Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь - дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый мощный стимул. См. также ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
.

Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь - образование кислот. Так, при получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт, содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также уксусной кислоты и различных спиртов.

Выщелачивание руд. Бактерии применяются для выщелачивания бедных руд, т.е. переведения из них в раствор солей ценных металлов, в первую очередь меди (Cu) и урана (U). Пример - переработка халькопирита, или медного колчедана (CuFeS2). Кучи этой руды периодически поливают водой, в которой присутствуют хемолитотрофные бактерии рода Thiobacillus. В процессе своей жизнедеятельности они окисляют серу (S), образуя растворимые сульфаты меди и железа: CuFeS2 + 4O2 . CuSO4 + FeSO4. Такие технологии значительно упрощают получение из руд ценных металлов; в принципе, они эквивалентны процессам, протекающим в природе при выветривании горных пород.

Переработка отходов. Бактерии служат также для превращения отходов, например сточных вод, в менее опасные или даже полезные продукты. Сточные воды - одна из острых проблем современного человечества. Их полная минерализация требует огромных количеств кислорода, и в обычных водоемах, куда принято сбрасывать эти отходы, его для их "обезвреживания" уже не хватает. Решение заключается в дополнительной аэрации стоков в специальных бассейнах (аэротенках): в результате бактериям-минерализаторам хватает кислорода для полного разложения органики, и одним из конечных продуктов процесса в наиболее благоприятных случаях становится питьевая вода. Остающийся по ходу дела нерастворимый осадок можно подвергнуть анаэробному брожению. Чтобы такие водоочистные установки отнимали как можно меньше места и денег, необходимо хорошее знание бактериологии.

Другие пути использования. К другим важным областям промышленного применения бактерий относится, например, мочка льна, т.е. отделение его прядильных волокон от других частей растения, а также производство антибиотиков, в частности стрептомицина (бактериями рода Streptomyces).

Бактерии, окисляющие водород и использующие образующуюся при этом энергию для усвоения углерода (см. Хемосинтез). Окисление протекает по следующей схеме: 2H₂ + O₂ = 2H₂O + 138 кал. Все В. б. - Аэробы, т. е. развиваются только в присутствии кислорода. В связи со способностью В. б. синтезировать органическое вещество из углекислого газа они хорошо развиваются на минеральных средах, но могут расти и на мясо-пептонном агаре и других питательных средах; поэтому В. б. относят к миксотрофным организмам (См. Миксотрофные организмы). Способность окислять водород встречается у представителей различных систематических групп бактерий. Наиболее изучена Hydrogenomonas eutropha - широко распространённая в почве мелкая неспороносная подвижная, с полярным жгутиком палочка, образующая гладкие блестящие колонии жёлтого цвета. Окисляя водород, В. б. потребляют меньше кислорода, чем выделяется при электролизе воды. Поэтому аппараты, в которых выращиваются В. б., предложены для регенерации воздуха в кабине космонавтов. В. б. могут одновременно служить источником для получения белка.

А. А. Имшенецкий.

процесс связывания молекулярного азота (N₂) атмосферы и перевода его в азотистые соединения. А. осуществляется азотфиксирующими микроорганизмами (См. Клубеньковые бактерии), в том числе клубеньковыми бактериями (См. Клубеньковые бактерии), и др. микроорганизмами (бактерии, актиномицеты, дрожжи, грибы и сине-зелёные водоросли), обитающими в почвах, пресных водоёмах, морях и океанах. А. - важнейший биологический процесс, играющий большую роль в круговороте Азота в природе и обогащающий почву и водоёмы связанным азотом. В атмосфере содержится над 1 га почвы более 70 000 т свободного азота, и только в результате А. часть этого азота становится доступной для использования высшими растениями. Свободноживущие азотфиксирующие бактерии связывают несколько десятков килограммов азота на 1 га в год. Сине-зелёные водоросли на рисовых полях фиксируют до 200 кг/га азота в год. Общая прибыль азота (в надземных органах и пожнивных остатках) при культивировании бобовых растений составляет от 57,5 до 335 кг/га в год. Количество азота, внесённого в почву бобовыми растениями за счёт деятельности клубеньковых бактерий, достигает 100 - 250 кг/га за сезон. Естественно, этот процесс имеет большое значение для улучшения почв и повышения урожайности с.-х. культур. С этой целью перед посевом семена бобовых смешивают с препаратами клубеньковых бактерий, делают бобовые предшественниками злаков в севообороте, сеют кукурузу с клевером, вику с овсом и пр. Исследование механизма А. очень важно. Ещё в 1894 С. Н. Виноградский предположил, что в результате А. образуется аммиак. Современными методами исследования, в том числе с применением тяжёлого изотопа азота (N¹⁵), это предположение подтверждено. А. Н. Бах полагал (1934), что А. - результат сопряжённого действия окислительно-восстановительных ферментов. Установлено, что восстановление молекулярного азота (N₂) до аммиака (NH₃) происходит при участии ферментной системы, содержащей железо, молибден, магний и функционирующей как переносчик электронов к N₂. Азотфиксирующие ферментные системы катализируют восстановление N₂ в присутствии источника энергии - аденозинтрифосфата (АТФ) и восстановителя, например молекулярного водорода (H₂) или гидросульфита (Na₂S₂O₄). Т. о., собственно А., осуществляемая при помощи ферментов, не нуждается в кислороде и является восстановительным процессом.

Лит.: Кретович В. Л., Любимов В. И., Биохимия фиксации азота, "Природа", 1964, № 12, с. 14-21; Мишустин Е. Н., Шильников а В. К., Биологическая фиксация атмосферного азота, М., 1968.

В. Л. Кретович, В. И. Любимов.