Бактерии полезные и вредные. Бактерии в жизни человека

Микроорганизмы широко используются в пищевой промышленности, домашнем хозяйстве, микробиологической промышленности для получения аминокислот, ферментов, органических кислот, витаминов и др. К классическим микробиологическим производствам относится виноделие, пивоварение, приготовление хлеба, молочнокислых продуктов и пищевого уксуса. Например, виноделие, пивоварение и производство дрожжевого теста, невозможны без использования дрожжей, широко распространенных в природе.

Полезные бактерии

Многие бактерии выгодные человечеству и играют экономически важные роли.

Биотехнологии и бактерии

Биотехнология определяется как использование организмов, например бактерий, грибов и водорослей для производства продукции и в сфере услуг. Области их использования включают:

  • Процессы брожения, используемых в пивоварении, изготовлении сыра и масла. Бактерии (обычно Lactobacillus) в комбинации с дрожжами и плесенью, в течение тысяч лет используются для производства продуктов брожения, например сыра, соленых овощей, соевого соуса, уксуса, вина и кефира.
  • Производство химических веществ, таких как этанол, ацетон, органические кислоты, ферменты, духи и тому подобное. В химической промышленности, бактерии важнейшие в производстве энантиомерно чистых веществ для использования в фармацевтической прописловости и сельском хозяйстве.
  • Фармацевтическая продукция, например, антибиотики, вакцины и стероиды.
  • Производство энергии в форме биогаза (метаногены).
  • Производство пищевых продуктов, таких как напитки, молочная продукция, аминокислоты и белки.
  • Сельское хозяйство, например, питание животных, производство компоста, других удобрений, пестицидов, фиксация азота, культуры растительных и животных тканей.
  • Горное дело, где бактерии и другие микроорганизмы используются для выделения полезных веществ из горных пород, например, выделение меди.

Генная инженерия и бактерии

Генная инженерия — это методы манипулирования генов, называемая технологии рекомбинантной ДНК. В генной инженерии, куски ДНК (гены) вводятся в клетки хазиина с помощью системы носителей (вектора). Инородное ДНК становится постоянной частью хозяина, репликуючись в дочерних клетках вместе с остальными ДНК. Бактериальные клетки относительно легко превращать таким образом, поэтому они широко используются в производстве коммерчески важной продукции. Примеры — производство инсулина человека (используется против диабета), гормона роста человека (соматотропина, который используемого для лечения карликовости), антибиотиков и антител, которые могут использоваться против бактериальных и вирусных болезней ..

Мочка волокон

Бактериальные популяции, особенно Clostridium butyclicum, используются для отделения волокнон джута, конопли, льна и т.д. Сэтл растений погружаються в воду и когда они раздуваются, добавляются бактерии, которые гидролизуют пектины клеточных стенок и отделяют волокна. Эти отдельные волокна используются для производства тканей.

Пищеварения

Некоторые бактерии, живущие в кишечнике рогатого скота, коней и других травоядных животных выделяют ферменты, которые помогают растворять целлюлозу клеточных стенок растительных клеток. Целлюлоза является главным источником энергии для этих животных.

Читайте также:  Как выглядит сифилистическая сыпь и где она появляется?

Синтез витаминов

Многие бактерии синезують полезные витамины. Например, Escherichia coli, бактерия, живущая в человеческом кишечнике, особенно прямой кишке, синтезирует витамин B и выпускает его для человеческого использования. Так же, Clostridium butyclicum используется для коммерческого производства рибофлавина, витамина B.

Обработка отходов

Бактерии и археи, как аэробные, так и анаэробные, используются для очистки сточных вод. Они разрушают органическое вещество невинной растворимого неорганической грязи в предназначенных для этого резервуарах. Газ метан, часто производится в этом процессе, используется как источник энергии. Так же ядовитые химические вещества, синтезированные живыми организмами, и пестициды разрушаются с помощью бактерий.

Генная инженерия помогает создавать новые виды бактерий, полезные для этого процесса, например, выведен, используя методы генной инженерии, вид бактерий Pseudomonas putida может разрушать ксилол и камфору.

Способность бактерий разрушать разнообразие органических соединений замечательная и часто используется в обработке отходов и биоремедиации. Бактерии, способные к переваривания углеводородов, в частности нефти, часто используются для сбора разлитой нефти и нефтепродуктов. Например, после катастрофы танкера Эксон Вальдес в заливе Принца Вильгельма была разлита значительное количество нефти. В попытке очистить побережье от нефти, на некоторые пляжи были выброшены культуры бактерий, которые показали свою ефективнись на не слишком сильно загрязненных территориях. Бактерии также широко используются для биоремедиации промышленных токсичных отходов.

Борьба с вредителями

Бактерии могут также использоваться вместо пестицидов для борьбы с вредителями. Чаще всего используется Bacillus thuringiensis (также известная как BT), грам-положительная, почвенная бактерия. Эта бактерия используется как инсектицид, специфический к чешуекрылых и даже продается коммерчески под торговыми марками Dipel и Thuricide. В силу своей специфичности, такие пестициды рассматриваются как экологически дружественные, с незначительным влиянием на человека, дикую природу, опылителей и на полезных насекомых.

Термины и определения

Пробиотические микроорганизмы — живые непатогенные, нетоксигенные микроорганизмы, представители защитных групп нормального кишечного микробиоценоза человека и природных симбиотических ассоциаций, благотворно влияющие на организм человека путем улучшения (оптимизации) состава и биологической активности микрофлоры его пищеварительного тракта. Антагонизм — подавление жизнедеятельности одной микробной культуры (микробной популяции) другой за счет выделения в среду культивирования или совместного обитания веществ (антибиотиков, бактериоцинов, органических и жирных кислот), препятствующих росту или задерживающих размножение. Симбиоз — благоприятное влияние друг на друга двух и более популяций микроорганизмов при совместном существовании путем улучшения условий своей жизнедеятельности. Генно-инженерно-модифицированные микроорганизмы (ГММ) — бактерии, дрожжи, мицелиальные грибы, вирусы, в которых генетический материал изменен с использованием методов генной инженерии, то есть путем, который не имеет места в природе при размножении и/или при естественных рекомбинациях. Антибиотикорезистентность трансмиссивная (трансферабельная) — устойчивость микроорганизмов к антибиотикам, закодированная на внехромосомных генных элементах микробной клетки, наиболее часто встречающийся селективный маркер рекомбинантной ДНК ГММ. Пробнотические закваски прямого внесения — чистые культуры специально подобранных отдельных штаммов живых пробиотических микроорганизмов, а также смесей штаммов в питательных средах, использованных для их выращивания, либо суспензии вегетативных клеток (в т.ч. концентрированные) без или со средой культивирования, приготовленные на специализированных предприятиях и предназначенные для прямого внесения в подготовленное сырье непосредственно в резервуарах для производства пробиотического продукта. Пробнотические закваски прямого внесения могут выпускаться в сухом виде, в т.ч. лиофилизированном из замороженного состояния, или в жидком, в т.ч. замороженном.

Список молочной продукции с probiotics

Наиболее востребованы пробиотики в молочных продуктах. Дозировка полезных бактерий зависит от штамма и разновидности пищи. В среднем концентрация — 104–107 КОЕ/г.

Читайте также:  Отличия между ротавирусом и коронавирусом

Кисломолочные пробиотики имеют преимущество — высокую дозировку живых микроорганизмов и натуральность. Йогурт, кефир, ряженка, сметана и другая продукция получена благодаря естественному процессу — путем брожения палочек, кокков, дрожжей.

В продаже также есть биопродукты. Это биоряженка, биопростокваша. Для их приготовления используются специальные закваски, содержащие бифидо- и молочнокислые бактерии, ацидофильные палочки. Они содержат высокую концентрацию пробиотиков, однако срок их хранения не более 5–7 дней.

Таблица 2 — Список продуктов, богатых пробиотиками

Наименование продукции Описание и пробиотический состав
Кефир Содержит более 10 видов полезных бактерий
Йогурт Богат бифидо- и лактобактериями, но полезен только тот, в котором есть живые культуры
Ацидофильное молоко В составе есть ацидофильная палочка, молочнокислый стрептококк и кефирные грибки
Ряженка Ее готовят с добавлением полезных бактерий
Простокваша Чем меньше срок годности, тем лучше
Сметана Для ее приготовления используется закваска, поэтому она содержит пробиотики
Сорта мягких сыров Для поддержания микрофлоры нужно съедать 50 г сыра

Чтобы поддерживать здоровье пищеварительного тракта, в день необходимо употреблять 3 вида продуктов, содержащих пробиотики.

Пищевая индустрия

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили молочнокислые бактерии и дрожжи.

Механизм воздействия бактерий и дрожжей состоит в переработке молочного сахара в молочную кислоту, в результате чего нейтральный продукт превращается в молочнокислый.

Пищевая индустрия

К молочнокислым бактериям относят:

  • лактобактерии – грамположительные микроаэрофилы отряда Lactobacillales, неспорообразующие кокки или палочковидные бактерии;
  • бифидобактерии – спорообразующие термофильные аэробы рода Sporolactobacillus и Bacillus.

Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. Способность прокариотов оказывать влияние на продукты определяется их высокой ферментативной активностью и определяется выделяемыми ферментами.

В бродильной микрофлоре, помимо молочнокислых бактерий, присутствуют дрожжи, состоящие с бактериями в сложных симбиотических отношениях.

Подобная бродильная закваска с дрожжами используется в хлебопекарной промышленности, особенно при выпечке ржаных хлебов.

Пищевая индустрия

Одна из самых древних биотехнологий, используемых человеком, – производство сыров. Использование пропионовокислых бактерий при изготовлении твердых сычужных сыров позволяет получить продукт высокого качества с заданными свойствами.

Читайте также:  Болит рука после химиотерапии что делать

Эти бактерии не обладают активностью к казеину, но имеют высокую липолитическую активность, в результате которой образуется ряд органических кислот:

  • уксусная;
  • изомасляная;
  • масляная;
  • изовалериановая;
  • валериановая;
  • и диацетил.

Состав продуктов метаболизма бактерий, который и определяет органолептические (вкусовые) свойства конечного продукта (сыра), зависит от штамма микроорганизмов.

Пищевая индустрия

Использование в технологической схеме пропионовокислых бактерий придает готовым сырам типичный для них цвет, вкус и аромат, обогащая продукт биологически активными веществами.

Кроме того, пропионовокислые бактерии обладают бактерицидными свойствами, являясь естественными консервантами казеина (молочный белок).

Если для крупных сыров пропионовокислые бактерии являются технологической необходимостью, то для мелких это нежелательная биофлора, наличие которой приводит к нарушению вкусовых характеристик.

Пищевая индустрия

Рост пропионовокислой микрофлоры в мелких сырах происходит только в случае нарушения технологических стандартов:

  • понижении уровня соли;
  • нарушении температурных условий при созревании.

Значение энзимов

Ферменты (энзимы) – биокатализаторы процессов, увеличивающие скорость протекания реакции в порядки раз в сравнении с химическими катализаторами. Под действием ферментов выход продукции составляет почти 100%, при этом сами ферменты в процессе реакции не расходуются.

Естественным источником ферментов в природе являются бактерии и дрожжи, известно более 3000 ферментов.

Все энзимы по способу получения делят на 2 группы:

  • внеклеточные;
  • внутриклеточные.

Ферменты часто применяются человеком на производствах:

  • пищевом;
  • фармацевтическом;
  • кожевенном;
  • текстильном;
  • химическом;
  • в сельском хозяйстве.

Бифидобактерии

  • снабжают организм витамином K, тиамином (B1), рибофлавином (B2), никотиновой кислотой (B3), пиридоксином (B6), фолиевой кислотой (B9), аминокислотами и белками;
  • препятствуют развитию болезнетворных микробов;
  • защищают организм от попадания токсинов из кишечника;
  • ускоряют переваривание углеводов;
  • активируют пристеночное пищеварение;
  • помогают всасыванию через стенки кишечника ионов кальция, железа, витамина D.

Если молочная продукция имеет приставку к названию «био» (например, биокефир), это значит, что в ней содержатся живые бифидобактерии. Эти продукты очень полезны, но недолговечны.

В последнее время стали появляться лекарственные препараты с содержанием бифидобактерий. Будьте осторожны при их приеме, так как, несмотря на несомненную пользу этих микроорганизмов, полезность самих препаратов не доказана. Результаты исследований довольно противоречивы.

Роль бактерий в очистке воды

Бактерии, очищающие воду, стабилизируют уровень ее кислотности. С их помощью сокращаются донные отложения, улучшается здоровье рыб и растений, живущих в воде.

Роль бактерий в очистке воды

Недавно группой ученых из разных стран были обнаружены бактерии, которые разрушают детергенты, входящие в состав синтетических моющих средств и некоторые лекарственные препараты.

Рис. 13. Широко применяется деятельность ксенобактерий для очистки почв и водоемов, загрязненных нефтепродуктами.

Роль бактерий в очистке воды

Рис. 14. Пластиковые купола, очищающие воду. В них содержатся гетеротрофные бактерии, питаюшиеся углеродосодержащими материалами, и автотрофные бактерии, питаюшиеся аммиак- и азотсодержащие материалами. Система трубок поддерживает их жизнеобеспечение.