Czym jest kolumna Winogradsky i do czego służy?

The Kolumna Winogradsky Jest to aparat używany do uprawy różnych rodzajów mikroorganizmów. Został stworzony przez rosyjskiego mikrobiologa Siergieja Winogradskiego. Wzrost mikroorganizmów będzie w postaci warstwowej wzdłuż kolumny.

Stratyfikacja jest przeprowadzana w oparciu o wymagania żywieniowe i środowiskowe każdej grupy organizmów. W tym celu do urządzenia dostarczane są różne rodzaje składników odżywczych i źródeł energii.

Kolumna jest wzbogaconą pożywką hodowlaną, w której rosną mikroorganizmy różnych grup. Po okresie dojrzewania, który może trwać od kilku tygodni do kilku miesięcy, mikroorganizmy te zostaną umieszczone w określonych mikrosiedliskach.

Utworzone mikrosiedliska będą zależeć od użytego materiału i wzajemnych powiązań między organizmami, które się rozwijają.

Indeks

• 1 Kim był Sergey Winogradsky?
• 2 Czym jest kolumna Winogradsky??
• 3 Co dzieje się w kolumnie?
• 4 Zagospodarowanie kolumny Winogradsky'ego
  • 4.1 Strefa beztlenowa
  • 4.2 Strefa aerobowa
• 5 zastosowań
• 6 referencji

Kim był Siergiej Winogradski?

Sergey Winogradsky (1856-1953), twórca kolumny, która nosi jego imię, był rosyjskim mikrobiologiem urodzonym w Kijowie, obecnej stolicy Ukrainy. Oprócz mikrobiologa był również ekspertem w dziedzinie ekologii i badań gleby.

Jego praca z mikroorganizmami zależnymi od siarki i biogeochemicznymi procesami azotu dała mu wielką sławę. Opisał wiele nowych mikroorganizmów, w tym rodzaje Nitrosomone i Nitrobacter. Był także odkrywcą chemosyntezy.

Wśród licznych wyróżnień otrzymanych przez tego mikrobiologa znajduje się honorowy członek Moskiewskiego Towarzystwa Nauk Przyrodniczych.

Był także członkiem Francuskiej Akademii Nauk. Otrzymał w 1935 roku Medal Leeuwenhoek, uznanie przyznane przez Królewską Holenderską Akademię Sztuki i Nauki. Został zaproszony przez samego Louisa Pasteura na szefa mikrobiologii Instytutu Pasteura.

Czym jest kolumna Winogradsky??

To urządzenie jest niczym innym jak cylindrem ze szkła lub plastiku zawierającym różne materiały. Cylinder jest wypełniony do jednej trzeciej swojej pojemności błotem lub błotem bogatym w materię organiczną.

Następnie dodaje się celulozę i wszelkie inne substancje organiczne, które posłużą jako źródło węgla organicznego. Siarczan wapnia jest dodawany jako źródło siarki, a węglan wapnia jest dodawany w celu utrzymania równowagi pH. Kolumna jest uzupełniona wodą z rzeki, jeziora, studni itp..

Urządzenie musi następnie dojrzewać lub inkubować w świetle słonecznym lub sztucznym świetle przez okres od kilku tygodni do kilku miesięcy. Po tym czasie kolumna stabilizuje się i ustala się dobrze zdefiniowane mikrosiedliska. W każdym mikrośrodowisku określone mikroorganizmy zostaną opracowane zgodnie z ich szczególnymi wymaganiami.

Co dzieje się w kolumnie?

Pierwsze mikroorganizmy do kolonizacji kolumny zaczną wykorzystywać elementy kolumny i uwalniać gazy i inne substancje, które będą hamować lub sprzyjać rozwojowi innych gatunków.

W miarę upływu czasu aktywność mikroorganizmów i procesów abiotycznych wytworzy chemiczne i środowiskowe gradienty wzdłuż kolumny. Dzięki temu generowane będą różne nisze rozwoju mikroorganizmów.

Przez umożliwienie tej kolumnie dojrzewania lub inkubacji pod światłem słonecznym lub sztucznym światłem przez kilka tygodni lub miesięcy, tworzą się gradienty tlenu i siarczków.

Pozwala to na stworzenie ustrukturyzowanego ekosystemu mikrobiologicznego z szeroką gamą mikrosiedlisk. W ten sposób w kolumnie wytwarzane są wszystkie procesy, które umożliwiają utrzymanie cykli składników odżywczych.

Górna część kolumny, w kontakcie z powietrzem, będzie najbogatsza w tlen, która będzie powoli dyfundować w dół.

Równocześnie produkty wytwarzane w dolnej części kolumny, produkt degradacji celulozy i siarkowodoru, będą dyfundować pionowo w górę.

Strefa kolumnowa Winogradskiego

Strefa beztlenowa

Wytwarzanie i dyfuzja metabolitów drobnoustrojów, ze względu na różne gradienty chemiczne, powoduje rozkład grup organizmów zgodnie z ich wymaganiami.

Ten rozkład jest podobny do ustalonego w przyrodzie. W ten sposób kolumna Winogradsky'ego symuluje pionowy rozkład drobnoustrojów występujący między innymi w jeziorach, lagunach.

Dolna część kolumny jest całkowicie wolna od tlenu, a zamiast tego jest bogata w siarkowodór. W tej dziedzinie bakterie beztlenowe, takie jak Clostridium Zniszcz celulozę. Otrzymuje się produkt tego rozkładu kwasów organicznych, alkoholi i wodoru.

Metabolity wytwarzane przez Clostridium służyć jako substrat na przykład dla gatunków redukujących siarczany Desulfovibrio. Te z kolei wykorzystują siarczany lub inne formy częściowo utlenionej siarki.

Jako produkt końcowy uwalniają siarkowodór i są odpowiedzialne za wysokie stężenia tego gazu w podstawie kolumny.

Obecność bakterii redukujących siarczany w kolumnie jest pokazana jako ciemne obszary u podstawy kolumny. Powyżej pasma podstawowego pojawiają się dwa pasma o małej głębokości, z gatunkami wykorzystującymi siarkowodór wytwarzany w dolnym paśmie. Te dwa pasma są zdominowane przez beztlenowe bakterie fotosyntetyczne.

Najbardziej podstawowy z tych pasm zawiera zielone bakterie siarkowe (Chlorobium). Następny zespół jest zdominowany przez purpurowe bakterie siarki z rodzaju Cromatium. W pobliżu tych pasm pojawiają się bakterie, które redukują żelazo, takie jak Gallionella,  Bacillus o Pseudomonas.

Teren aerobowy

Nieco dalej w kolumnie tlen zaczyna się pojawiać, ale w bardzo niskich stężeniach. Obszar ten nazywany jest mikroaerofilem.

Tutaj bakterie lubią Rhodospirillum i Rhodopseudomonas wykorzystaj rzadki dostępny tlen. Siarkowodór hamuje rozwój bakterii mikroaerofilnych.

Strefa tlenowa jest podzielona na dwie warstwy:

• Najbardziej podstawowy z nich, reprezentowany przez interfejs błoto-woda.
• Najbardziej zewnętrzną strefę tworzy słup wody.

W interfejsie błoto-woda bakterie rodzajów takich jak Beggiatoa i Thiothrix. Bakterie te mogą utleniać siarkę z niższych warstw.

Kolumna wody z drugiej strony jest skolonizowana przez wielką różnorodność organizmów, w tym sinic, grzybów i okrzemek.

Używa

-Kolumna Winogradsky ma kilka zastosowań, wśród których najczęstsze to:

-Zbadaj mikrobiologiczną różnorodność metaboliczną.

-Studiuj sukcesje ekologiczne.

-Wzbogacanie lub izolacja nowych bakterii.

-Testy bioremediacji.

-Wytwarzanie biowodoru.

-Zbadaj wpływ czynników środowiskowych na strukturę mikrobiologiczną i dynamikę społeczności oraz powiązane bakteriofagi.

Referencje

1. D.C. Anderson, R.V. Hairston (1999). Kolumna Winogradsky'ego i biofilmy: modele do nauczania obiegu składników odżywczych i sukcesji w ekosystemie. Amerykański nauczyciel biologii.
2. D.J. Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Czasowy i przestrzenny rozkład mikrobiologicznej społeczności kolumn Winogradsky'ego. PLOS ONE.
3. J.P. López (2008). Kolumna Winogradskiego. Przykład podstawowej mikrobiologii w laboratorium szkoły średniej. Eureka Magazine na temat nauczania i rozpowszechniania nauk.
4. Siergiej Winogradsky W Wikipedii. Źródło z en.wikipedia.org.
5. M.L. od Sousa, P.B. de Moraes, P.R.M. Lopes, R.N. Montagnolli, D.F. de Angelis, E.D. Bidoia (2012). Barwnik tekstylny traktowany fotoelektrolitycznie i monitorowany przez kolumny Winogradsky'ego. Inżynieria ochrony środowiska.
6. Kolumna Winogradsky. W Wikipedii. Źródło z en.wikipedia.org.