אדם ומיקרואורגניזמים כבר אמרנו שמיקרואורגניזמים מלווים אדם מהעריסה ועד הקבר. בעוד העובר נמצא בגוף האם, הוא מוגן באופן אמין מפני מיקרואורגניזמים. אבל כבר בלידה היצורים החיים הראשונים איתם הוא בא במגע (מאחורי

מיקרואורגניזמים

מיקרואורגניזמים ואנחנו

מיקרואורגניזמים ואנו הרוב המכריע של מזון מקולקל הוא, ככלל, תוצאה של חשיפה למיקרואורגניזמים שונים. חיידקים, פטריות ושמרים ממלאים תפקיד עצום בחיי כדור הארץ. בהשפעתם, כל התרכובות האורגניות וחלק ניכר

מיקרואורגניזמים תרמופיליים הם בצורת מוט ויוצרים נבגים. היכולת של חיידקים תרמופיליים ליצור נבגים נחשבת להתאמה לתנאי הסביבה שבהם הם חיים. זה טבעי, שכן במהלך רבייה של תרמופילים, במקרים מסוימים נוצרת טמפרטורה העולה על המקסימום הדרוש לא רק לרבייה, אלא גם לעצם קיומן של צורות וגטטיביות. נבגי תרמופיל סובלים בקלות חימום עד 100 מעלות צלזיוס למשך 10-29 ואפילו 50-60 שעות. תוארו תרמופילים שאינם יוצרים נבגים.

בתרגום מילולי, חיידקים תרמופיליים פירושם "אוהב חום". מיקרואורגניזמים אלה נפוצים בטבע. מדענים גילו אותם כחלק ממיקרופלורת המעיים הרגילה של בעלי חיים ובני אדם, בקרקע ובשכבות העמוקות של פסולת יער מחטניים ונשירים, במי הים, נהרות ומעיינות חמים. הם נמצאים בזבל, ערימות קומפוסט, ומתיישבים בקלות מצעי בעלי חיים עשויים חציר, נסורת או קש. ביניהם, נבדלות צורות ניידות ונייחות. רוב התרמופילים יוצרים נבגים בתנאים לא נוחים.

כאשר גדלים בתנאים מלאכותיים, כמה חיידקים תרמופילים מעדיפים מדיה מוצקה ונוכחות של אוויר. אחרים משגשגים בסביבות נוזליות ואינם דורשים חמצן כדי לצמוח. צורתם של חיידקים אלו תלויה בטמפרטורה. במעיינות חמים הם נראים כמו חוטים, וכשהטמפרטורה יורדת ל-40 מעלות צלזיוס הם הופכים לבצילים בצורת מוט.

המחקר של אורגניזמים תרמופיליים עדיין רחוק מאוד מלהיות מושלם; לא רק חיידקים נמצאו ביניהם. לאחרונה התגלה סוג אחד של עובש באדמת גינה, בעלת תכונות דומות ומעדיפה טמפרטורות גבוהות. אנו חייבים את קיומם של מוצרים כמו אסידופילוס ויוגורט לחיידקים תרמופילים.

אם נעריך את העדפות הטמפרטורה של חיידקים באופן כללי, ניתן לחלק אותם לשלוש קבוצות עיקריות. מיני חיידקים מובחנים על ידי לימוד הטווח המקובל לכל החיים. הוא מאופיין בטמפרטורות גידול מינימליות, מקסימליות ואופטימליות. האופטימלי הוא זה שבו נצפה קצב הגידול המרבי בגודל של מושבות חיידקים. לרוב, מהירות זו נמדדת לפי מספר הדורות המופיעים תוך שעה.

1. אורגניזמים פסיכופיליים מעדיפים טמפרטורות הקרובות ל-0 מעלות צלזיוס ומפגינים צמיחה גם כאשר הסביבה שלהם מקוררת ל-5 מעלות צלזיוס. טמפרטורות סביב +10 מעלות צלזיוס הן אופטימליות לצמיחתן.
2. חיידקים מזופילים. הם מעדיפים טמפרטורות הקרובות ל-37 מעלות צלזיוס.
3. חיידקים תרמופילים. הם גדלים באופן פעיל בטמפרטורות העולה על 50 מעלות צלזיוס.

בתורו, חיידקים תרמופילים מחולקים למספר קבוצות. אלו הם תרמופילים קיצוניים (טמפרטורה אופטימלית היא כ-80 מעלות צלזיוס), סטנותרמופילים עם אופטימום של 55-65 מעלות צלזיוס, אוריתרמופילים (טמפרטורות אופטימליות נעות בין 37 ל-48 מעלות צלזיוס) וטמפרטורות, הגדלות בטמפרטורות שאינן עולות על 48 מעלות צלזיוס ושונות. ממזופילים בזה, מה שמגביר את קצב הגדילה שלהם עם עליית הטמפרטורות.

בהתאם לצורך בחמצן, חיידקים תרמופילים הם אירוביים ואנאירוביים.

תרמופילים אנאירוביים

בין חיידקים תרמופילים אנאירוביים, מבחינות מספר קבוצות.

חומצה בוטירית

אורגניזמים תרמופילים אלה מבצעים תסיסה לייצור חומצה בוטירית. הם שייכים לקלוסטרידיה מפצלת סוכר. הם בצילונים אנאירוביים המשתמשים בסוכרים, פקטין, דקסטרינים (פחמימות קצרות שרשרת הנוצרות במהלך פירוק תאית או עמילן) לצורך תזונה ומייצרים חומצות בוטירית ואצטית, כמו גם פחמן דו חמצני ומימן.

מגוון מקבוצה זו של חיידקים תרמופילים הם מיקרואורגניזמים המבצעים תסיסה של אצטון-בוטיל. לחלקם יש תכונות מועילות מאוד לבני אדם - הם גם מייצרים איזופרופיל אלכוהול, אצטון, בוטיל ואלכוהול אתילי. ישנם מינים שיכולים לתקן ניקל. ידועות צורות תרמופיליות ומזופיליות.

ישנן גם קלוסטרידיות בעלות יכולת התסיסה של חלבונים, חומצות אמינו, וגם מסוגלות לפרק פורינים ופירמידינים (תרכובות מחזוריות המכילות חנקן, שחלקן הן חלק מה-DNA).

מוֹך

הם מאכלסים בוצה, קומפוסט ושאריות צמחים; באדמה הם מתקיימים יחד עם פטריות ואקטינומיציטים, הניזונים גם מחומר אורגני צמחי. רובם שייכים לסוג קלוסטרידיום. חיידקים אלו באדמה ובחומוס פעילים בטווח הטמפרטורות שבין 60 ל-65 מעלות צלזיוס, כאשר שכניהם מפסיקים את פעילותם עקב התחממות יתר. לעיתים פיגמנטי ובצבע צהוב-כתום.

בתנאים אלה קיימים גם מינים מזופיליים (למשל, החיידק של אומליאנסקי). טווחי הטמפרטורות של פעילותם משתנים באופן משמעותי, ויוצרים נישה אקולוגית מתאימה לכל מין. כמה מדענים מאמינים שחיידקים תרמופילים ומזופילים עשויים להיות וריאציות של אותו מין מכיוון שיש להם מבנה ומראה דומים. מבחינת מורפולוגיה (מראה), החיידקים התרמופיליים הללו הם בצורת מוט (בציליים), בעלי נבגים סופניים, ומשתנים באורך ובמידת העקמומיות.

הם מפרקים תאית באמצעות אנזים מיוחד, משחררים מימן, פחמן דו חמצני, אלכוהול אתילי, חומצות אצטית, פורמיות, לקטית, פומארית וחומצות אורגניות אחרות.

יוצר מתאן

לעתים קרובות הם חיים ליד תאית ומעובדים יחד. ביניהם, המינים הנחקרים ביותר הם Methanobacterium ו- Methanobacillus, שהם מוטות ישרים ודקים, מעט מעוקלים שאינם מסוגלים ליצור נבגים. היתרון הבלתי מעורער של מיקרואורגניזמים אלו הוא שהם מסוגלים לייצר ויטמינים, אנטיביוטיקה ואנזימים, תוך שימוש בפסולת ובשפכים הנוצרים כתוצאה מפעילות כלכלית אנושית כמצע תזונתי.

הסרת גופרית

לעתים קרובות הם מתקיימים יחד עם תאית, וחיים עקב הפחתת הסולפטים. הנחקר ביותר הוא Desulfotomaculum nigriificans, בעל מראה של מקל עם קצוות מעוגלים, או צורה של עדשה. יוצר נבגים אובליים הממוקמים קרוב יותר לאחד הקצוות (תת-טרמינל או טרמינל).

חומצה לקטית

חיידקי חומצת חלב יכולים להביא גם תועלת וגם נזק לבני אדם. על ידי שקיעה בחלב, הם עלולים לגרום לקלקול, ומינים מסוימים מסוגלים לסנתז חומרים ארומטיים ולהקנות טעם מיוחד לשמנת ולגבינת קוטג'. חיידקי חומצת חלב הם אנאירובים פקולטטיביים שהחיים עבורם אופטימליים בהיעדר חמצן. עם זאת, הם מסוגלים להתקיים בסביבות שבהן הכמות שלה קטנה. הם מחולקים למוטות ולקוקי.

1. קוקי לקטיהם נראים כמו שרשראות קצרות של מספר תאים (סטרפטוקוקים) והם הומו-הטרופרמנטטיביים. הראשונים מסוגלים לתסוס סוכרים המצויים בחלב. הם משמשים להכנת יוגורט חי. הנחקרים ביותר הם לקטוקוקוס ולוקונוסטוק. האחרונים מסוגלים לשחרר בו זמנית חומרים ארומטיים דיאצטיל וציטואין. התאים שלהם עגולים או צורה אליפסה, לא יוצרים כמוסות ונבגים, מכתים היטב עם גראם. הם נחשבים לאירוטולים, כלומר הם מסוגלים להתקיים בנוכחות אוויר, אך אין להם את היכולת לבצע נשימה אירובית, ממשיכים לבצע את תהליך התסיסה הרגיל שלהם. הם דורשים מגוון רחב של חומרים לתזונה, כולל ויטמינים, חלבונים וחומצות אורגניות. בחלב, הוא גורם להקרישה ליצירת עיסה חלקה ללא הרבה מי גבינה. סטרפטוקוקסי חומצה לקטית יוצרי טעם גורמים לנוכחות של בועות בגבינה בעלות ריח אופייני ובעלות יכולת נמוכה יותר לייצר חומצות (אנרגיית יצירת חומצה). יש להם עמידות גבוהה לאלכוהול ודורשים חומציות גבוהה.
2. מוטות תרמופיליים של חומצת חלב, או לקטובצילים, יכולים להיות יחידים או זוגיים. הנפוצים ביותר בשימוש הם lactobacilli acidophilus, וכן L. helveticus, L. lactis, L. Bulgaricum - האחרון נכלל בתרבויות המתנע המשמשות לייצור יוגורט. בנוסף אליהם, נעשה שימוש בחיידקי סטרפטובקטריה ובטא בתעשיית החלב. אלו הם מיקרואורגניזמים לא תנועתיים שאינם יוצרים נבגים או כמוסות וצובעים היטב עם גראם. תרמופילים של חומצת חלב הם אנאירובים פקולטטיביים. הם יכולים גם להיות מונו-אנזימטיים עם קצב גבוה של יצירת חומצה והטרו-אנזימטיים, מסוגלים לעבד בו זמנית פרוקטוז עם היווצרות של מניטול אלכוהול משושה, אצטט (מלחים) חומצה אצטית), לקטטים (מלחים של חומצת חלב) ופחמן דו חמצני. יש להם יכולת חלשה לעבד חלבונים, ולכן הם דורשים חומצות אמינו בסביבה לצמיחה. לחלקם יש תכונות חריגות ומסוגלים לייצר קטלאז (אנזים המפרק מי חמצן) או אצטלדהיד, שבגבינה מעניק לה ריח וטעם ספציפיים ומסוגל לדכא מיקרופלורה פתוגנית.
3. מקלות חומצת חלב עמידים בחום. הם שורדים בחלב גם לאחר פסטור ב-85-90 מעלות צלזיוס. הם עמידים לחומרי חיטוי וגורמים נזק ניכר למפעלי תעשיית המזון. אנטגוניסטים של Escherichia coli. לעיתים נמצא בתרביות סטרטר, וכן בחלב מפוסטר בטמפרטורות נמוכות.

תרמופילים אירוביים

תרמופילים שדורשים חמצן לנשימה מחולקים לשתי קבוצות.

תרמופילי קיצוני

מוטות גראם שליליים, חסרי יכולת תנועה. Thermus aquaticus הוא הנחקר ביותר. זהו אירובי חובה עם טמפרטורת צמיחה אופטימלית של 70 מעלות צלזיוס וצבעו צהוב או כתום. ככל שהטמפרטורה עולה, המוטות הופכים לחוטים. תפוצה רחבה במעיינות חמים ובאדמה שסביבם. לעתים קרובות הם יוצרים סוג של ברית עם אצות תרמופיליות במיוחד, ומחליפות חומרי הזנה.

יצירת נבגים

לרבים מהם יש צורות מזופיליות דומות. הכי למדו אותך. stearothermophilus ואתה. קרישים. מופץ באופן נרחב באדמה רופפת ובמים מאווררים היטב.

תכונות הארגון והיישום של מידע גנטי של תרמופילים

המחקר של אנזימים המשרתים את שכפול ה-DNA של חיידקים תרמופיליים הוא לא רק בעל עניין תיאורטי אלא מעשי. זה נובע מהעובדה שניתן להשתמש בהצלחה באנזימים כאלה לביצוע אחד מניתוחי ה-DNA הרגישים ביותר - תגובת שרשרת פולימראז. משמעותו היא שבמנגנון מיוחד, בעזרת זרע מסוים - פיסת DNA, הרבייה שלו מאורגנת בכמויות מספיקות לניתוח באמצעות אלקטרופורזה ג'ל. זה נעשה בעזרת אנזימים המשחררים את הסליל הכפול של ה-DNA ומסנתזים את הגדילים החסרים בכל אחד מהענפים הלא מעוותים.

שיבוט אנזימים אלו על מנת להשיג את "פולימראז ה-DNA האידיאלי" הוא נושא רלוונטי לכל מי שעוסק בבעיות של הגברת הדיוק והפרודוקטיביות של אנזימים המסנתזים DNA במהלך PCR (Polymerase Chain Reaction). בדרך כלל, המחקר מתבצע במספר שלבים:

1. פיתוח שיטה לשיבוט קטעים של DNA חיידקי שמהם קוראים אנזים זה, בידוד הגנים הדרושים מספריות DNA של האורגניזמים שנחקרו.
2. קביעת רצף הנוקלאוטידים ב-DNA של גנים בעלי עניין.
3. הכנסת גנים נחוצים ל-DNA חיידקי לייצור אנזימים רקומביננטיים.
4. הערכת היעילות של אנזימים אלו במהלך PCR.
5. הערכת הדיוק של רבייה של שברי DNA באמצעות פולימראזות DNA שהתקבלו.

תכונות מועילות ומזיקות של תרמופילים והשימוש בהם

מוטות חומצה לקטית של Acidophilus משמשים לא רק בתעשיית המזון, אלא גם בפרמקולוגיה. ניתן למצוא אותם בגבינת קוטג' וגבינה, כמו גם ברוב התכשירים הפרוביוטיים, תרבויות סטרטר המאפשרות ייצור קפיר ויוגורט ונועדו לנרמל את המיקרופלורה בגוף האדם.

תעשיית היופי

קוסמטיקאיות משתמשות רבות ביוגורט כאמצעי להלבנת העור ולהחזרת גמישותו. יוגורט חי, המשמש כמסכה, יכול לשחזר את בריאות העור ולנרמל את איזון החיידקים על פניו.

ייצור יוגורט

Streptococcus thermophilus ואצידופילוס בולגרי הם חלק מתרבויות המתנע המשמשות לייצור יוגורט. לאנשים רבים יש בעיות עיכול חלב מלא, יכול לצרוך יוגורט, שכן הוא אינו מכיל סוכר חלב- לקטוז. יוגורט מיועד לתינוקות כאמצעי לשמירה על מיקרופלורה תקינה, כמו גם מוצר המכיל ויטמינים B ו-K, חומצה פולית וחומצות אמינו. ניתן להכין אותו בקלות מתרבויות סטרטר יבשות על ידי הוספתן לחלב ושמירה עליהן בטמפרטורה של 38-45 מעלות צלזיוס. שלא כמו קפיר או אסידופילוס, ליוגורט יש נעים טעם שמנתואינו מכיל שמרים או אלכוהול.

עיבוד אורגני

זהו תחום יישום נוסף של חיידקים תרמופיליים. זה מבוצע הן על ידי חיידקים תרמופילים והן על ידי חיידקים מזופילים החיים באדמה, אך היעילות של הראשונים גבוהה משמעותית. העניין בתסיסת מתאן עלתה משמעותית לאחר שנמצא כי ניתן לקבל כתוצאה מכך ויטמינים B12 ו-H. בנוסף, מתאן הנוצר במהלך עיבוד פסולת ופסולת אורגנית אחרת בבורות קומפוסט יכול לשמש בהצלחה לחימום מגורים ותעשיה , כמו גם בתעשייה הכימית.

כדי להפחית את הנזק שנגרם ממוטות תרמופיליים למפעלי תעשיית המזון, הציוד מנוטר ומטופל באופן קבוע בתכשירים קוטלי חיידקים, המאפשרים לשלוט באיכות המוצרים.

קלוסטרידיום באדמה

נזק ניכר נובע מהדבקה של קרקע בקלוסטרידיום בעת מריחת דשנים אורגניים, כמו גם שימוש בפסולת נרקבת מרפתות כדשן. התכולה הגבוהה של קלוסטרידיום בקרקע גורמת לפגיעה משמעותית באיכות מי התהום והמים במאגרים טבעיים.

באופן מעניין, תרמופילים המסוגלים לעבד פרפינים מוצקים ופחמימנים ארומטיים נמצאו באדמה מזוהמת במוצרי נפט. נוכחותם באדמה יכולה להפחית משמעותית את מידת הזיהום ולהפוך אותה למתאימה לצמחים.

אני עובד כרופא וטרינרי. אני נסחף ריקודים סלוניים, ספורט ויוגה. אני נותן עדיפות להתפתחות אישית ושליטה בשיטות רוחניות. נושאים אהובים: וטרינריה, ביולוגיה, בנייה, תיקונים, נסיעות. טאבו: משפט, פוליטיקה, טכנולוגיות IT ומשחקי מחשב.