Круговорот углерода складывается из двух взаимосвязанных процессов:
1) потребления углекислоты атмосферного воздуха зелеными растениями и многими аутотрофными микробами;
2) возвращения, пополнения запасов углекислоты в атмосфере (схема 1).

Потребление СО2 атмосферного воздуха совершается зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами. При фотосинтезе образуются различные органические соединения. Основная масса фиксированного углерода отлагается в растениях в форме различных Сахаров — полимеров (целлюлоза, крахмал, пектин) или мономеров (глюкоза, фруктоза и др.). Образовавшиеся органические соединения используются животными и человеком для питания. После гибели растений и животных органические вещества переходят в почву. Возвращение углекислоты в атмосферу происходит в результате процессов, в которых значительную роль играют микроорганизмы почвы и воды. Большое количество углекислоты поступает обратно в атмосферу при минерализации органических остатков растений и животных почвенными бактериями и грибами. В процессе минерализации микробы почвы и воды не только переводят углерод органических соединений в СО2, но и возвращают в круговорот остальные биоэлементы (азот, фосфор, сера). Главными субстратами процессов минерализации в природе являются сахара в форме полимеров. Использование глюкозы в качестве основного энергетического материала при процессах биологического окисления (брожение и дыхание) приводит к высвобождению углекислоты и пополнению ее запасов в атмосфере. Большая часть углекислоты поступает в атмосферу также при сжигании нефти, каменного угля и метана.

Дополнительный цикл круговорота углерода обусловлен анаэробными почвенными микроорганизмами. Одни из них (метанобактерии, метанокок- ки и некоторые клостридии) в условиях влажных почв восстанавливают СО2 в метан (СН4). Другие, наоборот, окисляют метан в углекислоту (метаномонас, псевдомонас). Одним из этапов круговорота углерода в природе являются процессы брожения. Они происходят при участии микроорганизмов. Продукты, образующиеся в результате этих процессов, имеют огромное значение в народном хозяйстве.

Спиртовое брожение характеризуется распадом углеводов с образованием этилового спирта и углекислого газа: С6Н120Н— 2С2Н50Н + 2С02. ЭТОТ процесс осуществляется при участии дрожжей из рода Saccharomyces. Спиртовое брожение известно очень давно. Его используют при изготовлении спиртных напитков (вино, пиво) из винограда и зерна. Процесс спиртового брожения может происходить в анаэробных и аэробных условиях. Спиртовое брожение вызывают также дрожжи из рода Torula и некоторые плесени, например Mucor.

Уксуснокислое брожение происходит при попадании в вино или пиво уксуснокислых бактерий. Они окисляют этиловый спирт в аэробных условиях до уксусной кислоты: С2Н50Н + 02—СН3СООН +  Н20. Уксуснокислые бактерии могут образовывать до 10—14% уксусной кислоты и приводить к порче вина и пива.
Молочнокислое брожение вызывается бактериями семейства Lactobacteriaceae. При брожении бактерии выделяют ферменты, гидролизующие лактозу молока (молочный сахар) до моносахаридов (глюкоза). Глюкоза используется микроорганизмами в процессе биологического окисления, конечным продуктом которого является молочная кислота. Она губительно действует на другие микробы, находящиеся в кислом молоке, а также на гнилостные микробы кишечника.

Молочнокислые бактерии широко используют при изготовлении молочнокислых продуктов: Lact. bulgaricum — для приготовления простокваши, Lact. acidophilum — ацидофилина. Некоторые молочнокислые бактерии применяют для получения декстрана, полисахарида, который употребляют как кровезаменитель при потере крови, лечении шоковых состояний. Молочнокислое брожение могут вызвать также молочнокислые стрептококки, сливочный стрептококк, а также капустная и кишечная палочки.

Маслянокислое брожение осуществляется строгими анаэробами из рода Bacillus и Clostridium. Конечным продуктом брожения является масляная кислота, образование которой вызывает порчу овощей, молока, сыров, консервов. Более сложным типом маслянокислого брожения является расщепление пектиновых веществ (пектин — студень), межклеточного вещества растительной ткани. В нем участвуют как анаэробные бактерии, так и аэробные. В результате брожения пектина волокна растений легко отделяются друг от друга и используются для приготовления пряжи.

Анаэробное разложение клетчатки (целлюлозы) имеет очень большое значение в круговороте углерода в природе, так как благодаря ему клетчатка, являющаяся составным элементом оболочек растительных клеток, разрушается. В результате водородного брожения образуются масляная и уксусная кислоты, углекислота и водород, а при втором типе брожения (метановый) вместо водорода — метан. Анаэробное разложение клетчатки происходит в глубине почвы. В аэробных условиях клетчатка разрушается различными плесенями, актиномицетами и бактериями.


Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний

Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины.

Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован...


Практические занятия вирусы

Занятие 1-е. Методы вирусологических исследований.

Вопросы для обсуждения: 1. Особенности биологии вирусов. 2. Принципы классификации вирусов. 3. Вирион, его строение, размеры и химический состав. 4. Микроскопические методы изучения морфологии вирусов. 5. Методы культивирования вирусов на культурах клеток, куриных эмбрионах, лаб...


Препараты для профилактики и лечения вирусных заболеваний

Препараты для профилактики и лечения оспы. Оспенная вакцина сухая — Vaccinum variolae siccum является живой вакциной. В зависимости от субстрата, на котором культивируют вирус, различают дермальную (культивирование на коже животных), тканевую (культивирование в клеточных культурах) и яичную или ововакцину (культивирование на куриных эмбрионах).

Возбудители основных вирусных заболеваний

Возбудитель оспы. Возбудитель оспы является одним из самых крупных вирусов (200—350 нм). Этот вирус может быть обнаружен в оптическом микроскопе при применении специальных методов окраски (тельца Пашена).

При натуральной оспе в эпителиальных клетках обнаруживаются внутриклеточные включения — тельца Гуарниери.



Приспособления для поддержания численности вида

Все обитающие на земле виды животных и растений истребляются в огромном количестве. Вследствие этого естественный отбор должен был создать и создал многочисленные приспособления для защиты видов от полного истребления.

Одним из основных способов защиты вида от истребления является большая прогрессия размножения. Чем в большей степени подвергается истреблению тот...


Природа препятствий, задерживающих размножение по Дарвину

Дарвин подробно останавливается на природе препятствий, задерживающих размножение. При объективном рассмотрении его данных видно, что истребление организмов так велико, что перенаселенности внутри вида в природе, как правило, не бывает.


Взаимоотношения, определяющие отбор по Дарвину

Естественный отбор способен творить новые формы только при условии размножения. Дарвин говорит, что все существующие на земле виды растений и животных обладают геометрической прогрессией размножения, тем не менее большинство видов в течение длительного времени сохраняет свою среднюю численность.

Следовательно, огромное количество особей погибает, не достигнув п...


Естественный и половой отбор по Дарвину

По аналогии с образованием пород домашних животных Дарвин считает, что в естественных условиях должно существовать какое-то начало, управляющее накоплением изменений в последующем ряду поколений, приводящее к расхождению признаков и образованию новых форм. Естественный отбор был открыт Дарвином и обоснован на принципах искусственного отбора. Открытию Дарвином в природе процесса, аналогичного селекционной практике человека, способствов...



Развитие зобной железы

Зобная железа (gl. thymus) закладывается у человека рано — у эмбриона длиной в 3 мм — в виде небольшого утолщения эпителия главным образом третьего жаберного кармана. По мере развития органа эпителий из компактного становится сетчатым, образуя reticulum. Петли этой эпителиальной ретикулярной ткани некоторое время совершенно свободны от каких-либо клеточных включений, и только у эмбриона длиной в 30—40 мм в них начина...


Развитие лимфатических желез и лимфоцитов

Закладкой лимфатических желез является [Кларк (Clark), Сабин] образование лимфатического синуса около больших вен (яремная, полая вена и др.). Формирование его очень легко проследить на шее, на уровне щитовидной железы. У эмбриона человека длиной в 4,5—5 см получается сначала небольшое, а затем все более увеличивающееся дивертикулообразное выпячивание эндотелия яремной вены. Таким образом, получается сосуд (лимфатический синус),...


Развитие эозинофильных и базофильных лейкоцитов

Таким образом, мы познакомились с циклом развития нейтрофильного лейкоцита из миэлобласта. Из миэлобласта также диференцируются эозинофильные и базофильные лейкоциты.

Салтыков, Николаев и некоторые другие авторы еще до сих пор придерживаются тог...


Развитие нейтрофильных лейкоцитов

Приблизительно во второй половине первого месяца у эмбриона человека в крови обнаруживаются совершенно другого вида клетки — миэлобласты (Негели); это — большие клетки (рис. 12) с большим круглым светлым ядром, с нежной сеткой базихроматина, почти совсем без диференцированного оксихроматина, чем они резко выделяются среди эритроблаетов; в ядре имеется несколько ядрышек; протоплазма голубая, так как всякая молодая клетка со...