Նոր հետազոտությունը բացահայտում է զարմանալի փաստաղիքային բակտերիաների բազմաթիվ տեսակների մասին, որոնք կարող են էլեկտրաէներգիա արտադրել: Էլեկտրոգեն բակտերիաները բակտերիաներ են, որոնք ունակ են արտադրել որոշակի քանակությամբ էլեկտրաէներգիա։ Հետազոտողները՝ պրոֆեսոր Դեն Պորտնոյի գլխավորությամբ, իրենց հայտնագործությունը հրապարակել են Nature ամսագրում։

բակտերիաներ և էլեկտրականություն

Մինչ այժմ էլեկտրոգեն բակտերիաները հայտնաբերվել են բավականին կոնկրետ բնական միջավայրեր, ինչպիսիք են տեղումները տարբեր ջրային մարմիններից: Այս միջավայրերը սովորաբար անաէրոբ են - չեն պարունակում ազատ թթվածին: Առաջին անգամ Բերկլիի Կալիֆորնիայի համալսարանի գիտնականները հայտնաբերել են, որ մարդու աղիքներում հարյուրավոր տարբեր բակտերիաներ նույնպես էլեկտրագեն են: Դրանք ներառում են բակտերիաների բազմաթիվ տեսակներ՝ սկսած պաթոգեններից, որոնք կարող են հիվանդություն առաջացնել մինչև պրոբիոտիկներ, որոնք նպաստում են աղիքների առողջությանը: Այնուամենայնիվ, այս աղիքային բակտերիաները արտադրում են էլեկտրականություն՝ օգտագործելով այլ մեխանիզմ:

Պաթոգեններ, որոնք արտադրում են էլեկտրականություն

Գիտնականները հայտնաբերել են էլեկտրաէներգիա արտադրող բակտերիաներ, որոնք ներառում են Listeria monocytogenes (լուծի ընդհանուր մեղավորը), Clostridium perfringens (առաջացնում է գանգրենա) և Enterococcus faecalis (հիվանդանոցում գտնվելու ընթացքում ձեռք բերված պաթոգեն): Այնուամենայնիվ, աղիներում էլեկտրաէներգիա արտադրող շատ այլ բակտերիաներ պաթոգեն չեն: Նրանցից մի քանիսը պրոբիոտիկներ են:

«Այն փաստը, որ շատ բակտերիաներ, որոնք փոխազդում են մարդկանց հետ՝ որպես պաթոգեն, պրոբիոտիկներ կամ ֆերմենտացման մեջ ներգրավված, էլեկտրոգեն են», - ասում է հետազոտության հեղինակը: «Սա կարող է մեզ շատ բան պատմել այն մասին, թե ինչպես են այդ բակտերիաները մեզ վարակում կամ օգնում մեզ առողջ աղիքներ ունենալ»:

Ի՞նչ կտա մեզ այս բացահայտումը:

Գիտնականներն ակնկալում են, որ իրենց անսպասելի գտածոն կարող է օգտակար լինել նաև ապագա ծրագրերում, որոնք ուղղված են միկրոբային վառելիքի բջիջների կառուցմանը, որը նորարարական ռազմավարություն է վերականգնվող էներգիայի արտադրության համար:

Հետազոտողները բացատրում են, որ բակտերիաները էլեկտրաէներգիա են արտադրում որպես իրենց նյութափոխանակության մի մաս, գործընթաց, որը նրանք նմանեցնում են շնչառությանը: Այնուամենայնիվ, մինչ այն օրգանիզմները, ինչպիսիք են բույսերը և կենդանիները, որոնք ապրում են թթվածնով հարուստ միջավայրում, օգտագործում են թթվածին, որպեսզի օգնի նրանց նյութափոխանակությանը, բակտերիաները, որոնք ապրում են անաէրոբ միջավայրում, պետք է օգտագործեն այլ քիմիական տարրեր. Օրինակ, բակտերիաները, որոնք ապրում են լճերի հատակում, սովորաբար օգտագործում են այնպիսի հանքանյութեր, ինչպիսիք են երկաթը կամ մանգանը իրենց բարդ նյութափոխանակության գործընթացում, դրանով իսկ արտադրելով էլեկտրականություն: Այնուամենայնիվ, աղիներում ապրող էլեկտրագեն բակտերիաներն ունեն էլեկտրաէներգիա արտադրելու ավելի պարզ գործընթաց, և նրանք օգտագործում են. օրգանական միացություն, որը հայտնի է որպես ֆլավին, որը վիտամին B2-ի ածանցյալ է:

«Թվում է, որ այս բակտերիաների բջջային կառուցվածքը և նրանց զբաղեցրած վիտամիններով հարուստ էկոլոգիական տեղը շատ ավելի հեշտ և ծախսարդյունավետ են դարձնում էլեկտրոնները բջջից դուրս տեղափոխելը», - բացատրում է առաջին հետազոտության հեղինակ Սեմ Լայթը: Որքա՞ն էներգիա են արտադրում աղիքային բակտերիաները:

Հետազոտողները լրացուցիչ թեստեր են անցկացրել՝ տեսնելու, թե որքան էլեկտրաէներգիա կարող են արտադրել այս աղիքային բակտերիաները: Նրանք պարզել են, որ աղիքային բակտերիաները արտադրում են գրեթե նույնքան էլեկտրաէներգիա, որքան մյուս էլեկտրագեն բակտերիաները՝ մինչև 100000 էլեկտրոն վայրկյանում մեկ բջջի համար:

Մասնավորապես, գիտնականները զարմացել են, երբ պարզել են, որ լակտոբացիլը, որը դեր է խաղում խմորման մեջ և օգտագործվում է պանրի, մածունի և թթու կաղամբի պատրաստման համար, ունի նաև էլեկտրագենային հատկություն։

Այժմ գիտնականներին հետաքրքրում է, թե արդյոք այս հատկությունները կապ ունեն ֆերմենտացված մթերքների մեջ լակտոբակիլների ստեղծած համի հետ:

«Դա մի ամբողջ բակտերիաների ֆիզիոլոգիա է, որը մարդիկ չգիտեին, որ գոյություն ունի և կարող էր մանիպուլյացիայի ենթարկվել», - եզրափակում է Լայթը:

Բակտերիաները պրոկարիոտների թագավորությանը պատկանող ամենապարզ միկրոօրգանիզմների խումբն են (նրանք չունեն միջուկ)։ Կենսաբանության մեջ կա բակտերիաների մոտ 10,5 հազար տեսակ։ Նրանց հիմնական տարբերությունները ձեւն է, կառուցվածքը եւ ապրելակերպը։ Հիմնական ձևեր.

• ձողաձև (բացիլներ, կլոստրիդիաներ, պսևդոմոնադներ);
• գնդաձեւ (cocci);
• պարույր (սպիրիլլա, վիբրիոս):

Ընդհանրապես ընդունված է, որ միկրոօրգանիզմները եղել են Երկիր մոլորակի առաջին բնակիչները։ Իրենց կենսագործունեության բնույթով պրոկարիոտների թագավորության ներկայացուցիչները տարածված են ամենուր (հողում, օդում, ջրում, կենդանի օրգանիզմներում), դիմացկուն են բարձր և ցածր ջերմաստիճանների նկատմամբ։ Միակ վայրերը, որտեղ չկան կենդանի պրոկարիոտներ, հրաբխային խառնարաններն են և ատոմային ռումբի պայթյունի էպիկենտրոնին մոտ գտնվող տարածքները:

Էկոլոգիայում պրոկարիոտների թագավորության բակտերիաները ծառայում են հողում ազոտի ամրագրմանը և օրգանական մնացորդների հանքայնացմանը։ Ավելին այս հատկանիշների մասին.

• Ազոտի ֆիքսումը կենսական գործընթաց է ողջ էկոլոգիայի համար: Ի վերջո, առանց ազոտի (N 2) բույսերը չեն գոյատևի։ Բայց իր մաքուր տեսքով այն չի ներծծվում, այլ միայն ամոնիակով միացություններում (NHO 3) - բակտերիաները նպաստում են այս կապին:
• Հանքայնացումը (քայքայումը) օրգանական մնացորդների տարրալուծման գործընթացն է մինչև CO2 (ածխածնի երկօքսիդ), H 2 O (ջուր) և հանքային աղեր: Որպեսզի այս գործընթացը տեղի ունենա, անհրաժեշտ է բավարար քանակությամբ թթվածին, քանի որ, ըստ էության, քայքայումը կարելի է նույնացնել այրման հետ: Օրգանական նյութերը, հայտնվելով հողում, օքսիդանում են բակտերիաների և սնկերի գործառույթների շնորհիվ:

Բնության մեջ կա մեկ այլ կենսաբանական գործընթաց՝ դենիտրիֆիկացիա։ Սա նիտրատների վերածումն է ազոտի մոլեկուլների՝ միաժամանակ օքսիդացնելով մինչև CO 2 և H 2 O օրգանական բաղադրիչներ: Ապանիտրացման գործընթացի հիմնական գործառույթը NO 3-ի ազատումն է:

Լավ բերք ստանալու համար ֆերմերները միշտ փորձում են պարարտացնել հողը նոր ցանքից առաջ։ Դա հաճախ արվում է գոմաղբի և խոտի խառնուրդով: Պարարտանյութը կիրառելուց որոշ ժամանակ անց այն փտում է և թուլացնում է հողը. այս կերպ սննդանյութերը մտնում են դրա մեջ: Սա բակտերիալ բջիջների աշխատանքի արդյունքն է, քանի որ քայքայման գործընթացը նույնպես նրանց գործառույթն է։

Առանց հատուկ սարքի, անզեն աչքով, միկրոօրգանիզմները պարզապես չեն երևում հողում, բայց դրանք միլիոնավոր են: Օրինակ, հողի վերին շերտի մեկ հեկտարի վրա կան մինչև 450 կգ միկրոօրգանիզմներ։

Կատարելով իրենց հիմնական գործառույթները՝ մանրէներն ապահովում են հողի բերրիությունը և արտազատումը ածխաթթու գազանհրաժեշտ է բույսերի ֆոտոսինթեզի համար:

Բակտերիաներ և մարդ

Մարդու կյանքը, ինչպես և բույսերը, անհնար է առանց բակտերիաների, քանի որ անտեսանելի միկրոօրգանիզմները մարդու մարմնում նստում են ծնվելուց հետո առաջին օդի շնչով: Գիտնականներն ապացուցել են, որ հասուն մարդու օրգանիզմում կա մինչև 10000 տարբեր տեսակի բակտերիա, իսկ քաշի առումով դա հասնում է 3 կգ-ի։

Պրոկարիոտների հիմնական տեղակայումը աղիներում է, դրանք ավելի քիչ են միզասեռական համակարգում և մաշկի վրա։ «Մեր» բակտերիաների 98%-ն ունեն օգտակար գործառույթներ, իսկ 2%-ը՝ վնասակար։ Մարդու ուժեղ իմունիտետը ապահովում է նրանց միջև հավասարակշռությունը: Բայց հենց որ իմունային համակարգը թուլանում է, վնասակար բակտերիաների բջիջները սկսում են ինտենսիվ բազմանալ, ինչի արդյունքում հիվանդությունը դրսևորվում է։

Օգտակար պրոկարիոտներ մարմնում

Մարդու իմունիտետն ուղղակիորեն կախված է աղիներում բնակվող բակտերիաներից։ Օգտակար բակտերիաների դերը մեծ է, քանի որ դրանք քայքայում են չմարսված սննդի մնացորդները, աջակցում են ջրային աղի նյութափոխանակությանը, օգնում են իմունոգլոբուլին A-ի արտադրությանը, պայքարում են պաթոգեն բակտերիաների և սնկերի դեմ։

Բակտերիաների հիմնական գործառույթը աղիների հավասարակշռված միկրոֆլորայի ապահովումն է, որի շնորհիվ իրականացվում է մարդու իմունիտետի բնականոն գործունեությունը։ Շնորհիվ ժամանակակից նվաճումներկենսաբանություն, հայտնի դարձան այնպիսի օգտակար պրոկարիոտներ, ինչպիսիք են բիֆիդոբակտերիաները, լակտոբակիլները, էնտերոկոկերը, E. coli-ն և բակտերոիդները։ Նրանք պետք է բնակեցնեն աղիքային միջավայրը 99%-ով, իսկ մնացած 1%-ը ախտածին ֆլորայի բակտերիաներ են (staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa և այլն):

• Բիֆիդոբակտերիաները արտադրում են ացետատ և կաթնաթթու: Արդյունքում նրանք թթվացնում են իրենց բնակավայրը՝ դրանով իսկ ճնշելով պաթոգեն պրոկարիոտների վերարտադրությունը, որոնք ստեղծում են քայքայման և խմորման գործընթացներ։ Նրանք օգնում են ճիշտ քանակությամբ վիտամին D-ի, կալցիումի և երկաթի կլանմանը, ունեն հակաօքսիդանտ ազդեցություն։ Բիֆիդոբակտերիաները նույնպես շատ կարևոր են նորածինների համար՝ դրանք նվազեցնում են սննդային ալերգիայի վտանգը։
• E. coli-ն արտադրում է կոլիկին, մի նյութ, որն արգելակում է վնասակար մանրէների վերարտադրությունը: Escherichia coli-ի գործառույթների շնորհիվ տեղի է ունենում K վիտամինների, B խմբի, ֆոլաթթվի և նիկոտինաթթվի սինթեզ։
• Էնտերոբակտերիաները անհրաժեշտ են հակաբիոտիկների կուրսից հետո աղիքային միկրոֆլորան վերականգնելու համար։
• Lactobacilli-ի գործառույթներն ուղղված են հակամանրէային նյութի առաջացմանը։ Այսպիսով, օպորտունիստական ​​և փտած պրոկարիոտների աճը կրճատվում է:

վնասակար բակտերիաներ

Վնասակար մանրէները օրգանիզմ են ներթափանցում օդի, սննդի, ջրի և շփման միջոցով: Եթե ​​իմունային համակարգը թուլանում է, ապա դրանք տարբեր հիվանդություններ են առաջացնում։ Ամենատարածված վնասակար պրոկարիոտները ներառում են.

• Streptococcus խմբերը A, B - բնակվում են բերանի խոռոչում, մաշկը, քիթ-կոկորդը, սեռական օրգանները, հաստ աղիքները: Նվազեցրեք համապատասխանաբար օգտակար բակտերիաների զարգացումը և իմունիտետը: Դարձեք վարակիչ հիվանդությունների հիմնական պատճառը.
• Պնևմակոկները - հանդիսանում են բրոնխիտի, թոքաբորբի, սինուսիտի և միջին ականջի բորբոքման, մենինգիտի պատճառ:
• Gingivalis մանրէներ - հիմնականում հայտնաբերվել են բերանի խոռոչում, առաջացնում են պարոդոնտիտ:
• Ստաֆիլոկոկ - տարածվում է ամբողջ մարդու մարմնում՝ անձեռնմխելիության նվազմամբ և այլ գործոնների ազդեցությամբ, արտահայտվում է մաշկի, ոսկորների, հոդերի, ուղեղի, հաստ աղիքի և ներքին օրգանների հիվանդությունների ժամանակ։

Միկրոօրգանիզմներ հաստ աղիքում

Հաստ աղիքի միկրոֆլորան փոխվում է՝ կախված մարդու կողմից օգտագործվող սննդից, ուստի մանրէները կարող են դուրս մղվել միմյանցից: Putrefactive բակտերիաները կարող են պայքարել կաթնաթթվային միկրոօրգանիզմների հետ:

Անպիտան սնունդը խաթարում է աղիներում «լավ» միկրոօրգանիզմների գործառույթները

Մարդը ծնված օրվանից ապրում է բակտերիաներով. միկրո և մակրոօրգանիզմների միջև կապը շատ ամուր է: Ուստի լավ առողջության համար անհրաժեշտ է հստակորեն պահպանել օգտակար և վնասակար բակտերիաների հավասարակշռությունը։ Դա հեշտ է անել՝ հավատարիմ մնալով անձնական հիգիենային և պատշաճ սնուցմանը:

ԲԱԿՏԵՐԻԱՆԵՐ
միաբջիջ միկրոօրգանիզմների ընդարձակ խումբ, որը բնութագրվում է թաղանթով շրջապատված բջջային միջուկի բացակայությամբ։ Միևնույն ժամանակ, բակտերիաների գենետիկական նյութը (դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու կամ ԴՆԹ) բջջում շատ կոնկրետ տեղ է զբաղեցնում՝ նուկլեոիդ կոչվող գոտին։ Բջջային նման կառուցվածք ունեցող օրգանիզմները կոչվում են պրոկարիոտներ («նախամիջուկային»), ի տարբերություն բոլոր մյուսների՝ էուկարիոտներ («իսկական միջուկ»), որոնց ԴՆԹ-ն գտնվում է միջուկում՝ շրջապատված պատյանով։ Բակտերիաները, որոնք ժամանակին համարվում էին մանրադիտակային բույսեր, այժմ դասակարգվում են որպես առանձին թագավորություն՝ Monera, որը ներկայիս դասակարգման համակարգի հինգից մեկն է՝ բույսերի, կենդանիների, սնկերի և պրոտիստների հետ միասին։

բրածո ապացույցներ. Բակտերիաները, հավանաբար, օրգանիզմների ամենահին հայտնի խումբն են: Շերտավոր քարե կառույցներ՝ ստրոմատոլիտներ, որոշ դեպքերում թվագրվում են արխեոզոյական (արխեյան) սկզբին, այսինքն. որ առաջացել է 3,5 միլիարդ տարի առաջ՝ բակտերիաների կենսագործունեության արդյունք, սովորաբար ֆոտոսինթետիկ, այսպես կոչված. կապույտ-կանաչ ջրիմուռներ. Նմանատիպ կառուցվածքներ (կարբոնատներով ներծծված բակտերիալ թաղանթներ) դեռ ձևավորվում են հիմնականում Ավստրալիայի ափերին, Բահամյան կղզիներում, Կալիֆոռնիայում և Պարսից ծոցում, բայց դրանք համեմատաբար հազվադեպ են և չեն հասնում. մեծ չափսեր, քանի որ նրանք սնվում են խոտակեր օրգանիզմներով, օրինակ՝ գաստրոպոդներով։ Այսօր ստրոմատոլիտները հիմնականում աճում են այնտեղ, որտեղ այդ կենդանիները բացակայում են ջրի բարձր աղիության կամ այլ պատճառներով, բայց մինչ էվոլյուցիայի ընթացքում խոտակեր ձևերի հայտնվելը, նրանք կարող էին հասնել հսկայական չափերի՝ կազմելով օվկիանոսի ծանծաղ ջրի էական տարր: , համեմատելի ժամանակակից կորալային խութերի հետ։ Որոշ հնագույն ժայռերի մեջ հայտնաբերվել են ածխացած փոքրիկ գնդիկներ, որոնք նույնպես համարվում են բակտերիաների մնացորդներ։ Առաջին միջուկը, այսինքն. էուկարիոտիկ, բջիջները առաջացել են բակտերիայից մոտ 1,4 միլիարդ տարի առաջ:
Էկոլոգիա.Շատ բակտերիաներ կան հողում, լճերի և օվկիանոսների հատակին, ամենուր, որտեղ օրգանական նյութեր են կուտակվում: Նրանք ապրում են ցրտին, երբ ջերմաչափը մի փոքր բարձր է զրոյից, և տաք թթվային աղբյուրներում, որոնց ջերմաստիճանը 90 ° C-ից բարձր է: Որոշ բակտերիաներ հանդուրժում են շրջակա միջավայրի շատ բարձր աղիությունը. մասնավորապես, դրանք Մեռյալ ծովում հայտնաբերված միակ օրգանիզմներն են։ Մթնոլորտում դրանք առկա են ջրի կաթիլներով, և դրանց առատությունն այնտեղ սովորաբար փոխկապակցված է օդի փոշոտության հետ։ Այսպիսով, քաղաքներում անձրևաջրերը շատ ավելի շատ բակտերիաներ են պարունակում, քան գյուղական վայրերում: Դրանք քիչ են լեռնաշխարհի և բևեռային շրջանների ցուրտ օդում, այնուամենայնիվ, հանդիպում են նույնիսկ ստրատոսֆերայի ստորին շերտում 8 կմ բարձրության վրա։ Կենդանիների մարսողական տրակտը խիտ բնակեցված է մանրէներով (սովորաբար անվնաս): Փորձերը ցույց են տվել, որ դրանք անհրաժեշտ չեն տեսակների մեծ մասի կյանքի համար, թեև կարող են սինթեզել որոշ վիտամիններ։ Այնուամենայնիվ, որոճողների (կով, անտիլոպներ, ոչխարներ) և շատ տերմիտների մոտ նրանք մասնակցում են բուսական սննդի մարսմանը: Բացի այդ, ստերիլ պայմաններում մեծացած կենդանու իմունային համակարգը նորմալ չի զարգանում՝ բակտերիաների կողմից գրգռվածության բացակայության պատճառով։ Աղիքի նորմալ բակտերիալ «ֆլորան» նույնպես կարևոր է այնտեղ ներթափանցող վնասակար միկրոօրգանիզմների ճնշման համար։

ԲԱԿՏԵՐԻԱՅԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ԿՅԱՆՔԸ

Բակտերիաները շատ ավելի փոքր են, քան բազմաբջիջ բույսերի և կենդանիների բջիջները։ Նրանց հաստությունը սովորաբար կազմում է 0,5-2,0 մկմ, իսկ երկարությունը՝ 1,0-8,0 մկմ։ Որոշ ձևեր հազիվ կարելի է տեսնել ստանդարտ լուսային մանրադիտակների լուծաչափով (մոտ 0,3 մկմ), բայց կան նաև հայտնի տեսակներ, որոնց երկարությունը գերազանցում է 10 մկմ և լայնությունը, որը նույնպես գերազանցում է այս սահմանները, և մի շարք շատ բարակ բակտերիաներ։ երկարությունը կարող է գերազանցել 50 մկմ: Այս թագավորության քառորդ միլիոն միջին չափի ներկայացուցիչներ կտեղավորվեն մատիտով դրված կետին համապատասխան մակերեսի վրա։
Կառուցվածք.Ըստ մորֆոլոգիայի առանձնահատկությունների՝ առանձնանում են բակտերիաների հետևյալ խմբերը՝ կոկի (քիչ թե շատ գնդաձև), բացիլներ (կլոր ծայրերով ձողեր կամ գլան), սպիրիլա (կոշտ պարույրներ) և սպիրոխետներ (բարակ և ճկուն մազերի նման ձևեր)։ Որոշ հեղինակներ հակված են միավորել վերջին երկու խմբերը մեկի մեջ՝ սպիրիլլա: Պրոկարիոտները էուկարիոտներից տարբերվում են հիմնականում լավ ձևավորված միջուկի բացակայությամբ և տիպիկ դեպքում միայն մեկ քրոմոսոմի առկայությամբ՝ շատ երկար շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլ, որը մի կետում կցված է բջջային թաղանթին: Պրոկարիոտներին բացակայում են նաև թաղանթով կապված ներբջջային օրգանելները, որոնք կոչվում են միտոքոնդրիա և քլորոպլաստ։ Էուկարիոտներում միտոքոնդրիումներն էներգիա են արտադրում շնչառության ժամանակ, իսկ ֆոտոսինթեզը տեղի է ունենում քլորոպլաստներում (տես նաև ԲՋՋ)։ Պրոկարիոտների մոտ ամբողջ բջիջը (և, առաջին հերթին, բջջային թաղանթը) ստանձնում է միտոքոնդրիոնի գործառույթը, իսկ ֆոտոսինթետիկ ձևերով՝ միաժամանակ՝ քլորոպլաստը։ Ինչպես և էուկարիոտները, մանրէի ներսում կան փոքր նուկլեոպրոտեինային կառուցվածքներ՝ սպիտակուցների սինթեզի համար անհրաժեշտ ռիբոսոմներ, բայց դրանք կապված չեն որևէ թաղանթի հետ: Շատ քիչ բացառություններով, բակտերիաները չեն կարողանում սինթեզել ստերոլները՝ էուկարիոտիկ բջջային թաղանթների էական բաղադրիչները: Բջջային թաղանթից դուրս բակտերիաների մեծ մասը պատված է բջջային պատով, որը որոշակիորեն հիշեցնում է բույսերի բջիջների ցելյուլոզային պատը, բայց բաղկացած է այլ պոլիմերներից (դրանք ներառում են ոչ միայն ածխաջրեր, այլև ամինաթթուներ և բակտերիաներին հատուկ նյութեր): Այս թաղանթը կանխում է բակտերիաների բջջի պայթելը, երբ ջուրը մտնում է այնտեղ օսմոսի պատճառով: Բջջային պատի գագաթին հաճախ լորձաթաղանթի պաշտպանիչ պարկուճ է: Շատ բակտերիաներ հագեցած են դրոշակներով, որոնցով ակտիվորեն լողում են։ Բակտերիալ դրոշակները ավելի պարզ են և որոշ չափով տարբերվում են նմանատիպ էուկարիոտիկ կառուցվածքներից:

«ՏԻՊԻԿ» ԲԱԿՏԵՐԱՅԻՆ ԲՈՒՋև նրա հիմնական կառույցները։

Զգայական գործառույթներ և վարքագիծ:Շատ բակտերիաներ ունեն քիմիական ընկալիչներ, որոնք հայտնաբերում են շրջակա միջավայրի թթվայնության և կոնցենտրացիայի փոփոխությունները տարբեր նյութեր, ինչպիսիք են շաքարները, ամինաթթուները, թթվածինը և ածխաթթու գազը: Յուրաքանչյուր նյութ ունի նման «համի» ընկալիչների իր տեսակը, և դրանցից մեկի կորուստը մուտացիայի արդյունքում հանգեցնում է մասնակի «ճաշակի կուրության»։ Շատ շարժուն բակտերիաներ նույնպես արձագանքում են ջերմաստիճանի տատանումներին, իսկ ֆոտոսինթետիկ տեսակները՝ լույսի փոփոխություններին։ Որոշ բակտերիաներ զգում են դաշտային գծերի ուղղությունը մագնիսական դաշտը, ներառյալ Երկրի մագնիսական դաշտը, նրանց բջիջներում առկա մագնիտիտի մասնիկների (մագնիսական երկաթի հանքաքար - Fe3O4) օգնությամբ։ Ջրի մեջ բակտերիաներն օգտագործում են այս ունակությունը՝ լողալու ուժային գծերով՝ բարենպաստ միջավայր փնտրելու համար: Բակտերիաների պայմանական ռեֆլեքսները անհայտ են, բայց նրանք ունեն որոշակի պարզունակ հիշողություն: Լողալու ընթացքում նրանք համեմատում են գրգիռի ընկալվող ինտենսիվությունը նրա նախկին արժեքի հետ, այսինքն. որոշել՝ այն մեծացել է, թե փոքրացել, և դրա հիման վրա պահպանել շարժման ուղղությունը կամ փոխել այն։
Վերարտադրություն և գենետիկա.Բակտերիաները բազմանում են անսեռ կերպով. նրանց բջջի ԴՆԹ-ն բազմանում է (կրկնապատկվում), բջիջը բաժանվում է երկու մասի, և յուրաքանչյուր դուստր բջիջ ստանում է ծնողի ԴՆԹ-ի մեկական օրինակ: Բակտերիալ ԴՆԹ-ն կարող է փոխանցվել նաև չբաժանվող բջիջների միջև: Միևնույն ժամանակ, դրանց միաձուլումը (ինչպես էուկարիոտներում) տեղի չի ունենում, անհատների թիվը չի ավելանում, և սովորաբար գենոմի միայն մի փոքր մասը (գեների ամբողջական փաթեթը) տեղափոխվում է մեկ այլ բջիջ, ի տարբերություն բջիջների. «իրական» սեռական գործընթաց, որի ժամանակ ժառանգը յուրաքանչյուր ծնողից ստանում է գեների ամբողջական փաթեթ։ ԴՆԹ-ի նման փոխանցումը կարող է իրականացվել երեք եղանակով. Տրանսֆորմացիայի ընթացքում բակտերիան կլանում է շրջակա միջավայրի «մերկ» ԴՆԹ-ն, որն այնտեղ է հայտնվել այլ բակտերիաների ոչնչացման ժամանակ կամ միտումնավոր «սայթաքել» փորձարարի կողմից։ Գործընթացը կոչվում է փոխակերպում, քանի որ դրա ուսումնասիրության վաղ փուլերում հիմնական ուշադրությունը հատկացվել է անվնաս օրգանիզմների այս եղանակով վերածվելուն (վերափոխմանը) վիրուլենտների։ ԴՆԹ-ի բեկորները կարող են նաև բակտերիաներից բակտերիաներ փոխանցվել հատուկ վիրուսների՝ բակտերիոֆագների միջոցով: Սա կոչվում է փոխակերպում: Գոյություն ունի նաև մի գործընթաց, որը հիշեցնում է բեղմնավորման և կոչվում է կոնյուգացիա՝ բակտերիաները միմյանց հետ կապված են խողովակային ժամանակավոր ելքերով (կոպուլյատիվ ֆիմբրիա), որոնց միջոցով ԴՆԹ-ն «արական» բջիջից անցնում է «իգական»: Երբեմն բակտերիաները պարունակում են շատ փոքր լրացուցիչ քրոմոսոմներ՝ պլազմիդներ, որոնք նույնպես կարող են փոխանցվել անհատից անհատ։ Եթե ​​միաժամանակ պլազմիդները պարունակում են հակաբիոտիկների նկատմամբ դիմադրողականություն առաջացնող գեներ, ապա դրանք խոսում են վարակիչ դիմադրության մասին։ Դա կարևոր է բժշկական տեսանկյունից, քանի որ այն կարող է տարածվել բակտերիաների տարբեր տեսակների և նույնիսկ սեռերի միջև, ինչի արդյունքում ամբողջ բակտերիալ ֆլորան, ասենք՝ աղիքները, դառնում է դիմացկուն որոշակի դեղամիջոցների գործողության նկատմամբ։

ՄԵԹԱԲՈԼԻԶՄ

Մասամբ բակտերիաների փոքր չափերի պատճառով նրանց նյութափոխանակության ինտենսիվությունը շատ ավելի բարձր է, քան էուկարիոտներինը: Առավել բարենպաստ պայմաններում որոշ բակտերիաներ կարող են կրկնապատկել իրենց ընդհանուր զանգվածը և առատությունը մոտավորապես յուրաքանչյուր 20 րոպեն մեկ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նրանց մի շարք կարևորագույն ֆերմենտային համակարգեր գործում են շատ բարձր արագությամբ: Այսպիսով, նապաստակին անհրաժեշտ է մի քանի րոպե սպիտակուցի մոլեկուլ սինթեզելու համար, իսկ բակտերիաներին՝ վայրկյաններ: Սակայն բնական միջավայրում, օրինակ՝ հողում, բակտերիաների մեծ մասը «սոված դիետայի վրա է», ուստի, եթե նրանց բջիջները բաժանվում են, ապա ոչ թե 20 րոպեն մեկ, այլ մի քանի օրը մեկ։
Սնունդ.Բակտերիաները ավտոտրոֆներ են և հետերոտրոֆներ: Ավտոտրոֆները («ինքնասնուցվող») կարիք չունեն այլ օրգանիզմների արտադրած նյութերի։ Նրանք օգտագործում են ածխաթթու գազ (CO2) որպես ածխածնի հիմնական կամ միակ աղբյուր։ Ներառյալ CO2 և այլ անօրգանական նյութեր, մասնավորապես ամոնիակ (NH3), նիտրատներ (NO-3) և ծծմբի տարբեր միացություններ, բարդ քիմիական ռեակցիաներում նրանք սինթեզում են իրենց անհրաժեշտ բոլոր կենսաքիմիական արտադրանքները: Հետերոտրոֆները («սնվում են ուրիշներով») որպես ածխածնի հիմնական աղբյուր (որոշ տեսակների կարիք ունեն նաև CO2) այլ օրգանիզմների կողմից սինթեզված օրգանական (ածխածին պարունակող) նյութեր, մասնավորապես՝ շաքարներ։ Օքսիդացված այս միացությունները ապահովում են էներգիա և մոլեկուլներ, որոնք անհրաժեշտ են բջիջների աճի և կենսագործունեության համար: Այս առումով հետերոտրոֆ բակտերիաները, որոնք ներառում են պրոկարիոտների ճնշող մեծամասնությունը, նման են մարդկանց։
էներգիայի հիմնական աղբյուրները.Եթե ​​բջջային բաղադրիչների առաջացման (սինթեզի) համար հիմնականում օգտագործվում է լույսի էներգիա (ֆոտոններ), ապա պրոցեսը կոչվում է ֆոտոսինթեզ, իսկ դրա ընդունակ տեսակները՝ ֆոտոտրոֆներ։ Ֆոտոտրոֆ բակտերիաները բաժանվում են ֆոտոհետերոտրոֆների և ֆոտոավտոտրոֆների՝ կախված նրանից, թե որ միացությունները՝ օրգանական կամ անօրգանական, ծառայում են որպես ածխածնի հիմնական աղբյուր։ Ֆոտոավտոտրոֆ ցիանոբակտերիաները (կապույտ-կանաչ ջրիմուռները), ինչպես կանաչ բույսերը, լույսի էներգիայի միջոցով բաժանում են ջրի մոլեկուլները (H2O): Սա ազատում է ազատ թթվածին (1/2O2) և արտադրում ջրածին (2H+), որը, կարելի է ասել, փոխակերպում է ածխածնի երկօքսիդը (CO2) ածխաջրերի։ Կանաչ և մանուշակագույն ծծմբային բակտերիաներում լույսի էներգիան օգտագործվում է ոչ թե ջուրը քայքայելու համար, այլ այլ անօրգանական մոլեկուլներ, ինչպիսիք են ջրածնի սուլֆիդը (H2S): Արդյունքում արտադրվում է նաև ջրածին, ինչը նվազեցնում է ածխաթթու գազը, սակայն թթվածին չի արտազատվում։ Նման ֆոտոսինթեզը կոչվում է անթթվածին: Ֆոտոտետերոտրոֆ բակտերիաները, ինչպիսիք են մանուշակագույն ոչ ծծմբային բակտերիաները, օգտագործում են լույսի էներգիան օրգանական նյութերից, մասնավորապես, իզոպրոպանոլից ջրածին արտադրելու համար, սակայն գազային H2-ը կարող է նաև ծառայել որպես դրա աղբյուր: Եթե ​​բջջի էներգիայի հիմնական աղբյուրը օքսիդացումն է քիմիական նյութեր, բակտերիաները կոչվում են քիմիոետերոտրոֆներ կամ քիմոավտոտրոֆներ՝ կախված նրանից, թե որ մոլեկուլներն են ածխածնի հիմնական աղբյուր՝ օրգանական կամ անօրգանական։ Նախկինում օրգանական նյութերն ապահովում են ինչպես էներգիա, այնպես էլ ածխածին: Քիմիաավտոտրոֆները էներգիա են ստանում անօրգանական նյութերի օքսիդացումից, ինչպիսիք են ջրածինը (ջուրը՝ 2H4 + O2-ից մինչև 2H2O), երկաթը (Fe2+-ից Fe3+) կամ ծծումբը (2S + 3O2 + 2H2O-ից մինչև 2SO42- + 4H+), և ածխածինը CO2-ից: Այս օրգանիզմներին անվանում են նաև քիմոլիտոտրոֆներ՝ դրանով իսկ ընդգծելով, որ նրանք «սնվում են» ապարներով։
Շունչ.Բջջային շնչառություն - ազատման գործընթաց քիմիական էներգիապահվում է «սննդի» մոլեկուլներում՝ կենսական ռեակցիաներում դրա հետագա օգտագործման համար։ Շնչառությունը կարող է լինել աերոբ և անաէրոբ: Առաջին դեպքում այն ​​թթվածնի կարիք ունի։ Այն անհրաժեշտ է այսպես կոչված աշխատանքի համար. Էլեկտրոնների փոխադրման համակարգ. էլեկտրոնները տեղափոխվում են մի մոլեկուլից մյուսը (էներգիան ազատվում է) և ի վերջո ջրածնի իոնների հետ միանում են թթվածին - առաջանում է ջուր: Անաէրոբ օրգանիզմները թթվածնի կարիք չունեն, իսկ այս խմբի որոշ տեսակների համար այն նույնիսկ թունավոր է։ Շնչառության ընթացքում արձակված էլեկտրոնները կցվում են այլ անօրգանական ընդունիչներին, ինչպիսիք են նիտրատը, սուլֆատը կամ կարբոնատը, կամ (նման շնչառության ձևերից մեկում՝ խմորում) որոշակի օրգանական մոլեկուլհատկապես գլյուկոզայի համար: Տես նաև ՄԵԹԱԲՈԼԻԶՄ։

ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄ

Օրգանիզմների մեծ մասում տեսակը համարվում է վերարտադրողականորեն մեկուսացված անհատների խումբ։ AT լայն իմաստովսա նշանակում է, որ այս տեսակի ներկայացուցիչները կարող են բեղմնավոր սերունդ տալ՝ զուգավորվելով միայն իրենց տեսակի հետ, բայց ոչ այլ տեսակների անհատների հետ։ Այսպիսով, կոնկրետ տեսակի գեները, որպես կանոն, չեն անցնում դրա սահմանները։ Այնուամենայնիվ, բակտերիաները կարող են գեներ փոխանակել ոչ միայն տարբեր տեսակների, այլև տարբեր սեռերի անհատների միջև, հետևաբար, արդյոք օրինաչափ է այստեղ կիրառել սովորական հասկացությունները: էվոլյուցիոն ծագումիսկ ազգակցական կապը լիովին պարզ չէ: Այս և այլ դժվարությունների հետ կապված՝ բակտերիաների ընդհանուր ընդունված դասակարգում դեռևս գոյություն չունի։ Ստորև ներկայացնում ենք դրա լայնորեն կիրառվող տարբերակներից մեկը։
ՄՈՆԵՐԱ ԹԱԳԱՎՈՐՈՒԹՅՈՒՆԸ

Phylum Gracilicutes (բարակ պատերով գրամ-բացասական բակտերիաներ)

Շոտոբակտերիաների դաս (ոչ ֆոտոսինթետիկ ձևեր, օրինակ՝ միքսոբակտերիաներ) Անօքսիֆոտոբակտերիաների դաս (թթվածին ազատող ֆոտոսինթետիկ ձևեր, օրինակ՝ մանուշակագույն ծծմբի բակտերիաներ) Օքսիֆոտոբակտերիաների դաս (թթվածին ազատող ֆոտոսինթետիկ ձևեր, էլ.

Phylum Firmicutes (հաստ պատերով գրամ դրական բակտերիաներ)

Ֆիրմիբակտերիաների դաս (կարծր բջջային ձևեր, ինչպիսիք են կլոստրիդիան)
Թալոբակտերիաների դասը (ճյուղավորված ձևեր, օրինակ՝ ակտինոմիցետներ)

Tenericutes phylum (գրամ-բացասական բակտերիաներ առանց բջջային պատի)

Mollicutes դասի (փափուկ բջիջների ձևեր, օրինակ՝ միկոպլազմաներ)

Mendosicutes տիպը (բակտերիաներ թերի բջջային պատով)

Արխեբակտերիաների դաս (հնագույն ձևեր, օրինակ՝ մեթան ձևավորողներ)

Դոմեններ.Վերջին կենսաքիմիական հետազոտությունները ցույց են տվել, որ բոլոր պրոկարիոտները հստակորեն բաժանվում են երկու կատեգորիայի՝ արխեբակտերիաների փոքր խումբ (Archaebacteria - «հին բակտերիաներ») և մնացած բոլորը, որոնք կոչվում են էվբակտերիաներ (Eubacteria - «իսկական բակտերիաներ»): Ենթադրվում է, որ արխեբակտերիաներն ավելի պարզունակ են, քան էվբակտերիաները և ավելի մոտ են պրոկարիոտների և էուկարիոտների ընդհանուր նախնին։ Նրանք տարբերվում են այլ բակտերիաներից մի քանի նշանակալի առումներով, այդ թվում՝ սպիտակուցի սինթեզում ներգրավված ռիբոսոմային ՌՆԹ (pRNA) մոլեկուլների կազմով, լիպիդների քիմիական կառուցվածքով (ճարպանման նյութեր) և դրա փոխարեն բջջային պատում որոշ այլ նյութերի առկայությամբ։ սպիտակուց-ածխաջրածին պոլիմերային մուրեյին: Վերոնշյալ դասակարգման համակարգում արխեբակտերիաները համարվում են նույն թագավորության տեսակներից միայն մեկը, որը ներառում է բոլոր էվբակտերիաները։ Այնուամենայնիվ, որոշ կենսաբանների կարծիքով, արխեբակտերիաների և էվբակտերիաների միջև տարբերություններն այնքան խորն են, որ ավելի ճիշտ է Մոներայում գտնվող արխեբակտերիաները դիտարկել որպես առանձին ենթաթագավորություն: Վերջերս էլ ավելի արմատական ​​առաջարկ է ի հայտ եկել. Մոլեկուլային վերլուծությունը պարզել է պրոկարիոտների այս երկու խմբերի միջև գեների կառուցվածքի այնպիսի էական տարբերություններ, որ ոմանք անտրամաբանական են համարում նրանց ներկայությունը օրգանիզմների նույն թագավորությունում։ Այս առումով առաջարկվեց ստեղծել նույնիսկ ավելի բարձր աստիճանի տաքսոնոմիական կատեգորիա (տաքսոն)՝ այն անվանելով տիրույթ, և բոլոր կենդանի էակներին բաժանել երեք տիրույթների՝ Էվկարիա (էուկարիոտներ), Արքեա (արխեա) և Բակտերիաներ (ներկայիս էվբակտերիաներ)։ )

ԷԿՈԼՈԳԻԱ

Բակտերիաների երկու կարևորագույն էկոլոգիական գործառույթներն են ազոտի ֆիքսումը և օրգանական մնացորդների հանքայնացումը:
Ազոտի ֆիքսացիա.Մոլեկուլային ազոտի (N2) միացումը ամոնիակ առաջացնելուն (NH3) կոչվում է ազոտի ֆիքսացիա, իսկ վերջինիս օքսիդացումը նիտրիտին (NO-2) և նիտրատին (NO-3)՝ նիտրիֆիկացիա։ Սրանք կենսական գործընթացներ են կենսոլորտի համար, քանի որ բույսերը ազոտի կարիք ունեն, բայց նրանք կարող են միայն յուրացնել դրա կապակցված ձևերը: Ներկայումս նման «ֆիքսված» ազոտի տարեկան քանակի մոտավորապես 90%-ը (մոտ 90 մլն տոննա) ապահովում են բակտերիաները։ Մնացածն արտադրվում է քիմիական գործարանների կողմից կամ առաջանում է կայծակնային արտանետումների ժամանակ։ Օդում ազոտը, որը մոտ. Մթնոլորտի 80%-ը՝ կապված հիմնականում գրամ-բացասական Rhizobium (Rhizobium) սեռի և ցիանոբակտերիաների հետ։ Rhizobium տեսակները համակցված են մոտ 14000 տեսակի հատիկաընդեղեն բույսերի հետ (ընտանիք Leguminosae), որոնք ներառում են, օրինակ, երեքնուկը, առվույտը, սոյայի հատիկները և ոլոռը: Այս բակտերիաները ապրում են այսպես կոչված. հանգույցներ - այտուցներ, որոնք առաջանում են արմատների վրա դրանց ներկայությամբ: Բակտերիաները բույսից ստանում են օրգանական նյութեր (սնուցում), իսկ դրա դիմաց հյուրընկալողին մատակարարում են կապված ազոտով։ Մեկ տարվա ընթացքում այս կերպ ֆիքսվում է հեկտարից մինչեւ 225 կգ ազոտ։ Ոչ հատիկաընդեղենային բույսերը, ինչպիսին է լաստենն է, նույնպես սիմբիոզ են մտնում ազոտը ֆիքսող այլ բակտերիաների հետ։ Ցիանոբակտերիաները ֆոտոսինթեզ են անում կանաչ բույսերի պես՝ ազատելով թթվածին։ Նրանցից շատերը կարող են նաև ամրացնել մթնոլորտային ազոտը, որն այնուհետև կլանվում է բույսերի և ի վերջո կենդանիների կողմից: Այս պրոկարիոտները ծառայում են որպես ֆիքսված ազոտի կարևոր աղբյուր հողում ընդհանրապես և բրնձի դաշտերում հատկապես արևելքում, ինչպես նաև օվկիանոսի էկոհամակարգերի համար դրա հիմնական մատակարարը:
Հանքայնացում.Այսպես են կոչվում օրգանական մնացորդների տարրալուծումը ածխածնի երկօքսիդի (CO2), ջրի (H2O) և հանքային աղերի։ Քիմիական տեսանկյունից այս գործընթացը համարժեք է այրմանը, ուստի այն պահանջում է մեծ քանակությամբ թթվածին: Հողի վերին շերտը պարունակում է 100000-ից մինչև 1 միլիարդ բակտերիաներ 1 գ-ում, այսինքն. հեկտարից մոտ 2 տոննա։ Սովորաբար, բոլոր օրգանական մնացորդները, երբ հայտնվել են գետնին, արագ օքսիդանում են բակտերիաների և սնկերի կողմից: Քայքայման նկատմամբ ավելի դիմացկուն է շագանակագույն օրգանական նյութը, որը կոչվում է հումինաթթու, որը ձևավորվում է հիմնականում փայտի մեջ պարունակվող լիգնինից: Այն կուտակվում է հողում և բարելավում է իր հատկությունները։

ԲԱԿՏԵՐԻԱՆԵՐ ԵՎ ԱՐԴՅՈՒՆԱԲԵՐՈՒԹՅՈՒՆ

Հաշվի առնելով բակտերիաների կողմից կատալիզացված քիմիական ռեակցիաների բազմազանությունը, զարմանալի չէ, որ դրանք լայնորեն օգտագործվում են արտադրության մեջ, որոշ դեպքերում դեռ հին ժամանակներից: Պրոկարիոտները նման մանրադիտակային մարդկային օգնականների փառքը կիսում են սնկերի, հիմնականում խմորիչի հետ, որոնք ապահովում են ալկոհոլային խմորման գործընթացների մեծ մասը, օրինակ՝ գինու և գարեջրի արտադրության մեջ: Այժմ, երբ հնարավոր է դարձել օգտակար գեներ ներմուծել բակտերիաների մեջ՝ ստիպելով նրանց սինթեզել արժեքավոր նյութեր, ինչպիսին է ինսուլինը, այս կենդանի լաբորատորիաների արդյունաբերական օգտագործումը նոր հզոր խթան է ստացել: Տես նաև ԳԵՆԵՏԻԿԱԿԱՆ ԻՆԺԵՆԻԱ։
Սննդի արդյունաբերություն.Ներկայումս բակտերիաները այս արդյունաբերության կողմից օգտագործվում են հիմնականում պանիրների, այլ ֆերմենտացված կաթնամթերքի և քացախի արտադրության համար: Հիմնական քիմիական ռեակցիաներն այստեղ թթուների առաջացումն են։ Այսպիսով, երբ քացախ են ստանում, Acetobacter սեռի բակտերիաները օքսիդանում են էթանոլպարունակվող խնձորօղի կամ այլ հեղուկների մեջ քացախաթթու: Նմանատիպ գործընթացներ տեղի են ունենում թթու կաղամբի ժամանակ՝ անաէրոբ բակտերիաները խմորում են այս բույսի տերևներում պարունակվող շաքարը մինչև կաթնաթթու, ինչպես նաև քացախաթթու և տարբեր սպիրտներ։
Հանքաքարերի տարրալվացում.Բակտերիաները օգտագործվում են աղքատ հանքաքարերի տարրալվացման համար, այսինքն. դրանցից տեղափոխելով արժեքավոր մետաղների, հիմնականում պղնձի (Cu) և ուրանի (U) աղերի լուծույթ: Օրինակ՝ խալկոպիրիտի կամ պղնձի պիրիտների (CuFeS2) մշակումը։ Այս հանքաքարի կույտերը պարբերաբար ջրվում են Thiobacillus սեռի քիմիոլիտոտրոֆ բակտերիաներ պարունակող ջրով։ Իրենց կենսագործունեության ընթացքում նրանք օքսիդացնում են ծծումբը (S)՝ առաջացնելով լուծվող պղնձի և երկաթի սուլֆատներ՝ CuFeS2 + 4O2 մինչև CuSO4 + FeSO4։ Նման տեխնոլոգիաները մեծապես պարզեցնում են հանքաքարերից արժեքավոր մետաղների արտադրությունը. սկզբունքորեն դրանք համարժեք են այն գործընթացներին, որոնք տեղի են ունենում բնության մեջ ապարների եղանակային ազդեցության ժամանակ:
Թափոնների վերամշակում.Բակտերիաները նաև ծառայում են թափոնները, ինչպիսիք են կոյուղաջրերը, ավելի քիչ վտանգավոր կամ նույնիսկ օգտակար ապրանքների վերածելու համար: Կեղտաջրեր- ժամանակակից մարդկության սուր խնդիրներից մեկը։ Դրանց ամբողջական հանքայնացումը պահանջում է հսկայական քանակությամբ թթվածին, իսկ սովորական ջրամբարներում, որտեղ ընդունված է թափել այդ թափոնները, դրանք «չեզոքացնելը» այլեւս բավարար չէ։ Լուծումը կայանում է նրանում, որ կեղտաջրերը լրացուցիչ օդափոխվում են հատուկ լողավազաններում (աերոտանկներում). արդյունքում հանքայնացնող բակտերիաները բավականաչափ թթվածին ունեն ամբողջական տարրալուծումօրգանական նյութեր և դրանցից մեկը վերջնական արտադրանքգործընթացը առավել բարենպաստ դեպքերում դառնում է խմելու ջուր. Ճանապարհին մնացած չլուծվող նստվածքը կարող է ենթարկվել անաէրոբ խմորման։ Որպեսզի նման ջրի մաքրման կայանները հնարավորինս քիչ տեղ ու գումար զբաղեցնեն, անհրաժեշտ է լավ գիտելիքմանրէաբանություն.
Այլ կիրառումներ.Բակտերիաների արդյունաբերական կիրառման այլ կարևոր ոլորտները ներառում են, օրինակ, կտավատի բլիթը, այսինքն. նրա պտտվող մանրաթելերի բաժանումը բույսի այլ մասերից, ինչպես նաև հակաբիոտիկների, մասնավորապես՝ ստրեպտոմիցինի (Streptomyces սեռի բակտերիաների) արտադրությունը։

ԲԱԿՏԵՐԻԱՅԻ ՎԵՐԱՀՍԿՈՂՈՒԹՅՈՒՆԸ ԱՐԴՅՈՒՆԱԲԵՐՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

Բակտերիաները ոչ միայն օգտակար են. Դրանց զանգվածային վերարտադրության դեմ պայքարը, օրինակ՝ պարենային ապրանքներում կամ ցելյուլոզայի և թղթի գործարանների ջրային համակարգերում, դարձել է գործունեության մի ամբողջ ոլորտ։ Սնունդը փչանում է բակտերիաների, սնկերի և իրենց սեփական ավտոլիզի («ինքնամարսող») ֆերմենտների կողմից, եթե դրանք չակտիվացվեն ջերմության կամ այլ միջոցներով։ Քանի որ բակտերիաները փչացման հիմնական պատճառն են, սննդամթերքի պահպանման արդյունավետ համակարգերի նախագծումը պահանջում է այդ միկրոօրգանիզմների հանդուրժողականության սահմանների իմացություն: Ամենատարածված տեխնոլոգիաներից մեկը կաթի պաստերիզացումն է, որը ոչնչացնում է բակտերիաները, որոնք առաջացնում են, օրինակ, տուբերկուլյոզ և բրուցելյոզ: Կաթը պահվում է 61-63°C ջերմաստիճանում 30 րոպե կամ 72-73°C ջերմաստիճանում ընդամենը 15 վայրկյան։ Սա չի խաթարում արտադրանքի համը, այլ ակտիվացնում է պաթոգեն բակտերիաները: Գինին, գարեջուրը և մրգային հյութերը կարող են նաև պաստերիզացվել: Պահպանման առավելությունները վաղուց հայտնի են սննդամթերքցրտին. Ցածր ջերմաստիճանը չի սպանում բակտերիաները, սակայն թույլ չի տալիս նրանց աճել ու բազմանալ։ Ճիշտ է, սառչելիս, օրինակ, մինչև -25 ° C, բակտերիաների թիվը մի քանի ամիս անց նվազում է, բայց այդ միկրոօրգանիզմների մեծ մասը դեռ գոյատևում է: Զրոյից քիչ ցածր ջերմաստիճանում բակտերիաները շարունակում են բազմանալ, բայց շատ դանդաղ: Նրանց կենսունակ կուլտուրաները կարող են գրեթե անժամկետ պահպանվել լիոֆիլացումից (սառեցնելու - չորացնելուց) հետո սպիտակուց պարունակող միջավայրում, ինչպիսին է արյան շիճուկը։ Սննդամթերքի պահպանման այլ հայտնի մեթոդները ներառում են չորացումը (չորացնելը և ծխելը), մեծ քանակությամբ աղ կամ շաքար ավելացնելը, որը ֆիզիոլոգիապես համարժեք է ջրազրկմանը և թթու թթու դնելը, այսինքն. տեղադրվում է խտացված թթվային լուծույթում: Միջավայրի թթվայնությամբ, որը համապատասխանում է pH 4-ին և ցածր, բակտերիաների կենսագործունեությունը սովորաբար մեծապես արգելակվում կամ դադարեցվում է:

ԲԱԿՏԵՐԻԱՆԵՐ ԵՎ ՀԻՎԱՆԴՈՒԹՅՈՒՆ

ԲԱԿՏԵՐԻԱՅԻ ՈՒՍՈՒՄՆԱՍԻՐՈՒԹՅՈՒՆ

Շատ բակտերիաներ հեշտ է աճել այսպես կոչված. կուլտուրայի միջավայր, որը կարող է ներառել մսի արգանակ, մասամբ մարսված սպիտակուց, աղեր, դեքստրոզա, ամբողջական արյուն, դրա շիճուկ և այլ բաղադրիչներ: Նման պայմաններում բակտերիաների կոնցենտրացիան սովորաբար հասնում է մոտ միլիարդի մեկ խորանարդ սանտիմետրի համար, ինչի արդյունքում ամպամած միջավայր է առաջանում։ Բակտերիաների ուսումնասիրության համար անհրաժեշտ է կարողանալ ձեռք բերել դրանց մաքուր մշակույթները կամ կլոնները, որոնք մեկ բջջի սերունդ են։ Սա անհրաժեշտ է, օրինակ, որոշելու համար, թե որ տեսակի բակտերիա է վարակվել հիվանդին և որ հակաբիոտիկը այս տեսակըզգայուն. Մանրէաբանական նմուշները, ինչպիսիք են կոկորդից կամ վերքերից վերցված շվաբրերը, արյան, ջրի կամ այլ նյութերի նմուշները, խիստ նոսրացված են և կիրառվում են կիսապինդ միջավայրի մակերեսին. դրա վրա առանձին բջիջներից զարգանում են կլորացված գաղութներ: Մշակույթի միջավայրի կարծրացնող միջոցը սովորաբար ագարն է՝ պոլիսախարիդ, որը ստացվում է որոշակի ծովային ջրիմուռներից և գրեթե չի մարսվում ցանկացած տեսակի բակտերիաների կողմից: Ագարի կրիչները օգտագործվում են «շամփուրների» տեսքով, այսինքն. թեքված մակերեսները, որոնք ձևավորվում են փորձանոթներում, որոնք կանգնած են մեծ անկյան տակ, երբ հալած կուլտուրայի միջավայրը պնդանում է, կամ բարակ շերտերի տեսքով ապակե Petri ամանների մեջ՝ հարթ կլոր անոթներ, որոնք փակված են նույն ձևի կափարիչով, բայց մի փոքր ավելի մեծ տրամագծով: Սովորաբար, մեկ օր անց բակտերիալ բջիջը ժամանակ է ունենում այնքան շատանալու, որ ձևավորում է գաղութ, որը հեշտությամբ տեսանելի է անզեն աչքով: Այն կարող է տեղափոխվել այլ միջավայր՝ հետագա ուսումնասիրության համար։ Բոլոր կուլտուրայի միջավայրերը պետք է ստերիլ լինեն բակտերիաների մշակումից առաջ, այնուհետև պետք է ուշադրություն դարձնել դրանց վրա անցանկալի միկրոօրգանիզմների նստեցմանը: Այս կերպ աճեցված բակտերիաները հետազոտելու համար բոցի վրա թրծում են բարակ մետաղալարով օղակը, այն նախ դիպչում է գաղութին կամ քսում, իսկ հետո մի կաթիլ ջրի նստում ապակե սլայդի վրա: Վերցված նյութը հավասարաչափ բաշխելով այս ջրի մեջ՝ բաժակը չորանում է և երկու-երեք անգամ արագ անցնում այրիչի կրակի վրայով (բակտերիաներով կողմը պետք է շրջված լինի). արդյունքում միկրոօրգանիզմները, առանց վնասվելու, ամուր կպչում են։ դեպի ենթաշերտը: Պատրաստուկի մակերևույթի վրա ներկ են կաթում, ապա բաժակը լվանում են ջրի մեջ և նորից չորացնում։ Այժմ նմուշը կարելի է դիտել մանրադիտակի տակ: մաքուր մշակույթներբակտերիաները հայտնաբերվում են հիմնականում իրենց կենսաքիմիական բնութագրերով, այսինքն. որոշեք, թե արդյոք դրանք որոշակի շաքարներից ձևավորում են գազ կամ թթուներ, ի վիճակի են արդյոք մարսել սպիտակուցը (հեղուկացնել ժելատինը), արդյոք նրանց աճի համար թթվածին է պետք և այլն: Նրանք նաև ստուգում են՝ արդյոք դրանք ներկված են կոնկրետ ներկանյութերով։ Որոշ դեղերի, օրինակ՝ հակաբիոտիկների նկատմամբ զգայունությունը կարող է որոշվել՝ այդ նյութերով ներծծված ֆիլտր թղթի փոքր սկավառակներ դնելով բակտերիաներով պատվաստված մակերեսի վրա: Եթե ​​որևէ քիմիական միացություն սպանում է բակտերիաները, ապա դրանցից ազատ գոտի է ձևավորվում համապատասխան սկավառակի շուրջ։

Collier հանրագիտարան. -Բաց հասարակություն. 2000 .

Տնային աշխատանքների ստուգում 33 p. p. 148 Յուրաքանչյուր բակտերիա 1 րոպեի ընթացքում բաժանվում է երկուսի։ Սկզբնական պահին կա մեկ բակտերիա. Կազմեք բակտերիաների քանակի հաշվարկման ալգորիթմի սխեման 10 րոպե հետո: Կատարեք ալգորիթմը՝ դրա յուրաքանչյուր քայլը ամրագրելով փոփոխական արժեքների աղյուսակում։ alg բակտերիաների բաժանման սկիզբ f:= 1 nc i-ի համար 1-ից մինչև 10 f:= f * 2 kc ելք f վերջ սկիզբ վերջ f:= 1 f:= f * 2 i = 1, 10 f տվյալների ցանկ i, f - ամբողջ թիվ

Տնային աշխատանքների ստուգում 33 p. p. 148 սկիզբ վերջ f:= 1 f:= f * 2 i = 1, 10 f տվյալների ցանկ i, f - եթե ալգորիթմի ամբողջ թիվ Արդյունք

ԱԼԳՈՐԻԹՄՆԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՈՒՄ ԱԼԳՈՐԻԹՄՆԵՐԻ ՀԻՄՈՒՆՔՆԵՐԸ Դաս 31 Այս թեմայով Դաս 10 Դասարանային աշխատանք.

Ալգորիթմի հաջորդական կառուցում Առաջադրանքների սահմանման հրամանների պարզեցում Առաջադրանքը բաժանված է ավելի պարզ մասերի Խնդրի յուրաքանչյուր մասի լուծումը ձևակերպված է առանձին հրամանով (դեղատոմսով) Դեղատոմսերը, որոնք դուրս են գալիս կատարողի հնարավորություններից, ներկայացված են ավելի պարզ ձևով. հրամաններ Ես չեմ կարող լուծել առաջադրանքը:

Ալգորիթմի մշակում հաջորդական ճշգրտման մեթոդով կատարող ռոբոտի համար Ռոբոտը գտնվում է հորիզոնական միջանցքի որոշակի խցում: Միջանցքի խցերից ոչ մեկը ներկված չէ։ Ռոբոտը պետք է ներկի այս միջանցքի բոլոր բջիջները և վերադառնա իր սկզբնական դիրքին:

y = a x աստիճանը հաշվարկելու ալգորիթմ, որտեղ x-ը ամբողջ թիվ է, a 0. 1 x = 0 a x համար x > 0, y = x 0-ի համար, y = x 0-ի համար, y = x 0-ի համար, y = համար x 0, y = x-ում
Խնդիրը լուծելու գծապատկեր. Սկիզբ y այո ոչ st (a, x, y) a, x x = 0 y:= 1 Վերջ x > 0 st (1/a, x, y) այո ոչ 0 st (1/a, x, y) այո ոչ"> 0 st (1/a, x, y) այո ոչ"> 0 st (1/a, x, y) այո ոչ" title="(!LANG Խնդիրը լուծելու համար գծապատկեր. Սկիզբ y այո ոչ st (a, x, y) a, x x = 0 y:= 1 Վերջ x > 0 st (1/a, x, y) այո ոչ"> title="Խնդիրը լուծելու գծապատկեր. Սկիզբ y այո ոչ st (a, x, y) a, x x = 0 y:= 1 Վերջ x > 0 st (1/a, x, y) այո ոչ"> !}

Ալգորիթմի նկարագրության մեջ օգտագործվում են ֆորմալ պարամետրեր: Փաստացի պարամետրերն այն արժեքներն են, որոնց համար կկատարվի օժանդակ ալգորիթմը: Պաշտոնական և փաստացի պարամետրերի տեսակները, թիվը և կարգը պետք է համընկնեն: Ֆորմալ և փաստացի պարամետրեր

Օրինակ. Ցանկացած իրական թվի համար n բնական ցուցիչով աստիճանը հաշվարկելու ալգորիթմ, որը ներկայացված է որպես ռեկուրսիվ ալգորիթմ Ռեկուրսիվ ալգորիթմ Սկսել a, n st (a, n-1,y) y:=a*y y Ավարտել դրա վրա, ինչպես an-ի վրա օժանդակ ալգորիթմը կոչվում է ռեկուրսիվ:

Koch Snowflake օրինակ. Դիտարկենք երկրաչափական պատկերի կառուցման ալգորիթմը, որը կոչվում է Կոխի ձյան փաթիլ: Շինարարության ընթացակարգի քայլը գոյություն ունեցող հատվածներից յուրաքանչյուրի միջին երրորդի փոխարինումն է նույն երկարությամբ երկու նորերով: Ամեն քայլափոխի կերպարն ավելի ու ավելի տարօրինակ է դառնում։ Կոխի ձյան փաթիլի սահմանը կորի դիրքն է անսահման թվով քայլեր կատարելուց հետո: Մեկնարկային դիրք Առաջին քայլ Երկրորդ քայլ Երրորդ քայլ
Ալգորիթմի հաջորդական կառուցման ամենակարևոր մեթոդը. սկզբնական խնդիրը բաժանված է մի քանի մասերի, որոնցից յուրաքանչյուրն ավելի պարզ է, քան ամբողջ խնդիրը, և յուրաքանչյուր մասի լուծումը ձևակերպվում է առանձին հրամանով. եթե ստացվում են հրամաններ, որոնք գերազանցում են կատարողի հնարավորությունները, ապա դրանք ներկայացվում են որպես նույնիսկ ավելի պարզ հրահանգների հավաքածու. գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև կատարողի համար պարզ լինեն բոլոր հրահանգները: Օժանդակ ալգորիթմ - ալգորիթմ, որն ամբողջությամբ օգտագործվում է որպես մեկ այլ ալգորիթմի մաս: Ալգորիթմը, որն ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն վերաբերում է դրան որպես օժանդակ ալգորիթմ, կոչվում է ռեկուրսիվ:

Հարցեր և առաջադրանքներ Ինչու՞ է դժվար բարդ խնդիր լուծելիս անհապաղ նշել բոլոր անհրաժեշտ գործողությունները: Ո՞րն է ալգորիթմի կառուցման հաջորդական ճշգրտման մեթոդը: Ի՞նչ կապ կա ալգորիթմի հաջորդական կառուցման մեթոդի և այնպիսի գործընթացների միջև, ինչպիսիք են շարադրություն գրելը կամ բազմօրյա ճամբարային ճամփորդության նախապատրաստումը: Հայտնի է 9Ա դասարանի N աշակերտի և 9Բ դասարանի M աշակերտի հասակը։ Ընդլայնված բլոկներում նկարագրեք այս դասարանների աշակերտների միջին հասակը համեմատելու ալգորիթմը: Ռոբոտի աջ կողմում գտնվող տասը բջիջների շարքում որոշ բջիջներ ստվերված են: Վերջին ստվերավորված քառակուսին կարող է հարակից լինել պատին: Գրեք ալգորիթմ, որը ներկում է բջիջները յուրաքանչյուր ստվերավորված բջիջի վերևում և ներքևում: Ստուգեք ալգորիթմի աշխատանքը հետևյալ դեպքերում. * * Ինչի՞ համար են օժանդակ ալգորիթմները: Նկարագրեք հիմնական ալգորիթմում օժանդակ ալգորիթմի կանչի հրահանգի կատարման գործընթացը: Մաթեմատիկա և ֆիզիկա ուսումնասիրելիս հանդիպե՞լ եք ֆորմալ և փաստացի պարամետրերի գաղափարին: Օրինակ բերեք։ Ո՞ր ալգորիթմներն են կոչվում ռեկուրսիվ: Բերեք կյանքի ռեկուրսիայի օրինակ: Կազմեք ալգորիթմներ, որոնց ներքո Ռոբոտը կնկարի նշված բջիջները: *** a B C

Հղման վերացական Ալգորիթմի հաջորդական կառուցման մեթոդը ալգորիթմների կառուցման հիմնական մեթոդներից մեկն է։ Առաջադրանքների սահմանման հրամանների պարզեցում Առաջադրանքը բաժանված է ավելիի պարզ լուծումԽնդրի յուրաքանչյուր մասը ձևակերպվում է առանձին հրամանով: Հրահանգները, որոնք դուրս են գալիս կատարողի հնարավորություններից, ներկայացված են ավելի պարզ հրամանների տեսքով: Օժանդակ ալգորիթմ - ալգորիթմ, որն ամբողջությամբ օգտագործվում է որպես մեկ այլ ալգորիթմի մաս: