Функции водорода в организме человека кратко

Обновлено: 08.07.2024

Водород в продуктах обладает крайне полезными свойствами, которые помогают очистить организм, защитить его от болезней и замедлить старение. В основном богатыми водородом будут сочные овощи. Очевидно, чтобы получить всю пользу от водорода, необходимо включить в свой рацион богатые им продукты.

Но не всегда вы можете держать под рукой корзину с овощами, поэтому нужно использовать мобильные источники молекулярного водорода. В нашей статье мы расскажем, с какой пищей вы сможете регулярно восполнять потребность организма в этом элементе, а также какие устройства смогут помочь в этом.

Влияние водорода на человека

Хотя молекулярный водород (Н2) и является самой маленькой молекулой во Вселенной и самым легким элементом периодической таблицы Менделеева, он совершает очень значимую работу:

Молекулярный водород защищает ДНК, РНК и белки от оксидативного стресса. За счет способности легко проникать в клетки он быстро нейтрализует цитотоксические кислородные радикалы, засоряющие организм человека. Токсичные гидроксил-радикалы под воздействием молекулярного водорода моментально превращаются в воду.

Молекулярный водород влияет на собственные антиоксиданты организма, так как поддерживает их гомеостатический уровень. Белки тела и дополнительные антиоксидантные энзимы, такие, например, как глутатион, супероксиддисмутаза, каталаза и другие являются веществами, защищающими клетки. И молекулярный водород способен их регулировать и активировать.

Поскольку молекула водорода является самой маленькой из всех молекул, она с легкостью проходит через мембраны клеток и устраняет токсичные радикалы внутри клетки. Водород быстро транспортируется в мозг и ткани организма, поскольку в силу малого размера с легкостью преодолевает физиологические барьеры кровеносной и центральной нервной систем.

Водород считается мощнейшим природным антиоксидантом, который помогает сохранению здоровья организма, способствует его быстрому восстановлению, снижает нагрузку на иммунную систему.

Влияние водорода на человека

Молекулярный водород оказывает противовоспалительное, антиаллергическое и анти-апоптотическое действия. Его можно назвать своего рода сигнальной молекулой, влияющей на межклеточную коммуникацию, метаболизм клеток и экспрессию генов.

Молекулярный водород способен изменять электрический заряд в воде, заставляя молекулы воды образовывать небольшие группы. Благодаря мельчайшим водным кластерам процессы увлажнения организма и поступление витаминов и минералов в клетку протекают быстрее и легче.

Молекулярный водород способствует оздоровлению клеток. Только здоровая клетка может полноценно выполнять свои функции, не потребляя при этом лишней энергии, которую человек получает из пищи. А приемлемое снижение ежедневного объема пищи окажет минимизирующее действие на количество токсинов, накапливающихся в организме.

Три исследования, которые помогут остановить старение

Такой простой элемент как вода всегда считался жизненно важным и необходимым. Но вместе с тем, то количество мифов о воде, научных фактов и мнений, которые ежедневно навязывают, а потом опровергают, побуждает искать ответы на вопросы. Чтобы помочь вам, мы с командой подготовили вебинар и подарок: 3 уникальных материала, основанные на опыте наших экспертов о продлении молодости с помощью воды. После прохождения нашего бесплатного вебинара вы узнаете:

практикующий врач терапевт-диетолог, натуропат

Сразу после регистрации вы получите подборку исследований:

Старение: остановить нельзя смириться К каким выводам пришли ученые 21 века, изучая воду и ее способность продлевать молодость

На самом деле, мы ничего не знаем о воде Важная информация для продления молодости, которую нам могли рассказать еще в школе

Водородная вода - самое мощное природное средство для продления молодости Почему вода, обогащенная водородом, считается самым эффективным, безопасным и доступным способом продлить молодость

Узнайте, как вода может заботиться о вашем здоровье, молодости и красоте на бесплатном вебинаре врача-диетолога Артёма Хачатряна!

Молекулярный водород (Н2) рождается внутри человеческого организма. Он не является веществом, поступающим извне, как, например, лекарственные препараты, которые как раз-таки и оказываются чужеродными для нашего тела.

Кишечные бактерии, питаясь клетчаткой, поступающей с пищей, производят большое количество газообразного водорода. Из кишечника он поступает в кровь, оказывая благотворное действие на организм. Всем известно, что овощи являются продуктами, богатыми клетчаткой. Вот почему их употребление так полезно.

Легко понять, что продукты, содержащие водород, будут способствовать насыщению организма этим полезным элементом.

Топ-10 продуктов, богатых водородом

Аминокислоты являются сложными молекулами, в большинстве своем содержащими водород. Аминокислоты входят в состав белков, липидов и углеводов. Попадая в организм, продукты расщепляются до аминокислот, а далее высвобождается и так необходимый организму водород. К продуктам, содержащим водород, относятся:

Огурец

Этот овощ на 96 % состоит из воды и является лидером по содержанию водорода. Огурец является прекрасным ингредиентом для многих видов салатов, используется при приготовлении соусов, может быть и самостоятельным гарниром.

Помидор

В его составе 94,5 % воды. Употребление этого овоща благотворно влияет на организм. Используется в салатах, в горячих блюдах, супах, соусах для макарон, хорош и в свежем, и в запеченном виде.

Топ-10 продуктов, богатых водородом

Шпинат

Содержание воды в шпинате – более 91 %. Шпинат обладает прекрасными антиоксидантными свойствами, содержит большое количество клетчатки, витаминов и минералов.

Состоит из воды более чем на 95,6 %. Этот сорт салата имеет в своем составе самый высокий процент водорода. Является прекрасным ингредиентом для салатов.

Сельдерей

В его составе воды более 95 %. Сельдерей зачастую является необходимым компонентом диетического меню, поскольку обладает очищающими и мочегонными свойствами.

Цукини

Низкокалорийный овощ, имеющий в своем составе более 95 % воды. Цукини используется в салатах, в приготовлении супов, вторых блюд, гарниров, является классической составляющей для веганских рагу.

Цветная капуста

Богата витаминами С, К, содержит кальций, марганец и магний. Содержание воды в цветной капусте – более 92,1 %.

Арбуз

Огромная ягода, на 91,5 % состоящая из воды, является важным источником водорода.

Грейпфрут

Редис

Известен своими антиоксидантными и увлажняющими свойствами, замедляет старение. Воды в его составе более 95 %.

Важно понимать, что для получения водорода из продуктов и даже из обычной питьевой воды, организм затрачивает колоссальное количество энергии и ресурсов. Поэтому намного эффективнее употреблять продукты и воду, специально обогащенные молекулярным водородом.

Самый простой способ насыщения организма водородом

Как показывают последние научные исследования, самым простым способом доставки водорода в организм человека является вода. Питьевая вода, обогащенная водородом, стала эффективным и естественным продуктом для насыщения организма водородом.

В мире почти не существует женщин, которые бы ни разу не сидели на диете. Рано или поздно с желанием скинуть пару килограммов сталкивается каждая.

Чтобы заветная цифра на весах скорее появилась, внедрите в свою жизнь 3 здоровые и супер простые привычки: мы подготовили с экспертами документ, где подробно описываем их.

Практикующий врач терапевт- диетолог, натуропат

Активированная, ионизированная щелочная вода приносит большую пользу организму. Интеграция ее во все сферы жизнедеятельности человека будет способствовать оздоровлению и повышению качества жизни. Такая вода может применяться для:

ежедневного употребления в качестве питьевой воды;

приготовления пищи и напитков;

ухода за лицом и кожей.

Если у вас есть бытовой прибор для ионизации воды с возможностью не только ощелачивания, но и закисления, то кислую воду вы можете с успехом применять для:

влажной обработки поверхностей;

очищения кожи и волос.

Водородная живая вода легко усваивается организмом и воспринимается буквально каждой его клеткой, потому что ее свойства максимально схожи со свойствами той воды, которая содержится в нашем теле. Именно поэтому ее влияние на организм человека является эффективным и исключительно благотворным.

Самый простой способ насыщения организма водородом

Из-за неблагоприятной экологической обстановки, неправильного питания, недостаточности содержания водорода в потребляемых продуктах и прочих факторов, которые сопровождают нас каждый день, организм имеет свойство закисляться и зашлаковываться, что приводит к образованию большинства хронических заболеваний.

Применение ионизатора воды даст вам возможность получить живую воду, содержащую активный водород. Используя ее для питья, вы сможете избежать некоторых неприятных воздействий современной жизни, а также:

сможете нормализовать кислотно-щелочной баланс организма;

предотвратить возникновение множества хронических заболеваний;

насыщать клетки организма необходимым для жизни водородом;

повышать уровень антиоксидантной защиты организма;

поддерживать жизненную энергию на достаточном уровне;

быстро восстанавливать силы после интенсивных спортивных тренировок;

каждый день есть живые овощи и фрукты (даже купленные в супермаркете), свежесть которых будет равняться только что сорванным с грядки;

поддерживать внешнюю красоту при помощи косметических процедур, проведенных с использованием ионизированной воды.

Цена ионизатора воды несопоставима с тем, что вы получаете взамен, – это ваше здоровье и отличное самочувствие. Не сомневайтесь: ионизатор VIONE станет залогом вашего хорошего настроения, прекрасного самочувствия, отличной работоспособности и повышения жизненных сил. Купив его, вы сделаете правильный и здоровый выбор!

Выбор прибора для получения водородной воды

Ионизаторы воды подразделяются на два вида – стационарные и мобильные.

Стационарные ионизаторы устанавливаются у вас дома. Они могут быть проточными, которые подключаются к водопроводу, или настольными, которые устанавливаются на рабочей поверхности аналогично домашней бытовой технике.

Проточные ионизаторы воды

Проточный ионизатор позволит постоянно иметь дома беспрерывный поток как питьевой щелочной водородной воды, так и специально подкисленной воды, использование которой прекрасно подходит для дезинфекции при уборке дома, для ухода за лицом и телом в гигиенических и косметических целях.

Например, электронный ионизатор VIONE HOME устанавливается рядом с мойкой. Он активирует воду прямо в потоке из-под крана. В зависимости от ваших нужд может снижать заряд воды ОВП от -500 либо повышать его до +500 милливольт.

Настольные ионизаторы для домашнего использования

Среди стационарных ионизаторов можно выделить водородный кувшин VIONE HYDROGEN JUG, позволяющий за один раз получить сразу 2 литра живой ионизированной воды. Структурированную ионизированную воду можно использовать не только для питья, но и для оживления продуктов.

Если вы планируете использовать стационарный ионизатор исключительно для оживления овощей и фруктов, в этом случае вам стоит обратить свое внимание на VIONE DISK, который обладает способностью восстанавливать природные свойства продуктов.

Итак, о стационарных ионизаторах вы теперь имеете представление. Но что делать, если водородная вода нужна не только дома, но и на работе, в дороге, на учебе – в любом месте вне дома? В этих случаях вам поможет мобильный ионизатор, который будет всегда под рукой.

Мобильные ионизаторы – особенности и принцип работы

Если стационарные ионизаторы работают на основе электролиза, то мобильные ионизаторы могут работать как на основе электролиза, так и иметь другие принципы действия. Например, портативный ионизатор – бутылка HYDROGEN BOTTLE – работает на электролизе.

Выбор прибора для получения водородной воды

А погружные ионизаторы, например палочка VIONE MINERAL или бутылка VIONE MINERAL BOTTLE, являются минеральными ионизаторами. Они оживляют и насыщают воду благодаря специальным минеральным шарикам.

Водород вместе с азотом, кислородом и углеродом входит в группу так называемых элементов-органогенов.
Именно из этих элементов в основном и состоит организм человека. Доля водорода в нем по массе достигает 10%, а по числу атомов 50% (каждый второй атом в организме – водород).
Водород и самый распространенный элемент в нашей вселенной – его доля составляет около 75% по массе и 92% по числу атомов. В отличие от кислорода, существующего как в природе, так и в организме в свободном виде, водород почти полностью находится в виде его соединений (основное соединение водорода – вода).

Биологическая роль водорода

Водород как отдельный элемент не обладает биологической ценностью. Для организма важны соединения, в состав которых он входит, а именно вода, белки, жиры, углеводы, витамины, биологически активные вещества (за исключением минералов) и т.д. Наибольшую ценность, конечно, представляет соединение водорода с кислородом – вода, которая фактически является средой существования всех клеток организма. Другой группой важных соединений водорода являются кислоты – их способность высвобождать ион водорода делает возможным формирование рН среды. Немаловажной функцией водорода также является его способность образовывать водородные связи, которые, например, формируют в пространстве активные формы белков и двухцепочечную структуру ДНК.

Основные пищевые источники водорода

Водород содержится практически во всех пищевых веществах, однако основное его количество попадает в организм в виде воды.

Дефицит водорода

Причины дефицита водорода

Дефицита водорода как такового не бывают, наблюдают дефицит его соединений, например, воды при ее недостаточном поступлении в организм или некомпенсированном ускоренном выведении.

Последствия дефицита водорода

Также как и в случае причин, наблюдают последствия дефицита его соединений, чаще всего воды. В этом случае наблюдают: обезвоживание, чувство жажды, снижение тургора тканей, сухость кожи и слизистых оболочек, повышение концентрации крови, артериальная гипотензия.

Избыток водорода

Избытка водорода как такового тоже не бывает, возможен избыток поступления его соединений. В этом случае наблюдают картину, характерную для конкретного соединения. Например, в случае избытка воды (гипергидратация) чаще всего наблюдают отеки.

презентация студента по теоретическому материалу в рамках программы.

Вложение	Размер
презентация, выполненная студентом под моим руководством.	2.57 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

В одород в организме человека Выполнил : студент Новиков Игнат Проверил : преподаватель Архангельская О.А. ДЕПАРТАМЕНТА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ№1 Москва. 2015

Содержание 1. Информация об элементе 2. Метаболизм водорода 3. Роль водорода в организме 4. Патологии обмена водорода 5. Вывод

Информация об элементе Газ без цвета, запаха и вкуса. Водород входит в группу так называемых элементов-органогенов. Именно из этого элемента в основном и состоит организм человека. Доля водорода в нем по массе достигает 10%, а по числу атомов 50% (каждый второй атом в организме – водород). Вода же в свою очередь - самая значительная относительно количества составная часть организма. На неё приходится около 60 % массы тела у мужчин и 55 % - у женщин.

Метаболизм водорода Суточная потребность в водороде: не нормируется. Поступление водорода происходит с приёмом пищи и дыханием.

Функции водорода Для организма важны соединения, в состав которых он входит, а именно вода , белки , жиры , углеводы , витамины , биологически активные вещества (за исключением минералов) и т.д. Наибольшую ценность, конечно, представляет соединение водорода с кислородом – вода, которая фактически является средой существования всех клеток организма .

Другой группой важных соединений водорода являются кислоты – их способность высвобождать ион водорода делает возможным формирование рН среды.

Немаловажной функцией водорода также является его способность образовывать водородные связи, которые, например, формируют в пространстве активные формы белков и двухцепочечную структуру ДНК.

Пищевые источники Водород содержится практически во всех пищевых веществах, однако основное его количество попадает в организм в виде воды . В среднем, взрослый человек должен выпивать в день 2 – 2,5 литра воды, в дни активных занятий спортом — 3 – 3,5 литра. Однако ваши личные потребности могут не совпадать с этим среднестатистическим, так как у каждого организма свой питьевой режим. Рассчитать необходимое количество можно по двум простым формулам (для мужчин и для женщин): Мужчины: Вес тела х 35 Женщины: Вес тела х 31

Патология обмена водорода Выражается она в гипер - и гипогидратации . Преобладание поступления воды в организм над ее выделением ведет к позитивному водному балансу, увеличение количества воды в организме - гипергидратации . Это состояние может наблюдаться при тяжелой сердечно-сосудистой недостаточности, при аллергических и воспалительных процессах, опухолях, голодании. Проявляется отеками, возникновением транссудатов в полостях тела. При некоторых состояниях в тканях и органах утруждается циркуляция воды и возникает позитивный водный баланс, особенно при паразитарном заболевании фасциолёзе , болезнях сердца и т.д.

Обзор

Всё именно так и выглядит под микроскопом! Верьте мне, я эксперт!

рисунок автора статьи

Автор

Редакторы

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Все рассказанное в этой статье не новая информация для науки. Некоторые факты открыты уже более столетия назад, некоторые совсем недавно. Зато здесь есть красивые фотографии самих бактерий и их местообитаний!

В глубинах ночных океана,
Куда не дотянемся мы,
Из черного дна неустанно
Крутые восходят дымы.

Среди закипающей черни,
Рождающей множество руд,
Огромные плоские черви
В горячих рассолах живут.

Едят они серу на ужин,
Вкушая от этих щедрот.
Здоровью их даром не нужен
Полезный для нас кислород.

И в час, когда вспыхнет пожаром
Земная недолгая плоть,
И ядерным смертным ударом
Людей покарает Господь,

И солнце погаснет, и реки
Покроются пепельным льдом,
Они лишь освоят навеки
В наследство доставшийся дом.

И ступят на цепкую лапу,
Что станет позднее ногой, —
Начало другого этапа,
И будущей жизни другой.

Александр Городницкий

И бактерии, и археи — микроорганизмы, причем прокариоты (то есть лишенные ядра). Однако различия между ними очень существенны, на что впервые указал Карл Вёзе [3], введший в обиход трехдоменную классификацию жизни на Земле [4]. Что интересно, объединение этих форм жизни воедино во времена, практически столь же древние, что и LUCA [5], [6], породило третий домен жизни — эукариот (организмов с клеточным ядром, к которым относятся простейшие, грибы, растения и животные [7]). — Ред.

Типы питания

Используя эту информацию, мы можем сказать, что хемолитоавтотрофы — это организмы, которые используют энергию химических связей и неорганические вещества для получения внутренней (собственной) энергии, которую, в том числе, они расходуют на создание органики из неорганических соединений углерода. Чисто для справки: человек является типичным хемоорганогетеротрофом.

Секреты метаболизма

Для наглядного примера используем электрон-транспортную цепь митохондрии (она работает в человеке) (рис. 1). Оранжевым показан путь электрона; конкретно в митохондрии он приходит из цикла Кребса, но изначально его отдает донор электронов.

Рисунок 1. Митохондриальная электрон-транспортная цепь. ATP = АТФ.

Поедающие азот

Основная еда — аммиак (NH₃) или нитрит (NO₂ − ). Стоит сказать, что подобное встречается только у бактерий, и их называют нитрифицирующими. В зависимости от того, чем они выбрали питаться (аммиаком или нитритом), их делят на нитрозобактерий (класс Betaproteobacteria) и нитробактерий (род Nitrobacter, род Nitrococcus, род Nitrospina) соответственно. Дышат они кислородом.

И если нитробактерии нуждаются в соседстве с нитрозобактериями, то последние могут жить отдельно, так как аммиак поступает из множества источников (рис. 2). Неравноценные отношения, не так ли? Жить они могут как в воде, так и в почве, был бы источник энергии.

Рисунок 2. Поедающие азот. а — Смешанная культура Nitrosospira штамм AHB1 (нитрозобактерия) и Nitrobacter штамм NHB1 (нитробактерия). Черные стрелки — нитробактерии, синие стрелки — нитрозобактерии. Просвечивающая электронная микроскопия. б — То, как я вижу эту микрофотографию.

Рисунок 3. Клетка Nitrospira inopinata со жгутиком. Просвечивающая электронная микроскопия, масштабная линейка 0,2 мкм. На вид обычная, а такая уникальная.

После открытия нитрифицирующих ассоциаций бактерий ученые задумались: а есть ли такой уникальный микроорганизм, который бы осуществлял полный цикл от аммиака до нитрата в одно лицо? И, в конце концов, его нашли. Обнаружили его в воде из нефтяной скважины на глубине 1000 м и назвали Nitrospira inopinata (рис. 3) [11]. Такую полную нитрификацию назвали комамоксом.

Рисунок 4. Некоторые подробности строения клетки аннамокс-бактерии. Масштабная линейка 0,2 мкм.

Нитрифицирующие, комамокс- и аннамокс-бактерии — обязательные участники глобального круговорота азота (рис. 5) [13]. Поступающий в почву аммоний от азотфиксаторов и редуцентов они переводят в нитрат, необходимый для растений, или молекулярный азот, возвращающийся в атмосферу.

Рисунок 5. Схема цикла азота

[13], рисунок с изменениями

Поедающие серу

Здесь основным источником энергии выступают элементная сера (S 0 ) и так называемые восстановленные неорганические соединения серы. Это такие вещества как политионаты (SO₃—(S)_n—SO₃), сульфид (S 2− , в том числе сероводород H₂S), сульфит (SO₃ 2− ) и тиосульфат ([S—SO₃] 2− ). Такое обилие субстратов (а это еще и не совсем полный список) подразумевает разнообразные метаболические пути, но конечным продуктом всегда остается серная кислота или, что примерно то же самое, ион сульфата (H₂SO₄/SO₄ 2− ).

Всех серных бактерий очень условно и с оговорками можно разделить на две группы: бесцветные серные бактерии и тионовые бактерии. Бесцветные делают запасы элементной серы в виде серных глобул (а то вдруг голод), которая образуется после использования сероводорода как источника энергии (рис. 6 и рис. 7). Впоследствии они могут подъедать ее с образованием сульфита. А тионовые сразу извлекают максимум из еды, что они смогли найти, осуществляя полный цикл с выделением серной кислоты.

Рисунок 6. Поедающие серу. Трихомы штаммов Beggiatoa leptomitoformis D-401 (а) и D-402 (б) (бесцветная серная бактерия). Фазовый контраст. Стрелочки указывают на серные глобулы. Именно на бактериях рода Beggiatoa С.Н. Виноградский открыл явление литотрофии.

Рисунок 7. Мат белых трихомных серных бактерий между корнями мангрового дерева на глубине примерно 1 м — необычное можно встретить намного ближе, чем вы думаете. Красной стрелкой указан мат.

В основном для дыхания эти бактерии используют кислород, но есть исключения. Некоторые представители родов Thioploca (рис. 8) и Thiomargarita имеют вакуоль, где запасают нитрат. Этот нитрат может быть заменой кислороду, когда последнего не оказывается в среде, — нитратное дыхание! Есть специфические ситуации, когда используется ион трехвалентного железа, но об этом далее.

Рисунок 8. Жизнь серных бактерий.

Одним из промежуточных продуктов подобных метаболических путей является сульфит (SO₃ 2− ). Он токсичен и имеет антимикробные свойства, но некоторые серные бактерии используют его как единственный источник энергии — настоящие экстремалы среди бактерий (рис. 9). Понятное дело, его нужно убрать из клетки, преобразовав в сульфат. Можно просто использовать кислород для этого, но тогда мы не получим энергию и электроны, а можно делать это с помощью ферментов. И вот в одном из вариантов с ферментами одним из возможных акцепторов электронов служит Fe 3+ — железное дыхание (рис. 10).

Рисунок 10. Примеры уравнений ассимиляции соединений серы

Возможность питания серой распространена по многим отделам и практикуется очень разными и далекими в плане родства бактериями. Судя по всему, это очень древний биохимический процесс, который мог быть унаследован от общего предка.

Поедающие железо

Рисунок 12. Это не последствия экологической катастрофы, это бурное развитие железных бактерий. На первой фотографии — ручей Гессенбах, Германия (Maria Fabisch, 2009); на второй — отложения трехвалентного железа на почве вокруг ручья (Felix Beulig, 2011).

Во-вторых, возникает проблема с добычей субстрата. Железо имеет валентности 2+ и 3+. Fe 2+ растворимо в воде, и его легко использовать, но также легко оно окисляется кислородом воздуха и выпадает в нерастворимый осадок Fe 3+ . Его, понятно, не получится использовать в пищу. У бактерий есть два пути: либо жить, где Fe 2+ много, а кислорода мало (тогда точно удастся отхватить свой кусочек) (рис. 12), либо жить в кислых местообитаниях, где не так активно идет образование осадка. Поэтому такой классический представитель железных хемолитотрофов как Acidithiobacillus ferrooxidans (рис. 13) живет в кислых водах (pH 4–5). Идеальные условия образуются для него в затопленных отработанных шахтах или кислых водоемах, где в результате действия подобных бактерий вода приобретает рыжий или охристый цвет (рис. 14).

Рисунок 13. Acidithiobacillus ferrooxidan; сканирующая электронная микроскопия

У железных бактерий дыхание может быть кислородным, тогда все достаточно типично:

4Fe 2+ + O₂ + 4H + → 4Fe 3+ + 2H₂O

Железные бактерии питаются разными соединениями железа, не только водорастворимыми, но и железными минералами, в частности, уже упомянутым пиритом FeS₂, причем некоторые могут использовать в этом соединении и серу, и железо. Эта способность наряду с возможностью жить в кислых водах идеально подходит для бактериального выщелачивания металлов. Бактерии переводят нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты, позволяя добывать цинк, медь, ванадий, уран и т.д. (рис. 15).

Рисунок 15. Медьсодержащая порода на отвалах Дегтярского рудника. Ценные ископаемые просто лежат никому не нужные. А с помощью бактериального выщелачивания из этой породы вполне возможно добыть медь.

Поедающие водород

Пора переходить к последнему в этой статье и, по моему мнению, одному из самых интересных типов питания. Водородная хемолитотрофия является самой распространенной среди бактерий. Как и железо, водород редко является единственным источником энергии — скорее, одним из возможных вариантов питания, и то дополнительных. Хотя у таких бактерий, как Aquifex pyrophilus (рис. 16), Hydrogenobacter thermophilus и Calderobacterium hydrogenophilum он если не единственный, то главный.

Рисунок 16. Клетки Aquifex pyrophilus ; фазовый контраст

Классические представители водородных бактерий — отдел Aquificae. В эволюционном плане этот отдел один из самых древних, и метаболизм с использованием водорода как субстрата — также достаточно старый способ. И если в эволюции появляется что-то хорошее (а молекулярный водород достаточно распространенный субстрат, хотя и концентрация его в отдельных точках мала), то это подхватывается, поэтому водородных микроорганизмов можно найти в отделах Proteobacteria, Firmicutes и среди архей.

Рисунок 17. Водородных бактерий можно найти, например, в геотермальных источниках Камчатки. а — Долина гейзеров. б — Кальдера вулкана Узон.

На самом деле есть микроорганизмы, выделяющие чистый водород, а не поглощающие его. Выделяется он как побочный продукт очень важной для биосферы реакции — азотфиксации (рис. 5). Благодаря ей, цианобактерии и клубеньковые бактерии возвращают атмосферный азот обратно в круговорот, делая его доступным для растений и рядом живущих организмов. Как можно заметить — ничто в природе не бесполезно, даже побочные продукты. Для человечества выделяющие водород бактерии также могут принести пользу: молекулярный водород — это экологически чистое топливо в практически неограниченных количествах [14]. Проблема только в разработки технологий его получения и использования.

Значение для планеты

Вы могли заметить, что я ничего не сказала про автотрофию этих бактерий. В этой статье я не ставила задачу подробное описание различных циклов ассимиляции неорганического углерода, а простое перечисление названий циклов не скажет ничего. Я обсуждала хемолитоавтотрофных бактерий (а практически все приведенные в этой статье бактерии — хемолитоавтотрофы) с той точки зрения, что конкретно они являются первым (а значит одним из главных) звеном в пищевых цепочках своих местообитаний. В места их жизни может не проникать свет, либо условия очень экстремальные для развития растений или других фотосинтетиков — высокая температура, очень кислый или очень щелочной водоем, высокая концентрация сероводорода, сульфита, токсичных металлов и т.д.

Такие бактерии участвуют в больших биогеохимических циклах азота, серы, железа, углерода, фосфора и т.д. Они связаны с азотфиксацией, переводом нерастворимых веществ в растворимые (доступные), возвращением элементов из глубин Земли (некоторая часть веществ уходит из круговорота и надолго запасается в толще — например, нефть, залежи железной руды, сероводорода). Причем хемолитотрофы — необходимый участник, без которого многие циклы просто остановились бы.

Человечество тоже научилось использовать их уникальность. Ранее уже упоминалось бактериальное выщелачивание металлов, которое позволяет по максимуму выработать породу. Рассуждают об использовании хемолитотрофов для добычи полезных ископаемых на других планетах. Некоторые из них используются в промышленности для производства лекарств и иных вещей.

Рисунок 18. Дай хоть небольшое послабление, и жизнь тут же расплодится. На фотографии знаменитое озеро Утренней Славы (Morning Glory Pool) в Йеллоустонском национальном парке, и его изменение с течением времени. До активного туризма озеро самоочищалось и поддерживало слишком высокую температуру для роста бактерий. Но многочисленные посетители стали кидать туда монетки на удачу, чем забили желоб настолько, что самоочищение стало невозможным. Температура упала до 70 °C, и начался бурный рост микроорганизмов (цветная каемка).

Заключение

Читайте также: