בכל יום מרוכז סביבנו מספר רב של מיקרואורגניזמים, שאנו לא שמים לב אליהם, מכיוון שגודלם של חיידקים כה קטן עד שניתן לראותם רק במיקרוסקופ. למרות זאת, תהליכי התזונה, הנשימה, ההפרשה והרבייה האופייניים לאורגניזמים חיים מתרחשים בתאים שלהם.
הסוגים הנפוצים ביותר של מיקרואורגניזמים
ניתן לחלק את כל המיקרואורגניזמים למספר סוגים, המקובצים לפי מאפיינים משותפים במבנה, אורח חיים ותזונה:
- חיידקים. אלו הם מיקרואורגניזמים בעלי גוף חד-תאי, שגודלו אינו עולה על כמה עשרות מיקרונים. כל החיידקים מחולקים לשלושה סוגים: כדורי, בצורת מוט ומפותל.
- וירוסים. לחיידקים אלו אין מבנה תאי, ממדי הגוף שלהם נמדדים בננומטרים, כך שניתן לראות וירוסים רק במיקרוסקופ רב עוצמה. גוף הנגיף מורכב מחלבון ומחומצת גרעין. בקטריופאג'ים הם וירוסי חיידקים, מיקרופגגים הם וירוסים פטרייתיים.
- פטריות. אלהמיקרואורגניזמים אינם משתמשים בתהליך הפוטוסינתזה כדי להמיר חומרים אנאורגניים לחומרים אורגניים, ולכן הם דורשים מזון מוכן, אותו הם מקבלים ממצעים שונים. פטריות יכולות ליישב צמחים, בעלי חיים, בני אדם ולגרום למחלות.
- שמרים. לגוף של מיקרואורגניזמים אלה יש לרוב צורה מעוגלת, המבנה ברוב המקרים הוא חד תאי. שמרים מתחלקים לפי ניצנים, יכולים להיות באדמה, על מזון, בפסולת ייצור.
פיזיולוגיה של מיקרואורגניזמים
גם מיקרואורגניזמים, כמו אורגניזמים חיים אחרים, זקוקים למזון ולנשימה. הם גדלים, מתרבים, מפרישים מוצרי ריקבון ולבסוף מתים. תכונות התזונה של מיקרואורגניזמים - זוהי הספציפיות של השגת החומרים הדרושים לצמיחה ורבייה, הקשורים למבנה החיידק.
לתהליכים הפיזיולוגיים של מיקרואורגניזמים יש כמה תכונות:
- מיקרובים יכולים לגדול בסביבות חמצן ואנוקסיות;
- רוב החיידקים יכולים לשרוד אפילו בתנאי הסביבה הקשים ביותר;
- למיקרובים יש את היכולת להסתגל במהירות לתנאים משתנים.
נשימה והזנה של מיקרואורגניזמים הם תהליכים חיוניים המבטיחים צמיחה והתפתחות של חיידקים.
איך הם אוכלים?
שיטת האכלה של קבוצה מסוימת של מיקרואורגניזמים תלויה בתכונות המבניות שלהם. מיקרוביולוגיה היא חקר החיים של חיידקים. תזונה מיקרוביאלית יכולהלהתקיים בדרכים שונות. חלק מהחיידקים משתמשים בחומרים אנאורגניים, מים וחמצן כדי ליצור חומר אורגני לתזונה. חיידקים אחרים ניזונים מחומר אורגני מוכן המצוי בסביבה.
יש כמה סוגים של מנגנוני הזנה של חיידקים:
- דיפוזיה פסיבית. חומרים מזינים נכנסים לתא עקב ההבדל בריכוז החומרים משני צידי הממברנה הציטופלזמית.
- דיפוזיה פנים. תהליך זה מתרחש כאשר ריכוז החומר מחוץ לתא גבוה מריכוז החומר בתוכו. העברת החומרים מתבצעת על ידי חלבונים מיוחדים הקושרים את מולקולת החומר ומעבירים אותה לציטופלזמה.
- העברה פעילה. הוא משמש בריכוזים נמוכים מאוד של המצע בסביבה החיצונית. זה מתבצע על ידי כל אותם חלבונים, רק שבמקרה זה תהליך ההעברה מלווה בצריכת אנרגיה.
- טרנסלוקציה של רדיקלים. שיטה זו של העברת חומרים מלווה בפיצול של מולקולה של חומר לרכיבים. ההעברה מתבצעת על ידי חלבוני permease.
סוגי מיקרואורגניזמים בדרך של תזונה
לצמיחה ורבייה פעילים, מיקרואורגניזמים זקוקים לתזונה מתמדת. בהתאם לסוג התזונה של מיקרואורגניזמים, ניתן להבחין בסיווג הבא של קבוצות של חיידקים:
- אוטוטרופים. חיידקים ממין זה מייצרים חומרים אורגניים מאלה אורגניים באמצעות שימוש במשאבים חיצוניים. אמינואוטוטרופים משתמשים במולקולות חנקן באוויר, פוטוטרופים- אנרגיה סולארית. כימוטרופים משיגים אנרגיה על ידי חמצון של חומר אורגני.
- הטרוטרופים. הם אינם מייצרים חומרים אורגניים בכוחות עצמם, אלא לוקחים מזון מוכן מהסביבה. אמינוהטרוטרופים צורכים חנקן מחומרים אורגניים. ספרופיטים מקבלים חומר אורגני מאורגניזמים מתים, בעוד שטפילים מסתגלים לחיים על אורגניזמים חיים.
- Mixotrophs. אורגניזמים אלה מסוגלים להשתמש בדרכים שונות כדי להשיג חומרים אורגניים.
נשימה של מיקרואורגניזמים
בתהליך הנשימה מתרחשות תגובות חיזור, כתוצאה מהן נוצרת חומצה אדנוזין טריפוספורית (ATP) שצוברת אנרגיה כימית. חומרים מחומצנים יכולים להיות אלכוהול, גלוקוז, חומצות אורגניות, שומנים.
לפי סוג הנשימה, כל המיקרואורגניזמים מחולקים לשתי קבוצות:
- אירובי. חיידקים השייכים לקבוצה זו יכולים להתקיים רק בנוכחות חמצן מולקולרי, שבו הם משתמשים בתגובות חמצון.
- אנאירובים. הם יכולים לגדול ולהתרבות רק בסביבה נטולת חמצן, שכן תהליך היווצרות ATP מתרחש באמצעות זרחון מצע.
- אנאירובים פקולטטיביים. מיקרואורגניזמים אלו יכולים להשתמש בשתי השיטות לחמצון חומרים אורגניים מורכבים, כך שהם יכולים לגדול ולהתרבות הן בסביבות חמצן והן בסביבות אנוקסיות.
- מיקרואירופילים. סביבה נוחה לחיידקים כאלה היא סביבה עם לחץ חמצן מופחת.
- קפנופילימיקרואורגניזמים. הם גדלים ומתרבים באופן פעיל עם תכולה מוגברת של פחמן דו חמצני באוויר.
תנאים נוחים לצמיחה ורבייה של מיקרואורגניזמים
צמיחה פעילה של מיקרואורגניזמים אפשרית רק אם ישנו מדיום מזין הדרוש להם. עם אספקה מתמדת של החומרים הדרושים, התאים יתחילו להתחלק באופן פעיל, חיידקים יתרבו ויגדילו את מספר המושבה שלהם.
טמפרטורת הסביבה לא צריכה להיות נמוכה מ-+6 מעלות צלזיוס, התנאים הטובים ביותר הם סביבה חמה (+23 … +27 מעלות צלזיוס). חיידקים עם סוג אירובי של נשימה זקוקים לאספקה קבועה של חמצן מולקולרי, אנאירובים, להיפך, חמצן אסור.
שימוש במיקרואורגניזמים
כמה מושבות של חיידקים, פטריות ושמרים משמשות לארגון מפעלי טיהור שפכים. חיידקים מסוגלים לעבד פסולת נגר במהלך חייהם, ולארגן דרך ידידותית לסביבה להיפטר מכמות גדולה של פסולת ייצור.
תהליך הטיהור מבוסס על יכולתם של סוגים מסוימים של חיידקים להסתגל להרכב הקולחים המוכנסים. אותן קבוצות של מיקרואורגניזמים שהמדיום התזונתי מתאים להן גדלות ומתרבות באופן פעיל. יש פיצול אקטיבי של חומרים מורכבים לחומרים פשוטים יותר.
האדם הוא מקור מזון למיקרואורגניזמים
לא כל המיקרואורגניזמים מועילים לאנושות. הרבה מהםלהסתגל לחיים בגוף האדם, להפעיל אפקט טפילי, ולגרום למחלות קשות.
טפילים הם אורגניזמים שחיים בתוך או על פני השטח של אורגניזם חי אחר וניזונים ממנו. טפילים החודרים לגוף האדם גורמים נזק משמעותי לבריאותו. במקרים מסוימים, מתרחש מוות.
כמה חיידקים, הנכנסים למערכת העיכול, יכולים לשבש את המיקרופלורה התקינה של מערכת העיכול ולהוביל לפירוק מוחלט של מנגנון העיבוד והפירוק של חומרי הזנה. וירוסים הם גורמים גורמים למחלות שאדם סובל מאוד. פטריות הן טפילים שיכולים למקם את המושבות שלהן על העור, צלחות הציפורניים, ולגרום להרס רקמות.
למיקרואורגניזמים טפילים יהיה קל יותר לארגן את פעילות חייהם בגופו של אדם מוחלש, שחסינותו אינה מסוגלת להילחם במיקרופלורה פתוגנית.
לסיכום
כדי לדעת איך להשתמש במיקרואורגניזמים או איך להתמודד איתם, צריך להבין את עקרון התהליכים הפיזיולוגיים שלהם. אם תיצור את כל התנאים להופעתה של סביבה מתאימה עבורם, החיידקים יאכילו ויתרבו באופן פעיל. אפשר להרוג חיידקים, אבל התהליך לוקח די הרבה זמן.
