Хемосинтез. Фотосинтез бен хемосинтез үдерістерін салыстыру. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Темір бактериясы

Железобактерии

Ferribacteriaceae

Темір қосылыстарының өзгерістері.

 Табиғатта темірдің шала тотығының темір тотығына айналуы кең орын алады. Бұл процесс микроорганизмдердің ерекше тобы –темір бактериялары арқылы жүреді. Бұл бактериялары табиғатта ертінді күйінде кездесетін көмір қышқыл темір тұзының шала тотығын темірдің гидро тотығына айналдырады.

 2FeCO₃+3H₂O+ ¹/₂O₂ =2Fe(OH)₃+ 2CO₂+29 ккал

Көмір Темірдің ІІІ энергия

қышқылының гидро тотығы

ІІ темір тұзы.

Реакция кезінде бөлінетін энергия темір бактерияларының ортадағы көмір қышқыл газын сіңіруіне жұмсалады. Сөйтіп топырақта ашық жатқан темір бактериялардың көмегімен тотығып ыдырап отырады.

Түйнек бактерия

Клубеньковые бактерии

 Lotus pedunculatus

• Түйнек бактериялары ауадағы азотты өзіне сіңіріп, топырақты азотты қосылыстармен байытады, ол өз кезегінде өсімдікті азотпен қамтамасыз етеді. Бұршақ тұқымдастардың тамырындағы түйнектер. Түйнек бактерия жасушалары – азотфиксаторлармен толған. Өсімдік бактерияны оттегінен қорғайтын леггемоглобин нәруызын жасап шығарады.

Ішек бактериялары

Кишечная бактерия

Helicobacter

Ішек бактериялары қабыну үрдістерін азайтып, адамның иммундық жүйесіне көмектеседі. Жапондық ғалымдардың дәлелдеуіне сай, ішек бактериялары  адам организміндегі қабыну үрдістерін жоюға,  иммундық жүйеге ішек ауруларымен күресуге көмектеседі.

Бактериялар тағам құрамына кіретін талшықтарды қорытуда өнідірілетін май қышқылдарының және целлюлоза ацетобутиратының  көмегімен адамға қабыну үрдістерімен күресуге көмектеседі.

Жаңалық Канагава қаласындағы физикалық-химиялық зерттеулер Институты (RIKEN) жанындағы интеграциялық медицина Орталығының зерттеушілер тобымен жасалған. Ғалымдар сынаққа алынған тышқандар организміне жасалған бірқатар тәжірибелер нәтижесінде ішек бактерияларының әрекет етуін, жануарлардың ішегінде өтетін химиялық үрдістерді  бақылай алды.

Ішек ауруларына шалдыққан науқастардың ішегінде болатын бактериялар май қышқылдарын және целлюлоза ацетобутиратын жеткілікті мөлшерде өндіре алмайтындығы жайлы зерттеушілерге белгілі болды. Мамандар бұл жаңалықтың аталған заттектердің негізінде асқазан-ішек жолдарының қабыну үрдістерімен қосарланып өтетін ауруларды, мысалы, Крон ауруын, емдеуге арналған дәрі-дәрмек жасауға көмектесетіндігіне сенімді. 

Бифидобактерии

Ұйытылған сүттің тек дәмді ғана емес, пайдалы екенін де білеміз. Біз сүзбені, қаймақты, айранды, түрлі йогурттарды, сонымен қатар жуырда ғана дүкен сөрелерінде пайда бола бастаған биоайран мен бифидоктарды сүйсіне ішіп жейміз.  Бірақ бір өнімнің екіншісінен дәмінен өзге қандай айырмашылығы бар екені туралы ойлай бермейміз. Біз бұл жөнінде сүт өнімдерін өндіретін зауытқа барып, егжей-тегжейлі ақпарат алдық.

Болгар таяқшасын болгар ғалымы Стамен Григоров ашты. Дәлірек айтқанда ол ашыған сүттегі «булгарикум» бацилласын тапты. Осы ғылыми жаңалығы үшін ол 20 ғасырдың басында Женева университетінің арнайы марапатына ие болды.  

Дегенмен де қышқыл сүт өнімдерін өндіру - эпидемиологиялық жағынан ықтимал қауіп-қатерге толы. Бұл өндіріс процесінің тым ұзақ уақытқа созылатындығына  байланысты, осы мерзім ішінде пастерлендірілген соң да сақталып қалатын микроорганизмдердің күрт көбейіп кетуі мүмкін.Сүт өнімдерін әзірлеу бойынша барлық операциялар барысында жоғарғы деңгейдегі санитарлық-гигиеналық және эпидемияға қарсы талаптар сақталады. Себебі ұйытылған сүттен жасалған өнімдер қосымша қыздырып өңдеуге келмейді. Сүт өнімдерінің сапалық көрсеткіштеріне қойылатын санитарлық талаптар бойынша әрекет ету үшін өнім өндірілетін барлық учаскелерде гигиеналық тәртіп пен технологиялық ережелер қатаң сақталады. Қазір бұл жерде йогурт жасалып жатыр.  Бактериялардың жер бетінде 3,5 млрд. жыл бойы өмір сүріп келе жатқан қарапайым организм болып табылатынына қарамастан, процесс өте күрделі.  Адам ағзасында бактериялардың көптеген түрі бар. Тек ішек-қарын жолдарының өзінде олардың 300-ге жуық түрі тіршілік етеді, ал ағзада өмір сүретін барлық микробтардың жалпы салмағы 4 келіні құрайды. Ғалымдар жақын арада лакто және бифидобактериялардың көмегімен зат алмасу процесін де реттеу мүмкін болады деп отыр. Бірақ ол үшін әр адамның жеке микрофлорасын мұқият зерттеу қажет. 

Бифидобактерии синтезируют витамины группы В (B1, B2 и др.) и витамин К.

Бифидобактерии составляют 80—90 % кишечной флоры детей, находящихся на грудном вскармливании, и молоднякамлекопитающих в подсосном периоде. Присутствие бифидобактерий в кишечнике полезно для ребёнка и молодых животных, так как бифидобактерии подавляют развитие различных гнилостных и болезнетворных микробов, способствуют перевариванию углеводов. По окончании молочного вскармливания бифидофлора сменяется обычной кишечной микрофлорой, характерной для взрослых организмов.

Функции бифидобактерий в организме человека^[1]:

• осуществляют путем ассоциации со слизистой оболочкой кишечника физиологическую защиту кишечного барьера от проникновения микробов и токсинов во внутреннюю среду организма;
• обладают высокой антагонистической активностью по отношению к патогенным и условно патогенным микроорганизмам за счет выработки органических жирных кислот;
• участвуют в утилизации пищевых субстратов и активизации пристеночного пищеварения;
• синтезируют аминокислоты и белки, витамин К, пантотеновую кислоту, витамины группы В: B1 — тиамин, B2 — рибофлавин, B3 — никотиновую кислоту, В9 — фолиевую кислоту, витамин B6 - пиридоксин;
• способствуют усилению процессов всасывания через стенки кишечника ионов кальция, железа, витамина D.

Vibrio cholera Холера

Лимон қышқылының әсері холера және тифоз бактериясы өлтіреді, зең саңырауқұлақтардың әсерінен түзледі

Холера. Қышқылдық орта микроағзалардың дамуына кері әсерін тигізеді. Француз оқымыстысы Жерар, Холера және тифозные бактерия басқада ауру тудыратын бактериялардың дамуын тежеп, өлтіреді. Мысалы 1 г лимон қышқылы 1 л ерітіндісінде барлы ауру тудыратын бактерияларды өлтіретіндігі анықталды. Жерар лимон қышқылының ерітіндісі қосылған суды ішуді ұсынды, ол холера және тифозны бактериялардың ауру тудырғыш қоздырғыштарын өлтіретіндігін айтты. Ең дұрысы таза табиғи сусындардың пайдаланған дұрыс.

Көмірқышқылдардың лимон қышқылына дейін ашылуы.

Көмірқышқылдардың лимон қышқылына дейін ашылуы. Қанттың лимон қышқылына айналуында зең саңырауқұлақтары, оның ішінде аспергиллус нигер негізгі роль атқарады. Сондықтан бұл микроорганизм техникалық жолмен қанттан лимон қышқылын алуда кеңінен қолданылады. Соңғы кездерге дейін лимон қышқылы лимон жемісінен алынатын. Онда 7—9%-тей лимон қышқылы болады. Едәуір мөлшерде лимон кышқылын өндіру үшін көп мөлшерде лимон жемісі қажет болар еді және лимон қышқылын бұлай өндіру өнеркәсіп үшін экономикалық жағынан тиімсіз. Сондықтан да ғылым бүл мәселені микроорганизмдерді пайдалана отырып шешу керектігін үсынды. Лимон қышқылын алу үшін алдымен аспергиллус нигерді қүрамында 20% қанты бар, 0,3% азот қышқыл аммоний түзы бар қоректік ортада +30—32°-та өсіреді. Екі тәуліктен кейін бүл ортаның бетінде саңырауқүлақ қалың қыртыс түзіп өседі. Осы кезде оның астындағы коректік ортаны ағызып алады да саңырауқүлақты кайнатылып суытылған сумен жуады. Осы ыдысқа енді таза, алдын ала қайнатылған қүрамында қоректік түздары жоқ таза қант ерітіндісін құяды. Осы кезде саңырауқұлақ қанттан лимон қышқылын тез арада түзе бастайды. Мүндағы ашыту үшін салынған қанттың 50—60%-тейі лимон қышқылына айналады. Бұдан әрі оны тазартады да техникалық қажетке жұмсайды. Лимон қышқылымен бірге ерітіндіде көбінесе кымыздық қышқылы да түзіледі. Бұл процестің биохимиялық табиғаты жөнінде ғылымда бірқатар көзқарастар бар. Бірак қай-қайсысы болмасын бүл құбылысты әлі толық дәлелдей алмай отыр.

Азот бактериясы — атмосферадағы азотты биологиялық жолмен топыраққа қайта сіңдіретін микроорганизмдердің бір тобы. Бұларды алғаш рет француз ғалымдары 1882 жылы М.Жоден, 1885 жылы М.Бертло анықтаған. 1893 жылы орыс ғалымы С.Н.Виноградский азот сіңіруші микроорганизмді таза күйінде бөліп алған, ал 1901 жылы Голландия ғалымы М.Бейеринк аэробты бактерияларды тапқан. Азот бактериясы 2 үлкен топқа бөлінеді: жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің тамырында түйнек түзетіндер (қ. Симбиоз); топырақта бос күйінде кездесетіндер. Қазіргі кезде соңғысының 30-дан астам түрі белгілі. Азот бактериясының пішіні таяқша тәрізді, ұзындығы 2-3 мкм, диам. 4-6 мкм. Сырты қабықшамен қоршалған. Кейде бұлардың сыртында қатты қалың қабығы (циста) болады. Азот бактериясының көпшілігі аэробты, яғни ауа бар жерде тіршілік етеді. Аммоний тұздарын, нитриттерді, нитраттарды, амин қышқылдарын қорек етеді. Ауадағы азотты бойына сіңіріп, оны өсімдік тамырларына қажет қосылыстарға айналдырады да, әртүрлі витаминдер, ауксиндер бөліп шығарып, өсімдіктің өсуін жақсартады. Азот бактерияның арасында спора түзетін бактериялар, яғни анаэробтылары да кездеседі. Олардың ұзындығы 1,5-8 мкм. Бұлардың белсенділігі аэробты бактериялармен салыстырғанда төмендеу болады. Ауадағы молекула азоттың басқа химиялық элементтермен әрекеттесуі азот бактериясының клеткаларында ғана жүреді. Өсімдіктердің азотқа тапшылығын табиғи жолмен қамтамасыз ету үшін азот бактериясынан түрлі тыңайтқыштар алынады. Осы тыңайтқыштармен өсімдіктер тұқымын, ағаш қалемшелерін дәрілейді. Соның нәтижесінде өсімдіктердің өсуі жылдамдап, өнімділігі артады.

Сүт қышқылы бактерияларының клеткалары шар және таяқша тәрізді болады, қозғалмайды, спора түзбейді және ауалы немесе ауасыз жерде тіршілік етуге бейімделегн. Бірақ бұған қатысатын бактерияларының барлығы бірдей мөлшерде сүт қышқылын түзе бермейді. Қышқылы ортаға шар тәрізділер төзімсіз. Ал таяқша тәрізділері ортада 1:5 – 2 проценттей сүт қышқылы болғанның өзінде тіршілік етуге қабілеті бар.

Сүт қышқылы бактериялары көбінесе моно және дисахаридтерді ашытады, ал крахмал және сол сияқты күрделі қанттар – полисахаридтерді ашыта алмайды. Соңғы жылары шар тәрізді сүт қышқылы бактерияларының ішінде крахмалды едәуір дәрежеде ашыта алатын топтар табылып, өндіріске ұсынылды. Кейбір сүт қышқылы бактериялары басқа, әсіресе шіріту бактерияларына жойқын әсер ететін антибиотиктерді бөлетіні анықталды.

Клеткада тыныс алуға қажетті ферменттердің барлығы болса органикалық заттар тез тотығып, олар ең соңғы өнімге дейін ыдырайды. Бұған керсінше ферменттер тобындағылардың кейбіреулері жетіспесе, ортада аралық ие органикалық қышқылдар түзеді. Тотығу процесінің ішінде тұрмыста кең таралған сірке қышқылы ашу процесі жүреді. Бұны 1862 жылы Луи Пастер ашқан болатын. Қандай да болмасын құрамында аздаған мөлшерде спирті бар, сұйықты ауалы жерде қалдырса ақ болды оның бетінде сірке қышқылы бактерияларынан жұқа қабат пайда болды да, ортада сірке қышқылы түзіледі.

С₂Н₅ОН +О₂= СН₃СООН +Н₂О

Этил спирті сірке қышқылы

Сірке қышқылы бактериялары ацетобактер деп аталатын туысқа жататын 11 түрі бар. Негізгі түрі бактериум ацети -қысқа қозғалмайтын таяқша.Кейде жасушалары шынжырлана орналасады.

Қолданылуы сірке қышқылын (сірке суын) Сірке қышқылын араластырғыш ретінде дәрілік заттарда, Сірке суын халықтық медицинада ыстықты төмендетуде Спиртті сірке суын косметологияда қолданылады. Дәлірек айтқанда, Алма сірке суынан басқа жүзім сірке суын химиялық өнеркәсіпте, Бактериялар көптеген органикалық заттарды тотықтыруға қабілетті. Этил спиртін сірке қышқылына айналдыру –Сірке қышқылының басқада продуценттері; өнеркәсіптік жағдайда Сірке қышқыл бактерияларының көмегімен сірке қышқылыналады. Сірке қышқылының түзілуі субстраттың шала тотығуы.

Шіріту бактериясы-біздің ғаламшарымыздың тазалаушысы.Себебі олар өсімдіктердің қалдықтарымен жануарлардың өлекселеріндегі күрделі ағзалық заттарды ыдыратады.Топырақта қарашіріктің түзілуіне себепші болады.Тау жыныстарын ыдыратып,жартастар мен сусымалы құмдарды топыраққа айналдырады.Топырақ бактериялары өсімдіктерге қорек дайындайды.Топырақтағы қарашірікті минералды заттарға айналдырады,онымен өсімдіктер қоректенеді.Бактериялар топырақты минералды заттармен байытып қана қоймай,сонымен бірге топырақтың құнарын жақсартады.1 г қара топырақта 5-6 млрд бактерия болады.