ШТА ЈЕ ВИНОГРАДСКИ СТУПАЦ И ЧЕМУ СЛУЖИ? - БИОЛОГИЈА - 2025

Виноградски Колона је апарат који се користи за узгој различитих врста микроорганизама. Направио га је руски микробиолог Сергеј Виноградски. Раст микроорганизама биће стратификован кроз колону.

Стратификација се врши на основу нутритивних и еколошких потреба сваке групе организама. За то се уређају испоручују различите врсте хранљивих материја и извора енергије.

Виноградски колона. Преузето и уређено из: УПВД-БиоЕцоЛ3-2010, из Викимедиа Цоммонс.

Ступац је обогаћен медијум за културу у којем ће расти микроорганизми различитих група. Након периода сазревања који може трајати од неколико недеља до неколико месеци, ови микроорганизми ће бити доступни у специфичним микростаништима.

Створена микрохабитата зависиће од коришћеног материјала и односа између организама који се развијају.

Ко је био Сергеј Виноградски?

Сергеј Виноградски (1856-1953), творац колоне која носи његово име, био је руски микробиолог рођен у Кијеву, данашњој престоници Украјине. Поред микробиолога, био је и стручњак за екологију и истраживање тла.

Његов рад са микроорганизмима зависним од сумпора и биогеохемијским процесима азота донели су му велико признање. Описао је бројне нове микроорганизме, укључујући родове Нитросомона и Нитробацтер. Такође је био откривач хемосинтезе.

Међу многим признањима која је овај микробиолог добио као почасни члан Московског друштва природних наука.

Такође је био члан Француске академије наука. 1935. године добио је медаљу Лееувенхоек, признање које му је додељивала Краљевска холандска академија уметности и науке. Лоуис Пастеур га је позвао да буде шеф микробиологије на Пастеровом институту.

Шта је Виноградски ступац?

Овај уређај није ништа друго него стаклени или пластични цилиндар који садржи различите материјале. Цилиндар се напуни до једне трећине свог капацитета муљем или блатом богатом органском материјом.

Након тога се додају целулоза и било која друга органска материја, која ће послужити као извор органског угљеника. Као извор сумпора додаје се калцијум сулфат и додаје се калцијум карбонат за одржавање пХ равнотеже. Колона је употпуњена водом из реке, језера, бунара, итд.

Уређај тада мора сазрети или инкубирати под сунчевом или вештачком светлошћу у периоду од неколико недеља до неколико месеци. Након тога се кичма стабилише и успостављају се добро дефинисани микрохабитати. У сваком микростаништу ће се развијати специфични микроорганизми у складу са њиховим посебним захтевима.

Шта се догађа у кичми?

Први микроорганизми који ће колонизовати колону почеће да користе елементе колоне и ослобађају гасове и друге супстанце које ће инхибирати или погодовати развоју других врста.

Како време пролази, активност микроорганизама и абиотски процеси ће произвести хемијске и околне градијенте дуж стуба. Захваљујући томе створиће се разне нише за раст микроба.

Омогућујући овој колони да сазрева или се инкубира недељама или месецима на сунцу или вештачкој светлости, формирају се градијенти кисеоника и сулфида.

Ово омогућава развој структурираног микробног екосистема са широким спектром микрохабитата. На овај начин се у колони одвијају сви процеси који омогућавају одржавање циклуса хранљивих материја.

Горња област колоне, у контакту са ваздухом, биће најбогатија кисеоником, који ће полако дифундирати према доле.

Паралелно са тим, производи који настају у доњем делу колоне, продукт разградње целулозе и водоник сулфида, дифузноће вертикално према горе.

Зонирање Виноградског стуба

Анаеробна зона

Стварање и дифузија микробних метаболита, услед различитих хемијских градијената, потиче расподелу група организама у складу са њиховим захтевима.

Ова дистрибуција је слична оној успостављеној у природи. На овај начин, ступац Виноградског симулира вертикалну дистрибуцију микроба која се налази у језерима, лагунама, између осталог.

Доњи део колоне је у потпуности без кисеоника и уместо тога је богат водоник сулфидом. У овој области анаеробне бактерије као што је Цлостридиум разграђују целулозу. Добивају се производи ове разградне органске киселине, алкохоли и водоник.

Метаболити које производи Цлостридиум служе као супстрат за редукцију сулфата, нпр. Десулфовибрио. Они заузврат користе сулфате или друге облике делимично оксидираног сумпора.

Као крајњи производ ослобађају водоник сулфид и одговорни су за високе концентрације овог гаса у дну колоне.

Присуство бактерија које смањују сулфат на колони приказано је као тамна подручја на дну колоне. Изнад базалног појаса појављују се два плитка појаса, у којима се користи водоник-сулфид произведен у доњем појасу. У та два опсега доминирају анаеробне фотосинтетске бактерије.

Најосновнији део ових трака садржи бактерије зеленог сумпора (Хлоробиум). У следећем појасу доминирају љубичасте сумпорне бактерије рода Цхроматиум. У близини ових појасева појављују се бактерије које смањују гвожђе, попут Галлионелла, Бациллус или Псеудомонас.

Сумпорно зелене бактерије (Цхлоробиацеае) на дну Виноградског ступца. Фотографија са: кОцхстудиО, Микробиологие Практикум Университат Кассел Марз 2007. Преузето и уредјено са: хттпс://ес.м.википедиа.орг/вики/Арцхиво:Греен_д_виноградски.јпг.

Аеробна зона

Мало даље према колони, почиње да се појављује кисеоник, али у врло малим концентрацијама. То подручје се назива микроаерофилно.

Овде бактерије као што је Рходоспириллум и Рходопсеудомонас користе предности доступног оскудног кисеоника. Водоник сулфид инхибира раст ових микроаерофилних бактерија.

Аеробна зона је подељена у два слоја:

• Најосновнији од њих, представљен интерфејсом блато-вода.
• Спољашње подручје чини водени стуб.

Бактерије родова као што су Беггиатоа и Тхиотхрик развијају се на граници блато-вода. Ове бактерије могу оксидирати сумпор који долази из доњих слојева.

Водени стуб је са своје стране колонизован великом разноликошћу организама, укључујући цијанобактерије, гљивице и дијатоме.

Апликације

-Виноградски колона има различите намене, а међу најчешћим су:

-Истражите разноликост метаболизма микроба.

- Истраживање еколошких сукцесија.

-Обогаћивање или изолација нових бактерија.

-Биоремедијацијски тестови.

-Производња биохидрогена.

-Проучити утицај фактора животне средине на структуру и динамику микробне заједнице и повезане бактериофаге.

Референце

1. ДЦ Андерсон, РВ Хаирстон (1999). Виноградски колона и биофилми: модели за подучавање циклуса хранљивих материја и сукцесије у екосистему. Амерички наставник биологије.
2. ДЈ Естебан, Б. Хиса, Ц. Бартов-МцКеннеи (2015). Временска и просторна дистрибуција микробне заједнице Виноградског стуба. ПЛОС ОНЕ.
3. ЈП Лопез (2008). Виноградски стуб. Пример основне микробиологије у лабораторији средњег образовања. Еурека магазин о научној подуци и ширењу.
4. Сергеи Виноградски. На Википедији. Опоравак са ен.википедиа.орг.
5. МЛ де Соуса, ПБ де Мораес, ПРМ Лопес, РН Монтагнолли, ДФ де Ангелис, ЕД Бидоиа (2012). Текстилна боја се фотоелектролошки третира и прати под Виноградским ступовима. Наука о животној средини.
6. Виноградски колона. На Википедији. Опоравак са ен.википедиа.орг.