35.Аэробные и анаэробные организмы, их использование в биотехнологиях.

Аэробные организмы - организмы, способные жить и развиваться только при наличии в окружающей среде свободного кислорода, который они используют в качестве окислителя. К аэробным организмам относится подавляющее большинство известных видов живых существ, т. е. все растения, почти все животные, грибы и многие бактерии. Возникновение аэробных организмов связывают с появлением на Земле первых фотосинтезирующих организмов (цианобактерий, водорослей), т.к. выделяемый ими и накапливающийся в атмосфере свободный кислород создал условия для развития всех остальных аэробных организмов. Организмы, способные развиваться при низкой концентрации кислорода (менее 1 мг/л), называются микроаэрофилами. Они занимают промежуточное положение между аэробными организмами и анаэробными организмами.

Анаэробные организмы — организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путём субстратного фосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ.

Анаэробы — обширная группа организмов, как микро-, так и макроуровня:

- анаэробные микроорганизмы — обширная группа прокариотов и некоторые простейшие.

- макроорганизмы — грибы, водоросли, растения, фораминиферы и некоторые животные, такие как большинство гельминтов (сосальщики, ленточные черви, круглые черви (например, аскарида), а также Henneguya salminicola из типа стрекающих.

В области биологической очистки воды, почвы и воздуха в России наибольший опыт накоплен в разработке и практическом использовании биологических методов очистки сточных вод: аэробных и анаэробных для удаления органических загрязнений, соединений азота.

1. При первичной обработке удаляются твердые частицы, которые либо отбрасываются, либо направляются в реактор.

2. На втором этапе происходит разрушение растворенных органических веществ при участии природных аэробных микроорганизмов. Образующийся ил, состоящий главным образом из микробных клеток, либо удаляется, либо перекачивается в реактор. По технологии, использующей активный ил, часть его возвращается в аэрационный тэнк.

3. На третьем этапе (необязательном) производится химическое осаждение и разделение фосфора и азота.

4. Для переработки ила, образующегося на первом и втором этапах, обычно, используется процесс анаэробного разложения. При этом уменьшается объем осадка и количество патогенов, устраняется запах, кроме того, образуется ценное органическое топливо – метан.

На начальной стадии биодеградации твердых отходов доминируют аэробные процессы, в этом случае ассоциаты разрушают наиболее легко деградируемые компоненты. К аэробным ассоциатам относятся беспозвоночные и микроорганизмы (грибы, бактерии, актиномицеты).

В целом современный уровень развития анаэробных технологий обработки позволяет с помощью микроорганизмов-метаногенов утилизировать органосодержащие отходы в безвредные и обеззараженные продукты и получить при этом газ, пригодный для промышленных нужд.

На первом этапе первичные факультативные анаэробы используют, в первую очередь, растворенный кислород, оставшийся в среде, и создают, таким образом, условия для функционирования чистых анаэробов.

Затем, на втором этапе, осуществляется потребление кислорода, поступающего с нитратами, сульфатами, карбонатами или СО₂.

На заключительном этапе анаэробные микроорганизмы усваивают органические молекулы как конечные аксепторы углерода и осуществляют процессы минерализации органических веществ и производство газа.