Co je sloupec Winogradsky a k čemu slouží?

4455
Charles McCarthy

The Winogradský sloup Jedná se o zařízení používané pro kultivaci různých druhů mikroorganismů. Byl vytvořen ruským mikrobiologem Sergejem Winogradským. Růst mikroorganismů bude stratifikován v celém sloupci.

Stratifikace se provádí na základě nutričních a environmentálních požadavků každé skupiny organismů. K tomu jsou do zařízení dodávány různé druhy živin a zdroje energie..

Winogradský sloup. Převzato a upraveno z: UPVD-BioEcoL3-2010 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) nebo GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl. html)], z Wikimedia Commons.

Kolona je obohacené kultivační médium, kde budou růst mikroorganismy různých skupin. Po období zrání, které může trvat několik týdnů až několika měsíců, budou tyto mikroorganismy dostupné ve specifických mikrohabitatech.

Vytvořená mikrohabitata budou záviset na použitém materiálu a vzájemných vztazích mezi vyvíjejícími se organismy.

Rejstřík článků

  • 1 Kdo byl Sergej Winogradský?
  • 2 Co je sloupec Winogradsky?
  • 3 Co se stane ve sloupci?
  • 4 Zónování Winogradského sloupu
    • 4.1 Anaerobní zóna
    • 4.2 Aerobní zóna
  • 5 použití
  • 6 Reference

Kdo byl Sergej Winogradský?

Sergei Winogradsky (1856-1953), tvůrce rubriky, která nese jeho jméno, byl ruský mikrobiolog narozený v Kyjevě, nyní hlavním městě Ukrajiny. Kromě toho, že byl mikrobiologem, byl také odborníkem na ekologii a půdní studia.

Jeho práce s mikroorganismy závislými na síře a dusíkatými biogeochemickými procesy mu dala velkou reputaci. Popsal mnoho nových mikroorganismů, včetně rodů Nitrosomon Y Nitrobacter. Byl také objevitelem chemosyntézy.

Mezi mnoha uznáními získanými tímto mikrobiologem je jmenován čestným členem Moskevské společnosti přírodních věd..

Byl také členem Francouzské akademie věd. V roce 1935 obdržel Leeuwenhoek medaili, uznání udělené Nizozemskou královskou akademií umění a věd. Sám Louis Pasteur byl pozván do funkce vedoucího mikrobiologie v Pasteurově institutu.

Co je sloupec Winogradsky?

Toto zařízení není nic jiného než skleněný nebo plastový válec obsahující různé materiály. Válec je naplněn na třetinu své kapacity kalem nebo bahnem bohatým na organickou hmotu.

Následně se přidá celulóza a další organické látky, které budou sloužit jako zdroj organického uhlíku. Jako zdroj síry se přidá síran vápenatý a uhličitan vápenatý, aby se udržela rovnováha pH. Sloup je doplněn vodou z řeky, jezera, studny atd..

Zařízení musí poté zrát nebo inkubovat na slunci nebo v umělém světle po dobu několika týdnů až několika měsíců. Po této době se páteř stabilizuje a vytvoří se dobře definované mikrohabitaty. V každém mikrohabitatu se budou vyvíjet specifické mikroorganismy podle jejich konkrétních požadavků..

Co se děje v páteři?

První mikroorganismy kolonizující kolonu začnou využívat prvky kolony a uvolňovat plyny a další látky, které budou brzdit nebo upřednostňovat vývoj jiných druhů..

Postupem času bude aktivita mikroorganismů a abiotických procesů produkovat chemické a environmentální přechody v celé koloně. Díky tomu budou vytvořeny různé výklenky pro mikrobiální růst..

Tím, že se tato kolona nechá zrát nebo inkubovat na slunci nebo v umělém světle týdny nebo měsíce, vznikají přechody kyslíku a sulfidů..

To umožňuje vývoj strukturovaného mikrobiálního ekosystému s širokou škálou mikrohabitatů. Tímto způsobem probíhají ve sloupci všechny procesy, které umožňují udržování výživových cyklů..

Horní oblast kolony, ve styku se vzduchem, bude nejbohatší na kyslík, který se bude pomalu rozptylovat dolů..

Současně produkty generované ve spodní části kolony, produkt degradace celulózy a sirovodíku, budou difundovat vertikálně nahoru..

Zónování Winogradského sloupu

Anaerobní zóna

Tvorba a difúze mikrobiálních metabolitů v důsledku různých chemických gradientů vede k rozdělení skupin organismů podle jejich požadavků..

Tato distribuce je podobná distribuci zavedené v přírodě. Tímto způsobem sloupec Winogradsky simuluje vertikální mikrobiální distribuci nacházející se mimo jiné v jezerech, lagunách..

Spodní část kolony je zcela bez kyslíku a místo toho je bohatá na sirovodík. V této oblasti se používají anaerobní bakterie jako Clostridium degradují celulózu. V důsledku této degradace se získají organické kyseliny, alkoholy a vodík..

Metabolity produkované Clostridium sloužit například jako substrát pro druhy redukující sírany Desulfovibrio. Tito, podle pořadí, používat sírany nebo jiné formy částečně oxidované síry.

Jako konečný produkt uvolňují sirovodík a jsou zodpovědné za vysoké koncentrace tohoto plynu ve spodní části kolony..

Přítomnost bakterií redukujících síran na koloně je zobrazena jako tmavé oblasti ve spodní části kolony. Nad bazálním pásmem se objevují dva mělké pásy, přičemž druhy využívají sirovodík produkovaný v dolním pásmu. V těchto dvou pásmech dominují anaerobní fotosyntetické bakterie..

Nejzákladnější z těchto pásů obsahuje zelené bakterie síry (Chlorobium). V dalším pásmu dominují fialové sirné bakterie rodu Chromatium. V blízkosti těchto pásem se objevují bakterie redukující železo, jako např Gallionella,  Bacil nebo Pseudomonas.

Bakterie síry zelené (Chlorobiaceae) na dně Winogradského sloupce. Fotografie od: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. Převzato a upraveno z: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Green_d_winogradsky.jpg.

Aerobní zóna

O něco výše ve sloupci se začíná objevovat kyslík, ale ve velmi nízkých koncentracích. Tato oblast se nazývá mikroaerofilní.

Tady se bakterie líbí Rhodospirillum Y Rhodopseudomonas těží z dostupného omezeného kyslíku. Sírovodík inhibuje růst těchto mikroaerofilních bakterií.

Aerobní zóna je rozdělena do dvou vrstev:

  • Nejzákladnější z nich, představovaný rozhraním bahno-voda.
  • Nejvzdálenější oblast je tvořena vodním sloupcem.

Na rozhraní bahno-voda, bakterie rodů, jako jsou Beggiatoa Y Thiothrix. Tyto bakterie mohou oxidovat síru přicházející ze spodních vrstev.

Vodní sloupec je kolonizován velkou rozmanitostí organismů, včetně sinic, hub a rozsivek..

Aplikace

-Sloupec Winogradsky má různá použití, mezi nejčastější patří:

-Zkoumejte mikrobiální metabolickou rozmanitost.

-Studujte ekologické sekvence.

-Obohacování nebo izolace nových bakterií.

-Bioremediační studie.

-Výroba biovodíku.

-Studovat vlivy environmentálních faktorů na strukturu a dynamiku mikrobiálních komunit a související bakteriofágy.

Reference

  1. DC. Anderson, R.V. Hairston (1999). Sloupec Winogradsky a biofilmy: modely pro výuku koloběhu živin a sukcese v ekosystému. Americký učitel biologie.
  2. DJ. Esteban, B.Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Časová a prostorová distribuce mikrobiální komunity Winogradských sloupů. PLOS ONE.
  3. J.P. López (2008). Winogradského sloup. Příklad základní mikrobiologie ve středoškolské laboratoři. Časopis Eureka o výuce přírodních věd a šíření.
  4. Sergej Winogradský. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org.
  5. M.L. de Sousa, P.B. de Moraes, P.R.M. Lopes, R.N. Montagnolli, D.F. de Angelis, E.D. Bidoia (2012). Textilní barvivo ošetřené fotoelektrolyticky a sledováno Winogradského sloupci. Věda o environmentálním inženýrství.
  6. Winogradský sloup. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org.

Zatím žádné komentáře