خصائص الطحالب الدقيقة والتصنيف والتطبيقات

ال الطحالب إنها كائنات حقيقية النواة ، كائنات حية ضوئية ، أي أنها تحصل على الطاقة من الضوء وتوليف غذائها. أنها تحتوي على الكلوروفيل والأصباغ التبعي الأخرى التي تمنحهم كفاءة التمثيل الضوئي كبيرة.

وهي أحادية الخلية ، ومستعمرة - عندما يتم تأسيسها على أنها مجاميع - وخيطية (مفردة أو مستعمرة). فهي جزء من العوالق النباتية ، إلى جانب البكتيريا الزرقاء (بدائيات النوى). العوالق النباتية عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة الضوئية المائية التي تطفو بشكل سلبي أو قللت من الحركة.

توجد الطحالب المجهرية من الإكوادور الأرضية إلى المناطق القطبية ومعترف بها كمصدر للجزيئات الحيوية والأيضات ذات الأهمية الاقتصادية الكبيرة. إنها مصدر مباشر للغذاء والأدوية والعلف والأسمدة والوقود ، بل إنها مؤشرات على التلوث.

مؤشر

• 1 الخصائص
  • 1.1 المنتجون الذين يستخدمون أشعة الشمس كمصدر للطاقة
  • 1.2 الموائل
• 2 التصنيف
  • 2.1 طبيعة الكلوروفيل
  • 2.2 البوليمرات القائمة على الكربون كاحتياطي للطاقة
  • 2.3 هيكل جدار الخلية
  • 2.4 نوع التنقل
• 3 تطبيقات التكنولوجيا الحيوية
  • 3.1 الغذاء البشري والحيواني
  • 3.2 مزايا استخدامه كغذاء
  • 3.3 تربية الأحياء المائية
  • 3.4 أصباغ في صناعة المواد الغذائية
  • 3.5 الطب البشري والبيطري
  • 3.6 الأسمدة
  • 3.7 مستحضرات التجميل
  • 3.8 معالجة مياه الصرف الصحي
  • 3.9 مؤشرات التلوث
  • 3.10 الغاز الحيوي
  • 3.11 الوقود الحيوي
• 4 المراجع

ملامح

المنتجون الذين يستخدمون أشعة الشمس كمصدر للطاقة

معظم الطحالب المجهرية تقدم تلوينًا أخضر لأنها تحتوي على الكلوروفيل (صبغة نباتية رباعي الصخور) ، مستقبِل ضوئي للطاقة الضوئية يسمح بإجراء عملية التمثيل الضوئي.

ومع ذلك ، فإن بعض الطحالب الصغيرة لها لون أحمر أو بني ، لأنها تحتوي على زانثوفيل (أصباغ كاروتينويد صفراء) ، والتي تحجب اللون الأخضر.

الموائل

أنها تعيش في بيئات مائية مختلفة حلوة ومالحة وطبيعية ومصطنعة (مثل حمامات السباحة وخزانات الأسماك). بعضها قادر على النمو في التربة ، في الموائل الحمضية وداخل الصخور المسامية (اللبية) ، في أماكن جافة جداً وباردة جداً.

تصنيف

تمثل الطحالب المجهرية مجموعة غير متجانسة للغاية ، لأنها متعددة الحبيبات ، أي تجمع أنواعًا من أسلاف مختلفة..

لتصنيف هذه الكائنات الحية الدقيقة ، تم استخدام العديد من الخصائص ، من بينها: طبيعة كلوروفيلها وموادها الاحتياطية للطاقة ، وهيكل جدار الخلية ونوع الحركة التي يقدمونها..

طبيعة الكلوروفيل

معظم الطحالب لديها نوع الكلوروفيل وهناك عدد قليل منها نوع آخر من الكلوروفيل المشتق من هذا.

العديد منهم ملزمون بالصور الفوتوغرافية ولا ينموون في الظلام. ومع ذلك ، فإن البعض ينمو في الظلام ويهدر السكريات والأحماض العضوية البسيطة في غياب الضوء.

على سبيل المثال ، يمكن لبعض الأساطيل والكلوروفيت استخدام الأسيتات كمصدر للكربون والطاقة. يستوعب البعض الآخر المركبات البسيطة في وجود الضوء (الضمور الضوئي) ، دون استخدامها كمصدر للطاقة.

البوليمرات القائمة على الكربون كاحتياطي للطاقة

وكمنتج لعملية التمثيل الضوئي ، تنتج الطحالب المجهرية مجموعة كبيرة ومتنوعة من بوليمرات الكربون التي تعمل كاحتياطي للطاقة.

على سبيل المثال ، تولد الطحالب الدقيقة لشعبة الكلوروفيتا نشا احتياطيا (α-1،4-D-glucose) ، يشبه إلى حد بعيد نشا النباتات العليا.

هيكل جدار الخلية

تقدم جدران الطحالب المجهرية مجموعة كبيرة ومتنوعة من التركيبات الكيميائية. قد يتكون الجدار من ألياف السليلوز ، عادةً مع إضافة الزيلان ، البكتين ، المانان ، الأحماض الألجنيك أو حمض الفوشيك.

في بعض الأعشاب البحرية تسمى الكالسيوم أو المرجان ، يعرض جدار الخلية ترسب كربونات الكالسيوم ، في حين أن البعض الآخر يقدم الكيتين.

الدياتومات ، من ناحية أخرى ، لديها السيليكون في جدارها الخلوي ، والتي تضاف إليها السكريات والبروتينات ، وتشكيل قذائف من التماثل الثنائي أو شعاعي (الإحباط). هذه القذائف لا تزال سليمة لفترة طويلة ، وتشكيل الحفريات.

الطحالب الدقيقة الأوجينية ، على عكس سابقاتها ، تفتقر إلى جدار الخلية.

نوع التنقل

الطحالب الدقيقة يمكن أن تقدم السوط (كما الحنديرة و dinoflagellates) ، ولكن أبدا أهداب الحاضر. من ناحية أخرى ، فإن بعض الطحالب المجهرية تعرقل الحركة في طورها الخضري ، ومع ذلك ، يمكن أن تكون أمشاشها متحركة.

تطبيقات التكنولوجيا الحيوية

الغذاء البشري والحيواني

في الخمسينيات من القرن العشرين ، بدأ العلماء الألمان في زراعة الطحالب الصغيرة بكميات كبيرة للحصول على الدهون والبروتينات التي تحل محل البروتينات الحيوانية والنباتية التقليدية ، وذلك بهدف تغطية استهلاك الماشية والإنسان..

في الآونة الأخيرة ، من المتوقع أن تكون زراعة الطحالب الضخمة واحدة من احتمالات مكافحة الجوع وسوء التغذية في العالم.

تحتوي الطحالب المجهرية على تركيزات غير عادية من العناصر الغذائية ، وهي أعلى من تلك التي لوحظت في أي نوع من أنواع النباتات العليا. غرام يومي من الطحالب هو بديل لتكملة نظام غذائي فقير.

مزايا استخدامه كغذاء

من بين مزايا استخدام الطحالب الدقيقة كغذاء ، لدينا ما يلي:

• ارتفاع معدل نمو الطحالب الدقيقة (لديهم عائد أعلى 20 مرة من فول الصويا لكل وحدة مساحة).
• يولد فوائد مقاسة في "الملف الدموي" وفي "الوضع الفكري" للمستهلك ، عن طريق تناول جرعات يومية صغيرة كمكمل غذائي.
• نسبة عالية من البروتين مقارنة بالأطعمة الطبيعية الأخرى.
• تركيزات عالية من الفيتامينات والمعادن: إن تناول 1 إلى 3 غرامات يوميًا من المنتجات الثانوية للمخلفات الدقيقة ، يوفر كميات ملحوظة من البيتا كاروتين (بروفيتامين A) وفيتامينات E و B المعقدة وعناصر الحديد والتتبع.
• مصدر غذائي نشط للغاية (مقارنة بجينسنغ وحبوب اللقاح التي يجمعها النحل).
• ينصح بها للتدريب كثافة عالية.
• نظرًا لتركيزه ووزنه المنخفض وسهولة النقل ، فإن المستخلص الجاف للطحالب المجهرية مناسب كغذاء غير قابل للتلف لتخزينه في حالات الطوارئ.

تربية الأحياء المائية

تستخدم الطحالب الدقيقة كغذاء في الاستزراع المائي بسبب محتواها العالي من البروتين (40 إلى 65٪ من الوزن الجاف) والقدرة على زيادة لون السلمونيد والقشريات مع أصباغها.

على سبيل المثال ، يتم استخدامه كغذاء لصدفتين في جميع مراحل النمو ؛ بالنسبة للمراحل اليرقية لبعض الأنواع من القشريات وللمراحل الأولى من بعض الأنواع السمكية.

أصباغ في صناعة المواد الغذائية

تستخدم بعض أصباغ الطحالب الصغيرة كإضافات في الأعلاف لزيادة تصبغ لحوم الدجاج وصفار البيض ، وكذلك لزيادة خصوبة الماشية.

تستخدم هذه الأصباغ أيضًا كملونات في منتجات مثل المارجرين والمايونيز وعصائر البرتقال والآيس كريم والجبن ومنتجات المخابز..

الطب البشري والبيطري

في مجال الطب البشري والبيطري ، يتم التعرف على إمكانات الطحالب الدقيقة ، وذلك بسبب:

• قلل من خطر الإصابة بمختلف أنواع السرطان وأمراض القلب والعيون (بفضل محتوى اللوتين).
• فهي تساعد على منع وعلاج أمراض القلب التاجية ، وتراكم الصفائح الدموية ، ومستويات الكوليسترول غير الطبيعية ، وهي واعدة للغاية لعلاج بعض الأمراض العقلية (بسبب محتوى أوميغا 3).
• أنها تقدم عمل مضاد للولادة ، وتحفيز الجهاز المناعي ، والحد من ارتفاع ضغط الدم وإزالة السموم.
• أنها تقدم عمل مبيد للجراثيم ومضاد للتخثر.
• زيادة التوافر الحيوي للحديد.
• تم إنشاء أدوية تعتمد على الطحالب العلاجية والوقاية من التهاب القولون التقرحي ، التهاب المعدة وفقر الدم ، من بين حالات أخرى..

الأسمدة

تستخدم الطحالب الدقيقة كأسمدة بيولوجية ومكيفات التربة. هذه الكائنات الحية الدقيقة الضوئية تغطي بسرعة التربة المحذوفة أو المحترقة ، مما يقلل من خطر التآكل.

بعض الأنواع تفضل تثبيت النيتروجين ، وقد مكنت ، على سبيل المثال ، زراعة الأرز في الأراضي التي غمرتها المياه لعدة قرون ، دون إضافة الأسمدة. وتستخدم الأنواع الأخرى لتحل محل الجير في الأسمدة المركبة.

تجميلي

تم استخدام مشتقات الطحالب الدقيقة في معاجين الأسنان المخصبة ، والتي تقضي على البكتيريا التي تسبب تسوس الأسنان.

كما تم تطوير الكريمات التي تشمل هذه المشتقات لخصائصها المضادة للأكسدة والوقاية من الأشعة فوق البنفسجية.

معالجة المياه العادمة

يتم استخدام الطحالب المجهرية في عمليات تحويل المادة العضوية من المياه العادمة ، وتوليد الكتلة الحيوية والمياه المعالجة للري. في هذه العملية ، توفر الطحالب الدقيقة الأكسجين الضروري للبكتيريا الهوائية ، مما يؤدي إلى تدهور الملوثات العضوية.

مؤشرات التلوث

بالنظر إلى الأهمية البيئية للطحالب الدقيقة كمنتج أولي للبيئات المائية ، فهي مؤشرات على التلوث البيئي.

بالإضافة إلى ذلك ، لديهم قدرة كبيرة على تحمل المعادن الثقيلة مثل النحاس والكادميوم والرصاص ، وكذلك الهيدروكربونات المكلورة ، والتي يمكن أن تكون مؤشرات على وجود هذه المعادن.

الغاز الحيوي

بعض الأنواع (على سبيل المثال, شلوريلا و سبيرولينا) ، تم استخدامها لتنقية الغاز الحيوي ، لأنها تستهلك ثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون غير العضوي ، بالإضافة إلى التحكم في نفس الوقت في درجة الحموضة المتوسطة.

الوقود الحيوي

تقوم الطحالب البيولوجية الدقيقة بتصنيع مجموعة واسعة من المنتجات الحيوية الحيوية ذات الأهمية التجارية ، مثل الدهون والزيوت والسكريات والمركبات النشطة بيولوجيا.

العديد من الأنواع غنية بالدهون والهيدروكربونات المناسبة للاستخدام المباشر كوقود حيوي سائل عالي الطاقة ، بمستويات أعلى من تلك الموجودة في النباتات الأرضية ، ولديها أيضًا إمكانات كبديل لمنتجات تكرير الوقود الأحفوري. هذا ليس مستغربا ، بالنظر إلى أن معظم النفط يعتقد أنه نشأ من الطحالب الدقيقة.

نوع, Botryococcus braunii, على وجه الخصوص ، لقد تم دراستها على نطاق واسع. من المتوقع أن يصل إنتاج زيت الطحالب المجهرية إلى 100 مرة أعلى من محاصيل الأراضي ، من 7500 إلى 24000 لتر من النفط لكل فدان في السنة ، مقارنة مع بذور اللفت والنخيل ، إلى 738 و 3690 لتر ، على التوالي..

مراجع

1. بورويتزكا ، م. (1998). الإنتاج التجاري للطحالب المجهرية: الأحواض والخزانات والدرنات والمخمرات. J. من التكنولوجيا الحيوية, 70 ، 313-321.
2. Ciferri، O. (1983). سبيرولينا ، الكائنات الحية الدقيقة الصالحة للأكل. Microbiol. تزيد السرعة., 47 ، 551-578.
3. Ciferri، O.، & Tiboni، O. (1985). الكيمياء الحيوية والإمكانات الصناعية للسبيرولينا. آن. القس Microbiol., 39 ، 503-526.
4. Count، J. L.، Moro، L. E.، Travieso، L.، Sanchez، E. P.، Leiva، A.، & Dupeirón، R.، et al. (1993). عملية تنقية الغاز الحيوي باستخدام الثقافات الدقيقة الطحالب. التكنولوجيا الحيوية. رسائل, 15 (3) ، 317-320.
5. Contreras-Flores، C.، Peña-Castro، J. M.، Flores-Cotera، L. B.، & Cañizares، R. O. (2003). التقدم في التصميم المفاهيمي لمفاعلات حيوية ضوئية لزراعة الطحالب المجهرية. INTERSCIENCE, 28 (8) ، 450-456.
6. Duerr، E. O.، Molnar، A.، & Sato، V. (1998). الطحالب المستزرعة كعلف للاستزراع المائي. J Mar Biotechnol, 7 ، 65-70.
7. لي ، ي. (2001). نظم وطرق ثقافة الكتلة المجهرية: حدودها وإمكاناتها. مجلة علم النفس التطبيقي, 13 ، 307-315.
8. Martínez Palacios، C. A.، Chavez Sanchez، M. C.، Olvera Novoa، M. A.، & Abdo de la Parra، M. I. (1996). مصادر بديلة لبروتينات الخضروات كبديل عن مسحوق السمك لتغذية الاستزراع المائي. ورقة مقدمة في وقائع الندوة الدولية الثالثة حول تربية الأحياء المائية ، مونتيري ، نويفو ليون ، المكسيك.
9. أوليزولا ، م. (2003). التنمية التجارية للتكنولوجيا الحيوية المجهرية: من أنبوب الاختبار إلى السوق. هندسة الجزيئات الحيوية, 20 ، 459-466.