23 november 2017

Mikroorganizmusok jelentősége az akváriumban 2.

ImageEgy régi adósságunkat szeretnénk kiegyenlíteni ezzel a cikkel. Dr. Szita Géza Tanár Úr írásának második része legalább annyi hasznos információt tartalmaz, mint az első.

Emlékeztetőül az elő részt itt olvashatod! 

Mikroorganizmusok jelentősége az akváriumban 2.
Baktériumok

     
Az akvárium vizében élő mikroorganizmusok közül legnagyobb jelentőségűek a baktériumok. A baktériumsejt több jellegzetes összetevőből épül fel. Ezeknek egy része, a maganyag, a citoplazma, a mezoszóma a citoplazma-hártya és a sejtfal, a baktériumsejt élete szempontjából nélkülözhetetlen, míg más alkotórészek, így a baktériumok spórái, burokanyagaik, fimbriáik, csillóik nem létfontosságúak. Hasonló az egysejtű élesztő- és penészgombák felépítése is, de szerkezetük bonyolultabb a baktériumokénál. Nagy víztartalmú közegben a mikrobák a külső behatásoknak leginkább ellenálló gömb alakot vették fel, a pálcika alakúak viszont nagyobb felülettel érintkeztek a környezettel, ami gyorsabb tápanyagfelvételt tett lehetővé. A mikroorganizmusok, mint az élő sejtek kémiailag örökítő anyagból, fehérjékből, szénhidrátokból és zsírból állanak. Az örökítő anyag kétféle, lehet: dezoxiribonukleinsav (DNS), valamint ribonukleinsav (RNS) melyeknek az öröklésben van szerepük. A fehérjék a sejtek felépítésében és azok működésében, mint enzimek játszanak szerepet. A szénhidrátok részben építőanyagok, részben pedig energiaforrások. A zsírnemű anyagok szerepe a mikroorganizmusokban a határfelületek kialakításában nélkülözhetetlen. Nincs elkülönült sejtmagjuk, az örökítő anyag a sejtplazmában van eloszlatva. A sejtplazmát kívülről a sejthártya határolja, amin keresztül a külvilággal az anyagcsere bonyolódik, ezt pedig a sejtfal burkolja (1. ábra).

Image
1. ábra A baktérium sejt szerkezete

Összehasonlításképpen a vírusok nagysága nanométer (nm = 10-9 m), a baktériumoké és a gombáké pedig mikrométer (mm = 10-6 m). A baktériumok osztálya mintegy másfélezer fajt ölel fel, melyek 0,5-20 mm méretűek, hasadással szaporodnak, egyesek csillókkal mozognak, mások spórát képeznek (2. ábra).

Image
2. ábra Néhány mikroorganizmus méretének összehasonlítása

A baktériumok gömb (mono-, diplo- és sztreptokokkusz) pálcika (bacillus) vagy spirális (spirillium) alakúak. A gömb alakúak átlagosan 1 ?m átmérőjűek. A gömb lehet szabályos, bab, vese, vagy lándzsa alakú is. A kokkuszok osztódásuk után elkülönülhetnek egymástól, kéttagú, vagy többtagú láncokat alkotnak vagy a tér különböző irányaiba osztódva négytagú, nyolctagú vagy szabálytalan halmazokat (sztafilokokkusz) hoznak létre. Mások pálcika alakúak önállóan vagy láncokat (alkotva, végül lehetnek spirális alakúak (3. ábra).

Image
3. ábra Néhány mikroorganizmus méretének összehasonlítása

Összetett festéssel mikroszkóp alatt kék színű Gram-pozitív (4. ábra) és piros színű Gram-negatív (5. ábra) baktériumokra oszthatók, ezek több jellemző tulajdonsággal is rendelkeznek. Szaporodáskor a sejt megnyúlik, befűződik és a citoplaza a megkettőződött maganyaggal együtt a létrejövő utódsejtekbe vándorol. Ezt az ivartalan szaporodást hasadásnak is nevezik. Ez a folyamat átlagosan 30 percenként ismétlődik, de ez szélsőséges esetekben 6 perctől több óráig terjedhet. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy néhány óra múlva egy baktériumból több százmillió is lehet. Életmódjukra a nem önellátó anyagcsere jellemző.

Image
4. ábra Gram-pozitív baktérium (Staphylococcus)

Image
5. ábra Gram-negatív baktérium (Pseudomonas)

A szénhidrátokból történő energia-felszabadítás két típusát különbözetjük meg annak teljes, vagy részleges módja szerint.

A légzés vagy teljes lebontás olyan tökéletes biológiai oxidáció, amelyben az összes kötött kémiai energia felszabadul. Alaptípusa a következő:
C6H12O6 +    6O2   =     6CO2       +  H2O + 2831 kJ
  cukor   + oxigén = szén-dioxid  +   víz  + energia

A reakciósorozat alapja, hogy a szerves vegyületekből több lépésben lehasított hidrogén a levegőből származó molekuláris oxigénnel egyesül. A szénhidrátok oxidációjával párhuzamosan megy végbe a zsírok és a fehérjék oxidációja. A folyamat végeredményeképpen a tápanyag molekulák vízre és szén-dioxidra bomlanak, amiknek már nincs további energiatartalma. Légzéssel nyernek energiát a növények, az állatok és az aerob baktériumok.

Az erjedés vagy részleges lebontás olyan energiafelszabadítás, amelyben a tápanyagok energiatartalmának csak egy része szabadul fel. Az erjedést arról a bomlástermékről nevezik el, amelyik a legnagyobb mennyiségben képződik.

Alkoholos erjedés alkalmával egy molekula egyszerű szénhidrátból két molekula etilalkohol és két molekula szén-dioxid gáz keletkezik.
C6H12O6 = 2CH3 – CH2 – OH +      2CO2     +  92 kJ
 cukor    =     etilalkohol      + szén-dioxid + energia

Baktériumok által okozott fehérje elváltozások

Az anaerob bontást rothadásnak is nevezzük, melynek során kellemetlen, bűzös termékek jönnek létre. A bontás első szakaszában erősen mérgező vegyületek jönnek létre – muszkarin, neurin. Rothadáskor az aminosavakból szén-dioxid leadása mellet zsírsavak képződnek, amit dezaminálódásnak nevezünk. Dekarboxilálódás hatására igen bűzös aminok képződnek – putreszcin, kadaverin. A triptofán nevű aminosavból szintén a bűzös indol keletkezik. Kéntartalmú aminosavakból igen toxikus kénhidrogén, a többi aminosavból pedig ammónia keletkezik.

A baktériumok általában a szerves, ritkábban a szervetlen vegyületek energiáját hasznosítják. Egy részük élő szervezetekben élősködő (parazita), más részük szerves anyagokat bontó (szaprofita) faj. Vannak a gazdaszervezettel együttélésbe (szimbiózisban) élő fajok is, mint a bélbaktériumok. Ezek vitaminokat termelnek, illetve gátolják a kórokozó mikrobák megtelepedését.

Hasznos baktériumok
A baktériumok egy része sav- és aromatermelésükkel felhasználható élelmiszerek előállítására, mint starterkultúra. A mikroorganizmusok szaporodásuk közben az energia-felszabadítás mellett különféle bontási termékeket képeznek. Az élelmiszerek vegyes mikroflóráját adó mikroorganizmusok a környezeti feltételek változását követve egymás után indulnak szaporodásnak, így igen sok különféle termék képződik. A különféle erjedési folyamatok - tejsavas, ecetsavas - a legtöbb élelmiszerben egymással gyakorlatilag párhuzamosan mennek végbe. Az élelmiszeriparban régóta alkalmazott eljárás hogy a termékek állományának, ízének, aromájának és színének kialakítása érdekében baktérium vagy gomba színtenyészeteket használnak fel az előállítás során, melyeket starterkultúrának nevezünk. Mikrobák nélkül nem lehetne előállítani tejtermékeket, bort, alkoholt és számtalan más terméket.

Baktériumok okozta fontosabb betegségek
Gyakran terjed élelmiszerek útján a hastífusz, különféle szalmonellózisok, a vérhas, valamint a kórokozó Escherichia coli szerotípusok által okozott gyomor- bélgyulladások. Külön kell megemlíteni a méreganyagokat termelő baktériumokat, melyek hatására specifikus toxinok felhalmozódására kerül sor. Így a Staphylococcus aureus egy polipeptid szerkezetű, hőstabil ételmérgezést okozó enterotoxint képez, a Clostridium botulinum pedig egy hasonló, az idegrendszerre ható igen erős méreganyagot.  Baktérium okozta súlyos emberi betegségek még - a teljesség igénye nélkül - a pestis, a gümőkór, a kolera és a vérhas is.

Baktériumok okozta gyakoribb halbetegségek
A halgümőkórt baktériumok okozzák, melyek nem azonosak az emberi betegséget előidézőkkel. A halak belső szerveiben zsíros csomók keletkeznek. Rendszerint más kóros jelenségek is kísérik, pl. úszóelhalás. A csomókat csak boncolás közben lehet megtalálni, de vannak gyanús külső jelek, melyekből következtetni lehet a betegségre. A halak apatikusak, gyakran lesoványodnak és kis sebek (fekélyek) keletkeznek a bőrükön. Étvágytalanok és a színeik kifakulnak. Ezt a betegséget a Mycobacterium abscessus, marinum stb. és a Nocardia nemzetségből származó baktériumok okozzák. Sok egészségesnek látszó hal (karantén jelentősége) „hordozója" a haltuberkulózisnak. Ha ezek az álaltok rossz körülmények közé kerülnek, a betegség kifejlődik. Egyébként úgy terjed, hogy a halak lenyelik a baktériumokat, pl. amikor elfogyasztanak egy elhullott társukat. Ha az akvarista sérült kézzel nyúl az akvárium vizébe, akkor azon helyi fekélyes gümőkóros folyamat kialakulhat. A betegség tüneteiben hasonlít az Ichtiosporidium hoferi egysejtű gomba által okozott „fónuszhoz”, de bármilyen korosztályú halat képes megbetegíteni. A kolumnáris betegséget a Flavobacterium columnare a szakadozott, letöredezett úszókkal, fekélyekkel járó ún. kolumnáris betegséget, mely kialakulásához hajlamosító tényezők is szükségesek. Az erythrodermatitis nevű, bőrelváltozással járó betegséget az Aeromonas salmonicida subsp. (atypica) nova nevű baktérium okozza. A hasvízkórt vírusos megbetegedés előzi meg és az így legyengült halat baktériumok támadják. A hasvízkórt többféle baktérium is kiválthatja, ha azok a vérkeringésbe képesek jutni. A betegség leggyakoribb kórokozója az Aeromonas punctata, amely számos vízi állatot képes megbetegíteni. A hal teste felfúvódik, pikkelyei elállnak, a szem kidülled. A pikkelyek alól enyhe nyomásra folyadék távozik. Idült alakban fekélyes formában is jelentkezhet. Gyakran jelentkezik ez a betegség szállítás, illetve hirtelen vízminőség változások után. A tünetek megjelenésével egyidőben a halak a víz felszínén bágyadtan úsznak és táplálkozásukat beszüntetik.

Az akvárium víz öntisztulási folyamatai
A víz biológiai szűrését a hasznos baktériumok tömegei végzik. Ezek a mikrobák életfolyamataik során különböző anyagokat alakítanak át. Minden egyes fázist más-más baktérium faj végez el.

Ammonifikáció
Az ammonifikáció a nitrogéntartalmú szerves anyagok, gyakorlatilag fehérjék nitrogénjének ammóniává (NH3) történő alakulása anaerob viszonyok mellett, amely a vízben fehérjebontó mikroorganizmusok hatására megy végbe. Ezek az anyagok a halak etetése során a vízbe került maradékokból, növényi maradványokból, elpusztult csigák és halak testéből, halak ürülékéből keletkeznek.

Nitrifikáció
A víz öntisztulási folyamatainak egyik legfontosabb lépése a nitrifikáció, amikor az ammónia oxidációjakor hidroxil-amin (OH-NH2), ebből nitrit (NO2) és végül pedig nitrát (NO3) keletkezik. A nitrifikáció kémiailag hőtermelő folyamat, külön energiát ezért nem igényel. Ezen anyagok az oxidáció növekvő foka szerint egyre kevésbé a mérgező hatásuk. A nitrifikációt a mikroorganizmusok Ca-ionok jelenlétébn végzik, ami azt jelenti, hogy lágy vízben lassúbb a folyamat. A nitrifikálók olyan aerob baktériumok, amelyek redukált szervetlen vegyületek (ammónia, nitrit) kémiai oxidációs energiáját hasznosítják., és a levegő szén-dioxidjával, mint egyedüli szénforrással, szénautotróf életmódot folytatnak. Élettani szempontból két csoporba sorolhatók: a Nitrosomonas, Nitrosococcus és a Nitrosolobus nevű baktériumok végzik az ammónia nitritté alakítását, a Nitrobacter-ek pedig a nitrit nitráttá oxidálásában játszanak szerepet. A nitrát mennyiségét mg/l-ben adják meg. Értéke az akváriumokban gyakran 10 és 50 mg/l között van. Ezek az értékek általában nem rosszak, de néhány növény, illetve halfaj számára mégis túl magasak. A tengeri akvarisztikában 20 mg/liter érték már az alacsonyabb rendű szervezetek pusztulását okozhatja. A nitrifikáció folyamata a víz savasodásával jár.

Denitrifikáció
Denitrifikáció alatt a víz nitrát tartalmának N2, N2O vagy NO gázok keletkezése alakjában bekövetkezett bontását értjük, amely főleg, de nem szükségszerűen biológiai hatásra megy végbe. Amikor az oxigén mennyisége túl kevés (alacsony redoxpotenciál), akkor a baktériumok egy része az oxigénfelvételről átáll a nitrátból való oxigénfelvételre. A nitrátlégzés (Pseudomonas aeruginosa) biológiai denitrifikációhoz vezet, ahol végtermékként N2 és N2O gázok szabadulnak fel és távoznak a vízből. Anaerob baktériumok, levegő hiányában szaporodva szintén redukálhatják a nitrátokat. A mitrátok bontásához, mivel az reduktív folyamat, energia befektetése szükséges.

A kénvegyületek átalakítása
A fehérjék kéntartamú aminosav-összetevőiből baktériumok hatására redukcióval az igen erősen mérgező kénhidrogén (H2S) keletkezik. A kénhidrogén a még mindig toxikus szulfittá (SO3) alakul át. Ennek további oxidációjából jön létra a szulfát-ion (SO4) amely már nem mérgező, sőt a növények számára felvehető kénforrást jelent.
A vizek öntisztulásánál egyaránt fontos szerepet játszanak az anaerob (levegőtől elzárt) és az aerob (oxigén mellett) folyamatok. Láthatjuk, hogy a baktériumok munkája nélkül nem lehetne fenntartani sem az akváriumaink egyensúlyát, sem pedig a természet s vizek biológiai öntisztulási folyamatait.

Baktériumok elszaporodása a vízben
Ha az akváriumban sok a baktériumok által hasznosítható szerves vegyület – főleg szénhidrát – akkor a víz szemmel láthatóan zavaros lesz. Ilyenkor ml-enként több tízmillió baktérium is van a vízben. Ha sötétben lámpával bevilágítunk a medencébe, akkor egynemű, tejszerű zavarosodást észlelünk. A baktériumok elszaporodását a redoxpotenciál erőteljes csökkenése és gyakran a halak „pipálása” is kíséri. Elsősegélyként erőteljes szellőztetés szükséges, ennek hatására néhány óra alatt kitisztul a víz. Ez a folyamat nem azonos az infuzóriásodással, mert ez esetben a baktériumoknál jóval nagyobb méretű  Protozoák (pl. papucsállat) szaporodtak el és ilyenkor átvilágításkor porszerű lények „kavarodása” látható. Az infuzóriásodás tehát állati szervezetek okozzák és élettevékenységükhöz sok oxigént igényelnek.

Dr. Szita Géza

Log in to comment
Bejelentkezés
Legutóbbi fórumbejegyzések
    • Az akvárium szûrése
    • A lebegtetett vagy bugyogtatott homokszűrésről szintén érdekelne a tapasztalatok! Méretezésekkel, kialakításokkal ,hatékonysággal...
    • 3 napja 23 órája
    • AM Nyomtatott kiadás
    • Bocs, a múltkor elfeleljtettem rákérdezni, de most beszéltem Pasával, hetekkel ezelőtt feladta a megadott ózdi címre... Lehet, hogy már ott...
    • 4 hete 22 órája