Wissenschaft und Leben // Illustrationen

Staphylococcus aureus.

Spirilla.

Trypanosoma.

Rotaviren.

Rickettsie.

Yersinien.

Leishmania.

Salmonellen.

Legionellen.

Schon vor 3.000 Jahren vermutete der große Grieche Hippokrates, dass ansteckende Krankheiten von Lebewesen verursacht und übertragen werden. Er nannte sie Miasma. Aber das menschliche Auge konnte sie nicht unterscheiden. Ende des 17. Jahrhunderts schuf der Niederländer A. Leeuwenhoek ein ausreichend leistungsfähiges Mikroskop, und erst dann war es möglich, eine Vielzahl von Bakterienformen zu beschreiben und zu zeichnen - Einzeller, von denen viele die Erreger verschiedener Bakterien sind menschliche Infektionskrankheiten. Bakterien sind eine der Arten von Mikroben ("Mikrobe" - aus dem Griechischen "micros" - klein und "bios" - Leben), jedoch die zahlreichsten.

Nach der Entdeckung von Mikroben und dem Studium ihrer Rolle im menschlichen Leben stellte sich heraus, dass die Welt dieser kleinsten Organismen sehr vielfältig ist und einer gewissen Systematisierung und Klassifizierung bedarf. Und heute verwenden Experten ein System, nach dem das erste Wort im Namen eines Mikroorganismus die Gattung und das zweite den Artnamen der Mikrobe bedeutet. Diese Namen (normalerweise lateinisch oder griechisch) sind "sprechend". Daher spiegelt der Name einiger Mikroorganismen einige der auffälligsten Merkmale ihrer Struktur wider, insbesondere die Form. Zu dieser Gruppe gehören vor allem Bakterien. In der Form werden alle Bakterien in kugelförmige - Kokken, stäbchenförmige - eigentlich Bakterien und gewundene - Spirilla und Vibrios unterteilt.

Kugelförmige Bakterien- pathogene Kokken (vom griechischen "coccus" - Korn, Beere), Mikroorganismen, die sich nach ihrer Teilung in der Lage der Zellen voneinander unterscheiden.

Die häufigsten von ihnen sind:

- Staphylokokken(aus dem Griechischen "stafile" - eine Weintraube und "kokkus" - ein Korn, eine Beere), die wegen der charakteristischen Form einen solchen Namen erhielt - eine Traube, die einer Weintraube ähnelt. Die Art dieser Bakterien hat die pathogenste Wirkung. Staphylococcus aureus(„Staphylococcus aureus“, da es goldfarbene Cluster bildet), die verschiedene eitrige Krankheiten und Lebensmittelvergiftungen verursachen;

- Streptokokken(aus dem Griechischen "streptos" - eine Kette), deren Zellen nach der Teilung nicht auseinandergehen, sondern eine Kette bilden. Diese Bakterien sind die Erreger verschiedener entzündlicher Erkrankungen (Tonsillitis, Bronchopneumonie, Mittelohrentzündung, Endokarditis und andere).

stäbchenförmige Bakterien oder Stäbchen,- Dies sind Mikroorganismen mit zylindrischer Form (vom griechischen "Bakterium" - ein Stab). Von ihrem Namen stammt der Name aller dieser Mikroorganismen. Aber auch solche Bakterien, die Sporen bilden (eine Schutzschicht, die vor widrigen Umwelteinflüssen schützt) werden genannt Bazillen(vom lateinischen "bacillum" - ein Stock). Zu den sporenbildenden Stäbchen gehört der Anthrax-Bazillus, eine schreckliche Krankheit, die seit der Antike bekannt ist.

Die verdrehten Formen von Bakterien sind Spiralen. Zum Beispiel, Spirale(von lat. „spira“ – Biegung) sind Bakterien, die die Form spiralförmig gebogener Stäbchen mit zwei oder drei Windungen haben. Dies sind harmlose Mikroben, mit Ausnahme des Erregers der „Rattenbisskrankheit“ (Sudoku) beim Menschen.

Eine besondere Form spiegelt sich auch im Namen der zur Familie gehörenden Mikroorganismen wider Spirochäte(aus dem Lateinischen "spira" - Biegung und "Hass" - Mähne). Zum Beispiel Familienmitglieder Leptospira zeichnen sich durch eine ungewöhnliche Form in Form eines dünnen Fadens mit kleinen, eng beieinander liegenden Locken aus, die sie wie eine dünne, verdrehte Spirale aussehen lassen. Und schon der Name "Leptospira" wird als solcher übersetzt - "enge Spirale" oder "schmale Locke" (aus dem Griechischen "leptos" - schmal und "spera" - Gyrus, Locke).

Corynebakterien(Erreger von Diphtherie und Listeriose) haben an den Enden charakteristische keulenförmige Verdickungen, worauf der Name dieser Mikroorganismen hinweist: von lat. "korine" - eine Keule.

Heute alles bekannt Viren auch in Gattungen und Familien gruppiert, auch aufgrund ihrer Struktur. Viren sind so klein, dass, um sie durch ein Mikroskop zu sehen, es viel stärker sein muss als ein herkömmliches optisches. Ein Elektronenmikroskop vergrößert hunderttausendfach. Rotaviren hat seinen Namen vom lateinischen Wort "rota" - ein Rad, da Viruspartikel unter einem Elektronenmikroskop wie kleine Räder mit einer dicken Hülse, kurzen Speichen und einem dünnen Rand aussehen.

Und der Name der Familie Coronaviren aufgrund des Vorhandenseins von Zotten, die durch einen schmalen Stiel am Virion befestigt sind und sich zum entfernten Ende hin ausdehnen und der Sonnenkorona während einer Sonnenfinsternis ähneln.

Der Name einiger Mikroorganismen ist mit dem Namen des Organs verbunden, das sie infizieren, oder der Krankheit, die sie verursachen. Zum Beispiel Titel "Meningokokken" Es wird aus zwei griechischen Wörtern gebildet: „Meningos“ - die Meningen, da diese Mikroben sie hauptsächlich betreffen, und „Coccus“ - ein Korn, das darauf hinweist, dass sie zu kugelförmigen Bakterien gehören - Kokken. Der Name leitet sich vom griechischen Wort „pneumon“ (Lunge) ab. "Pneumokokken" Diese Bakterien verursachen Lungenerkrankungen. Rhinoviren- Erreger einer ansteckenden Rhinitis, daher der Name (vom griechischen "rhinos" - Nase).

Der Ursprung des Namens einer Reihe von Mikroorganismen ist auch auf ihre anderen charakteristischsten Merkmale zurückzuführen. Ein charakteristisches Merkmal von Vibrios - Bakterien in Form eines kurzen gebogenen Stabes - ist die Fähigkeit zu schnellen Schwingungsbewegungen. Ihr Name leitet sich vom französischen Wort ab Vibrator- vibrieren, vibrieren, vibrieren. Unter den Vibrionen ist der Erreger der Cholera, der als „Cholera-Vibrio“ bezeichnet wird, der bekannteste.

Bakterien der Gattung Proteus(Proteus) beziehen sich auf die sogenannten Mikroben, die für einige gefährlich sind, für andere jedoch nicht. In diesem Zusammenhang wurden sie nach der Meeresgottheit aus der antiken griechischen Mythologie benannt - Proteus, dem die Fähigkeit zugeschrieben wurde, sein Aussehen willkürlich zu ändern.

Denkmäler werden großen Wissenschaftlern errichtet. Aber manchmal werden auch die Namen der von ihnen entdeckten Mikroorganismen zu Denkmälern. Beispielsweise wurden Mikroorganismen genannt, die eine Zwischenstellung zwischen Viren und Bakterien einnehmen "Rickettsie" zu Ehren des amerikanischen Entdeckers Howard Taylor Ricketts (1871-1910), der während der Erforschung des Erregers dieser Krankheit an Typhus starb.

Die Erreger der Ruhr wurden 1898 vom japanischen Wissenschaftler K. Shiga gründlich untersucht, ihm zu Ehren erhielten sie später ihren Gattungsnamen - "Schigella".

Brucella(Erreger der Brucellose) sind nach dem englischen Militärarzt D. Bruce benannt, dem es 1886 erstmals gelang, diese Bakterien zu isolieren.

Bakterien in einer Gattung gruppiert "Yersinia", benannt nach dem berühmten Schweizer Wissenschaftler A. Yersin, der insbesondere den Erreger der Pest - Yersinia pestis - entdeckte.

Nach dem englischen Arzt V. Leishman werden die einfachsten Einzeller (Erreger der Leishmaniose) benannt Leishmanie, 1903 ausführlich beschrieben.

Der Gattungsname ist mit dem Namen des amerikanischen Pathologen D. Salmon verbunden "Salmonellen", ein stäbchenförmiges Darmbakterium, das Krankheiten wie Salmonellose und Typhus verursacht.

Und dem deutschen Wissenschaftler T. Escherich verdanken ihren Namen Escherichia- Escherichia coli, erstmals 1886 von ihm isoliert und beschrieben.

Bei der Namensgebung einiger Mikroorganismen spielten die Umstände ihrer Entdeckung eine gewisse Rolle. Zum Beispiel generischer Name "Legionellen" tauchte nach einem Ausbruch im Jahr 1976 in Philadelphia unter den Delegierten des Kongresses der American Legion (einer Organisation, die US-Bürger - Teilnehmer an internationalen Kriegen - vereint) eine schwere Atemwegserkrankung auf, die durch diese Bakterien verursacht wurde - sie wurden durch die Klimaanlage übertragen. SONDERN Coxsackie-Viren wurden erstmals 1948 im Dorf Coxsackie (USA) bei Kindern mit Polio isoliert, daher der Name.

Struktur

Bakterien sind sehr kleine lebende Organismen. Sie können nur unter einem Mikroskop mit sehr hoher Vergrößerung gesehen werden. Alle Bakterien sind Einzeller. Die innere Struktur einer Bakterienzelle ist nicht wie die Zellen von Pflanzen und Tieren. Sie haben keinen Zellkern oder Plastiden. Die Kernsubstanz und die Pigmente sind vorhanden, jedoch in einem "dispergierten" Zustand. Die Form ist vielfältig.

Die Bakterienzelle ist in eine besonders dichte Hülle gekleidet - die Zellwand, die Schutz- und Stützfunktionen erfüllt und dem Bakterium auch eine dauerhafte, charakteristische Form verleiht. Die Zellwand eines Bakteriums ähnelt der Hülle einer Pflanzenzelle. Es ist durchlässig: Nährstoffe gelangen ungehindert in die Zelle und Stoffwechselprodukte gelangen in die Umwelt. Oft wird bei Bakterien eine zusätzliche Schutzschicht aus Schleim auf der Zellwand gebildet - eine Kapsel. Die Dicke der Kapsel kann um ein Vielfaches größer sein als der Durchmesser der Zelle selbst, aber sie kann sehr klein sein. Die Kapsel ist kein obligatorischer Bestandteil der Zelle, sie wird in Abhängigkeit von den Bedingungen gebildet, unter denen die Bakterien eindringen. Es verhindert das Austrocknen von Bakterien.

Auf der Oberfläche einiger Bakterien befinden sich lange Flagellen (eine, zwei oder viele) oder kurze, dünne Zotten. Die Länge der Flagellen kann um ein Vielfaches größer sein als die Körpergröße des Bakteriums. Bakterien bewegen sich mit Hilfe von Flagellen und Zotten.

Im Inneren der Bakterienzelle befindet sich ein dichtes, unbewegliches Zytoplasma. Es hat eine geschichtete Struktur, es gibt keine Vakuolen, daher befinden sich verschiedene Proteine ​​​​(Enzyme) und Reservenährstoffe in der Substanz des Zytoplasmas. Bakterienzellen haben keinen Zellkern. Im zentralen Teil ihrer Zellen ist eine Substanz angereichert, die Erbinformationen trägt. Bakterien - Nukleinsäure - DNA. Aber diese Substanz ist nicht im Kern eingerahmt.

Die innere Organisation einer Bakterienzelle ist komplex und hat ihre eigenen Besonderheiten. Das Zytoplasma ist durch die Zytoplasmamembran von der Zellwand getrennt. Im Zytoplasma werden die Hauptsubstanz oder Matrix, Ribosomen und eine kleine Anzahl von Membranstrukturen unterschieden, die eine Vielzahl von Funktionen erfüllen (Analoga von Mitochondrien, endoplasmatischem Retikulum, Golgi-Apparat). Das Zytoplasma von Bakterienzellen enthält oft Granula verschiedener Formen und Größen. Das Granulat kann aus Verbindungen bestehen, die als Energie- und Kohlenstoffquelle dienen. Fetttröpfchen finden sich auch in der Bakterienzelle.

Sporenformation

Innerhalb der Bakterienzelle bilden sich Sporen. Bei der Sporenbildung durchläuft eine Bakterienzelle eine Reihe von biochemischen Prozessen. Die Menge an freiem Wasser nimmt ab, die Enzymaktivität nimmt ab. Dadurch wird die Resistenz der Sporen gegenüber widrigen Umgebungsbedingungen (hohe Temperatur, hohe Salzkonzentration, Austrocknung etc.) gewährleistet. Sporenbildung ist nur für eine kleine Bakteriengruppe charakteristisch. Sporen sind kein wesentliches Stadium im Lebenszyklus von Bakterien. Die Sporulation setzt erst bei Nährstoffmangel oder der Ansammlung von Stoffwechselprodukten ein. Bakterien in Form von Sporen können lange Zeit inaktiv bleiben. Bakteriensporen widerstehen längerem Kochen und sehr langem Einfrieren. Wenn günstige Bedingungen eintreten, keimt der Streit auf und wird lebensfähig. Bakteriensporen sind Anpassungen für das Überleben unter widrigen Bedingungen. Sporen in Bakterien dienen dazu, widrigen Bedingungen standzuhalten. Sie werden aus dem Inneren des Zellinhalts gebildet. In diesem Fall bildet sich um die Spore eine neue, dichtere Hülle. Sporen können sehr niedrige Temperaturen (bis -273 ° C) und sehr hohe Temperaturen vertragen. Sporen werden nicht durch kochendes Wasser abgetötet.

Ernährung

Viele Bakterien haben Chlorophyll und andere Farbstoffe. Sie betreiben Photosynthese, wie Pflanzen (Cyanobakterien, Purpurbakterien). Andere Bakterien gewinnen Energie aus anorganischen Substanzen - Schwefel, Eisenverbindungen und anderen, aber die Kohlenstoffquelle ist wie bei der Photosynthese Kohlendioxid.

Reproduktion

Bakterien vermehren sich, indem sie eine Zelle in zwei teilen. Ab einer bestimmten Größe teilt sich das Bakterium in zwei identische Bakterien. Dann beginnt jeder von ihnen zu fressen, wächst, teilt sich und so weiter. Nach der Verlängerung der Zelle wird allmählich ein Querseptum gebildet, und dann divergieren die Tochterzellen; Bei vielen Bakterien bleiben unter bestimmten Bedingungen Zellen nach der Teilung in charakteristischen Gruppen verbunden. Dabei ergeben sich je nach Richtung der Teilungsebene und Anzahl der Teilungen unterschiedliche Formen. Die Vermehrung durch Knospung findet ausnahmsweise bei Bakterien statt.

Unter günstigen Bedingungen findet die Zellteilung bei vielen Bakterien alle 20-30 Minuten statt. Bei einer so schnellen Vermehrung ist der Nachwuchs eines Bakteriums in 5 Tagen in der Lage, eine Masse zu bilden, die alle Meere und Ozeane füllen kann. Eine einfache Rechnung zeigt, dass 72 Generationen (720.000.000.000.000.000.000 Zellen) pro Tag gebildet werden können. Umgerechnet in Gewicht - 4720 Tonnen. Dies geschieht jedoch nicht in der Natur, da die meisten Bakterien schnell unter dem Einfluss von Sonnenlicht, Austrocknung, Nahrungsmangel, Erwärmung auf 65-100 ° C infolge des Kampfes zwischen den Arten usw. absterben.

Die Rolle der Bakterien in der Natur. Verbreitung und Ökologie

Bakterien sind allgegenwärtig: in Gewässern, Luft, Boden. Die wenigsten davon gibt es in der Luft (aber nicht an überfüllten Orten). Im Wasser von Flüssen können bis zu 400.000 von ihnen in 1 cm 3 und im Boden bis zu 1.000.000.000 in 1 g Bakterien haben unterschiedliche Einstellungen gegenüber Sauerstoff: für einige ist es notwendig, für andere ist es zerstörerisch. Für die meisten Bakterien sind Temperaturen zwischen +4 und +40 °C am günstigsten. Direktes Sonnenlicht tötet viele Bakterien ab.

Bakterien kommen in großer Zahl vor (die Zahl ihrer Arten erreicht 2500) und spielen eine außerordentlich wichtige Rolle in vielen natürlichen Prozessen. Zusammen mit Pilzen und wirbellosen Bodentieren nehmen sie an den Prozessen der Zersetzung von Pflanzenresten (fallende Blätter, Äste usw.) zu Humus teil. Die Aktivität saprophytischer Bakterien führt zur Bildung von Mineralsalzen, die von den Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Knöllchenbakterien, die im Gewebe von Mottenwurzeln leben, sowie einige freilebende Bakterien haben eine bemerkenswerte Fähigkeit, atmosphärischen Stickstoff zu assimilieren, der für Pflanzen unzugänglich ist. Somit nehmen Bakterien am Stoffkreislauf der Natur teil.

Mikroflora des Bodens. Die Anzahl der Bakterien im Boden ist extrem hoch - Hunderte von Millionen und Milliarden von Individuen in 1 Gramm. Sie kommen im Boden viel häufiger vor als in Wasser und Luft. Die Gesamtzahl der Bakterien in Böden variiert. Die Anzahl der Bakterien hängt von der Art des Bodens, seiner Beschaffenheit und der Tiefe der Schichten ab. Auf der Oberfläche von Bodenpartikeln befinden sich Mikroorganismen in kleinen Mikrokolonien (jeweils 20-100 Zellen). Oft entwickeln sie sich in der Dicke von Klumpen aus organischem Material, auf lebenden und sterbenden Pflanzenwurzeln, in dünnen Kapillaren und in Klumpen. Die Mikroflora des Bodens ist sehr vielfältig. Hier finden sich verschiedene physiologische Bakteriengruppen: Fäulnisbakterien, Nitrifikanten, Stickstofffixierer, Schwefelbakterien usw. Darunter Aerobier und Anaerobier, Sporen- und Nicht-Sporenformen. Mikroflora ist einer der Faktoren der Bodenbildung. Der Entwicklungsbereich von Mikroorganismen im Boden ist die Zone neben den Wurzeln lebender Pflanzen. Sie wird als Rhizosphäre bezeichnet, und die Gesamtheit der darin enthaltenen Mikroorganismen wird als Mikroflora der Rhizosphäre bezeichnet.

Mikroflora von Gewässern. Wasser ist eine natürliche Umgebung, in der Mikroorganismen in großer Zahl wachsen. Die meisten von ihnen gelangen aus dem Boden ins Wasser. Ein Faktor, der die Anzahl der Bakterien im Wasser und das Vorhandensein von Nährstoffen darin bestimmt. Am saubersten sind die Gewässer artesischer Brunnen und Quellen. Offene Stauseen und Flüsse sind sehr reich an Bakterien. Die meisten Bakterien befinden sich in den Oberflächenschichten des Wassers, näher am Ufer. Mit zunehmender Entfernung von der Küste und zunehmender Tiefe nimmt die Anzahl der Bakterien ab. Reines Wasser enthält 100-200 Bakterien pro 1 ml, während kontaminiertes Wasser 100-300 Tausend oder mehr enthält. Im Bodenschlamm gibt es viele Bakterien, besonders in der Oberflächenschicht, wo die Bakterien einen Film bilden. In diesem Film befinden sich viele Schwefel- und Eisenbakterien, die Schwefelwasserstoff zu Schwefelsäure oxidieren und dadurch das Fischsterben verhindern. Im Schlick gibt es mehr sporentragende Formen, während im Wasser nicht sporentragende Formen vorherrschen. Hinsichtlich der Artenzusammensetzung ähnelt die Wassermikroflora der Bodenmikroflora, es werden jedoch auch spezifische Formen gefunden. Mikroorganismen, die verschiedene ins Wasser gefallene Abfälle zerstören, führen nach und nach die sogenannte biologische Reinigung des Wassers durch.

Mikroflora der Luft. Die Luftmikroflora ist weniger zahlreich als die Boden- und Wassermikroflora. Bakterien steigen mit Staub in die Luft auf, können sich dort eine Weile aufhalten, setzen sich dann an der Erdoberfläche ab und sterben an Nahrungsmangel oder unter dem Einfluss von UV-Strahlen. Die Anzahl der Mikroorganismen in der Luft hängt von der geografischen Lage, dem Standort, der Jahreszeit, der Staubbelastung usw. ab. Jedes Staubkorn ist ein Träger von Mikroorganismen. Die meisten Bakterien in der Luft über Industriebetrieben. Die Luft auf dem Land ist sauberer. Die sauberste Luft ist über Wäldern, Bergen und verschneiten Gebieten. Die oberen Luftschichten enthalten weniger Keime. In der Mikroflora der Luft gibt es viele pigmentierte und sporentragende Bakterien, die gegenüber UV-Strahlen widerstandsfähiger sind als andere.

Mikroflora des menschlichen Körpers. Der Körper eines Menschen, auch eines völlig gesunden, ist immer Träger der Mikroflora. Wenn der menschliche Körper mit Luft und Boden in Kontakt kommt, siedeln sich verschiedene Mikroorganismen, darunter auch Krankheitserreger (Tetanusbazillen, Gasbrand etc.), auf Kleidung und Haut an. Die exponierten Teile des menschlichen Körpers sind am häufigsten kontaminiert. E. coli, Staphylokokken finden sich an den Händen. Es gibt über 100 Arten von Mikroben in der Mundhöhle. Der Mund mit seiner Temperatur, Feuchtigkeit und Nährstoffrückständen ist ein hervorragendes Umfeld für die Entwicklung von Mikroorganismen. Der Magen reagiert sauer, so dass der Großteil der darin enthaltenen Mikroorganismen stirbt. Ausgehend vom Dünndarm wird die Reaktion alkalisch, d.h. günstig für Mikroben. Die Mikroflora im Dickdarm ist sehr vielfältig. Jeder Erwachsene scheidet täglich etwa 18 Milliarden Bakterien mit seinen Exkrementen aus, d.h. mehr Individuen als Menschen auf der Erde. Innere Organe, die nicht mit der äußeren Umgebung verbunden sind (Gehirn, Herz, Leber, Blase usw.), sind normalerweise frei von Mikroben. Mikroben dringen nur während einer Krankheit in diese Organe ein.

Die Bedeutung von Bakterien im menschlichen Leben

Fermentationsprozesse sind von großer Bedeutung; das nennt man allgemein den Abbau von Kohlenhydraten. Als Ergebnis der Fermentation wird Milch zu Kefir und anderen Produkten; Auch das Silieren von Futter ist Fermentation. Die Fermentation findet auch im menschlichen Darm statt. Ohne die entsprechenden Bakterien (wie E. coli) kann der Darm nicht normal funktionieren. Fäulnis, nützlich in der Natur, ist im Alltag höchst unerwünscht (z. B. Verderb von Fleischprodukten). Auch eine Fermentation (z. B. Sauermilch) ist nicht immer sinnvoll. Damit sich die Produkte nicht verschlechtern, werden sie gesalzen, getrocknet, in Dosen verpackt und in Kühlschränken aufbewahrt. Dadurch wird die Aktivität von Bakterien reduziert.

Pathogenen Bakterien

Wo leben Bakterien im menschlichen Körper?

1. Die meisten von ihnen bewohnen den Darm und sorgen für eine harmonische Mikroflora.
2. Sie leben auf Schleimhäuten, auch in der Mundhöhle.
3. Viele Mikroorganismen bewohnen die Haut.

Wofür sind Mikroorganismen verantwortlich?

1. Sie unterstützen die Immunfunktion. Bei einem Mangel an nützlichen Mikroben wird der Körper sofort von schädlichen angegriffen.
2. Indem sie sich von den Bestandteilen pflanzlicher Lebensmittel ernähren, unterstützen Bakterien die Verdauung. Der größte Teil der Nahrung, die den Dickdarm erreicht, wird dank Bakterien verdaut.
3. Vorteile von Darmmikroorganismen - bei der Synthese von B-Vitaminen, Antikörpern, Aufnahme von Fettsäuren.
4. Die Mikrobiota hält das Wasser-Salz-Gleichgewicht aufrecht.
5. Bakterien auf der Haut schützen die Haut vor dem Eindringen schädlicher Mikroorganismen. Gleiches gilt für die Population der Schleimhäute.

Was passiert, wenn man Bakterien aus dem menschlichen Körper entfernt? Vitamine werden nicht absorbiert, Hämoglobin fällt ins Blut, Erkrankungen der Haut, des Magen-Darm-Trakts, der Atmungsorgane usw. beginnen fortzuschreiten. Fazit: Die Hauptfunktion von Bakterien im menschlichen Körper ist schützend. Schauen wir uns genauer an, welche Arten von Mikroorganismen es gibt und wie man ihre Arbeit unterstützt.

Hauptgruppen nützlicher Bakterien

Gute Bakterien für den Menschen lassen sich in 4 Hauptgruppen einteilen:

• Bifidobakterien;
• Laktobazillen;
• Enterokokken;
• coli.

Die am häufigsten vorkommende nützliche Mikrobiota. Die Aufgabe besteht darin, im Darm ein saures Milieu zu schaffen. Unter solchen Bedingungen kann die pathogene Mikroflora nicht überleben. Bakterien produzieren Milchsäure und Acetat. So hat der Darmtrakt keine Angst vor Fermentations- und Fäulnisprozessen.

Eine weitere Eigenschaft von Bifidobakterien ist Antitumor. Mikroorganismen sind an der Synthese von Vitamin C beteiligt – dem wichtigsten Antioxidans im Körper. Vitamine der D- und B-Gruppe werden dank dieser Art von Mikroben aufgenommen. Auch die Verdauung von Kohlenhydraten wird beschleunigt. Bifidobakterien erhöhen die Aufnahmefähigkeit der Darmwände für wertvolle Substanzen, darunter Calcium-, Magnesium- und Eisenionen.

Laktobazillen leben im Verdauungstrakt vom Mund bis zum Dickdarm. Die gemeinsame Wirkung dieser Bakterien und anderer Mikroorganismen steuert die Vermehrung der pathogenen Mikroflora. Es ist viel weniger wahrscheinlich, dass Darmpathogene das System infizieren, wenn Laktobazillen in ausreichender Zahl darin leben.

Die Aufgabe kleiner harter Arbeiter ist es, die Arbeit des Darmtrakts zu normalisieren und die Immunfunktion zu unterstützen. Die Mikrobiota wird in der Lebensmittel- und Medizinindustrie verwendet: vom gesunden Kefir bis zu Präparaten zur Normalisierung der Darmflora.

Laktobazillen sind besonders wertvoll für die Gesundheit von Frauen: Das saure Milieu der Schleimhäute des Fortpflanzungssystems lässt die Entwicklung einer bakteriellen Vaginose nicht zu.

Beratung! Biologen sagen, dass das Immunsystem im Darm beginnt. Die Fähigkeit des Körpers, schädlichen Bakterien zu widerstehen, hängt vom Zustand des Trakts ab. Halten Sie den Verdauungstrakt normal, dann verbessert sich nicht nur die Nahrungsaufnahme, sondern auch die Abwehrkräfte des Körpers.

Enterokokken

Der Lebensraum von Enterokokken ist der Dünndarm. Sie blockieren die Vermehrung pathogener Mikroorganismen und helfen bei der Verdauung von Saccharose.

Die Zeitschrift Polzateevo hat herausgefunden, dass es eine Zwischengruppe von Bakterien gibt - bedingt pathogen. In einem Zustand sind sie nützlich, und wenn sich Bedingungen ändern, werden sie schädlich. Dazu gehören Enterokokken. Auf der Haut lebende Staphylokokken haben ebenfalls eine doppelte Wirkung: Sie schützen die Haut vor schädlichen Mikroben, können aber selbst in die Wunde gelangen und einen pathologischen Prozess verursachen.

E. coli verursacht oft negative Assoziationen, aber nur einige Arten aus dieser Gruppe schaden. Die meisten Escherichia coli haben eine positive Wirkung auf den Trakt.

Diese Mikroorganismen synthetisieren eine Reihe von B-Vitaminen: Fol- und Nikotinsäure, Thiamin, Riboflavin. Ein indirekter Effekt einer solchen Synthese ist eine Verbesserung der Blutzusammensetzung.

Welche bakterien sind schädlich

Schädliche Bakterien sind bekannter als nützliche, da sie eine direkte Bedrohung darstellen. Viele Menschen kennen die Gefahren von Salmonellen, Pestbazillen und Vibrio Cholerae.

Die gefährlichsten Bakterien für den Menschen:

1. Tetanus-Bazillus: Lebt auf der Haut und kann Tetanus, Muskelkrämpfe und Atemprobleme verursachen.
2. Botulismus-Stick. Wenn Sie ein verdorbenes Produkt mit diesem Erreger essen, können Sie sich eine tödliche Vergiftung verdienen. Botulismus entwickelt sich oft in abgelaufenen Würsten und Fischen.
3. Staphylococcus aureus kann mehrere Beschwerden im Körper auf einmal verursachen, ist gegen viele Antibiotika resistent und passt sich unglaublich schnell an Medikamente an und wird ihnen gegenüber unempfindlich.
4. Salmonellen sind die Ursache für akute Darminfektionen, einschließlich einer sehr gefährlichen Krankheit - Typhus.

Vorbeugung von Dysbakteriose

Das Leben in einer städtischen Umgebung mit schlechter Ökologie und Ernährung erhöht das Risiko einer Dysbakteriose - einem Ungleichgewicht von Bakterien im menschlichen Körper - erheblich. Am häufigsten leidet der Darm an Dysbakteriose, seltener die Schleimhäute. Anzeichen für einen Mangel an nützlichen Bakterien: Gasbildung, Blähungen, Bauchschmerzen, Stuhlverstimmung. Wenn Sie die Krankheit beginnen, können sich Vitaminmangel, Anämie, ein unangenehmer Geruch der Schleimhäute des Fortpflanzungssystems, Gewichtsverlust und Hautdefekte entwickeln.

Dysbakteriose entwickelt sich leicht unter Bedingungen der Einnahme von Antibiotika. Um die Mikrobiota wiederherzustellen, werden Probiotika verschrieben - Formulierungen mit lebenden Organismen und Präbiotika - Präparate mit Substanzen, die ihre Entwicklung anregen. Fermentierte Milchgetränke, die lebende Bifidus und Laktobazillen enthalten, werden ebenfalls als nützlich angesehen.

Zusätzlich zur Therapie reagiert die nützliche Mikrobiota gut auf Fastentage, den Verzehr von frischem Obst und Gemüse sowie Vollkornprodukten.

Die Rolle der Bakterien in der Natur

Das Reich der Bakterien ist eines der zahlreichsten der Erde. Diese mikroskopisch kleinen Kreaturen bringen nicht nur dem Menschen Nutzen und Schaden, sondern auch allen anderen Arten und sorgen für viele Prozesse in der Natur. Bakterien kommen in der Luft und im Boden vor. Azotobacter sind sehr nützliche Bewohner des Bodens, die Stickstoff aus der Luft synthetisieren und ihn in Ammoniumionen umwandeln. In dieser Form wird das Element leicht von Pflanzen aufgenommen. Dieselben Mikroorganismen reinigen Böden von Schwermetallen und füllen sie mit biologisch aktiven Substanzen.

Keine Angst vor Bakterien: Unser Körper ist so eingerichtet, dass er ohne diese winzigen Schwerarbeiter nicht normal funktionieren kann. Wenn ihre Anzahl normal ist, sind die Immun-, Verdauungs- und eine Reihe anderer Körperfunktionen in Ordnung.

BAKTERIEN
eine umfangreiche Gruppe einzelliger Mikroorganismen, die durch das Fehlen eines von einer Membran umgebenen Zellkerns gekennzeichnet ist. Gleichzeitig nimmt das genetische Material eines Bakteriums (Desoxyribonukleinsäure oder DNA) einen ganz bestimmten Platz in der Zelle ein – eine Zone, die als Nukleoid bezeichnet wird. Organismen mit einer solchen Zellstruktur werden Prokaryoten ("vornuklear") genannt, im Gegensatz zu allen anderen - Eukaryoten ("wahr nuklear"), deren DNA sich im Kern befindet, der von einer Hülle umgeben ist. Bakterien, die einst als mikroskopisch kleine Pflanzen galten, werden heute zusammen mit Pflanzen, Tieren, Pilzen und Protisten als separates Königreich, Monera, als eines von fünf im aktuellen Klassifizierungssystem klassifiziert.

Fossile Beweise. Bakterien sind wahrscheinlich die älteste bekannte Gruppe von Organismen. Schichtgesteinsstrukturen – Stromatolithen – datieren teilweise auf den Beginn des Archäozoikums (Archaean), d.h. die vor 3,5 Milliarden Jahren entstand - das Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität von Bakterien, meist photosynthetisch, der sogenannten. blau-grüne Alge. Ähnliche Strukturen (mit Karbonaten imprägnierte Bakterienfilme) werden immer noch gebildet, hauptsächlich vor der Küste Australiens, der Bahamas, in Kalifornien und im Persischen Golf, aber sie sind relativ selten und erreichen keine großen Größen, weil pflanzenfressende Organismen wie Schnecken, ernähren Sie sich von ihnen. Stromatolithen wachsen heute vor allem dort, wo diese Tiere aufgrund des hohen Salzgehalts des Wassers oder aus anderen Gründen fehlen, aber vor dem Auftreten pflanzenfressender Formen im Laufe der Evolution enorme Größen erreichen konnten, die ein wesentliches Element des ozeanischen Flachwassers darstellen , vergleichbar mit modernen Korallenriffen. In einigen alten Felsen wurden winzige verkohlte Kugeln gefunden, von denen angenommen wird, dass sie auch Überreste von Bakterien sind. Die erste nukleare, d.h. eukaryotische Zellen haben sich vor etwa 1,4 Milliarden Jahren aus Bakterien entwickelt.
Ökologie. Es gibt viele Bakterien im Boden, auf dem Grund von Seen und Ozeanen – überall dort, wo sich organisches Material ansammelt. Sie leben in der Kälte, wenn das Thermometer leicht über Null steht, und in heißen, sauren Quellen mit Temperaturen über 90 ° C. Einige Bakterien vertragen einen sehr hohen Salzgehalt der Umgebung; Insbesondere sind sie die einzigen Organismen, die im Toten Meer vorkommen. In der Atmosphäre sind sie in Wassertröpfchen vorhanden, und ihre Häufigkeit korreliert dort normalerweise mit der Staubigkeit der Luft. In Städten enthält Regenwasser also viel mehr Bakterien als auf dem Land. In der kalten Luft des Hochlandes und der Polarregionen gibt es nur wenige von ihnen, aber selbst in der unteren Schicht der Stratosphäre in 8 km Höhe sind sie zu finden. Der Verdauungstrakt von Tieren ist dicht mit (meist harmlosen) Bakterien besiedelt. Experimente haben gezeigt, dass sie für das Leben der meisten Arten nicht notwendig sind, obwohl sie einige Vitamine synthetisieren können. Bei Wiederkäuern (Kühe, Antilopen, Schafe) und vielen Termiten sind sie jedoch an der Verdauung pflanzlicher Nahrung beteiligt. Darüber hinaus entwickelt sich das Immunsystem eines unter sterilen Bedingungen aufgezogenen Tieres aufgrund der fehlenden Stimulierung durch Bakterien nicht normal. Auch die normale bakterielle „Flora“ des Darms ist wichtig für die Unterdrückung schädlicher Mikroorganismen, die dort eindringen.

STRUKTUR UND LEBEN DER BAKTERIEN

Bakterien sind viel kleiner als die Zellen vielzelliger Pflanzen und Tiere. Ihre Dicke beträgt normalerweise 0,5–2,0 Mikrometer und ihre Länge 1,0–8,0 Mikrometer. Einige Formen sind mit der Auflösung von Standard-Lichtmikroskopen (ca. 0,3 µm) kaum zu sehen, aber es gibt auch bekannte Arten mit einer Länge von mehr als 10 µm und einer Breite, die diese Grenzen ebenfalls überschreitet, und eine Reihe sehr dünner Bakterien kann eine Länge von 50 µm überschreiten. Auf die Fläche, die dem mit einem Bleistift gesetzten Punkt entspricht, passen durchschnittlich eine Viertelmillion Vertreter dieses Königreichs.
Struktur. Nach den Besonderheiten der Morphologie werden folgende Bakteriengruppen unterschieden: Kokken (mehr oder weniger kugelförmig), Bazillen (Stäbchen oder Zylinder mit abgerundeten Enden), Spirilla (starre Spiralen) und Spirochäten (dünne und biegsame haarartige Formen). Einige Autoren neigen dazu, die letzten beiden Gruppen zu einer zu kombinieren - Spirilla. Prokaryoten unterscheiden sich von Eukaryoten hauptsächlich durch das Fehlen eines wohlgeformten Zellkerns und das Vorhandensein von nur einem Chromosom – einem sehr langen ringförmigen DNA-Molekül, das an einem Punkt an der Zellmembran befestigt ist. Prokaryoten fehlen auch membrangebundene intrazelluläre Organellen, die Mitochondrien und Chloroplasten genannt werden. Bei Eukaryoten erzeugen Mitochondrien während der Atmung Energie, und in Chloroplasten findet Photosynthese statt (siehe auch ZELLE). Bei Prokaryoten übernimmt die gesamte Zelle (und vor allem die Zellmembran) die Funktion eines Mitochondriums, bei der Photosynthese bildet sich gleichzeitig der Chloroplast. Wie bei Eukaryoten befinden sich im Inneren des Bakteriums kleine Nukleoproteinstrukturen - Ribosomen, die für die Proteinsynthese notwendig sind, aber mit keinen Membranen verbunden sind. Bis auf wenige Ausnahmen sind Bakterien nicht in der Lage, Sterole, essentielle Bestandteile eukaryotischer Zellmembranen, zu synthetisieren. Außerhalb der Zellmembran sind die meisten Bakterien mit einer Zellwand ausgekleidet, die ein wenig an die Zellulosewand von Pflanzenzellen erinnert, aber aus anderen Polymeren besteht (sie enthalten nicht nur Kohlenhydrate, sondern auch Aminosäuren und bakterienspezifische Substanzen). Diese Hülle verhindert, dass die Bakterienzelle platzt, wenn Wasser durch Osmose in sie eindringt. Auf der Zellwand befindet sich oft eine schützende Schleimhautkapsel. Viele Bakterien sind mit Flagellen ausgestattet, mit denen sie aktiv schwimmen. Bakterielle Flagellen sind einfacher und etwas anders als ähnliche eukaryotische Strukturen.

"TYPISCHE" BAKTERIENZELLE und seine Hauptstrukturen.

Sensorische Funktionen und Verhalten. Viele Bakterien haben chemische Rezeptoren, die Änderungen des Säuregehalts der Umgebung und der Konzentration verschiedener Substanzen wie Zucker, Aminosäuren, Sauerstoff und Kohlendioxid erkennen. Jede Substanz hat ihren eigenen Typ solcher "Geschmacksrezeptoren", und der Verlust eines von ihnen durch Mutation führt zu einer teilweisen "Geschmacksblindheit". Viele bewegliche Bakterien reagieren auch auf Temperaturschwankungen und photosynthetische Arten auf Lichtveränderungen. Einige Bakterien erkennen die Richtung von Magnetfeldlinien, einschließlich des Erdmagnetfelds, mit Hilfe von Magnetitpartikeln (magnetisches Eisenerz - Fe3O4), die in ihren Zellen vorhanden sind. Im Wasser nutzen Bakterien diese Fähigkeit, um auf der Suche nach einer günstigen Umgebung entlang von Kraftlinien zu schwimmen. Konditionierte Reflexe bei Bakterien sind unbekannt, aber sie haben eine gewisse Art primitiven Gedächtnisses. Beim Schwimmen vergleichen sie die wahrgenommene Intensität des Reizes mit seinem vorherigen Wert, d.h. feststellen, ob er größer oder kleiner geworden ist, und darauf aufbauend die Bewegungsrichtung beibehalten oder ändern.
Reproduktion und Genetik. Bakterien vermehren sich asexuell: Die DNA in ihrer Zelle wird repliziert (verdoppelt), die Zelle teilt sich in zwei Teile und jede Tochterzelle erhält eine Kopie der DNA der Eltern. Bakterien-DNA kann auch zwischen sich nicht teilenden Zellen übertragen werden. Gleichzeitig findet ihre Verschmelzung (wie bei Eukaryoten) nicht statt, die Anzahl der Individuen nimmt nicht zu, und im Gegensatz zu den wird normalerweise nur ein kleiner Teil des Genoms (der vollständige Satz von Genen) auf eine andere Zelle übertragen "echter" sexueller Prozess, bei dem der Nachkomme von jedem Elternteil einen vollständigen Satz von Genen erhält. Ein solcher DNA-Transfer kann auf drei Arten durchgeführt werden. Bei der Transformation nimmt das Bakterium „nackte“ DNA aus der Umgebung auf, die bei der Vernichtung anderer Bakterien dorthin gelangt ist oder dem Experimentator absichtlich „ausgeglitten“ ist. Der Prozess wird als Transformation bezeichnet, da in den frühen Stadien seiner Untersuchung das Hauptaugenmerk auf die Umwandlung (Transformation) von harmlosen Organismen in virulente auf diese Weise gelegt wurde. DNA-Fragmente können auch durch spezielle Viren - Bakteriophagen - von Bakterien zu Bakterien übertragen werden. Dies wird Transduktion genannt. Es gibt auch einen Prozess, der der Befruchtung ähnelt und als Konjugation bezeichnet wird: Bakterien werden durch vorübergehende röhrenförmige Auswüchse (Kopulationsfimbrien) miteinander verbunden, durch die DNA von der „männlichen“ Zelle auf die „weibliche“ Zelle übergeht. Manchmal enthalten Bakterien sehr kleine zusätzliche Chromosomen - Plasmide, die auch von Individuum zu Individuum übertragen werden können. Wenn Plasmide gleichzeitig Gene enthalten, die Resistenzen gegen Antibiotika hervorrufen, spricht man von infektiöser Resistenz. Es ist aus medizinischer Sicht wichtig, weil es sich zwischen verschiedenen Arten und sogar Gattungen von Bakterien ausbreiten kann, wodurch die gesamte Bakterienflora, etwa der Darm, gegen die Wirkung bestimmter Medikamente resistent wird.

STOFFWECHSEL

Teilweise aufgrund der geringen Größe von Bakterien ist die Intensität ihres Stoffwechsels viel höher als die von Eukaryoten. Unter den günstigsten Bedingungen können einige Bakterien ihre Gesamtmasse und Häufigkeit etwa alle 20 Minuten verdoppeln. Dies liegt daran, dass einige ihrer wichtigsten Enzymsysteme mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeiten. Ein Kaninchen braucht also einige Minuten, um ein Proteinmolekül zu synthetisieren, und Bakterien - Sekunden. In der Natur, zum Beispiel im Boden, befinden sich die meisten Bakterien jedoch „auf Hungerkur“, wenn sich also ihre Zellen teilen, dann nicht alle 20 Minuten, sondern alle paar Tage.
Ernährung. Bakterien sind Autotrophe und Heterotrophe. Autotrophe ("Selbstfresser") benötigen keine von anderen Organismen produzierten Substanzen. Sie verwenden Kohlendioxid (CO2) als Haupt- oder einzige Kohlenstoffquelle. Unter Einbeziehung von CO2 und anderen anorganischen Stoffen, insbesondere Ammoniak (NH3), Nitraten (NO-3) und verschiedenen Schwefelverbindungen, synthetisieren sie in komplexen chemischen Reaktionen alle biochemischen Produkte, die sie benötigen. Heterotrophe ("Fresser") nutzen als Hauptkohlenstoffquelle (einige Arten benötigen auch CO2) von anderen Organismen synthetisierte organische (kohlenstoffhaltige) Stoffe, insbesondere Zucker. Oxidiert liefern diese Verbindungen Energie und Moleküle, die für das Wachstum und die vitale Aktivität der Zellen notwendig sind. In diesem Sinne ähneln heterotrophe Bakterien, zu denen die überwiegende Mehrheit der Prokaryoten gehört, dem Menschen.
wichtigsten Energiequellen. Wenn für die Bildung (Synthese) von Zellbestandteilen hauptsächlich Lichtenergie (Photonen) verwendet wird, nennt man den Vorgang Photosynthese und die dazu befähigten Arten Phototrophe. Phototrophe Bakterien werden in Photoheterotrophe und Photoautotrophe unterteilt, je nachdem, welche Verbindungen – organische oder anorganische – als ihre Hauptkohlenstoffquelle dienen. Photoautotrophe Cyanobakterien (Blaualgen) bauen wie Grünpflanzen Wassermoleküle (H2O) mit Lichtenergie ab. Dabei wird freier Sauerstoff (1/2O2) freigesetzt und Wasserstoff (2H+) produziert, der Kohlendioxid (CO2) in Kohlenhydrate umwandelt. In grünen und violetten Schwefelbakterien wird nicht Lichtenergie zum Abbau von Wasser verwendet, sondern andere anorganische Moleküle wie Schwefelwasserstoff (H2S). Dadurch wird auch Wasserstoff produziert, wodurch Kohlendioxid reduziert wird, aber kein Sauerstoff freigesetzt wird. Eine solche Photosynthese wird als anoxygen bezeichnet. Photoheterotrophe Bakterien, wie z. B. Purpur-Nicht-Schwefel-Bakterien, verwenden Lichtenergie, um aus organischen Substanzen, insbesondere Isopropanol, Wasserstoff zu erzeugen, aber auch gasförmiges H2 kann als Quelle dienen. Wenn die Hauptenergiequelle in der Zelle die Oxidation von Chemikalien ist, werden Bakterien als Chemoheterotrophe oder Chemoautotrophe bezeichnet, je nachdem, welche Moleküle als Hauptquelle für Kohlenstoff dienen - organisch oder anorganisch. Im ersteren liefern organische Stoffe sowohl Energie als auch Kohlenstoff. Chemoautotrophe gewinnen Energie aus der Oxidation anorganischer Substanzen wie Wasserstoff (zu Wasser: 2H4 + O2 zu 2H2O), Eisen (Fe2+ zu Fe3+) oder Schwefel (2S + 3O2 + 2H2O zu 2SO42- + 4H+) und Kohlenstoff aus CO2. Diese Organismen werden auch Chemolithotrophe genannt, was betont, dass sie sich von Gestein „ernähren“.
Atem. Die Zellatmung ist der Prozess der Freisetzung chemischer Energie, die in „Nahrungs“-Molekülen gespeichert ist, für ihre weitere Verwendung in lebenswichtigen Reaktionen. Die Atmung kann aerob und anaerob sein. Im ersten Fall braucht es Sauerstoff. Es wird für die Arbeit des sogenannten benötigt. Elektronentransportsystem: Elektronen bewegen sich von einem Molekül zum anderen (Energie wird freigesetzt) ​​und lagern sich schließlich zusammen mit Wasserstoffionen an Sauerstoff an - es entsteht Wasser. Anaerobe Organismen brauchen keinen Sauerstoff, und für einige Arten dieser Gruppe ist er sogar giftig. Die während der Atmung freigesetzten Elektronen werden an andere anorganische Akzeptoren wie Nitrat, Sulfat oder Karbonat oder (in einer der Formen einer solchen Atmung - Fermentation) an ein bestimmtes organisches Molekül, insbesondere an Glucose, gebunden. Siehe auch STOFFWECHSEL.

EINSTUFUNG

Bei den meisten Organismen wird eine Art als eine reproduktiv isolierte Gruppe von Individuen betrachtet. Im weitesten Sinne bedeutet dies, dass Vertreter einer bestimmten Art fruchtbare Nachkommen hervorbringen können, die sich nur mit ihrer eigenen Art paaren, nicht jedoch mit Individuen anderer Arten. Daher gehen die Gene einer bestimmten Art in der Regel nicht über ihre Grenzen hinaus. Bei Bakterien können Gene jedoch nicht nur zwischen Individuen verschiedener Arten, sondern auch verschiedener Gattungen ausgetauscht werden, so dass nicht ganz klar ist, ob es legitim ist, hier die üblichen Konzepte der evolutionären Herkunft und Verwandtschaft anzuwenden. Im Zusammenhang mit dieser und anderen Schwierigkeiten existiert noch keine allgemein akzeptierte Klassifizierung von Bakterien. Unten ist eine der weit verbreiteten Varianten.
DAS KÖNIGREICH MONERA

Phylum Gracilicutes (dünnwandige gramnegative Bakterien)

Klasse Scotobakterien (nicht-photosynthetische Formen, z. B. Myxobakterien) Klasse Anoxyphotobakterien (sauerstofffreisetzende photosynthetische Formen, z. B. Purpurschwefelbakterien) Klasse Oxyphotobakterien (sauerstofffreisetzende photosynthetische Formen, z. B. Cyanobakterien)

Phylum Firmicutes (dickwandige grampositive Bakterien)

Klasse Firmibacteria (hartzellige Formen wie Clostridien)
Klasse Thallobakterien (verzweigte Formen, z. B. Aktinomyceten)

Stamm der Tenericutes (gramnegative Bakterien ohne Zellwand)

Klasse Mollicutes (weichzellige Formen, z. B. Mykoplasmen)

Typ Mendosicutes (Bakterien mit defekter Zellwand)

Klasse Archaebakterien (alte Formen, z. B. Methanbildner)

Domänen. Kürzlich durchgeführte biochemische Studien haben gezeigt, dass alle Prokaryoten eindeutig in zwei Kategorien eingeteilt werden: eine kleine Gruppe von Archaebakterien (Archaebacteria – „alte Bakterien“) und der ganze Rest, genannt Eubakterien (Eubacteria – „echte Bakterien“). Es wird angenommen, dass Archaebakterien primitiver sind als Eubakterien und dem gemeinsamen Vorfahren von Prokaryoten und Eukaryoten näher stehen. Sie unterscheiden sich von anderen Bakterien in mehreren wesentlichen Punkten, einschließlich der Zusammensetzung der ribosomalen RNA (pRNA)-Moleküle, die an der Proteinsynthese beteiligt sind, der chemischen Struktur von Lipiden (fettähnlichen Substanzen) und dem Vorhandensein einiger anderer Substanzen stattdessen in der Zellwand des Protein-Kohlenhydrat-Polymers Murein. In dem obigen Klassifizierungssystem werden Archaebakterien nur als eine der Arten desselben Reiches angesehen, das alle Eubakterien umfasst. Laut einigen Biologen sind die Unterschiede zwischen Archaebakterien und Eubakterien jedoch so tiefgreifend, dass es richtiger ist, die Archaebakterien in Monera als separates Unterreich zu betrachten. Kürzlich ist ein noch radikalerer Vorschlag aufgetaucht. Die Molekularanalyse hat so signifikante Unterschiede in der Struktur der Gene zwischen diesen beiden Gruppen von Prokaryoten ergeben, dass einige ihre Anwesenheit innerhalb desselben Reiches von Organismen als unlogisch betrachten. In diesem Zusammenhang wurde vorgeschlagen, eine taxonomische Kategorie (Taxon) von noch höherem Rang zu schaffen, die als Domäne bezeichnet wird, und alle Lebewesen in drei Domänen zu unterteilen - Eucarya (Eukaryoten), Archaea (Archaebakterien) und Bakterien (aktuelle Eubakterien). ).

ÖKOLOGIE

Die beiden wichtigsten ökologischen Funktionen von Bakterien sind die Stickstofffixierung und die Mineralisierung organischer Reststoffe.
Stickstoff-Fixierung. Die Bindung von molekularem Stickstoff (N2) zu Ammoniak (NH3) wird als Stickstofffixierung bezeichnet, die Oxidation des letzteren zu Nitrit (NO-2) und Nitrat (NO-3) als Nitrifikation. Für die Biosphäre sind dies lebenswichtige Prozesse, denn Pflanzen brauchen Stickstoff, können ihn aber nur in gebundener Form aufnehmen. Derzeit werden etwa 90 % (etwa 90 Millionen Tonnen) der jährlichen Menge an solchem ​​„festen“ Stickstoff von Bakterien bereitgestellt. Der Rest wird von Chemieanlagen produziert oder entsteht bei Blitzentladungen. Stickstoff in der Luft, der ca. 80% der Atmosphäre, hauptsächlich verbunden mit der gramnegativen Gattung Rhizobium (Rhizobium) und Cyanobakterien. Rhizobium-Arten leben in Symbiose mit etwa 14.000 Leguminosenarten (Familie Leguminosae), zu denen beispielsweise Klee, Luzerne, Sojabohnen und Erbsen gehören. Diese Bakterien leben in der sogenannten. Knötchen - Schwellungen, die sich in ihrer Gegenwart an den Wurzeln bilden. Bakterien erhalten organische Substanz (Nahrung) von der Pflanze und versorgen den Wirt im Gegenzug mit gebundenem Stickstoff. Für ein Jahr werden so bis zu 225 kg Stickstoff pro Hektar fixiert. Auch Nichtleguminosen wie die Erle gehen eine Symbiose mit anderen stickstofffixierenden Bakterien ein. Cyanobakterien betreiben Photosynthese wie grüne Pflanzen und setzen dabei Sauerstoff frei. Viele von ihnen sind auch in der Lage, Luftstickstoff zu binden, der dann von Pflanzen und schließlich von Tieren aufgenommen wird. Diese Prokaryoten dienen als wichtige Quelle für festen Stickstoff im Boden im Allgemeinen und Reisfeldern im Osten im Besonderen sowie als Hauptlieferant für Meeresökosysteme.
Mineralisierung. So bezeichnet man die Zersetzung organischer Reststoffe in Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O) und Mineralsalze. Aus chemischer Sicht ist dieser Vorgang einer Verbrennung gleichzusetzen, benötigt also viel Sauerstoff. Die obere Bodenschicht enthält 100.000 bis 1 Milliarde Bakterien pro 1 g, d.h. etwa 2 Tonnen pro Hektar. Normalerweise werden alle organischen Rückstände, sobald sie sich im Boden befinden, schnell von Bakterien und Pilzen oxidiert. Widerstandsfähiger gegen Zersetzung ist eine bräunliche organische Substanz namens Huminsäure, die hauptsächlich aus im Holz enthaltenem Lignin gebildet wird. Es reichert sich im Boden an und verbessert dessen Eigenschaften.

BAKTERIEN UND INDUSTRIE

Angesichts der Vielfalt chemischer Reaktionen, die von Bakterien katalysiert werden, ist es nicht verwunderlich, dass sie in der Produktion weit verbreitet sind, teilweise seit der Antike. Prokaryoten teilen den Ruhm solcher mikroskopisch kleiner menschlicher Helfer mit Pilzen, vor allem Hefen, die die meisten Prozesse der alkoholischen Gärung, beispielsweise bei der Herstellung von Wein und Bier, übernehmen. Seit es gelungen ist, nützliche Gene in Bakterien einzuschleusen, die sie dazu bringen, wertvolle Substanzen wie Insulin zu synthetisieren, hat die industrielle Nutzung dieser lebenden Labore einen starken neuen Schub erhalten. Siehe auch GENTECHNIK.
Lebensmittelindustrie. Derzeit werden Bakterien von dieser Industrie hauptsächlich zur Herstellung von Käse, anderen fermentierten Milchprodukten und Essig verwendet. Die wichtigsten chemischen Reaktionen sind hier die Bildung von Säuren. So oxidieren bei der Essigherstellung Bakterien der Gattung Acetobacter den in Apfelwein oder anderen Flüssigkeiten enthaltenen Ethylalkohol zu Essigsäure. Beim Sauerkraut laufen ähnliche Prozesse ab: Anaerobe Bakterien vergären den in den Blättern dieser Pflanze enthaltenen Zucker zu Milchsäure, sowie Essigsäure und verschiedenen Alkoholen.
Auslaugen von Erzen. Bakterien werden verwendet, um schlechte Erze auszulaugen, d.h. Überführen von ihnen in eine Lösung von Salzen wertvoller Metalle, hauptsächlich Kupfer (Cu) und Uran (U). Ein Beispiel ist die Verarbeitung von Kupferkies oder Kupferkies (CuFeS2). Haufen dieses Erzes werden periodisch mit Wasser bewässert, das chemolithotrophe Bakterien der Gattung Thiobacillus enthält. Im Laufe ihrer Lebenstätigkeit oxidieren sie Schwefel (S) und bilden lösliche Kupfer- und Eisensulfate: CuFeS2 + 4O2 zu CuSO4 + FeSO4. Solche Technologien vereinfachen die Produktion von wertvollen Metallen aus Erzen erheblich; Sie entsprechen im Prinzip den in der Natur ablaufenden Vorgängen bei der Verwitterung von Gesteinen.
Abfallrecycling. Bakterien dienen auch dazu, Abfälle wie Abwässer in weniger gefährliche oder sogar nützliche Produkte umzuwandeln. Abwasser ist eines der akuten Probleme der modernen Menschheit. Ihre vollständige Mineralisierung erfordert enorme Mengen an Sauerstoff, und in gewöhnlichen Reservoirs, wo es üblich ist, diese Abfälle zu deponieren, reicht es nicht mehr aus, sie zu "neutralisieren". Die Lösung liegt in der zusätzlichen Belüftung des Abwassers in speziellen Becken (Aerotanks): Dadurch haben mineralisierende Bakterien genug Sauerstoff, um organische Stoffe vollständig abzubauen, und Trinkwasser wird im günstigsten Fall zu einem der Endprodukte des Prozesses. Der auf dem Weg verbleibende unlösliche Niederschlag kann einer anaeroben Fermentation unterzogen werden. Damit solche Wasseraufbereitungsanlagen möglichst wenig Platz und Geld verbrauchen, sind gute Kenntnisse der Bakteriologie notwendig.
Andere Verwendungen. Andere wichtige Bereiche der industriellen Anwendung von Bakterien sind zum Beispiel Leinlappen, d.h. Trennung seiner Spinnfasern von anderen Pflanzenteilen sowie die Herstellung von Antibiotika, insbesondere Streptomycin (Bakterien der Gattung Streptomyces).

BAKTERIENBEKÄMPFUNG IN DER INDUSTRIE

Bakterien sind nicht nur nützlich; Der Kampf gegen ihre Massenvermehrung, beispielsweise in Lebensmitteln oder in den Wassersystemen von Zellstoff- und Papierfabriken, ist zu einem ganzen Tätigkeitsfeld geworden. Lebensmittel werden durch Bakterien, Pilze und ihre eigenen Autolyse-Enzyme ("Selbstverdauung") verdorben, sofern sie nicht durch Hitze oder andere Mittel inaktiviert werden. Da Bakterien die Hauptursache für den Verderb sind, erfordert die Gestaltung effizienter Lebensmittellagersysteme die Kenntnis der Toleranzgrenzen dieser Mikroorganismen. Eine der gängigsten Technologien ist die Milchpasteurisierung, die Bakterien abtötet, die beispielsweise Tuberkulose und Brucellose verursachen. Milch wird 30 Minuten auf 61-63°C oder nur 15 Sekunden auf 72-73°C gehalten. Dies beeinträchtigt nicht den Geschmack des Produkts, sondern inaktiviert krankheitserregende Bakterien. Auch Wein, Bier und Fruchtsäfte können pasteurisiert werden. Die Vorteile der Lagerung von Lebensmitteln in der Kälte sind seit langem bekannt. Niedrige Temperaturen töten Bakterien nicht ab, aber sie lassen sie nicht wachsen und sich vermehren. Beim Einfrieren beispielsweise auf -25 ° C nimmt die Anzahl der Bakterien zwar nach einigen Monaten ab, aber eine große Anzahl dieser Mikroorganismen überlebt noch. Bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt vermehren sich Bakterien weiter, aber sehr langsam. Ihre lebensfähigen Kulturen können nach Gefriertrocknung (Gefriertrocknung) in einem proteinhaltigen Medium, wie Blutserum, nahezu unbegrenzt aufbewahrt werden. Andere bekannte Konservierungsmethoden für Lebensmittel sind das Trocknen (Trocknen und Räuchern), das Hinzufügen großer Mengen Salz oder Zucker, was physiologisch einer Dehydration entspricht, und das Pökeln, d.h. in eine konzentrierte Säurelösung gegeben. Bei einem Säuregehalt des Mediums, der pH 4 und darunter entspricht, wird die lebenswichtige Aktivität von Bakterien normalerweise stark gehemmt oder gestoppt.

BAKTERIEN UND KRANKHEITEN

STUDIE VON BAKTERIEN

Viele Bakterien sind leicht in den sogenannten zu züchten. Kulturmedium, das Fleischbrühe, teilweise verdautes Protein, Salze, Dextrose, Vollblut, sein Serum und andere Bestandteile enthalten kann. Die Bakterienkonzentration erreicht unter solchen Bedingungen normalerweise etwa eine Milliarde pro Kubikzentimeter, was zu einer trüben Umgebung führt. Um Bakterien zu untersuchen, ist es notwendig, ihre Reinkulturen oder Klone zu erhalten, die die Nachkommen einer einzelnen Zelle sind. Dies ist beispielsweise notwendig, um festzustellen, welche Art von Bakterien den Patienten infiziert hat und auf welches Antibiotikum diese Art empfindlich reagiert. Mikrobiologische Proben wie Rachen- oder Wundabstriche, Blut-, Wasser- oder andere Materialproben werden stark verdünnt auf die Oberfläche eines halbfesten Mediums aufgetragen: Aus einzelnen Zellen entwickeln sich darauf runde Kolonien. Das Härtemittel für das Kulturmedium ist normalerweise Agar, ein Polysaccharid, das aus bestimmten Meeresalgen gewonnen wird und von jeder Art von Bakterien nahezu unverdaulich ist. Agarmedien werden in Form von "Spießen" verwendet, dh. geneigte Flächen, die sich in stark geneigten Reagenzgläsern bilden, wenn das geschmolzene Nährmedium erstarrt, oder in Form dünner Schichten in Petrischalen aus Glas - flache runde Gefäße, die mit einem Deckel gleicher Form, aber etwas größerem Durchmesser verschlossen sind. Normalerweise hat die Bakterienzelle nach einem Tag Zeit, sich so stark zu vermehren, dass sie eine Kolonie bildet, die mit bloßem Auge gut sichtbar ist. Es kann zum weiteren Studium in eine andere Umgebung übertragen werden. Alle Nährmedien müssen vor der Bakterienkultivierung steril sein und anschließend darauf geachtet werden, dass sich keine unerwünschten Mikroorganismen darauf ansiedeln. Um die so gezüchteten Bakterien zu untersuchen, wird eine dünne Drahtschlaufe auf einer Flamme kalziniert, zuerst mit einer Kolonie oder einem Abstrich und dann mit einem auf einem Objektträger abgeschiedenen Wassertropfen berührt. Durch gleichmäßiges Verteilen des entnommenen Materials in diesem Wasser wird das Glas getrocknet und schnell zwei- oder dreimal über die Brennerflamme geführt (die Seite mit den Bakterien sollte nach oben gedreht werden): Dadurch haften die Mikroorganismen, ohne Schaden zu nehmen, fest an zum Untergrund. Ein Farbstoff wird auf die Oberfläche des Präparats getropft, dann wird das Glas in Wasser gewaschen und erneut getrocknet. Die Probe kann nun unter einem Mikroskop betrachtet werden. Reinkulturen von Bakterien werden hauptsächlich anhand ihrer biochemischen Eigenschaften identifiziert, d.h. feststellen, ob sie aus bestimmten Zuckern Gase oder Säuren bilden, ob sie Eiweiß verdauen (Gelatine verflüssigen) können, ob sie Sauerstoff zum Wachstum benötigen usw. Sie prüfen auch, ob sie mit bestimmten Farbstoffen befleckt sind. Die Empfindlichkeit gegenüber bestimmten Arzneimitteln, wie z. B. Antibiotika, kann bestimmt werden, indem kleine Filterpapierscheiben, die mit diesen Substanzen getränkt sind, auf eine mit Bakterien beimpfte Oberfläche gelegt werden. Wenn eine chemische Verbindung Bakterien abtötet, bildet sich um die entsprechende Scheibe herum eine von ihnen freie Zone.

Collier Enzyklopädie. - Offene Gesellschaft. 2000 .

Bakterien sind die kleinsten, ältesten Mikroorganismen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Nur unter dem Mikroskop kann man ihre Struktur, ihr Aussehen und ihr Zusammenspiel erkennen. Die ersten Mikroorganismen hatten eine primitive Struktur, sie entwickelten sich, mutierten, bildeten Kolonien und passten sich einer sich verändernden Umgebung an. tauschen Aminosäuren untereinander aus, die für Wachstum und Entwicklung notwendig sind.

Arten von Bakterien

In Schulbüchern für Biologie finden sich Abbildungen verschiedener Bakterienarten, die sich in ihrer Form unterscheiden:

1. Kokken sind kugelförmige Organismen, die sich in ihrer gegenseitigen Anordnung unterscheiden. Unter dem Mikroskop fällt auf, dass Streptokokken eine Kugelkette darstellen, Diplokokken paarweise leben, Staphylokokken Anhäufungen beliebiger Form sind. Eine Reihe von Kokken verursachen verschiedene Entzündungsprozesse, wenn sie in den menschlichen Körper gelangen (Gonokokken, Staphylokokken, Streptokokken). Nicht alle im menschlichen Körper lebenden Kokken sind pathogen. Bedingt pathogene Arten nehmen an der Bildung der körpereigenen Abwehr gegen äußere Einflüsse teil und sind sicher, wenn das Gleichgewicht der Flora eingehalten wird.
2. Stabförmige unterscheiden sich in Form, Größe und Fähigkeit zur Sporenbildung. Die sporenbildenden Arten werden Bazillen genannt. Zu den Bakterien gehören: Tetanus-Bazillus, Anthrax-Bazillus. Sporen sind Gebilde innerhalb eines Mikroorganismus. Sporen sind unempfindlich gegen chemische Behandlung, ihre Resistenz gegenüber äußeren Einflüssen ist der Schlüssel zum Erhalt der Art. Es ist bekannt, dass Sporen bei hohen Temperaturen (über 120 ° C) zerstört werden.

Formen stäbchenförmiger Mikroben:

• mit spitzen Polen, wie bei Fusobacterium, das Teil der normalen Mikroflora der oberen Atemwege ist;
• mit verdickten Stangen, die einem Streitkolben ähneln, wie bei Corynebacterium - dem Erreger der Diphtherie;
• mit abgerundeten Enden, wie bei Escherichia coli, was für den Verdauungsprozess notwendig ist;
• mit geraden Enden, wie Anthrax.

Gramm (+) und Gramm (-)

Der dänische Mikrobiologe Hans Gram führte vor mehr als 100 Jahren ein Experiment durch, wonach alle Bakterien als grampositiv und gramnegativ klassifiziert wurden. Gram-positive Keime gehen mit der Färbesubstanz eine langzeitstabile Bindung ein, die durch Jodbelastung verstärkt wird. Gramnegative hingegen sind für den Farbstoff nicht anfällig, ihre Hülle ist fest geschützt.

Gramnegative Mikroben umfassen Chlamydien, Rickettsien, grampositive - Staphylokokken, Streptokokken, Corynebakterien.

Heute ist in der Medizin der Test auf Gram (+) und Gram (-) Bakterien weit verbreitet. ist eine der Methoden zur Untersuchung von Schleimhäuten, um die Zusammensetzung der Mikroflora zu bestimmen.

Aerob und anaerob

Wie Bakterien leben

Biologen definieren Bakterien in einem eigenen Reich, sie unterscheiden sich von anderen Lebewesen. Es ist ein einzelliger Organismus ohne Kern im Inneren. Ihre Form kann die Form einer Kugel, eines Kegels, eines Stabes oder einer Spirale haben. Prokaryoten verwenden Flagellen, um sich fortzubewegen.

Biofilm ist eine Stadt für Mikroorganismen, er durchläuft mehrere Stadien der Entstehung:

• Adhäsion oder Sorption ist das Anhaften eines Mikroorganismus an einer Oberfläche. Filme bilden sich in der Regel an der Grenzfläche zwischen zwei Medien: Flüssigkeit und Luft, Flüssigkeit und Flüssigkeit. Der Anfangsschritt ist reversibel und die Filmbildung kann verhindert werden.
• Fixierung - Bakterien scheiden Polymere aus, die ihre starke Fixierung gewährleisten, bilden eine Matrix für Stärke und Schutz.
• Reifung - Mikroben verschmelzen, tauschen Nährstoffe aus, bilden Mikrokolonien.
• Wachstumsstadium - es gibt eine Ansammlung von Bakterien, deren Verschmelzung, Verdrängung. Die Anzahl der Mikroorganismen beträgt 5 bis 35%, der Rest des Raumes wird von der interzellulären Matrix eingenommen.
• Dispersion – Mikroorganismen lösen sich periodisch vom Film, die sich an andere Oberflächen anheften und einen Biofilm bilden.

Die Prozesse, die in einem Biofilm ablaufen, unterscheiden sich von dem, was mit einer Mikrobe passiert, die kein fester Bestandteil der Kolonie ist. Kolonien sind stabil, Mikroben organisieren ein einziges System von Verhaltensreaktionen, die die Interaktion der Mitglieder innerhalb der Matrix und außerhalb des Films bestimmen. Menschliche Schleimhäute sind von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt, die ein Gel zum Schutz produzieren und die Stabilität der Funktion von Organen gewährleisten. Ein Beispiel ist die Magenschleimhaut. Es ist bekannt, dass Helicobacter pylori, die als Verursacher von Magengeschwüren gelten, bei mehr als 80 % der untersuchten Personen vorhanden sind, aber nicht jeder ein Magengeschwür entwickelt. Es wird angenommen, dass Helicobacter pylori als Mitglieder der Kolonie an der Verdauung beteiligt sind. Ihre Fähigkeit, Schaden zu verursachen, manifestiert sich erst, nachdem bestimmte Bedingungen geschaffen wurden.

Das Zusammenspiel von Bakterien in Biofilmen ist noch wenig verstanden. Aber schon heute sind einige Mikroben zu menschlichen Helfern bei der Durchführung von Restaurierungsarbeiten geworden und erhöhen die Festigkeit von Beschichtungen. In Europa bieten Hersteller von Desinfektionsmitteln an, Oberflächen mit Bakterienlösungen zu behandeln, die sichere Mikroorganismen enthalten, die die Entwicklung pathogener Flora verhindern. Bakterien werden zur Herstellung von Polymerverbindungen genutzt und sollen in Zukunft auch Strom erzeugen.