Бактерии
в
зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода –
органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и
углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических
веществ, например водорода (до воды: 2H4 + O2 > 2H2O), железа (Fe2+ > Fe3+)
или серы (2S + 3O2 + 2H2O > 2SO42– + 4H+), а углерод – из СO2. Эти
организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они
«питаются» горными породами.
Дыхание. Клеточное дыхание – процесс высвобождения химической
энергии, запасенной в «пищевых» молекулах, для ее дальнейшего использования
в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным.
В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н.
электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к
другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к
кислороду вместе с ионами водорода – образуется вода.
Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой
группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны
присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату,
сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания – брожении) к
определенной органической молекуле, в частности к глюкозе
БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций,
неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с
глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека
прокариоты делят с грибами, в первую очередь – дрожжами, которые
обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при
изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии
полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например
инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый
мощный стимул.
Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой
отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов
и уксуса. Главные химические реакции здесь – образование кислот. Так, при
получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт,
содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные
процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают
содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также
уксусной кислоты и различных спиртов.
БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Бактерии приносят не только пользу; борьба с их массовым
размножением, например в пищевых продуктах или в водных системах целлюлозно-
бумажных предприятий, превратилась в целое направление деятельности.
Пища портится под действием бактерий, грибов и собственных вызывающих
автолиз («самопереваривание») ферментов, если не инактивировать их
нагреванием или другими способами. Поскольку главная причина порчи все-таки
бактерии, разработка систем эффективного хранения продовольствия требует
знания пределов выносливости этих микроорганизмов.
Одна из наиболее распространенных технологий – пастеризация молока,
убивающая бактерии, которые вызывают, например, туберкулез и бруцеллез.
Молоко выдерживают при 61–63° С в течение 30 мин или при 72–73° С всего 15
с. Это не ухудшает вкуса продукта, но инактивирует болезнетворные бактерии.
Пастеризовать можно также вино, пиво и фруктовые соки.
Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде. Низкие
температуры не убивают бактерий, но не дают им расти и размножаться.
Правда, при замораживании, например, до –25° С численность бактерий через
несколько месяцев снижается, однако большое количество этих микроорганизмов
все же выживает. При температуре чуть ниже нуля бактерии продолжают
размножаться, но очень медленно. Их жизнеспособные культуры можно хранить
почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания – высушивания) в
среде, содержащей белок, например в сыворотке крови.
К другим известным методам хранения пищевых продуктов относятся
высушивание (вяление и копчение), добавка больших количеств соли или
сахара, что физиологически эквивалентно обезвоживанию, и маринование, т.е.
помещение в концентрированный раствор кислоты. При кислотности среды,
соответствующей pH 4 и ниже, жизнедеятельность бактерий обычно сильно
тормозится или прекращается.
| |  скачать работу |
Бактерии |
