Участие микроорганизмов в круговороте углерода
С одной стороны, круговорот углерода обеспечивается процессом фотосинтеза, в котором наравне с зелеными растениями принимают участие фотосинтезирующие микроорганизмы; с другой - круговорот углерода тесно связан с процессами минерализации (разрушения, распада) высокомолекулярных безазотистых соединений, которые осуществляются посредством самых разнообразных микроорганизмов. Разложение органических веществ, не содержащих азота, происходит либо путем неполного окисления (брожения), либо полного окисления (дыхания).
Значение брожения было установлено еще Л. Пастером. Благодаря брожению безазотистые органические соединения, в частности углеводы, превращаются в продукты неполного окисления – спирты, альдегиды, органические кислоты. В соответствии с накапливающимися в результате брожения продуктами различают виды брожения:
молочнокислое;
пропионовокислое;
маслянокислое;
ацетоноэтиловое;
ацетонобутиловое;
анаэробное разложение целлюлозы (клетчатки).
Биологическое значение брожения заключается в образовании энергии для жизнедеятельности микроорганизмов. При этом следует отметить, что при дыхании разложение безазотистых органических веществ идет до СО2 и Н2О, а при брожении – до промежуточных соединений, свойственных каждому из видов брожения. Именно поэтому энергетический выход при брожении превышает таковой при дыхании (см. раздел «Общие представления об обмене веществ у микроорганизмов»).
Молочнокислое брожение. Делится на 2 вида: типичное (гомоферментативное) и нетипичное (гетероферментативное). Первый вид молочнокислого брожения вызывают как шаровидные, так и палочковидные виды бактерий, среди которых стрептококки (Streptococcus lactis) и болгарская палочка (Lactobacterium bulgaricum). Нетипичное молочнокислое брожение вызывают гетероферментативные молочнокислые стрептококки. Этот тип брожения характеризуется тем, что помимо молочной кислоты образуются летучие кислоты (уксусная, янтарная), а также СО2 и ароматические вещества, которые способны придавать молочнокислым продуктам приятные аромат и вкус.
Пропионовокислое брожение. Имеет сходство с нетипичным молочнокислым брожением. Конечные продукты этого вида брожения – пропионовая и уксусная кислоты, СО2 и Н2О, которые образуются за счет развития микроорганизмов рода Propionibacterium.
Спиртовое брожение. Его вызывают дрожжи и некоторые грибы. В результате этого вида брожения углеводы превращаются в этиловый спирт и СО2.
Маслянокислое брожение. Вызывается маслянокислыми бактериями, среди которых наиболее важными представителями являются спорообразующие палочки рода Clostridium с центральным, субтерминальным и терминальным расположением спор. Продуктами этого вида брожения являются масляная кислота, СО2 и Н2.
Анаэробное и аэробное разложение клетчатки. Половина всего углерода нашей планеты заключена в целлюлозе (клетчатке), которая в нативном состоянии животными не усваивается. В то же время клетчатка легко разрушается либо под действием сильных химических окислителей, либо под действием специального ферментативного целлюлозоразрушающего комплекса.
Анаэробное разрушение клетчатки вызывают спорообразующие бактерии – бациллы и клостридии, способные развиваться при различных температурах, в том числе при температуре +60 0С. Оптимум температуры для одного из типичных представителей Clostridium thermocellum – +65 0С. При анаэробном разложении клетчатки образуются летучие кислоты, С2Н5ОН, разнообразные газы, в том числе СО2 и Н2.
Помимо разложения углеводов и других безазотистых высокомолекулярных соединений до промежуточных продуктов, их разложение может пойти дальше, сопровождаясь образованием СО2 и Н2О. Разложение клетчатки углубляется за счет бактерий, относящихся к родам: Cytophaga, Cellvibrio, Cellfalcicula. Кроме бактерий в этом процессе участвуют актиномицеты и грибы.
- C основами микробиологии
- Часть I. Основы микробиологии Микробиология в системе других биологических наук
- Этапы развития микробиологии, их влияние на становление санитарной микробиологии
- Систематика микроорганизмов. Бинарная номенклатура в микробиологии
- Основные и специфические единицы систематики в микробиологии
- Прокариоты и эукариоты
- Морфологические и функциональные особенности бактериальных клеток Форма и размеры бактериальных клеток
- Строение и химический состав бактериальных клеток. Основные функции органелл
- Спорообразование, типы передвижения и размножение бактериальных клеток
- Источники питания
- Физико-химические факторы внешней среды
- Взаимодействие микроорганизмов
- Развитие микробной популяции
- Круговорот веществ в природе, участие в нем микроорганизмов
- Участие микроорганизмов в круговороте углерода
- Участие микроорганизмов в круговороте азота
- Микроорганизмы в круговороте фосфора, калия, железа и серы
- Часть II. Санитарно-микробиологический
- Методы микробиологического исследования
- Основные принципы проведения санитарно-микробиологических исследований
- Характеристика основных групп санитарно-показательных микроорганизмов
- Характеристика санитарно-показательных микроорганизмов
- Методические основы санитарно-микробиологического контроля
- Мониторинг окружающей среды, его необходимость
- Объекты и уровневый характер наблюдений за состоянием природной среды
- Категории информации в системе мониторинга
- Мониторинг состояния природных сред России Воздух
- Водные ресурсы
- Распространение микроорганизмов в различных почвах
- Резидентная и аллохтонная микрофлора почвы
- Принципы санитарно-микробиологического обследования почвы. Краткие и полные схемы санитарно-микробиологического контроля почв
- Микрофлора воды и ее санитарно-микробиологический контроль
- Краткая микробиологическая характеристика некоторых видов вод
- Обеспечение механизма самоочищения воды
- Характер оценки санитарного состояния водных бассейнов
- Микрофлора воздуха и его санитарно-микробиологический контроль
- Аэрозоль воздуха, ее строение, значение в распространении инфекции
- Экологический и гигиенический нормативы и показатели качества атмосферного воздуха
- Взаимодействие микроорганизмов с Макроорганизмами и с объектами производственной деятельности человека
- Микрофлора тела человека Области заселения
- Роль микрофлоры желудочно-кишечного тракта в жизни человека
- Эубиоз, его значение для нормального функционирования человеческого организма
- Обязательность санитарно-гигиенических мероприятий и медицинских осмотров. Роль Государственного санитарно-эпидемиологического надзора в контроле этих вопросов
- Микрофлора животного организма
- Микрофлора желудочно-кишечного тракта
- Сущность инфекционного процесса и эпидемиология
- Инфекция, ее основные характеристики. Причины возникновения и развития инфекций
- Интенсивность эпидемического процесса
- Противоэпидемические и профилактические мероприятия
- Лекарственные средства. Микробиологический контроль качества
- Характеристика лекарственного сырья
- Преимущества получения лекарственных средств методами биотехнологии
- Санитарно-микробиологический контроль лекарственных средств
- Микрофлора кожевенно-мехового сырья и шерсти и санитарный контроль их качества Общая характеристика кожевенно-мехового сырья
- Виды порчи кожевенно-мехового сырья
- Развитие микрофлоры на шерстном покрове. Виды порчи
- Способы консервирования кожевенно-мехового сырья
- Инфекции, передаваемые через кожевенно-меховое сырье. Необходимость санитарно-ветеринарного контроля
- Перечень исследований, проводимых лабораториями контроля пищевой продукции
- Особенности функционирования лабораторий по контролю продуктов питания
- Характер работы лабораторий по контролю качества пищевой продукции
- Качество пищевых продуктов
- Обеспечение процесса сертификации
- Контроль качества лабораторных исследований
- Виды заболеваний, передаваемых через пищевые продукты
- Пищевые интоксикации
- Пищевые токсикоинфекции
- Сальмонеллезы
- Зооантропонозные инфекции
- Микрофлора кормов. Влияние на появление заболеваний у сельскохозяйственных животных
- Методическое обеспечение санитарно-микробиологического контроля пищевой продукции
- Факторы, способствующие развитию микроорганизмов и разрушению тканей мяса
- Пороки мяса и общее описание отравлений, вызываемых некачественным мясом
- Химические способы:
- Санитарно-гигиеническое состояние молока и молочных продуктов
- Источники обсеменения молока посторонней микрофлорой. Динамика развития микроорганизмов в молоке при хранении
- Яйца птиц. Экспертиза их качества
- Хлеб и хлебопекарные продукты
- Крупы, мука и макаронные изделия
- Сахар и кондитерские изделия
- Безалкогольные и алкогольные напитки
- Плоды и овощи
- Масла, жиры
- Консервированные пищевые продукты
- Санитарный контроль помещений пищевой отрасли. Профилактические мероприятия
- Система анализа критических контрольных точек на пищевых предприятиях. Роль санитарного просвещения
- Библиографический список
- Указатель терминов и понятий