Tutki, miten bakteerit voivat olla hyödyllisiä hajoamisen ekologisia tekijöitä, mutta haitallisia ruokaa pilaavia aineita ja taudinaiheuttajia. Tutustu bakteereihin hajoamisen, ruoan pilaantumisen ja sairauksien (taudinaiheuttajina) tekijöinä. Encyclopædia Britannica, Inc. Katso kaikki tämän artikkelin videot
Bakteerien kasvu kulttuureissa määritellään bakteerien määrän lisääntymiseksi populaatiossa pikemminkin kuin yksittäisten solujen koossa. Bakteeripopulaation kasvu tapahtuu geometrisesti tai eksponentiaalisesti: jokaisen jakautumissyklin (sukupolven) aikana yhdestä solusta syntyy 2 solua, sitten 4 solua, sitten 8 solua, sitten 16, sitten 32 ja niin edelleen. Sukupolven muodostumiseen tarvittava aika, generointiaika (G), voidaan laskea seuraavasta kaavasta:
Kaavassa B on havainnon alussa läsnä olevien bakteerien määrä, b on ajanjakson jälkeen läsnä oleva numero t ja n on sukupolvien lukumäärä. Suhde osoittaa, että keskimääräinen syntymisaika on vakio ja että bakteerien määrän kasvu on verrannollinen bakteerien määrään kulloinkin. Tämä suhde on voimassa vain aikana, jolloin populaatio kasvaa eksponentiaalisesti, jota kutsutaan kasvun log-vaiheeksi. Tästä syystä bakteeriviljelmien kasvua osoittavat kaaviot piirretään solujen lukumäärän logaritmina.
Seuraa a Bacillus subtilis siirtomaa, kun se käy läpi kasvun viive-, log-, paikallaan- ja kuolemavaiheen Bakteeripesäkkeet etenevät neljän kasvuvaiheen kautta: viivevaihe, log-vaihe, paikallaan pysyvä vaihe ja kuolemavaihe. Video Encyclopædia Britannica, Inc.; valokuvia A.W. Rakosy / Encyclopædia Britannica, Inc. Katso kaikki tämän artikkelin videot
mikä on paras ulkopolitiikan määritelmä
Bakteerikohtaisesti vaihteleva sukupolven aika määräytyy monien ympäristöolosuhteiden ja bakteerilajin luonteen perusteella. Esimerkiksi, Clostridium perfringens , joka on yksi nopeimmin kasvavista bakteereista, optimaalinen syntymisaika on noin 10 minuuttia; Escherichia coli voi kaksinkertaistaa 20 minuutin välein; ja hitaasti kasvava Mycobacterium tuberculosis on sukupolven aika välillä 12-16 tuntia. Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että tietyt syvällä maanpinnan alapuolella elävät bakteeripopulaatiot voivat kasvaa erittäin hitaasti ja lisääntyä vain muutaman tuhannen vuoden välein. sävellys n kasvualusta on tärkeä tekijä kasvun hallitsemisessa. Kasvunopeus nousee maksimiin, kun väliaine tarjoaa paremman energialähteen ja enemmän biosynteettisiä välituotteita, jotka solun olisi muuten tehtävä itselleen.
bakteerikasvukäyrä Yleistetty bakteerikasvukäyrä, joka näyttää bakteeripesäkkeiden kasvuvaiheet. Encyclopædia Britannica, Inc.
Kun bakteerit sijoitetaan väliaineeseen, joka tarjoaa kaikki niiden kasvulle välttämättömät ravintoaineet, populaatiolla on neljä kasvuvaihetta, jotka edustavat tyypillistä bakteerikasvukäyrää. Inokuloituna uuteen elatusaineeseen bakteerit eivät lisäänny välittömästi ja populaation koko pysyy vakiona. Tänä aikana kutsutaan viivevaihe , solut ovat metabolisesti aktiivisia ja kasvavat vain solujen koossa. Ne myös syntetisoivat entsyymejä ja tekijöitä, joita tarvitaan solujen jakautumiseen ja populaation kasvuun uusissa ympäristöolosuhteissa. Sen jälkeen populaatio siirtyy log-vaiheeseen, jossa solujen lukumäärä kasvaa logaritmisesti, ja jokainen solupolvi tapahtuu samalla aikavälillä kuin edelliset, mikä johtaa tasapainoon osatekijät jokaisesta solusta. Log-vaihe jatkuu, kunnes ravinteet ovat ehtyneet tai myrkyllisiä tuotteita kertyy, jolloin solujen kasvunopeus hidastuu ja jotkut solut voivat alkaa kuolla. Optimaalisissa olosuhteissa joidenkin bakteerilajien suurin populaatio log-vaiheen lopussa voi saavuttaa tiheyden 10-30 miljardia solua millilitrassa.
Bacillus subtilis TO Bacillus subtilis bakteeripesäkkeelle siirtyminen kasvun log-vaiheeseen 18–24 tunnin inkuboinnin jälkeen 37 ° C: ssa (98,6 ° F; suurennettu noin 6x). A.W. Rakosy / Encyclopædia Britannica, Inc.
Bakteerikasvun log-vaihetta seuraa kiinteä vaihe, jossa bakteeripopulaation koko pysyy vakiona, vaikka jotkut solut jakautuvat edelleen ja toiset alkavat kuolla. Kiinteää vaihetta seuraa kuolemavaihe, jossa populaation solujen kuolema ylittää uusien solujen muodostumisen. Kuolemavaiheen alkamisajankohta riippuu lajista ja väliaineesta. Bakteerit eivät välttämättä kuole edes ravinteiden nälkää, ja ne voivat pysyä elinkelpoisina pitkään.
Bacillus subtilis bakteerien kasvuvaiheet A Bacillus subtilis bakteeripesäkkeellä on merkkejä kiinteästä kasvusta 48 tunnin inkuboinnin jälkeen 37 ° C: ssa (98,6 ° F; suurennettu noin 9x). A.W. Rakosy / Encyclopædia Britannica, Inc.
Bacillus subtilis bakteerikasvuvaiheet 96 tunnin kuluttua 37 ° C: ssa (98,6 ° F), a Bacillus subtilis bakteeripesäkkeitä kutistuu, mikä osoittaa, että se on siirtynyt kuolemaan (suurennettu noin 9x). A.W. Rakosy / Encyclopædia Britannica, Inc.
Prokaryootit ovat kaikkialla maan pinnalla. Niitä löytyy jokaisesta esteettömästä ympäristössä , napajäästä kuplintaan kuumia lähteitä , vuorenhuipuista merenpohjaan ja tehdas ja eläin ruumiit metsämaaperään. Jotkut bakteerit voivat kasvaa maaperässä tai vedessä lähellä jäätymistä (0 ° C [32 ° F]), kun taas toiset menestyvät vedessä lähellä kiehuvaa lämpötilaa (100 ° C [212 ° F]). Jokainen bakteeri on mukautettu elämään tietyssä ympäristössä kapealla olipa kyse sitten merenpinnoista, mudan sedimenteistä, maaperästä tai toisen organismin pinnoista. Ilmassa olevien bakteerien määrä on matala, mutta merkittävä, varsinkin kun pöly on suspendoitunut. Saastumattomissa luonnollisissa vesimuodoissa bakteerien määrä voi olla tuhansia millilitrassa; hedelmällisessä maaperässä bakteerien määrä voi olla miljoonia grammaa kohti; ja ulosteissa bakteerien määrä voi ylittää miljardeja grammaa kohden.
Tutki bakteerien roolia orgaanisessa hajoamisessa metsän lattiasta kaatopaikkoihin ja jätevedenpuhdistamoihin Bakteerien rooli orgaanisessa hajoamisessa on osa prosessia, jolla poistetaan ei-toivotut biologiset materiaalit kaatopaikoilta ja vedestä. Encyclopædia Britannica, Inc. Katso kaikki tämän artikkelin videot
Prokaryootit ovat tärkeitä elinympäristöjensä jäseniä. Vaikka ne ovat kooltaan pieniä, niiden pelkkä määrä tarkoittaa, että heidän aineenvaihdunnallaan on valtava rooli - joskus hyödyllistä , joskus haitallisia - muunnettaessa elementtejä ulkoisessa ympäristössään. Luultavasti kaikki luonnossa esiintyvät aineet ja monet synteettinen Jotkut bakteerilajit voivat hajottaa (metaboloitua). Suurin vatsa lehmä , pötsi, on käymiskammio, jossa bakteerit sulattavat ruohoissa ja rehuissa olevan selluloosan muuttamalla ne rasvahapoiksi ja aminohapoiksi, jotka ovat lehmän käyttämiä perusravinteita ja perusta lehmän maidontuotannolle. Orgaaniset jätteet viemärissä tai kompostipinoissa muunnetaan bakteerien avulla joko kasvien aineenvaihduntaan sopiviksi ravinteiksi tai kaasumaiseksi metaaniksi (CH4) ja hiilidioksidi. Kaikkien orgaanisten materiaalien, mukaan lukien kasvit ja eläimet, jäännökset muutetaan lopulta maaperäksi ja kaasuiksi bakteerien ja muiden mikro-organismien toiminnan kautta ja annetaan siten saataville edelleen kasvua varten.
Monet bakteerit elävät virroissa ja muissa lähteissä vettä , ja niiden esiintyminen pienissä väestötiheyksissä vesinäytteessä ei välttämättä osoita, että vesi ei sovellu kulutus . Kuitenkin vesi, joka sisältää bakteereja, kuten E. coli , jotka ovat ihmisten ja eläinten suoliston normaalit asukkaat, osoittaa, että viemärit tai ulosteet ovat äskettäin saastuttaneet kyseisen vesilähteen. Tällaiset koliformiset bakteerit voivat itse olla taudinaiheuttajia (tauteja aiheuttavia organismeja), ja niiden läsnäolo osoittaa, että läsnä voi olla myös muita, vähemmän helposti havaittavia bakteeri- ja virustaudinaiheuttajia. Käytetyt menettelyt vedenpuhdistus kasvit - laskeutuminen, suodatus ja klooraus - on suunniteltu poistamaan nämä ja kaikki muut mikro-organismit ja tartunta-aineet, joita voi olla vedessä, joka on tarkoitettu ihmisen kulutus. Lisäksi jätevedenkäsittely on välttämätöntä, jotta voidaan estää patogeenisten bakteerien ja virusten pääsy jätevesistä vesihuoltoon. Jätevedenpuhdistamot käynnistävät myös orgaanisten materiaalien (proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit) hajoamisen jätevedessä. Orgaanisen materiaalin hajoaminen vedessä olevien mikro-organismien avulla kuluttaa happea ( biokemiallinen hapenkulutus ) aiheuttaen happitason laskua, mikä voi olla erittäin haitallista vesieliöille jätevettä vastaanottavissa puroissa ja järvissä. Jätevedenpuhdistuksen yhtenä tavoitteena on hapettaa mahdollisimman paljon orgaanista ainesta ennen sen päästämistä vesijärjestelmään, mikä vähentää jäteveden biokemiallista hapenkulutusta. Jätevedenpuhdistussäiliöt ja ilmastointilaitteet hyödyntävät erityisesti bakteerien metabolista kapasiteettia tähän tarkoitukseen. (Lisätietoja jätevedenpuhdistuksesta saat katso ympäristötyöt: Veden pilaantumisen hallinta .)
Maaperäbakteerit vaikuttavat biokemiallisiin muutoksiin erittäin aktiivisesti muuttamalla maaperälle tyypillisiä aineita, humusa ja mineraaleja. Elämän keskeiset osat, kuten hiili, typpi ja rikki, muunnetaan bakteerien avulla epäorgaanisista kaasumaisista yhdisteet muodoissa, joita kasvit ja eläimet voivat käyttää. Bakteerit muuttavat myös kasvien ja eläinten aineenvaihdunnan lopputuotteet muodoiksi, joita bakteerit ja muut mikro-organismit voivat käyttää. typpisykli voi havainnollistaa bakteerien roolia erilaisten kemiallisten muutosten tekemisessä. Typpi esiintyy luonnossa monissa hapetustiloissa, kuten nitraatti, nitriitti, typpikaasu, useita typen oksideja, ammoniakki ja orgaaninen amiinit (ammoniakkiyhdisteet, jotka sisältävät yhtä tai useampaa substituoitua hiilivetyä). Typen kiinnitys on typpikaasun muuntaminen ilmakehästä muotoon, jota elävät organismit voivat käyttää. Jonkin verran typpeä sitovat bakteerit , kuten Azotobakteeri , Clostridium pasteurianum ja Klebsiella pneumoniae , ovat vapaasti eläviä, kun taas Rhizobium asua intiimi yhteistyö palkokasvit . Rhizobium maaperän organismit tunnistavat ja tunkeutuvat juuri niiden kasvin isännän karvat, menevät kasvikudoksiin ja muodostavat juurisolmukkeen. Tämän prosessin seurauksena bakteerit menettävät monia vapaasti eläviä ominaisuuksiaan. Niistä tulee riippuvaisia laitoksen toimittamasta hiilestä, ja vastineeksi hiilelle ne muuttavat typpikaasun ammoniakiksi, jota kasvi käyttää proteiinisynteesiin ja kasvuun. Lisäksi monet bakteerit voivat muuntaa nitraatin amiineiksi solumateriaalien syntetisoimiseksi tai ammoniakiksi, kun nitraattia käytetään elektroninakseptorina. Denitrifioivat bakteerit muuttavat nitraatin dinityppikaasuksi. Ammoniakin tai orgaanisten amiinien muuntaminen nitraatiksi tapahtuu aerobisten organismien yhdistetyillä aktiivisuuksilla Nitrosomonas ja Nitrobakteeri , jotka käyttävät ammoniakkia elektronidonorina.
typpeä sitovat bakteerit (oikealla) Itävallan talviherneiden juuret ( Pisum sativum ) kyhmyillä, joissa on typpeä sitovia bakteereja Rhizobium ). (Vasen) Juurisolmukkeet kehittyvät symbioottisen suhteen seurauksena risobiaalibakteereista ja kasvin juurikarvoista. Bakteerit tunnistavat juurikarvat ja alkavat jakautua (A), päästä juuriin tartuntalangan (B) kautta, jonka avulla bakteerit pääsevät juurisoluihin, jotka jakautuvat muodostaen solmun (C). (Vasen) Encyclopædia Britannica, Inc.; (oikealla) valokuva, John Kaprielian, National Audubon Society Collection / Photo Researchers
joka seuraavien joukosta loi Figaron avioliiton
Hiilirenkaassa hiilidioksidi muuttuu solumateriaaleiksi kasvien ja autotrofisten prokaryoottien avulla, ja orgaaninen hiili palautetaan ilmakehään heterotrofisten elämänmuotojen avulla. Mikrobien hajoamisen pääasiallinen hajoamistuote on hiilidioksidi, joka muodostuu hengittämällä aerobisia organismeja.
Metaani, toinen hiilen aineenvaihdunnan kaasumainen lopputuote, on suhteellisen pieni osa maailmanlaajuista hiilen kiertoa, mutta sillä on merkitystä paikallisissa tilanteissa ja se on uusiutuva energialähde ihmisille. Metaanin tuotantoa hoitavat pitkälle erikoistuneet ja pakollisesti anaerobiset metanogeeniset prokaryootit, jotka kaikki ovat arkeoita. Metanogeenit käyttävät hiilidioksidia päätelektroninseptorina ja vastaanottavat elektroneja vetykaasusta (Hkaksi). Nämä organismit voivat muuntaa metaaniksi muutamia muita aineita, mukaan lukien metanoli, muurahaishappo , etikkahappo ja metyyliamiinit. Huolimatta erittäin kapeasta aineosavalikoimasta, jota metanogeenit voivat käyttää, metaanin tuotanto on hyvin yleistä anaerobisen hajoamisen aikana monien orgaanisten materiaalien, mukaan lukien selluloosa, tärkkelys, proteiinit, aminohapot, rasvat, alkoholit ja useimmat muut substraatit. Metaanin muodostuminen näistä aineista edellyttää, että muut anaerobiset bakteerit hajottavat nämä aineet joko asetaatiksi tai hiilidioksidiksi ja vetykaasuksi, joita metanogeenit sitten käyttävät. Metanogeenit tukevat muiden anaerobisten bakteerien kasvua seoksessa poistamalla vetykaasun, joka on muodostunut niiden metabolisen toiminnan aikana metaanin tuottamiseksi. Vetykaasun kulutus stimuloi muiden bakteerien aineenvaihduntaa.
Huolimatta siitä, että metanogeeneillä on niin rajoitettu aineenvaihduntakyky ja ne ovat melko herkkiä hapelle, ne ovat yleisiä maapallolla. Anaerobisesti tuotetaan suuria määriä metaania ympäristöissä , kuten suot ja suot , mutta merkittäviä määriä tuotetaan myös maaperässä ja märehtijöillä. Ainakin 80 prosenttia ilmakehän metaanista on tuotettu metanogeenien vaikutuksesta, loput vapautuvat hiilikaivoksista tai maakaasukaivoista.
Copyright © Kaikki Oikeudet Pidätetään | asayamind.com