MIKRODUMBLIAI: CHARAKTERISTIKOS, KLASIFIKACIJA IR PRITAIKYMAS - BIOLOGIJA - 2025

Į planktonas yra eukariotinės organizmai, photoautotrophs, ty gauti energiją iš šviesos ir sintetinti savo maistą. Jose yra chlorofilo ir kitų priedų turinčių pigmentų, kurie suteikia jiems didelį fotosintezės efektyvumą.

Jie yra vienaląsčiai, kolonijiniai - susiformavę kaip agregatai - ir gijiniai (vieniši ar kolonijiniai). Jie yra fitoplanktono dalis, kartu su melsvadumbliais (prokariotai). Fitoplanktonas yra fotosintetinių, vandens mikroorganizmų, kurie plūduriuoja pasyviai arba turi ribotą judrumą, visuma.

1 pav. „Volvox“ (sferinis) Šaltinis: Frankas Foxas, per „Wikimedia Commons“

Mikrodumbliai randami nuo sausumos Ekvadoro iki poliarinių regionų ir yra pripažįstami kaip didelę ekonominę reikšmę turintys biomolekulės ir metabolitai. Jie yra tiesioginis maisto, vaistų, pašarų, trąšų ir degalų šaltinis ir netgi yra užteršimo rodikliai.

charakteristikos

Gamintojai, kurie saulės energiją naudoja kaip energijos šaltinį

Dauguma mikrodumblių yra žalios spalvos, nes juose yra chlorofilo (tetrapirolinio augalo pigmento), šviesos šviesos fotoreceptoriaus, leidžiančio atlikti fotosintezę.

Tačiau kai kurie mikrodumbliai yra raudonos arba rudos spalvos, nes juose yra ksantofilų (geltonų karotinoidų pigmentų), kurie užmaskuoja žalią spalvą.

Buveinės

Jie gyvena įvairiose saldžiųjų ir druskingų, natūralių ir dirbtinių vandens aplinkų vietose (tokiose kaip baseinai ir žuvų rezervuarai). Kai kurie gali augti dirvožemyje, rūgščiose buveinėse ir poringose ​​(endolitinėse) uolienose, labai sausose ir labai šaltose vietose.

klasifikacija

Mikrodumbliai atstovauja labai nevienalytę grupę, nes yra polifiletiniai, tai yra, suskirsto skirtingų protėvių rūšių palikuonis.

Šiems mikroorganizmams klasifikuoti buvo naudojamos įvairios savybės, tarp jų: ​​jų chlorofilų pobūdis ir jų energetinės atsargos, ląstelės sienelės struktūra ir juose esantis judrumas.

Jo chlorofilų pobūdis

Daugumoje dumblių yra A tipo chlorofilas, o keliuose - kitas iš jo gautas chlorofilo tipas.

Daugelis yra įpareigojantys fototrofai ir neauga tamsoje. Tačiau kai kurie auga tamsoje ir katabolizuoja paprastąjį cukrų ir organines rūgštis, kai nėra šviesos.

Pavyzdžiui, kai kurie flageliatai ir chlorofitai gali naudoti acetatą kaip anglies ir energijos šaltinį. Kiti įsisavina paprastus junginius esant šviesai (fotoheterotrofija), nenaudodami jų kaip energijos šaltinio.

Anglies polimerai kaip energijos atsargos

Kaip fotosintetinio proceso produktas, mikrodumbliai gamina daugybę įvairių anglies polimerų, kurie tarnauja kaip energijos atsargos.

Pavyzdžiui, „Chlorophyta“ skyriaus mikrodumbliai sukuria atsarginį krakmolą (α-1,4-D-gliukozę), labai panašų į aukštesnių augalų krakmolą.

Ląstelės sienos struktūra

Mikrodumblių sienos turi didelę struktūrų ir cheminės sudėties įvairovę. Sieną gali sudaryti celiuliozės pluoštai, paprastai pridedant ksilano, pektino, manano, algino rūgščių arba fukino rūgšties.

Kai kuriuose kalkiniuose arba korallino dumbliuose ląstelės sienelėje pastebimas kalcio karbonato nusėdimas, o kituose - chitinas.

Kita vertus, diatomos ląstelių sienelėse yra silicio, į kurį pridedami polisacharidai ir baltymai, sudarydami dvišalės arba radialinės simetrijos apvalkalus (frustulus). Šie apvalkalai ilgą laiką lieka nepažeisti, sudarydami fosilijas.

Euglenoidiniams mikrodumbliams, skirtingai nei ankstesniuose, trūksta ląstelės sienos.

Judrumo tipas

Mikrodumbliai gali turėti žiuželius (kaip Euglena ir dinoflagellates), bet niekada neturi blauzdų. Kita vertus, kai kurie mikrodumbliai vegetatyvinėje fazėje yra nejudrūs, tačiau jų lytinės ląstelės gali būti judrios.

Biotechnologinės priemonės

Žmonių ir gyvūnų šėrimas

Šeštajame dešimtmetyje vokiečių mokslininkai pradėjo masiškai auginti mikrodumblius, norėdami gauti lipidus ir baltymus, kurie pakeistų įprastus gyvulinius ir augalinius baltymus, siekdami padengti gyvulių ir žmonių vartojimą.

Neseniai buvo prognozuojama, kad masinis mikrodumblių auginimas yra viena iš galimybių kovoti su badu ir netinkama mityba pasaulyje.

Mikrodumbliuose yra neįprastos maistinių medžiagų koncentracijos, didesnės nei bet kuriose aukštesnėse augalų rūšyse. Kasdienis mikrodumblių gramas yra alternatyva, papildanti nepakankamą dietą.

Jo naudojimo kaip maisto pranašumai

Tarp mikrodumblių kaip maisto naudojimo pranašumų turime šiuos:

• Didelis mikrodumblių augimo greitis (jų derlius yra 20 kartų didesnis nei sojos pupelių ploto vienete).
• Tai sukuria naudą, matuojamą atsižvelgiant į „hematologinį profilį“ ir „intelektualinę vartotojo būklę“, kai vartojama maža paros dozė kaip maisto papildas.
• Didelis baltymų kiekis, palyginti su kitais natūraliais maisto produktais.
• Didelė vitaminų ir mineralų koncentracija: per dieną suvalgant nuo 1 iki 3 gramų šalutinių mikrodumblių produktų, gaunama nemaža beta karotino (provitamino A), vitaminų E ir B komplekso, geležies ir mikroelementų.
• Didelis energijos šaltinis (palyginti su bičių renkamu ženšeniu ir žiedadulkėmis).
• Jie rekomenduojami didelio intensyvumo treniruotėms.
• Dėl savo koncentracijos, mažo svorio ir lengvo transportavimo, sausasis mikrodumblių ekstraktas yra tinkamas kaip greitai gendantis maistas, kurį galima laikyti numatant avarines situacijas.

2 pav. Arthrospira yra plačiai naudojamas ir masiškai auginamas melsvabakteris. Šaltinis: Joan Simon, apkarpyta „Perdita“ (angliškos „Wikipedia“ vartotojos) per „Wikimedia Commons“

Akvakultūra

Mikrodumbliai yra naudojami kaip maistas akvakultūroje dėl jų didelio baltymų kiekio (nuo 40 iki 65% sauso svorio) ir dėl jų gebėjimo padidinti lašišinių ir vėžiagyvių spalvą savo pigmentais.

Pvz., Jis naudojamas kaip maistas dvigeldžiams gyvūnams visais jų augimo tarpsniais; kai kurių rūšių vėžiagyvių lervų stadijose ir kai kurių žuvų rūšių ankstyvosiose stadijose.

Pigmentai maisto pramonėje

Kai kurie mikrodumblių pigmentai yra naudojami kaip pašarai pašaruose, siekiant padidinti vištienos ir kiaušinių trynių pigmentaciją, taip pat galvijų derlingumą.

Šie pigmentai taip pat naudojami kaip dažikliai tokiuose produktuose kaip margarinas, majonezas, apelsinų sultys, ledai, sūris ir kepiniai.

3 pav. Vamzdiniai fotobioreaktoriai, naudojami didelės vertės junginiams iš mikrodumblių gauti. Šaltinis: „IGV Biotech“, iš „Wikimedia Commons“

Žmonių ir veterinarija

Žmonių ir veterinarijos srityje pripažįstamas mikrodumblių potencialas, nes:

• Jie sumažina įvairių rūšių vėžio, širdies ir oftalmologinių ligų riziką (dėl jų liuteino kiekio).
• Jie padeda išvengti ir gydyti koronarinę širdies ligą, trombocitų agregaciją, nenormalų cholesterolio kiekį kraujyje, be to, yra labai perspektyvūs gydant tam tikras psichines ligas (dėl jų omega-3 kiekio).
• Jie turi antimutageninį poveikį, stimuliuoja imuninę sistemą, mažina hipertenziją ir detoksikuoja.
• Jie turi antikoaguliantų ir baktericidinį poveikį.
• Jie padidina geležies biologinį prieinamumą.
• Vaistai, kurių pagrindą sudaro terapiniai ir prevenciniai mikrodumbliai, buvo sukurti opiniam kolitui, gastritui ir anemijai gydyti, be kitų ligų.

4 pav. Plokščiasis fotobioreaktorius: naudojamas norint gauti aukštos pridėtinės vertės mikrodumblių šalutinius produktus ir eksperimentuojant. Šaltinis: „IGV Biotech“, iš „Wikimedia Commons“

Trąšos

Mikrodumbliai naudojami kaip biologiniai trąšos ir dirvos gerinimo priemonės. Šie fotoautotrofiniai mikroorganizmai greitai dengia sutrikusį ar sudegusį dirvožemį, sumažindami erozijos riziką.

Kai kurios rūšys palaiko azoto fiksaciją ir leido, pavyzdžiui, šimtmečius auginti ryžius užliejamoje žemėje, nepridedant trąšų. Kitos rūšys naudojamos kalkėms komposte pakeisti.

Kosmetika

Mikrodumblių dariniai buvo naudojami formuojant praturtintas dantų pastas, kurios pašalina dantų ėduonį sukeliančias bakterijas.

Kremai, kuriuose yra tokių darinių, taip pat buvo sukurti dėl jų antioksidacinių ir ultravioletinių spindulių apsauginių savybių.

5 pav. Mikrodumblių priežiūra bankuose ar kamienuose. Šaltinis: CSIRO

Nuotekų valymas

Mikrodumbliai naudojami organinių medžiagų virsmo iš nuotekų procesuose, sukuriant biomasę ir apdorotą vandenį laistymui. Šiame procese mikrodumbliai teikia būtiną deguonį aerobinėms bakterijoms, skaidydami organinius teršalus.

Taršos rodikliai

Atsižvelgiant į mikrodumblių, kaip pirminių vandens aplinkos gamintojų, ekologinę svarbą, jie yra aplinkos taršos rodikliai.

Be to, jie turi didelę toleranciją sunkiesiems metalams, tokiems kaip varis, kadmis ir švinas, taip pat chlorintiems angliavandeniliams, todėl jie gali būti šių metalų buvimo rodikliai.

Biodujos

Kai kurios rūšys (pvz., Chlorella ir Spirulina) buvo naudojamos biologinėms dujoms išvalyti, nes jos naudoja anglies dioksidą kaip neorganinės anglies šaltinį, be to, tuo pačiu kontroliuodamos terpės pH.

Biokuras

Mikrodumbliai biosintezuoja platų komerciškai įdomių šalutinių produktų, tokių kaip riebalai, aliejus, cukrus ir funkciniai bioaktyvūs junginiai, spektrą.

6 paveikslas. Karuseliniai mikrodumblių kultivatoriai, naudojami masiniam mikrodumblių auginimui kosmetikos ir maisto pramonėje. Šaltinis: JanB46, iš „Wikimedia Commons“

Daugelyje rūšių yra daug lipidų ir angliavandenilių, tinkamų tiesiogiai naudoti kaip labai energetinį skystą biokurą, aukštesnio lygio nei antžeminiuose augaluose, ir jie taip pat gali pakeisti iškastinio kuro rafinavimo produktus. Tai nenuostabu, atsižvelgiant į tai, kad manoma, jog didžioji dalis aliejaus kilo iš mikrodumblių.

Viena rūšis, ypač Botryococcus braunii, buvo išsamiai ištirta. Prognozuojama, kad mikrodumblių aliejaus išeiga bus 100 kartų didesnė už sausumos kultūrų derlių: nuo 7500 iki 24 000 litrų aliejaus iš akro per metus, palyginti su rapsų ir palmių sėklomis, atitinkamai atitinkamai 738 ir 3690 litrų. .

Nuorodos

1. Borowitzka, M. (1998). Komercinė mikrodumblių gamyba: tvenkiniai, rezervuarai, gumbai ir fermentatoriai. J. iš Biotech, 70, 313-321.
2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, valgomasis mikroorganizmas. Mikrobiolis. 47, 551-578, red.
3. Ciferri, O., ir Tiboni, O. (1985). „Spirulinos“ biochemija ir pramonės potencialas. Ann. Microbiol., 39, 503-526.
4. Conde, JL, Moro, LE, Travieso, L., Sánchez, EP, Leiva, A., ir Dupeirón, R., et al. (1993). Biodujų valymo procesas naudojant intensyvias mikrodumblių kultūras. Biotech. Laiškai, 15 (3), 317-320.
5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, JM, Flores-Cotera, LB, & Cañizares, RO (2003). Fotobioreaktorių, skirtų mikrodumblių auginimui, konceptualaus projektavimo pasiekimai. „Interciencia“, 28 (8), 450–456.
6. Duerr, EO, Molnar, A., & Sato, V. (1998). Auginami mikrodumbliai kaip akvakultūros pašaras. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
7. Lee, Y.-K. (2001). Mikrodumblių masinės kultūros sistemos ir metodai: jų ribotumas ir potencialas. Journal of Applied Phycology, 13, 307-315.
8. Martínez Palacios, CA, Chávez Sánchez, MC, Olvera Novoa, MA, ir Abdo de la Parra, MI (1996). Alternatyvūs augalinių baltymų šaltiniai kaip žuvų miltų pakaitalas akvakultūros pašarams. Straipsnis pristatytas Trečiojo tarptautinio akvakultūros mitybos simpoziumo metu, Monterėjus, Nuevo Leonas, Meksika.
9. Olaizola, M. (2003). Komercinis mikrodumblių biotechnologijų vystymas: nuo mėgintuvėlio iki rinkos. Biomolecular Engineering, 20, 459-466.