“Значення бактерій у природі та господарській діяльності.

ПЛАН

1. Значення бактерій у природі та господарській діяльності

1. Значення бактерій у природі та господарській діяльності

Важлива роль багатьох видів бактерій зумовлена їх участю у процесах гниття та різних типів бродіння, тобто у виконанні санітарної ролі на Землі. Бактерії також мають велике значення у колообігу вуглецю, кисню, водню, азоту, фосфору, сірки, кальцію та інших елементів.

Багато видів.бактерій сприяють активній фіксації атмосферного азоту і переводять його в органічну форму, що підвищує родючість грунтів. Особливо велике значення мають бактерії, що розкладають целюлозу й пектинові речовини, які є основним джерелом вуглецю для життєдіяльності мікроорганізмів грунту.

Сульфатредукуючі бактерії беруть участь в утворенні нафти і сірководню в лікувальних грязях, грунтах і морях.

Так, насичений сірководнем шар води в Чорному морі є результатом життєдіяльності сульфатредукуючих бактерій. Діяльність цих бактерій у грунтах призводить до утворення соди і содового засолювання грунтів.

Сульфатредукуючі бактерії переводять поживні речовини в грунтах рисових плантацій у форму, доступну для коренів цієї культури. Ці бактерії можуть спричинювати корозію металевих підземних і підводних споруд.

Завдяки життєдіяльності бактерій грунт звільняється від багатьох шкідливих продуктів і насичується цінними поживними речовинами. Бактерійні препарати успішно використовують для боротьби з багатьма видами комахшкідників (кукурудзяним метеликом та ін.).

Багато видів бактерій використовують у різних галузях промисловості для добування ацетону, етилового й бутилового спиртів, оцтової кислоти, ферментів, гормонів, вітамінів, антибіотиків, білкововітамінних препаратів тощо.

Завдяки успіхам генної інженерії нині з'явилась можливість широко використовувати кишкову паличку для вироблення інсуліну, інтерферону, а водневі бактерії — для одержання кормового й харчового білків. Без бактерій неможливі процеси дублення шкіри, сушіння листків тютюну, виготовлення шовку, каучуку, оброблення какао, кави, мочіння конопель, льону та інших лубоволокнистих рослин, квашення капусти, очищення води, вилужування металів тощо.

Вивчення генетики бактерій та інших мік-роорганізмів має дуже важливе як теоретичне, так і практичне значення для спрямованої селек-ції високопродуктивних штамів, які останнім часом почали широко застосовуватися в різних галузях народного господарства. Викорис-тання в селекції мікроорганізмів методів природного добору, індуко-ваного мутагенезу, популяційної мінливості, клонування, гібридизації соматичних клітин тощо дало можливість одержати високопродук-тивні штами мікроорганізмів. Останні знайшли широке застосуван-ня в мікробіологічній промисловості для виробництва кормового білка, амінокислот, ферментів, вітамінів, антибіотиків, бактеріаль-них добрив, засобів захисту рослин, анатоксинів, лікувально-про-філактичних препаратів — вакцин, інтерферонів, гормонів, інтер-лейкінів та ін. Наприклад, з індукованих мутантів із наступною се-лекцією їх було одержано штами — продуценти амінокислот, продуктивність яких у 100 разів вища від такої у вихідних штамів. Продуцент лізину дає в 300-400 разів більший вихід цієї незамінної амінокислоти, ніж природний штам.

Багатонадійні перспективи для сільського господарства, біології та медицини й інших галузей народного господарства відкриваються у зв'язку з розробкою і вдосконаленням методів генної і клітинної інженерії, за допомогою яких експериментальне доведена можли-вість передачі не тільки природних генів, а й штучно синтезова-них, які кодують синтез різноманітних біологічно активних сполук. Наприклад, ще в перших дослідах з генної інженерії, проведених у 1973 p., було введено за допомогою фага в геном Е.соїі ген LIG, який контролює синтез лігази. Внаслідок цього вміст лігази в кліти-нах-реципієнтах збільшився в 500 разів. Тепер у клітини кишкової палички клоновані і функціонують гени інтерферонів, гормону рос-ту, інсуліну та ін. За допомогою клонованих штамів Е.соїі одержують препарати інтерферону, інсуліну і соматотропіну.

Є також дані про те, що успішно функціонують клоновані у бак-терії гени вірусів грипу, гепатиту В, герпесу, ген білка оболонки вірусу ящуру, що в найближчий час дозволить розробити технологію ви-робництва молекулярних вакцин без баластних білків.

Останнім часом інтенсивно вивчаються методи трансплантації генів за допомогою плазмід, які ще часто називають «генною інжене-рією в природі». Вони відіграють велику роль у передачі генетичного матеріалу між бактеріями, які належать навіть до віддалених філоге-нетичних груп. Плазміди є фактично каналом генетичної комуніка-ції в бактеріальному світі. Наприклад, методами генної інженерії бу-ло зроблено пересадку гена nif з азотфіксуючої бактерії в неазотфіксуючу, і остання набула властивості фіксувати молекулярний азот. Тепер ведуться роботи з перенесення генів від бактерій до клітин ви-щих рослин.

В лабораторних умовах одержано рекомбінантні плазміди, які містять гени двох різних бактерій, бактерій і вірусів, бактерій і рос-лин, бактерій і тварин, бактерій і людини. Дуже важливим є те, що такі рекомбінантні плазмід й, інтродуковані в бактеріальні клітини, дали експресію.

Особливої ваги набувають нині методи одержання енергії та пе-реробки відходів промисловості і сільського господарства з метою одержання цінних біопродуктів і захисту біосфери від забруднення за допомогою мікроорганізмів. Мікробіологічна наука і мікробіологіч-на індустрія можуть зробити помітний внесок у розв'язання енерге-тичних проблем, які пов'язані зі значним зменшенням запасів нафти і вугілля на нашій планеті.

Відомо, що поверхня Землі щорічно отримує таку кількість соня-чної енергії, яка в тисячі разів перевищує рівень виробленої у світі енергії з паливних ресурсів, що видобуваються. Сучасне вирощуван-ня рослин використовує фотосинтез із ККД запасання фотосинте-тичне активної радіації (ФАР) в урожаї на рівні 0,1-0,5 %. У XXI ст. інтенсифікація рослинництва має забезпечити ККД агрофітоценозів приблизно до 3—5 % ФАР. Мікроорганізми здатні трансформувати сонячну енергію в хімічну з ККД до 15-18 %, що свідчить про наба-гато вищу ефективність цього процесу в мікроорганізмів порівняно з вищими рослинами.

У США, Німеччині, Індії, КНР, Англії та в інших країнах здійс-нюється мікробіологічна переробка гною і різних побутових та сіль-ськогосподарських відходів на біогаз. Це відбувається