Kas ir Winogradsky kolonna un kāda tā ir?

The Winogradsky kolonna Tas ir aparāts, ko izmanto dažādu mikroorganismu veidošanai. To izveidoja krievu mikrobiologs Sergejs Vīlradskis. Mikroorganismu augšana būs kolonnā stratificētā formā.

Stratifikācija tiek veikta, pamatojoties uz katras organismu grupas uztura un vides prasībām. Šim nolūkam ierīcei tiek piegādāti dažādi barības vielu un enerģijas avotu veidi.

Kolonna ir bagātināta barotne, kurā aug dažādu grupu mikroorganismi. Pēc nogatavināšanas perioda, kas var ilgt no vairākām nedēļām līdz vairākiem mēnešiem, šie mikroorganismi tiks ievietoti īpašās mikrobiotopos..

Izveidotie mikrobiotopi būs atkarīgi no izmantotā materiāla un attīstīto organismu mijiedarbības.

Indekss

• 1 Kas bija Sergejs Vīlradskis?
• 2 Kas ir Winogradsky kolonna??
• 3 Kas notiek kolonnā?
• 4 Winogradsky kolonnas zonēšana
  • 4.1. Anaerobā zona
  • 4.2 Aerobā zona
• 5 Lietojumi
• 6 Atsauces

Kas bija Sergejs Winogradsky?

Sergejs Vīlradskis (1856-1953), kolonnas, kas ir viņa vārds, radītājs, bija krievu mikrobiologs, dzimis Kijevā, Ukrainas pašreizējā galvaspilsētā. Papildus mikrobiologam viņš bija arī ekoloģijas un augsnes izpētes eksperts.

Viņa darbs ar mikroorganismiem, kas ir atkarīgi no sēra un slāpekļa bioģeoķīmiskajiem procesiem, deva viņam lielu slavu. Viņš aprakstīja daudzus jaunus mikroorganismus, tostarp ģintus Nitrosomons un Nitrobacter. Viņš bija arī chemosintēzes atklājējs.

Starp daudzajiem šī mikrobiologa atzinumiem tiek piešķirts Maskavas Dabas zinātņu biedrības goda loceklis.

Viņš bija arī Francijas Zinātņu akadēmijas loceklis. 1935. gadā viņš saņēma Leeuwenhoek medaļu, kuru atzina Nīderlandes Karaliskā Mākslas un zinātnes akadēmija. Louis Pasteur viņu uzaicināja būt par Pasteura institūta Mikrobioloģijas priekšnieku.

Kas ir Winogradsky kolonna??

Šī ierīce ir tikai stikla vai plastmasas cilindrs, kas satur dažādus materiālus. Cilindrs ir piepildīts līdz trešdaļai no tās ietilpības ar dubļiem vai dubļiem, kas bagāti ar organiskām vielām.

Pēc tam pievieno celulozi un jebkuru citu organisko vielu, kas kalpo kā organiskās oglekļa avots. Kalcija sulfāts tiek pievienots kā sēra avots un pievieno kalcija karbonātu, lai saglabātu pH līdzsvaru. Kolonna ir pabeigta ar ūdeni no upes, ezera, akas utt..

Pēc tam ierīcei jābūt nobriedušai vai inkubētam saules gaismā vai mākslīgajā gaismā dažu nedēļu laikā līdz dažiem mēnešiem. Pēc tam kolonna stabilizējas un izveidoti labi definēti mikrobiotopi. Katrā mikrobiotopā tiks izstrādāti specifiski mikroorganismi atbilstoši to īpašajām prasībām.

Kas notiek kolonnā?

Pirmie kolonnas kolonijas mikroorganismi sāks izmantot kolonnas elementus un atbrīvot gāzes un citas vielas, kas kavē vai veicinās citu sugu attīstību..

Laika gaitā mikroorganismu un abiotisko procesu aktivitāte radīs ķīmiskos un vides gradientus gar kolonnu. Pateicoties tam, tiks radītas dažādas mikrobu augšanas nišas.

Ļaujot šai kolonnai nobriest vai inkubēt saules gaismā vai mākslīgā gaismā nedēļas vai mēnešus, veidojas skābekļa un sulfīdu gradienti.

Tas ļauj attīstīt strukturētu mikrobu ekosistēmu ar dažādiem mikrobiotopiem. Tādā veidā kolonnā tiek ražoti visi procesi, kas ļauj uzturēt uzturvielu ciklus.

Kolonnas augšējā daļa, saskaroties ar gaisu, būs bagātākā ar skābekli, kas lēnām izkliedēsies uz leju.

Paralēli, kolonnas apakšējā daļā radītie produkti, kas iegūti no celulozes un ūdeņraža sulfīda sadalīšanās, izkliedējas vertikāli uz augšu.

Winogradsky kolonnas zonēšana

Anaerobā zona

Mikrobu metabolītu veidošanās un difūzija dažādu ķīmisko gradientu dēļ izraisa organismu grupu sadalījumu atbilstoši to prasībām..

Šis sadalījums ir līdzīgs dabai. Tādā veidā Winogradsky kolonna imitē vertikālo mikrobu izplatību, kas atrodama ezeros, lagūnās, cita starpā.

Kolonnas apakšējā daļa ir pilnīgi bez skābekļa un tā vietā ir bagāta ar sērūdeņradi. Šajā jomā anaerobās baktērijas, piemēram, Clostridium Noārdīt celulozi. Iegūst šo noārdīšanās organisko skābju, spirtu un ūdeņraža produktu.

Metabolīti, ko rada Clostridium kalpo kā substrāts sulfātu reducējošām sugām Desulfovibrio. Tie savukārt izmanto sulfātus vai citas daļēji oksidētas sēra formas.

Kā galaproduktu tie atbrīvo sērūdeņradi un ir atbildīgi par šīs gāzes augstajām koncentrācijām kolonnas pamatnē.

Sulfātu reducējošo baktēriju klātbūtne kolonnā ir parādīta kā tumšas zonas kolonnas pamatnē. Virs bāzes joslas parādās divas sekla dziļuma joslas ar sugām, kas izmanto zemākā joslā ražoto sērūdeņradi. Šīs divas joslas dominē anaerobās fotosintētiskās baktērijas.

Lielākā daļa šo joslu satur zaļās sēra baktērijas (Hlorobijs). Nākamajā joslā dominē ģints purpura sēra baktērijas Cromatium. Pie šīm joslām parādās baktērijas, kas samazina dzelzi, piemēram, Gallionella,  Bacillus o Pseudomonas.

Aerobā zona

Nedaudz tālāk uz augšu kolonnā parādās skābeklis, bet ļoti zema koncentrācija. Šo apgabalu sauc par mikroaerofilu.

Šeit, piemēram, baktērijas Rhodospirillum un Rhodopseudomonas izmantot pieejamo ierobežoto skābekli. Ūdeņraža sulfīds kavē šo mikroerofilo baktēriju attīstību.

Aerobā zona ir sadalīta divos slāņos:

• Lielākā daļa no tiem, ko pārstāv dubļu un ūdens saskarne.
• Attālāko zonu veido ūdens kolonna.

Dūņu un ūdens saskarnē ģinšu baktērijas, piemēram, Beggiatoa un Thiothrix. Šīs baktērijas var oksidēt sēru no apakšējiem slāņiem.

No otras puses, ūdens kolonnu kolonizē liels daudzums organismu, tostarp cianobaktērijas, sēnītes un diatomi.

Lietojumi

-Winogradsky kolonnā ir vairāki lietojumi, starp visbiežāk sastopamajiem ir:

-Izpētīt mikrobu metabolisko daudzveidību.

-Izpētīt ekoloģiskos mantojumus.

-Jaunu baktēriju bagātināšana vai izolēšana.

-Bioremediācijas testi.

-Biohidrogēna ražošana.

-Izpētīt vides faktoru ietekmi uz mikrobu struktūru un kopienas dinamiku un saistītajām bakteriofāgām.

Atsauces

1. D.C. Anderson, R.V. Hairston (1999). Winogradsky kolonna un biofilmas: modeļi, lai mācītu uzturvielu ciklu un pēctecību ekosistēmā. Amerikāņu bioloģijas skolotājs.
2. D.J. Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Winogradsky kolonnu mikrobu kopienas laika un telpiskais sadalījums. PLOS ONE.
3. J.P. López (2008). Winogradsky kolonna. Pamata mikrobioloģijas piemērs vidusskolas laboratorijā. Eureka Magazine par zinātņu mācīšanu un izplatīšanu.
4. Sergejs Winogradsky Vikipēdijā. Izgūti no en.wikipedia.org.
5. M.L. no Sousa, P.B. de Moraes, P.R.M. Lopes, R.N. Montagnolli, D.F. de Angelis, E.D. Bidoia (2012). Tekstilmateriāls, kas apstrādāts fotoelektrolītiski un uzrauga Winogradsky kolonnas. Vides inženierzinātne.
6. Winogradsky kolonna. Vikipēdijā. Izgūti no en.wikipedia.org.