Міністерство освіти і науки України
Полтавська державна аграрна академія
Кафедра селекції,насінництва та генетики
Реферат
На тему: “ Мікробіологічне розкладання клітковини”
Виконав: студент
3 курсу, 2 групи
факультету
агротехнологій та екології
Таран Арсен
Полтава 2015
Клітковина (целюлоза) є головною складовою частиною рослинних тканин. Вона являє собою складний полісахарид, що володіє великою хімічною стійкістю. Однак деякі бактерії і гриби виділяють ферменти, що руйнують клітковину. Розкладання клітковини постійно відбувається в природі і може протікати як в анаеробних, так і в аеробних умовах. Бродіння целюлози полягає в руйнуванні клітковини в анаеробних умовах з утворенням масляної та оцтової кислот, вуглекислого газу, водню або метану. Сутність бродіння клітковини розкрита в 1902 р. Омелянського, який виділив два різновиди бактерій, що руйнують клітковину: одна з них викликає бродіння целюлози з утворенням переважно водню (водневе бродіння), а інша – метану (метанове бродіння).
Бактерії Омелянського являють собою спорообразующие анаеробні палички, що мають оптимальну температуру розвитку близько 30 ° С; вони широко поширені в природі.
Бродіння клітковини викликають також деякі термофільні бактерії. Вони утворюють спори і є факультативними анаеробами, добре розвиваються при температурі 60-65 ° С.
Бродіння клітковини знаходить використання в техніці при отриманні горючих газів, а також оцтової та мурашиної кислот з тирси, соломи та інших рослинних матеріалів, багатих целюлозою.
Аеробне руйнування клітковини відбувається під дією різних мікроорганізмів – грибів і аеробних бактерій. До їх числа відносяться багато гриби з родів пеніцілліум, аспергіллус, ботрітіс, кладоспориум та інших, а також актиноміцети і миксобактерии. Аеробне руйнування клітковини має величезне значення в процесах розкладання різних рослинних залишків і їх мінералізації в природі. У результаті розкладання клітковини, а також інших органічних сполук, у грунті під впливом грибів і бактерій утворюється гумус – Темна речовин, що характеризує чорноземну грунт.
Окислювальні процеси
Серед окислювальних процесів найбільше практичне значення мають уксуснокислое і лимоннокисле бродіння.
Обидва ці бродіння відносяться до числа окислювальних процесів, пов’язаних з життєдіяльністю мікроорганізмів в аеробних умовах з використанням кисню повітря і називаються бродіння лише умовно.
Аеробне розкладання клітковини здійснюється головним чином міксобактеріями, цитофагами і справжніми бактеріями. Аеробний процес домінує в степових і лучних ґрунтах під трав’янистою рослинністю. Кінцевим продуктом даного процесу є СО2 і Н2О.
Жири розкладають бактерії, які виробляють фермент ліпазу. Ліпаза є у аеробних ґрунтових бактерій, а також у анаеробних. При розкладанні жирів утворюються гліцерин і жирні кислоти. В аеробних умовах гліцерин використовується для живлення інших бактерій, а жирні кислоти накопичуються в ґрунті. В анаеробних умовах жирні кислоти відновлюються до вуглеводнів. Дані сполуки є токсичними для вищих рослин.
В ґрунті існують групи бактерій, які спеціалізувалися на розкладанні білків, вуглеводів, лігніну, пектинів та інших органічних речовин. Серед них заслуговує на увагу група бактерій, яка мінералізує азотисті органічні сполуки.
Цей процес називають амоніфікацією. Амоніфікуються білки, пептиди, амінокислоти, нуклеїнові кислоти та інші сполуки. Кінцевим продуктом амоніфікації є аміак. Крім аміаку в аеробних умовах утворюються СО2 і оксид сірки, а в анаеробних — жирні і ароматичні кислоти, спирти та інші відновні сполуки. Наявність цих сполук негативно впливає на родючість ґрунту. Виділений в процесі амоніфікації аміак включається в процес нітрифікації, а частина його асимілюється рослинами і мікроорганізмами.
У процесі амоніфікації беруть участь бактерії роду Pseudomonas і роду Bacillus.
еробні бактерії розкладають органічну речовину грунту в присутності кисню повітря; наприклад, вуглеводи розкладаються бактеріями до води і вуглекислоти. При впливі ферментів групи гідролаз відбувається гідроліз клітковини з утворенням глюкози, яка під дією бактерій розпадається на вуглекислоту і воду. Так само повно, але набагато швидше розкладаються геміцелюлози до води і вуглекислоти. Найповільніше схильний до розкладання лігнін, який при окисленні і дегідратації (втраті води) здатний перетворюватися на гумусоподібні речовини, а потім на гумус. В якості проміжних продуктів можуть утворитися органічні кислоти (щавлева, оцтова, янтарна). Білки спочатку розпадаються до амінокислот, частина яких йде на побудову тіла мікроорганізмів, а частина розкладається до вуглекислоти та аміаку, з подальшим окисленням до азотистої і азотної кислот. При аеробному розкладанні речовина мінералізується швидко, і кількість елементів живлення, доступних для рослин, стає більшою. В аеробних умовах досить легко і швидко розкладаються жири, воски і смоли, утворюючи кислоти та продукти мінералізації.
За відсутності кисню повітря розкладання органічної речовини здійснюється анаеробними бактеріями. При анаеробному розкладанні протікають процеси бродіння, денітрифікації, відновлення сульфатів. Наприклад, бактерії Clostridium felsincum і Clostridium Pasterianum викликають маслянокисле бродіння вуглеводів, з утворенням масляної кислоти, вуглекислого газу і водню, тобто відбувається неповне розкладання, і частина початкової органічної речовини залишається у формі органічної кислоти. При розкладанні геміцеллюлоз утворюються масляна, оцтова, мурашина кислоти, водень і метан. Білкові сполуки спочатку розкладаються на амінокислоти. В результаті реакції зберігається частина органічних речовин, після розкладання яких утворюються органічні кислоти або спирти, вуглекислота та аміак. Для повного розкладання органічної речовини потрібно більше часу, ніж при аеробному розкладанні. В анаеробних умовах лігнін, воски та смоли майже не розкладаються. З плином часу органічна речовина під впливом різних груп анаеробних бактерій повільно розкладається на воду, вуглекислоту, аміак і мінеральні сполуки. Одночасно вивільняються сполуки сірки і фосфору. При анаеробних умовах утворюються недоокислені сполуки (сірководень, метан тощо) з одночасним накопиченням значної кількості органічних речовин.