Что такое Виноградская колонна и для чего она нужна?



Виноградская колонна Это аппарат, используемый для выращивания различных видов микроорганизмов. Он был создан российским микробиологом Сергеем Виноградским. Рост микроорганизмов будет в стратифицированной форме вдоль колонны.

Стратификация проводится на основе пищевых и экологических требований каждой группы организмов. Для этого на устройство подаются различные виды питательных веществ и источников энергии..

Колонна представляет собой обогащенную культуральную среду, в которой будут расти микроорганизмы разных групп. После периода созревания, который может длиться от нескольких недель до нескольких месяцев, эти микроорганизмы будут помещены в конкретные микробитаты.

Созданные микробитаты будут зависеть от используемого материала и взаимоотношений между организмами, которые развиваются.

индекс

  • 1 Кем был Сергей Виноградский?
  • 2 Что такое Виноградская колонна??
  • 3 Что происходит в колонке?
  • 4 Зона колонны Виноградского
    • 4.1 Анаэробная зона
    • 4.2 Аэробная зона
  • 5 использует
  • 6 Ссылки

Кем был Сергей Виноградский?

Сергей Виноградский (1856-1953), создатель колонки, носящей его имя, был русским микробиологом, родившимся в Киеве, нынешней столице Украины. В дополнение к микробиологу, он был также экспертом в области экологии и почвоведения.

Его работа с микроорганизмами, зависящими от серы и биогеохимических процессов с азотом, дала ему большую известность. Он описал многочисленные новые микроорганизмы, в том числе роды Nitrosomonas и Nitrobacter. Он был также первооткрывателем хемосинтеза.

Среди многочисленных признаний, полученных этим микробиологом, его называют почетным членом Московского общества естествознания..

Он также был членом Французской академии наук. В 1935 году он получил медаль Левенгука, признание Королевской голландской академии искусств и наук. Сам Луи Пастер пригласил его на должность руководителя отдела микробиологии Института Пастера.

Что такое Виноградская колонна??

Это устройство - не что иное, как цилиндр из стекла или пластика, содержащий различные материалы. Цилиндр заполнен на одну треть своей емкости грязью или грязью, богатой органическим веществом.

Затем добавляют целлюлозу и любые другие органические вещества, которые будут служить источником органического углерода. Сульфат кальция добавляют в качестве источника серы, а карбонат кальция добавляют для поддержания баланса pH. Колонна укомплектована водой из реки, озера, колодца и т. Д..

Затем устройство должно созревать или инкубироваться при солнечном или искусственном освещении в течение периода от нескольких недель до нескольких месяцев. После этого времени колонка стабилизируется и устанавливаются четко определенные микробитаты. В каждом микробитате конкретные микроорганизмы будут развиваться в соответствии с их конкретными требованиями..

Что происходит в столбце?

Первые микроорганизмы, которые будут колонизировать колонку, начнут использовать элементы колонны и выделять газы и другие вещества, которые будут препятствовать развитию других видов или способствовать его развитию..

Со временем активность микроорганизмов и абиотические процессы будут создавать химические и экологические градиенты вдоль колонны. Благодаря этому будут созданы различные ниши для роста микробов..

Позволяя этой колонке созревать или инкубировать при солнечном или искусственном освещении в течение недель или месяцев, образуются кислородные и сульфидные градиенты.

Это позволяет развивать структурированную микробную экосистему с большим разнообразием микробитатов. Таким образом, все процессы, которые позволяют поддерживать круговорот питательных веществ, производятся в колонне..

Верхняя часть колонны, находящаяся в контакте с воздухом, будет самой богатой кислородом, который будет медленно диффундировать вниз.

Параллельно продукты, образующиеся в нижней части колонны, продукты разложения целлюлозы и сероводорода, будут диффундировать вертикально вверх.

Виноградская колонна районирования

Анаэробная зона

Образование и распространение микробных метаболитов из-за различных химических градиентов приводит к распределению групп организмов в соответствии с их потребностями..

Это распределение похоже на установленное в природе. Таким образом, колонна Виноградского имитирует вертикальное распределение микробов в озерах, лагунах и др..

Нижняя часть колонны полностью свободна от кислорода и, вместо этого, богата сероводородом. В этой области анаэробные бактерии, такие как Clostridium Разлагают клетчатку. Продукт этого разложения получают органические кислоты, спирты и водород.

Метаболиты, производимые Clostridium служить субстратом для сульфатредуцирующих видов, например Desulfovibrio. Они, в свою очередь, используют сульфаты или другие формы частично окисленной серы.

В качестве конечного продукта они выделяют сероводород и ответственны за высокие концентрации этого газа в основании колонны..

Присутствие сульфатвосстанавливающих бактерий в колонке показано темными участками у основания колонны. Над базальной полосой появляются две полосы малой глубины, с видами, которые используют сероводород, полученный в нижней полосе. В этих двух полосах преобладают анаэробные фотосинтетические бактерии.

Наиболее базальная из этих полос содержит зеленые серные бактерии (Chlorobium). На следующей полосе преобладают пурпурные серные бактерии рода Cromatium. Рядом с этими полосами появляются бактерии, которые восстанавливают железо, такие как Gallionella,  бацилла или Pseudomonas.

Аэробная зона

Чуть дальше в колонне начинает появляться кислород, но в очень низких концентрациях. Эта область называется микроаэрофильной.

Здесь бактерии, такие как Rhodospirillum и Rhodopseudomonas воспользоваться дефицитным кислородом. Сероводород подавляет развитие этих микроаэрофильных бактерий.

Аэробная зона делится на два слоя:

  • Самый основной из них, представленный интерфейсом грязи-воды.
  • Самая внешняя зона образована толщей воды.

В интерфейсе грязь-вода бактерии родов, такие как Beggiatoa и Thiothrix. Эти бактерии могут окислять серу из нижних слоев.

Столб воды, с другой стороны, колонизирован большим разнообразием организмов, включая цианобактерии, грибы и диатомовые водоросли..

приложений

-Колонка Виноградского имеет несколько применений, среди которых наиболее частыми являются:

-Изучить микробное метаболическое разнообразие.

-Изучите экологические преемственности.

-Обогащение или выделение новых бактерий.

-Анализы биоремедиации.

-Генерация биоводорода.

-Изучить влияние факторов окружающей среды на микробную структуру и динамику сообщества и связанных с ними бактериофагов..

ссылки

  1. Постоянный ток Андерсон Р.В. Hairston (1999). Колонка и биопленки Виноградского: модели для обучения циклированию питательных веществ и последовательности в экосистеме. Американский учитель биологии.
  2. Д.Дж. Эстебан, Б. Хиса, К. Бартоу-МакКенни (2015). Временное и пространственное распределение микробного сообщества виноградских колонн. PLOS ONE.
  3. Мировой судья Лопес (2008). Виноградская колонна. Пример базовой микробиологии в лаборатории средней школы. Журнал "Эврика" по преподаванию и распространению наук.
  4. Сергей Виноградский В википедии. Получено с en.wikipedia.org.
  5. М.Л. из Соуза, П.Б. де Мораес, П.Р.М. Лопес, Р.Н. Монтаньолли, Д.Ф. de Angelis, E.D. Bidoia (2012). Текстильный краситель обрабатывают фотоэлектролитически и контролируют по Виноградским колоннам. Наука об окружающей среде.
  6. Виноградская колонна. В википедии. Получено с en.wikipedia.org.