένως μπορούν να πολλαπλασιαστούν βέλτιστα απουσία οξυγόνου ή σε περιβάλλον όπου υπάρχει μεγάλο έλλειμμά του.
Γαλακτικό οξύ
Τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος χωρίζονται σε κόκκους και ράβδους. Τα πρώτα αποτελούνται από πολλά κύτταρα συνδεδεμένα σε μια αλυσίδα - στρεπτόκοκκους και έχουν ομοιογενή και ετερογενή ζύμωση. Οι ομοζυμωτικοί στρεπτόκοκκοι ζυμώνουν τη ζάχαρη που βρίσκεται στο γάλα για να φτιάξουν ζωντανό γιαούρτι. Τα ετεροενζυματικά εκκρίνουν παράλληλα και αρωματικές ουσίες όπως η διακετίνη και η κυτοΐνη. Τα κύτταρά τους είναι στρογγυλά ή ωοειδή, βάφονται καλά σύμφωνα με το Gram και δεν σχηματίζουν σπόρια και κάψουλες. Είναι αεροανεκτικά και μπορούν να υπάρχουν παρουσία αέρα. Ωστόσο, δεν έχουν την ικανότητα να πραγματοποιούν αερόβια αναπνοή και προτιμούν να συνεχίσουν τη συνήθη διαδικασία ζύμωσης γαλακτικού οξέος. Για να φάνε χρειάζονται πολλές βιταμίνες, πρωτεΐνες, οργανικά οξέα. στο γάλαβακτήρια προκαλούν την πήξη του, το σχηματισμό ενός πυκνού, ομοιόμορφου θρόμβου με μια μικρή ποσότητα ορού. Χάρη στους στρεπτόκοκκους γαλακτικού οξέος που παράγουν άρωμα εμφανίζονται σαγηνευτικές φυσαλίδες στο τυρί με χαρακτηριστική οσμή και χαμηλή ικανότητα σχηματισμού οξέων. Οι κόκκοι είναι ιδιαίτερα ανθεκτικοί στο αλκοόλ και απαιτούν υψηλή οξύτητα.
Στικς γαλακτικού οξέος
Τα στικ γαλακτικού οξέος - ονομάζονται αλλιώς γαλακτοβάκιλλοι - μπορούν να είναι είτε μονά είτε ζευγαρωμένα. Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιούνται οξεόφιλοι γαλακτοβάκιλλοι, ειδικά το βουλγαρικό ραβδί, το οποίο αποτελεί μέρος των καλλιέργειες εκκίνησης και καθιστά δυνατή την παραγωγή νόστιμου και υγιεινού γιαουρτιού. Ακόμη και στη γαλακτοβιομηχανία, τα στρεπτοβακτήρια και τα βακτήρια είναι δημοφιλή. Αυτοί οι οργανισμοί είναι εντελώς ακίνητοι και δεν σχηματίζουν σπόρια ή κάψουλες, κηλιδώνονται καλά κατά Gram.
Τα θερμόφιλα γαλακτικού οξέος είναι προαιρετικά αναερόβια. Μπορούν να γίνουν μονοενζυματικά, με υψηλό ρυθμό σχηματισμού οξέος, ή ερεοενζυματικά με την ικανότητα να επεξεργάζονται παράλληλα φρουκτόζη, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό εξαϋδρικής αλκοόλης μαννιτόλης, οξικών, γαλακτικών και διοξειδίου του άνθρακα. Οι πρωτεΐνες είναι μάλλον ασθενώς επεξεργασμένες, επομένως, για να αναπτυχθούν, απαιτούν την παρουσία αμινοξέων στο περιβάλλον. Μερικά ξυλάκια έχουν την ικανότητα να παράγουν καταλάση, ένα ένζυμο που διασπά το υπεροξείδιο του υδρογόνου ή την ακεταλδεΰδη, η οποία δίνει γεύση και άρωμα στο τυρί.
Τα ανθεκτικά στη θερμότητα sticks στο γαλακτικό οξύ μπορούν να επιβιώσουν στο γάλα όταν παστεριωθούν σε θερμοκρασία 85-90 βαθμών. Είναι πολύ ανθεκτικά στους απολυμαντικούς παράγοντες και έτσι προκαλούν σημαντική βλάβη στις επιχειρήσεις τροφίμων. Είναι ανταγωνιστές Escherichia coli. Βρίσκεται σε προζύμι ή χαμηλό παστεριωμένο γάλα.
Θερμόφιλοι που δεν μπορούν να αναπνεύσουν χωρίς οξυγόνο
Τα αερόβια θερμόφιλα, που δεν μπορούν να αναπνεύσουν χωρίς οξυγόνο, χωρίζονται επίσης σε δύο ξεχωριστές ομάδες:
- Ακραία θερμόφιλα - gram-αρνητικά ραβδία που δεν μπορούν να κινηθούν, που σχετίζονται με υποχρεωτικά βακτήρια, η ανάπτυξη των οποίων συμβαίνει σε βέλτιστη θερμοκρασία 70 βαθμών. Καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει ψηλότερα, τα ραβδιά μεταμορφώνονται σε λεπτές κλωστές. Ζήστε μαζικά σε πηγές ζεστού νερού και σε κοντινό έδαφος.
- Οι μορφές που σχηματίζουν σπόρους είναι παρόμοιες με τις μεσόφιλες. Ζει και απλώνεται σε καλά χαλαρωμένο έδαφος ή αεριζόμενα νερά.
Έχοντας εξετάσει όλους αυτούς τους τύπους μικροοργανισμών, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η εμφάνιση των θερμόφιλων βακτηρίων είναι η αρωματοποίησή τους στον βιότοπο. Όπως και άλλοι ζωντανοί οργανισμοί, τα βακτήρια μπορούν επίσης να προσαρμοστούν τέλεια στις αλλαγές των περιβαλλοντικών συνθηκών κατά τη διάρκεια της εξέλιξής τους. Παράλληλα, αυξάνουν σημαντικά το επίπεδο της οργάνωσής τους και αποκτούν νέες ικανότητες.
Οφέλη και βλάβες
Ποιες είναι οι βλάβες και τα οφέλη των θερμόφιλων βακτηρίων; Τα ραβδιά γαλακτικού οξέος που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία τροφίμων φέρνουν αναμφισβήτητα οφέλη σε ένα άτομο. Όντας μέρος διαφόρων πολιτισμών εκκίνησης, παράγουν νόστιμα καιχρήσιμα προϊόντα γαλακτικού οξέος που έχουν πολύ θετική επίδραση σε όλα τα συστήματα του ανθρώπινου σώματος, βοηθούν στη ρύθμιση των μεταβολικών διεργασιών, ομαλοποιούν το πεπτικό σύστημα και με κάθε δυνατό τρόπο προστατεύουν το σώμα από διάφορα σήψη βακτήρια, καθαρίζοντας παράλληλα από συσσωρευμένες τοξίνες και τοξίνες. Εκτός από τη βελτίωση της σύνθεσης της μικροχλωρίδας, τα θερμόφιλα βακτήρια ηρεμούν το νευρικό σύστημα, καταστέλλουν τη δράση των αντιβιοτικών και αυξάνουν την ανοσία.
Εκτός από τη βιομηχανία τροφίμων, αυτός ο τύπος βακτηρίων χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως στον φαρμακολογικό και τον καλλυντικό τομέα. Στη βάση τους παρασκευάζονται διάφορα προβιοτικά, καθώς και καλλυντικά που προσδίδουν στο δέρμα περιποίηση και ελαστικότητα και χρησιμοποιούνται επίσης για τη λεύκανση και την αποκατάστασή του. Οι μάσκες με ζωντανό γιαούρτι μπορούν να κάνουν θαύματα.
Τα θερμόφιλα και μεσόφιλα βακτήρια που ζουν στο έδαφος και το λίπασμα βοηθούν στην ανακύκλωση της οργανικής ύλης, γονιμοποιώντας το έδαφος για καλή ανάπτυξη των φυτών. Το εκπεμπόμενο μεθάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για θέρμανση κατοικιών και βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Με τόσο τεράστια κλίμακα οφέλους, η μικρή βλάβη που προκαλούν οι θερμόφιλες ράβδοι στις βιομηχανίες τροφίμων εξομαλύνεται από την έκθεση σε βακτηριοκτόνα φάρμακα και τη συνεχή παρακολούθηση του εξοπλισμού παραγωγής τροφίμων.
Συμπέρασμα
Σε αυτό το άρθρο, δώσαμε τις βασικές έννοιες μιας τόσο μεγάλης και ελάχιστα μελετημένης τάξης όπως τα βακτήρια. Από το παραπάνω υλικό προκύπτει ότι τα θερμόφιλα βακτήριαήδη σήμερα χρησιμοποιούνται ευρέως από τον άνθρωπο για το καλό του. Αλλά αυτή η διαδικασία απέχει πολύ από το να έχει τελειώσει και μας περιμένουν πολλές ακόμη ευχάριστες και χρήσιμες ανακαλύψεις.
