Микроорганизмы - это обширная группа преимущественно одноклеточных живых существ, значительно проще организованных, чем растения и животные. Они широко распространены в природе, например, в 1 г почвы или грунта водоема может содержаться до 2-3 млрд. микроорганизмов. Считается, что современной микробиологии известно не более 10% видов микроорганизмов, существующих в природе.

К микроорганизмам относятся бактерии, микоплазмы, актиномицеты, дрожжи, микроскопические грибы и водоросли. Прежде всего микроорганизмы подразделяются на прокариотов ( содержат примитивное ядро, не имеющее оболочки) и эукариотов ( содержат ядро, имеющее оболочку и содержащее набор хромосом, сходные с клетками высших растений и животных). К микроорганизмам-прокариотам относятся бактерии, микоплазмы, актиномицеты, к эукариотам – дрожжи, микроскопические грибы, водоросли.

Морфология и жизненный цикл микроорганизмов чрезвычайно разнообразны. В процессе эволюции они адаптировались к самым различным экологическим условия.

Необычайная устойчивость микроорганизмов к различным факторам внешней среды позволяет им занимать крайние границы биосферы. Их обнаруживают в грунте океана на глубине 11 км, на поверхности ледников а Арктике и Антарктике, высоко в горах, в почвах пустынь и в атмосфере на высоте 20 км.

В основу классификации бактерий положены как раз условия их существования и жизнедеятельности. Классифицируются бактерии по типу источника энергии, донору электронов, источнику углерода, кислотности среды обитания, температуре роста и размножения, по отношению к кислороду, давлению и других параметров, обеспечивающих их активную жизнедеятельность.

Источником энергии при паратрофном способе питания являются живые организмы, при хемотрофном источником энергии являются химические реакции, а при фототрофном – фотохимические реакции. У литотрофных микроорганизмов донором электронов являются неорганические вещества, а у органотрофных – органические. Источником углерода для автотрофных микроорганизмов служит углекислота, а для гетеротрофных – органические вещества.

Большинство бактерий предпочитают среду с нейтральным значением величины рН, однако ацидофильные микроорганизмы могут развиваться в сильно кислой среде при рН менее 1, в то время как синезеленые микроорганизмы свой жизненный цикл осуществляют при рН 13.

Психрофильные микроорганизмы растут при температуре до – 6^оС, для мезофильных бактерий оптимальной температурой для роста и жизнедеятельности является температура 25-35^оС( максимальная 38-45^оС), а термофильные микроорганизмы способны выдерживать температуру до 70-90^оС.

По отношению к кислороду бактерии делятся на аэробы, которые осуществляют окислительные дыхательные процессы с участием кислорода и в протекающем при этом энергетическом метаболизме кислород является акцептором электронов: и анаэробы, которые осуществляют дыхательные процессы при окислении органических веществ за счет восстановления неорганических соединений, содержащих связанный кислород – углекислота, сульфаты, нитраты. Для строгих анаэробов свободный кислород токсичен. По кислородному режимы бактерии могут быть строгими или факультативными аэробами или анаэробами.

Микроорганизмы могут существовать при значительном давлении, так барофилы, выделенные в Филиппинской впадине осуществляют свою жизнедеятельность при давлении 100 МПа, Рекордистом среди бактерий являются Bacillus subtilus, которые выдерживают давление в 2000 МПа.

В месторождениях полезных ископаемых микроорганизмы принимают участие в трансформации различных минеральных форм, превращениях элементов, в их осаждении и растворении, в образовании новых химических соединениях, в миграции элементов и их соединений и, наконец, в образовании самих месторождений полезных ископаемых.

Рассмотрим классификацию и характеристику основных видов микроорганизмов (таблица.1) , которые используются в процессах биотехнологии металлов.

Таблица 1 - Основные виды микроорганизмов, используемых в процессах биогидрометаллургии

Прежде всего это бактерии, окисляющие Fe²⁺, S⁰ и сульфидные минералы, классификация которых приведена на рисунке 2.

. В рудных месторождениях кроме этих микроорганизмов встречаются другие, которые обитают в широком диапазоне pH (от 0,5 до 10) и населяют практические все экологические ниши месторождений сульфидсодержащих руд.

Тионовые бактерии рода Acidithiobacillus (рисунок 3 ) являются строгими аэробами, т.е. способными развиваться только при наличии свободного кислорода. Для своей жизнедеятельности эти микроорганизмы используют реакции окисления неорганических соединений, протекающие с поглощением кислорода. Наиболее важным свойством тионовых бактерий с точки зрения гидрометаллургических процессов является их способность участвовать в окислении сульфидных минералов и регенерации химических окислителей.

Наибольшее практическое значение в процессах бактериального окисления и выщелачивания имеют железоокисляющие микроорганизмы Acidithiobacillus ferrooxidans, присутствующие повсеместно в месторождениях сульфидных, сульфидсодержащих угольных, золотых, урановых и др. руд. Это неспорообразующие подвижные хемолитоавтотрофные клетки (рисунок 4). Бактерии имеют длину 0,8 - 1 мкм и толщину 0,4 - 0,5 мкм. Передвигаются они при помощи полярного жгутика, длина которого составляет 12 мкм.

  Классификация бактерий, окисляющих Fe ²⁺ , S ⁰ и MeS

Рисунок 2