Плохие бактерии названия и три вида. Полезные и вредные бактерии человека
В организме человека обитает множество видов бактерий, среди которых выделяются полезные, патогенные и условно-патогенные формы. Рассмотрим особенности развития микробов, заболевания которые они провоцируют и способы заражения патогенами.
Существует мнение, что количество бактерий в организме человека превышает объем его собственных клеток в 10 раз. Однако последние исследования поставили под сомнение данный показатель. Согласно новым материалам, он варьирует в интервале от 1,5 до 2. Всего существует около 10 тыс. видов бактерий, которые приспособились к обитанию в различных условиях.
В организм человека они попадают из окружающей среды, в которой могут сохраняться длительное время. Патогенные формы являются возбудителями заболеваний, проявляющихся различной степенью интенсивности и опасности. Это может быть как легкая кожная сыпь, так и серьезное инфекционное проявление, представляющее угрозу для жизни пациента.
Бактерии появились на Земле примерно 3,5 миллиарда лет назад. Их строение незначительно отличается от современных видов. Все бактерии относятся к прокариотам, это значит, что в их клетке отсутствует оформленное ядро. Снаружи они окружены клеточной стенкой, которая сохраняет форму микроорганизма. Некоторые виды способны вырабатывать слизь, похожую на капсулу и защищающую микроб от высыхания. Существуют формы, которые могут активно перемещаться при помощи специальных жгутиков.
Внутреннее строение бактерий довольно простое. Клетка содержит основные включения:
- цитоплазму, которая на 75% состоит из воды, а остальные 25% составляют минеральные вещества;
- гранулы, являющиеся источником энергии для организма;
- мезосомы, необходимые для деления клетки и спорообразования;
- нуклеоид, содержащий генетическую информацию и выступающий в роли ядра;
- рибосомы, участвующие в синтезе белка;
- плазмиды.
Форма клеток бактерий может быть шарообразной, палочковидной, извитой или булавовидной. Они могут располагаться поодиночке или группами. В этом случае выделяют диплококки (попарное расположение), стрептококки (в виде цепочек), стафилококки (в форме виноградной лозы) и сарцины (размещение пакетом). Некоторые палочковидные бактерии при воздействии неблагоприятных условий образуют споры. Такие виды называются бациллы.
Все микроорганизмы размножаются делением клетки надвое. Причем скорость увеличения популяции может составлять всего 20 мин. Такая высокая интенсивность размножения наблюдается на пищевых продуктах и других питательных субстратах.
Полезные бактерии, обитающие в организме человека
К главным представителям полезной микрофлоры относятся:
- Бифидобактерии. Они обитают преимущественно в толстом кишечнике, где участвуют в активации пристеночного пищеварения. В процессе жизнедеятельности образуют естественный биологический барьер, который препятствует проникновению болезнетворных микроорганизмов и токсинов. Кроме того, они вырабатывают особые кислоты, подавляющие размножение патогенных и условно-патогенных форм. Без участия бифидобактерий не происходит синтез витаминов группы В и К, а также всасывание железа и кальция.
- Лактобактерии в процессе жизнедеятельности образуют лактазу, которая расщепляет молочный сахар. За счет выработки молочной кислоты они поддерживают необходимый уровень кислотности в кишечнике, а также ускоряют заживление пораженных участков ЖКТ. По аналогии с бифидобактериями они стимулируют иммунитет, активируя процесс фагоцитоза.
Эти микробы стоят на страже пищеварительного тракта, охраняя его от бесполезных микроорганизмов, которые могут поселиться в желудке и ухудшить состояние человека.
Нормальная микрофлора человека должна содержать оба вида микроорганизмов. Причем количество бифидобактерий может составлять до 95% от всего биоценоза организма, а лактобацилл – всего 5%. При этом последние обитают преимущественно во влагалище и полости рта.
Бифидо- и лактобактерии входят в состав препаратов, использующихся для нормализации микрофлоры человека. Они называются пробиотики, и помимо указанных микроорганизмов содержат пропионовокислые виды, термофильных стрептококков и лактококков. Комбинированные лекарства часто назначают при дисбактериозе, лечении антибиотиками, а также любых глистных инвазиях.
Для поддержания оптимального уровня полезных бактерий необходимо употреблять в пищу определенные продукты. Они должны состоять из компонентов, которые не перевариваются в верхних отделах кишечника, тем самым стимулируя размножение полезных микробов. К таким продуктам относятся сырые овощи, молочная продукция, отруби, крупы, ягоды, сухофрукты.
Патогенные формы коринебактерий
Микроорганизмы рода Corynebacterium относятся к грамположительным бактериям с формой тела в виде палочек. Большинство представителей обитают в природе и не представляют угрозы для здоровья человека. Однако несколько видов являются возбудителями серьезных заболеваний, требующих стационарного лечения.
Corynebacterium diphtheriae – немного изогнутые палочки с утолщением с одной стороны клетки. Их размер колеблется от 0,1 до 8 мкм. Как следует из названия, бактерия является причиной развития дифтерии. Симптомы заболевания зависят от места локализации патогена. Это может быть ротовая полость, нос, гортань, трахеи, бронхи, половые органы, кожа. Отравление организма человека происходит за счет выделения бактериями особого вещества, называемого экзотоксин. Его накапливание приводит к повышению температуры, лихорадке, головной боли, тошноте, дискомфорту в горле, увеличению лимфоузлов.
Другой вид Corynebacterium minutissimum провоцирует развитие дерматологических заболеваний. К одним из них относится эритразма, которая встречается только у взрослых людей. Проявляется в виде высыпаний на поверхности кожных складок: пахово-мошоночной, между ягодицами, иногда в межпальцевых зонах. Очаги поражения имеют вид коричневых пятен невоспаленной структуры, которые могут быть причиной невыраженного зуда. Бактерия хорошо сохраняется на бытовых предметах, в том числе на телефонах и планшетах.
Коринебактерии также являются частью нормальной микрофлоры толстого кишечника человека. Непатогенные формы активно применяются в промышленности для производства аминокислот, ферментов, а также сыров. Corynebacterium glutamicum используется при производстве глутаминовой кислоты, которая известна в качестве пищевой добавки Е620.
Стрептомицеты, их значение для человека
Род Streptomyces включает спорообразующие виды, которые обитают преимущественно в почве. Они образуют цепочки из клеток и напоминают по форме мицелий грибов. В процессе жизнедеятельности выделяют особые летучие вещества, которые придают земле характерный сырой запах. Необходимым условием существования стрептомицет является наличие молекулярного кислорода.
Многие виды способны производить ценные лекарственные вещества, относящиеся к группе антибиотиков (стрептомицин, эритромицин). В более ранние периоды стрептомицеты использовались для производства:
- Физостигмина, применяемого как болеутоляющее средство при повышении глазного давления;
- Такролимуса, необходимого для профилактики при пересадке почек, печени и костного мозга;
- Аллозамидина, проявляющего активность против насекомых и грибов.
Streptomyces bikiniensis является патогенной формой, провоцирующей развитие бактериемии. При данном заболевании бактерии попадают в кровь и могут распространяться по всему организму.
Helicobacter pylori как вредоносная бактерия
Хеликобактер пилори имеет спиралевидную форму клетки размером до 3 мкм. Она способна активно перемещаться даже в густой слизи при помощи жгутиков. Бактерия поражает различные участки желудка и двенадцатиперстной кишки, вызывая заболевание хеликобактериоз. Причиной появления язв и гастрита очень часто становится данный вид микроба.
Хеликобактер закрепляется на поверхности слизистой оболочки желудка, повреждая ее и провоцируя развитие воспалительного процесса. Заражение бактерией проявляется в виде повторяющихся сильных болей в области желудка, которые затихают после приема пищи. Изжога, тошнота, рвота, плохая перевариваемость мясных блюд также относятся к симптомам заболевания.
Существует мнение, что Helicobacter pylori является частью нормальной микрофлоры человека, а патологическое состояние наступает при увеличении ее численности. При этом в желудке людей обитает около 50 штаммов данной бактерии, из которых только 5 представляют опасность для здоровья. В случае назначения антибиотиков уничтожаются все особи микроорганизма, в том числе и безвредные.
Escherichia coli как представитель естественной микрофлоры человека
Кишечная палочка относится к палочковидным бактериям, играющим важную роль в функционировании ЖКТ. Они могут длительное время существовать в окружающей среде, в том числе почве, воде и фекалиях. Микроорганизмы быстро погибают при кипячении и воздействии хлорных растворов. Бактерии активно размножаются на пищевых продуктах, особенно в молоке.
Escherichia coli способна поглощать кислород из просвета кишечника, тем самым защищая от уничтожения полезные лакто- и бифидобактерии. Кроме того, она участвует в выработке витаминов группы В, жирных кислот, а также влияет на усвоение железа и кальция кишечником. В норме содержание бактерий в фекалиях человека должно составлять не более 108 КОЕ/г. Превышение данного показателя указывает на развитие дисбактериоза на фоне воспалительного процесса в организме.
Патогенные формы могут быть причиной инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта, сопровождающихся интоксикацией и лихорадкой. Энтеропатогенные штаммы кишечной палочки развиваются в тонком кишечнике у новорожденных детей и вызывают появление сильного поноса. У женщин при несоблюдении интимной гигиены бактерии могут попадать в мочеполовые органы, провоцируя развитие бактериурии.
Опасная бактерия Staphylococcus aureus
Золотистый стафилококк относится к неподвижным шарообразным микробам рода Staphylococcus. Клетки могут располагаться одиночно, парами или гроздьями. За счет содержания пигментов группы каротиноидов бактерия имеет золотистую окраску, которая заметна при изучении под микроскопом. Staphylococcus aureus отличается повышенной выносливостью к воздействию высоких температур, света и химических веществ.
Микроорганизм является причиной появления гнойно-воспалительных очагов заражения у человека. К основным зонам локализации патогена относятся носовые ходы и подмышечные области. Однако нередки случаи поражения гортани и желудочно-кишечного тракта. Бактерия широко распространена в медицинских учреждениях. Около 30% пациентов после госпитализации являются носителями золотистого стафилококка.
К основным симптомам заражения патогеном относятся повышение температуры тела, вялость, тошнота, отсутствие аппетита. При поражении кожи образуются небольшие пузыри, напоминающие ожоги, которые со временем превращаются в открытые ранки. Ринит, ангина, фарингит, пневмония могут развиваться при распространении патогена в дыхательных путях. Учащенное и болезненное мочеиспускание и боли в пояснице указывают на локализацию стафилококка в уретре.
Синегнойная палочка как один из патогенных видов бактерий
Бактерия относится к подвижным жгутиковым микроорганизмам, ее основное место обитания – почва и вода. В процессе жизнедеятельности она окрашивает среду питания в сине-зеленый цвет, с чем и связано ее название. Отличается высокой устойчивостью к воздействию препаратов из группы антибиотиков.
Pseudomonas aeruginosa опасна для людей со сниженным иммунитетом и, как правило, является внутрибольничной инфекцией. Заражение возможно через бытовые предметы, полотенца, необработанный медицинский инструмент. Повышенное скопление микроорганизма наблюдается на раневой поверхности и в глубине гнойных участков кожи.
Синегнойная инфекция может развиваться в:
- лор-органах и сопровождаться отитом, гайморитом;
- мочевыводящих путях с появлением уретрита, цистита;
- мягких тканях;
- кишечнике, вызывая дисбактериоз, энтерит, колит.
Бактерии наряду с вирусами являются возбудителями многочисленных заболеваний, которые не всегда поддаются лечению. Многообразие видов и их быстрое приспособление к воздействию медицинских препаратов делают микробы серьезной угрозой для здоровья человека. Однако в большинстве случаев заражения можно избежать, если соблюдать правила личной гигиены и укреплять иммунитет.
Микроорганизмы - это группа животных и растений очень малого размера, различить которые можно только при помощи микроскопа. Они могут быть вредными и полезными для человека, участвуют в природном круговороте веществ, процессах разложения органики, распада сложных веществ на более простые, брожении и т. д.
Микроорганизмы относятся к прокариотическим формам жизни, их клетки не имеют ядра, содержат мало органелл и устроены значительно проще, чем ядерные. Но несмотря на всю простоту такие клетки очень жизнеспособны, быстро размножаются и по степени выживаемости стоят выше, чем многоклеточные организмы.
Многие бактерии живут в кишечнике животных и помогают переваривать труднодоступную растительную пищу, вырабатывая необходимые ферменты, а также витамины и незаменимые аминокислоты. Среди полезных бактерий нужно отметить азотфиксирующие бактерии - симбионты бобовых растений. Клубеньковые бактерии вступают в симбиоз с корнями фиксируя азот, который в дальнейшем используется растениями для построения клеточных тканей для роста.
Однако среди микроорганизмов есть многочисленные патогенные штаммы, способные вызывать сильнейшие заболевания и приводить к летальным исходам. Среди таких можно выделить холеру, сибирскую язву, тиф и другие.
Многие виды полезных микроорганизмов применяются в пищевой промышленности. Так производятся кисломолочные продукты - йогурт, кефир и сыр, некоторые используются для засолки и закваски, что предотвращает порчу продуктов. Однако есть и вредные микроорганизмы приводящие к порче продукции. Среди таких выделяют плесень, различные виды грибов. Они изменяют химические и физические показатели продуктов, что в конечном итоге приводит к порче продукции и невозможности ее употребления в пищу.
К основным видам микроорганизмов относят следующие:
- Кокки - микроорганизмы имеющие округлую форму клетки, которые могут отличаться по взаимному расположению друг к другу. В зависимости от данного расположения их разделяют ещё на несколько групп. Например, клетки стрептококка выстраиваются в длинную цепочку шариков, диплококки существуют в форме двух соседствующих клеток, живущих постоянно в паре, стафилококки характеризуются тем, что их клетки в колонии расположены хаотично. При попадании в организм человека они способны вызывать серьезные заболевания. Однако, не все виды кокков являются вредными и могут существовать в симбиозе с организмом, не принося никакого вреда. Если у человека снижается иммунитет, то происходит вспышка размножения микроорганизмов и болезнь начинает прогрессировать.
- Палочковидные бактерии отличаются между собой размером, формой, могут образовывать споры. Бациллами называют бактерии способные к спорообразованию. К ним относятся палочки сибирской язвы и столбняка. Споры — это особые образования в жизни бактерий, предназначенные для переживания неблагоприятных условий. Клетка в данном случае покрывается твердой защитной оболочкой и способна длительное время пребывать в спящем состоянии, ожидая наступления благоприятных условий для развития. Некоторые споры настолько устойчивы, что способны переносить температуру более 120 градусов по Цельсию.
- Клетки заостренными концами, например, фузобактерии. Они являются представителями нормальной микрофлоры дыхательных путей и не представляют опасности для человека, а скорее наоборот помогают нормальному функционированию эпителиальных покровов;
- Клетки с утолщенными концами, по форме напоминают булаву. Явный представитель коринебактерия - возбудителем дифтерии;
- Клеточные формы с закругленными концами. Представитель - кишечная палочка, которая является необходимой для пищеварения в кишечнике;
- Палочковидные клетки с прямыми концами. Такая форма клетки у возбудителя сибирской язвы.
Как правило палочковидные бактерии в пространстве располагается хаотично по отношению друг другу, однако некоторые могут располагаться попарно или в виде цепочки. В первом случае это диплобактерии или диплобацилы, во втором - стрептобактерии или стрептобациллы.
Грамотрицательные и грамположительные бактерии
Более 100 лет назад датский ученый Грамм придумал краситель, который разделил мир бактерий на две группы - грамотрицательные и грамположительные бактерии. Они называются так из-за способности окрашиваться изобретенным красителем. Дело в том, что некоторые клетки покрыты дополнительной липидной оболочкой, препятствующей проникновению веществ в клеточную стенку и поэтому такие клетки не окрашиваются. И наоборот те, которые не имеют дополнительной липидной оболочки хорошо окрашиваются по Грамму, образуя устойчивую связь с клеточной стенкой.
Липидная оболочка грамотрицательных бактерий делает их более устойчивыми к антибиотикам, что является важной особенностью в медицинской диагностике заболеваний и подборе методов лечения. К грамотрицательным относятся хламидии и риккетсии, к грамположительным - стрептококки и стафилококки.
Аэробные и анаэробные бактерии
Наиболее просто устроенные бактерии проживают на больших глубинах под водой. Для их развития и не нужно наличие кислорода, в отличие от тех, которые более организованы и выбрались на сушу. Поэтому в современной науке бактерии разделяют на аэробные и анаэробные, в зависимости от их потребности в кислороде.
Аэробные организмы не могут существовать без кислорода:
- Облигатные аэробы - это такие микробы, которые свободно живут во внешней среде. Например, палочка Коха - возбудитель туберкулеза, довольно устойчива и может сохраняться в воде около 5 месяцев, а в тёплом увлажненным помещении до 7 лет;
- Микроаэрофилы. Таким микроорганизмам достаточно содержание кислорода в окружающей среде около 2%, где они могут нормально размножаться и развиваться. К таким относятся стрептококки - возбудители болезней верхних дыхательных путей.
Анаэробные организмы, для развития которых не нужен кислород:
- Облигатные анаэробы. Например, фузобактерии прекрасно чувствуют себя в среде с нулевым содержанием кислорода;
- Факультативные анаэробы. Могут развиваться без кислорода, например, гонококки или стрептококки;
- Аэротолерантные микроорганизмы. Для их развития не нужен кислород, но они способны жить в кислородосодержащей среде, например, бактерии, вызывающие скисание молока.
Бактерии - самые многочисленные жители планеты Земля. Они заселили ее в глубокой древности и продолжают существовать поныне. Некоторые виды даже мало изменились с тех пор. Бактерии полезные и вредные буквально окружают нас везде (и даже проникают внутрь других организмов). При довольно примитивном одноклеточном строении они являются одной из самых, наверное, эффективных форм живой природы и выделяются в особое царство.
Запас прочности
Эти микроорганизмы, что называется, в воде не тонут и в огне не горят. Буквально: выдерживают температуры до плюс 90 градусов, заморозку, отсутствие кислорода, давление - высокое и низкое. Можно сказать, что в них природа вложила огромный запас прочности.
Бактерии, полезные и вредные для человеческого организма
Как правило, бактериям, в изобилии населяющим наши тела, не уделяется должного внимания. Ведь они настолько малы, что, кажется, не имеют никакого существенного значения. Те, кто думает так, в значительной мере ошибаются. Бактерии полезные и вредные давно и надежным образом «колонизировали» другие организмы, успешно сосуществуют с ними. Да, их нельзя увидеть без помощи оптики, но они могут или причинить вред нашему телу.
Кто в кишечнике живет?
Врачи говорят, что если сложить вместе только лишь бактерии, обитающие в кишечнике, и взвесить - получится что-то около трех килограммов! С такой огромной армией нельзя не считаться. В непрерывно попадали многие из микроорганизмов, но только некоторые виды находят там благоприятные условия для проживания и жизнедеятельности. А в процессе эволюции даже образовали постоянную микрофлору, которая призвана выполнять важные физиологические функции.
«Мудрые» соседи
Бактерии в давно уже играют важную роль, хотя до самого последнего времени человек об этом и не догадывался. Они помогают своему хозяину в пищеварении и выполнении ряда других функций. Что же представляют собой эти невидимые соседи?
Постоянная микрофлора
99% населения постоянно проживают в кишечнике. Они ярые приверженцы и помощники человека.
- Основные полезные бактерии. Названия: бифидобактерии и бактероиды. Их подавляющее большинство.
- Сопутствующие полезные бактерии. Названия: кишечная палочка, энтерококки, лактобактерии. Их количество должно составлять 1-9% от общего числа.
Необходимо знать также, что при соответствующих негативных условиях все эти представители флоры кишечника (исключение - бифидобактерии) могут вызвать заболевания.
Что они делают?
Основные функции этих бактерий - помочь нам в процессе пищеварения. Замечено, что у человека при неправильном питании может возникать дисбактериоз. Как результат - застои и запоры и прочие неудобства. При нормализации сбалансированности питания болезнь, как правило, отступает.
Еще одна функция этих бактерий - сторожевая. Они следят за тем, какие бактерии полезные. За тем, чтобы «чужаки» не проникали в их сообщество. Если, к примеру, в кишечник пытается проникнуть возбудитель дизентерии - шигелла Зонне, они убивают ее. Однако, стоит заметить, что такое происходит только в организме относительно здорового человека, с хорошим иммунитетом. В противном случае - риск заболеть увеличивается в разы.
Непостоянная микрофлора
Примерно 1% в организме здорового индивидуума составляют так называемые условно-патогенные микробы. Они относятся к непостоянной микрофлоре. При нормальных условиях они выполняют определенные функции, не приносящие вред человеку, работают на благо. Но в определенной ситуации могут проявить себя в качестве вредителей. Это в основном стафилококки и различного рода грибы.
Дислокация в ЖКТ
Вообще-то, весь пищеварительный тракт имеет неоднородную и непостоянную микрофлору - бактерии полезные и вредные. Пищевод содержит таких же обитателей, как и в ротовой полости. В желудке находятся лишь некоторые, устойчивые к кислоте: лактобациллы, хеликобактеры, стрептококки, грибы. В тонкой кишке микрофлора также немногочисленна. Больше всего бактерий находится в толстой кишке. Так, испражняясь, человек способен выделять свыше 15 триллионов микроорганизмов в сутки!
Роль бактерий в природе
Она также, безусловно, велика. Выделяют несколько глобальных функций, без которых все живое на планете наверняка уже давно бы прекратило свое существование. Самая важная - санитарная. Бактерии поедают отмершие организмы, находящиеся в природе. Они, по сути своей, работают своеобразными дворниками, не позволяя накапливаться отложениям мертвых клеток. По-научному их называют сапротрофы.
Еще одна немаловажная роль бактерий - участие во всемирном на суше и на море. На планете Земля все вещества в биосфере переходят от одного организма к другому. Без некоторых бактерий этот переход попросту стал бы невозможен. Неоценима роль бактерий, например, в круговороте и воспроизводстве такого важного элемента, как азот. В почве существуют определенные бактерии, которые делают из азота в воздухе азотистые удобрения для растений (микроорганизмы проживают прямо в их корнях). Такой симбиоз между растениями и бактериями изучается наукой.
Участие в пищевых цепочках
Как уже было сказано, бактерии - самые многочисленные жители биосферы. А соответственно, могут и должны участвовать в свойственных природе животных и растений. Конечно же, для человека, например, бактерии не являются основной частью рациона (разве что можно использовать в качестве пищевой добавки). Однако существуют организмы, питающиеся бактериями. Этими организмами, в свою очередь, питаются другие животные.
Цианобактерии
Эти (устаревшее название данных бактерий, в корне неправильное с научной точки зрения) способны вырабатывать огромное количество кислорода в результате фотосинтеза. Когда-то давно именно они начали насыщать нашу атмосферу кислородом. Цианобактерии продолжают успешно это делать и по сей день, образуя определенную часть кислорода в современной атмосфере!
Строение
Бактерии - очень мелкие живые организмы. Их можно видеть только под микроскопом с очень сильным увеличением. Все бактерии одноклеточные. Внутреннее строение клетки бактерий не похоже на клетки растений и животных. У них нет ни ядра, ни пластид. Ядерное вещество и пигменты имеются, но в "распыленном" состоянии. Форма разнообразна.
Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой – клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи – капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула – не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.
На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.
Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, - нуклеиновая кислота – ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.
Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.
Образование спор
Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий. Споры – не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий – это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях. Споры у бактерий служат для перенесения неблагоприятных условий. Они образуются из внутренней части содержимого клетки. При этом вокруг споры формируется новая, более плотная оболочка. Споры могут переносить очень низкие температуры (до - 273 °С) и очень высокие. Споры не погибают при кипячении воды.
Питание
Многие бактерии имеют хлорофилл и другие пигменты. Они осуществляют фотосинтез, подобно растениям (цианобактерии, пурпурные бактерии). Другие бактерии получают энергию из неорганических веществ - серы, соединений железа и других, но источник углерода, как и при фотосинтезе, - углекислый газ.
Размножение
Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее. После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.
При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес – 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.
Роль бактерий в природе. Распространение и экология
Бактерии распространены повсеместно: в водоемах, воздухе, почве. В воздухе их меньше всего (но не в местах скопления людей). В водах рек их может быть до 400 000 в 1 см 3 , а в почве - до 1 000 000 000 в 1 г. Бактерии по-разному относятся к кислороду: для одних он необходим, для других губителен. Для большинства бактерий наиболее благоприятны температуры между +4 и +40 °С. Прямой солнечный свет вызывает гибель многих бактерий.
Встречаясь в огромном количестве (число их видов достигает 2500), бактерии играют исключительно важную роль во многих природных процессах. Вместе с грибами и почвенными беспозвоночными животными они участвуют в процессах разложения растительных остатков (опадающие листья, ветки и т.п.) до перегноя. Деятельность сапрофитных бактерий приводит к образованию минеральных солей, которые усваиваются корнями растений. Клубеньковые бактерии, живущие в тканях корней мотыльковых, а также некоторые свободноживущие бактерии обладают замечательной способностью усваивать атмосферный азот, недоступный для растений. Таким образом, бактерии участвуют в круговороте веществ в природе.
Микрофлора почвы. Количество бактерий в почве чрезвычайно велико – сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв. На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков. Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора – один из факторов образования почв. Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, - ризосферной микрофлорой.
Микрофлора водоёмов. Вода – природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается. Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая – 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные. По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.
Микрофлора воздуха.
Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем
микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время
могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от
недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество
микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени
года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем
микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными
предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над
лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше
микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий,
которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.
Микрофлора организма человека.
Тело человека, даже полностью здорового,
всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с
воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том
числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто
загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные
палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов.
Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками – прекрасная среда
для развития микроорганизмов. Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная
масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция
становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках
микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с
экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном
шаре. Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце,
печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы
попадают только во время болезни.
Значение бактерий в жизни человека
Большое значение имеют процессы брожения; так называют в основном разложение углеводов. Так, в результате брожения молоко превращается в кефир и другие продукты; силосование кормов - тоже брожение. Брожение происходит и в кишечнике человека. Без соответствующих бактерий (например, кишечной палочки) кишечник нормально не может функционировать. Гниение, полезное в природе, крайне нежелательно в быту (например, порча мясных продуктов). Не всегда полезно и брожение (например, скисание молока). Чтобы продукты не портились, их солят, сушат, консервируют, держат в холодильниках. Таким образом снижают деятельность бактерий.
Патогенные бактерии
Бактерии появились примерно 3,5-3,9 млрд лет назад, они были первыми живыми организмами на нашей планете. Со временем жизнь развивалась и усложнялась - появлялись новые, каждый раз более сложные формы организмов. Бактерии все это время не стояли в стороне, напротив, они были важнейшей составляющей эволюционного процесса. Именно они первыми выработали новые формы жизнеобеспечения, такие как дыхание, брожение, фотосинтез, катализ... а также нашли эффективные способы сосуществования практически с каждым живым существом. Исключением не стал и человек.
Но бактерии - целый домен организмов, насчитывающий более 10 000 видов. Каждый вид уникален и шел своим эволюционным путем, как следствие выработал свои уникальные формы сосуществования с другими организмами. Одни бактерии пошли на тесное взаимовыгодное сотрудничество с человеком, животными и прочими существами, - их можно назвать полезными. Другие виды научились существовать за счет других, используя энергию и ресурсы организмов-доноров, - их принято считать вредными или патогенными. Третьи пошли еще дальше и стали практически самодостаточными, все необходимое для жизнедеятельности они получают от окружающей среды.
Внутри человека, как и внутри прочих млекопитающих, живет невообразимо большое количество бактерий. В наших телах их в 10 раз больше, чем всех клеток организма вместе взятых. Среди них абсолютное большинство - полезные, но парадокс в том, что их жизнедеятельность, их присутствие внутри нас - это нормальное положение дел, они зависят от нас, мы в свою очередь от них и при этом признаков этого сотрудничества мы никак не ощущаем. Другое дело - вредные, например патогенные бактерии, оказавшись внутри нас их присутствие тут же становится заметным, а последствия их активности могут стать очень серьезными.
Полезные бактерии
Подавляющее большинство из них - это существа, живущие в симбиотических или мутуалистических связях с организмами-донорами (внутри которых живут). Обычно такие бактерии берут на себя часть функций, на которые не способен организм хозяина. Примером могут служить бактерии, живущие в пищеварительном тракте человека и перерабатывающие часть пищи, справиться с которой сам желудок не в состоянии.
Некоторые виды полезных бактерий:
Кишечная палочка (лат. Escherichia coli)
Является неотъемлемой частью флоры кишечника человека и большинства животных. Ее пользу трудно переоценить: расщепляет неусваиваемые моносахариды, способствуя пищеварению; синтезирует витамины группы K; предотвращает развитие патогенных и болезнетворных микроорганизмов в кишечнике.
Макрофотография: колония бактерий Escherichia coli
Молочнокислые бактерии (Lactococcus lactis, Lactobacillus acidophilus и др.)
Представители этого отряда присутствуют в молоке, молочных и ферментированных продуктах, и в то же время являются частью микрофлоры кишечника и ротовой полости. Способны сбраживать углеводы и в частности лактозу и вырабатывать молочную кислоту, которая является основным источником углеводов для человека. Посредством поддержания постоянно кислой среды сдерживают рост неблагоприятных бактерий.
Бифидобактерии
Наиболее значимое влияние бифидобактерии оказывают на грудных детей и млекопитающих, составляя до 90% их кишечной микрофлоры. По средством выработки молочной и уксусных кислот они полностью предотвращают развитие гнилостных и болезнетворных микробов в детском организме. Кроме того бифидобактерии: способствуют перевариванию углеводов; обеспечивают защиту кишечного барьера от проникновения микробов и токсинов во внутреннюю среду организма; синтезируют различные аминокислоты и белки, витамины группы K и B, полезные кислоты; способствуют всасыванию кишечником кальция, железа и витамина D.
Вредные (патогенные) бактерии
Некоторые виды патогенных бактерий:
Salmonella typhi
Эта бактерия является возбудителем очень острой кишечной инфекции, брюшного тифа. Salmonella typhi вырабатывает токсины опасные исключительно для людей. При заражении происходит общая интоксикация организма, которая приводит к сильной лихорадке, высыпанию по всему телу, в тяжелых случаях - к поражению лимфатической системы и как следствие к смерти. Ежегодно в мире фиксируется 20 млн случаев заболевания брюшным тифом, 1% случаев приводит к смерти.
Колония бактерий Salmonella typhi
Столбнячная палочка (Clostridium tetani)
Эта бактерия - одна из самых стойких и одновременно самых опасных в мире. Clostridium tetani вырабатывает чрезвычайно токсичный яд, столбнячный экзотоксин, приводящий к практически полному поражению нервной системы. Люди, заболевшие столбняком, испытывают страшнейшие муки: самопроизвольно до предела напрягаются все мышцы тела, происходят мощные судороги. Смертность чрезвычайно высока - в среднем около 50% инфицированных погибают. К счастью, еще в 1890 году была изобретена вакцина от столбняка, ее делают новорожденным во всех развитых странах мира. В слаборазвитых странах от столбняка ежегодно погибает 60 000 человек.
Микобактерии (Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae и др.)
Микобактерии - семейство бактерий, часть из которых являются патогенными. Различные представители этого семейства вызывают такие опасные заболевания как туберкулез, микобактериоз, лепра (проказа) - все они передаются воздушно-капельным путем. Ежегодно микобактерии становятся причиной более 5 млн смертей.
