MI A WINOGRADSKY OSZLOP ÉS MI AZ? - BIOLÓGIA - 2025

A Winogradsky oszlop olyan készülék, amelyet különféle típusú mikroorganizmusok tenyésztésére használnak. Ezt az orosz mikrobiológus, Szergej Winogradsky készítette. A mikroorganizmusok növekedését az oszlop egészében rétegezzük.

A rétegződést az egyes organizmuscsoportok táplálkozási és környezeti követelményei alapján végzik. Ehhez különféle tápanyagokat és energiaforrásokat szállítanak az eszközhöz.

Winogradsky oszlop. Felvétel és szerkesztés: UPVD-BioEcoL3-2010, a Wikimedia Commons-tól.

Az oszlop dúsított táptalaj, ahol különféle csoportok mikroorganizmusai növekednek. A hetektől több hónapig tartó érési periódus után ezek a mikroorganizmusok hozzáférhetővé válnak meghatározott mikrohabitokban.

A létrehozott mikrohabita az alkalmazott anyagtól és a fejlődő organizmusok közötti kapcsolatoktól függ.

Ki volt Szergej Winogradsky?

Szergej Winogradsky (1856-1953), a nevét viselő oszlop készítője, egy orosz mikrobiológus volt, Kijevben született, Ukrajna mai fővárosában. Miközben mikrobiológus volt, ökológia és talajvizsgálat szakértője.

Kén-függő mikroorganizmusokkal és nitrogén-biokémiai folyamatokkal végzett munkája nagy hírnevet szerzett neki. Számos új mikroorganizmust írt le, köztük a Nitrosomona és a Nitrobacter nemzetségeket. Ő volt a kemoszintézis felfedezője.

A mikrobiológus által kapott számos elismerés közül a Moszkvai Természettudományi Társaság tiszteletbeli tagját nevezik ki.

A Francia Tudományos Akadémia tagja. 1935-ben megkapta a Leeuwenhoek-érmet, amelyet a Holland Holland Királyi Művészeti és Tudományos Akadémia adott ki. Maga Louis Pasteur meghívta őt a Pasteur Intézet mikrobiológiai vezetőjévé.

Mi a Winogradsky oszlop?

Ez az eszköz nem más, mint üveg vagy műanyag henger, amely különféle anyagokat tartalmaz. A henger kapacitásának egyharmadára meg van töltve szerves anyagban gazdag iszap vagy iszap.

Ezt követően cellulózt és bármilyen más szerves anyagot adunk hozzá, amelyek szerves szénforrásként szolgálnak. Kénforrásként kalcium-szulfátot és kalcium-karbonátot adnak a pH-egyensúly fenntartása érdekében. Az oszlopot folyó, tó, kút stb. Vízével egészítik ki.

A készüléket ezután érlelni vagy inkubálni kell napsugárzás vagy mesterséges fény alatt néhány héttől néhány hónapig. Ezen idő elteltével a gerinc stabilizálódik, és jól definiált mikrohabitok alakulnak ki. Az egyes mikrohabitokban speciális mikroorganizmusok alakulnak ki saját igényeiknek megfelelően.

Mi történik a gerincben?

Az első mikroorganizmusok, amelyek kolonizálják az oszlopot, az oszlop elemeit használják, és gázokat és egyéb anyagokat szabadítanak fel, amelyek gátolják vagy elősegítik más fajok fejlődését.

Az idő múlásával a mikroorganizmusok és az abiotikus folyamatok kémiai és környezeti gradienseket eredményeznek az oszlop mentén. Ennek köszönhetően különféle rések jönnek létre a mikrobiális növekedés érdekében.

Ha ezt az oszlopot hetek vagy hónapok alatt napfény vagy mesterséges fény alatt érezzük vagy inkubáljuk, az oxigén és a szulfid gradiensei képződnek.

Ez lehetővé teszi a strukturált mikrobiális ökoszisztéma kialakítását, a sokféle mikrohabita mellett. Ily módon az összes folyamat, amely lehetővé teszi a tápanyag-ciklusok fenntartását, az oszlopban zajlik.

Az oszlop felső része, levegővel érintkezve, a leggazdagabb az oxigénnel, amely lassan lefelé diffundál.

Ugyanakkor az oszlop alsó részében keletkező termékek, a cellulóz és a hidrogén-szulfid lebomlásának terméke függőlegesen felfelé diffundálnak.

A Winogradsky oszlop övezete

Anaerob zóna

A különféle kémiai gradienseknek köszönhetően a mikrobiális metabolitok képződése és diffúziója az organizmuscsoportok megoszlását eredményezi igényeik szerint.

Ez az eloszlás hasonló a természetben kialakulthoz. Ilyen módon a Winogradsky oszlop szimulálja a vertikális mikrobiális eloszlást, többek között a tavakban, a lagúnákban.

Az oszlop alsó része teljesen mentes az oxigénből, ehelyett hidrogén-szulfidban gazdag. Ezen a területen az anaerob baktériumok, például a Clostridium lebontják a cellulózt. Ennek a lebomlásnak a termékét kapják meg szerves savak, alkoholok és hidrogén.

A Clostridium által termelt metabolitok szubsztrátként szolgálnak a szulfát redukáló fajokhoz, például a Desulfovibrio. Ezek viszont szulfátokat vagy részlegesen oxidált kén más formáit használják.

Végtermékként hidrogén-szulfidot bocsátanak ki, és felelősek a gáz magas koncentrációjáért az oszlop alján.

A szulfát redukáló baktériumok jelenlétét az oszlopon sötét területekként mutatjuk be az oszlop alján. A bazális sáv felett két sekély sáv jelenik meg, olyan fajokkal, amelyek az alsó sávban képződött hidrogén-szulfidot használják. E két sávban az anaerob fotoszintézis baktériumok dominálnak.

Ezeknek a sávoknak a legalapvetőbb része a zöld kén baktérium (Chlorobium). A következő sávot a Chromatium nemzetség lila kénbaktériumai dominálják. Ezen sávok közelében olyan baktériumok jelennek meg, amelyek csökkentik a vasat, például Gallionella, Bacillus vagy Pseudomonas.

Kénzöld baktériumok (Chlorobiaceae) a Winogradsky oszlop alján. Fénykép: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. Készítette és szerkesztette:

Aerob zóna

Kicsit tovább az oszlop fölött oxigén jelenik meg, de nagyon alacsony koncentrációban. Ezt a területet mikroaerofilnek nevezik.

Itt olyan baktériumok, mint a Rhodospirillum és a Rhodopseudomonas, kihasználják a rendelkezésre álló kevés oxigént. A hidrogén-szulfid gátolja ezen mikroaerofil baktériumok növekedését.

Az aerob zóna két rétegre oszlik:

• Ezek közül a legalapvetőbb, melyet a sár-víz felület képvisel.
• A legkülső területet a vízoszlop alkotja.

A nemzetségek baktériumai, például a Beggiatoa és a Thiothrix, a sár-víz felületen fejlődnek ki. Ezek a baktériumok oxidálhatják az alsó rétegekből származó ként.

A vízoszlopot a szervezetek nagy sokszínűsége kolonizálja, ideértve a cianobaktériumokat, a gombákat és a diatómákat.

Alkalmazások

-Winogradsky oszlopának különböző felhasználási lehetőségei vannak, amelyek közül a leggyakoribbak:

- Vizsgálja meg a mikrobiális metabolikus sokféleséget.

- Ökológiai utódok tanulmányozása.

- Új baktériumok dúsítása vagy izolálása.

-Bioremediációs tesztek.

- Biohidrogén előállítása.

- Vizsgálja meg a környezeti tényezőknek a mikrobiális közösség szerkezetére és dinamikájára, valamint a kapcsolódó bakteriofágokra gyakorolt ​​hatásait.

Irodalom

1. DC Anderson, RV Hairston (1999). A Winogradsky oszlop és biofilmek: modellek a tápanyag-ciklus és az ökoszisztéma egymás utáni tanításához. Az amerikai biológia tanár.
2. DJ Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). A Winogradsky oszlopok mikrobiális közösségének időbeli és térbeli eloszlása. PLOS ONE.
3. JP López (2008). A Winogradsky oszlop. Példa az alapvető mikrobiológiára egy középfokú oktatási laboratóriumban. Az Eureka magazin a tudományok oktatásáról és terjesztéséről.
4. Szergej Winogradsky. A Wikipedia. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.
5. ML de Sousa, PB de Moraes, PRM Lopes, RN Montagnolli, DF de Angelis, ED Bidoia (2012). Textilfesték fotoelektromosan kezelt és Winogradsky oszlopok által ellenőrzött. Környezetmérnöki tudomány.
6. Winogradsky oszlop. A Wikipedia. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.