Tiede ja elämä // Kuvituksia

Staphylococcus aureus.

Spirilla.

Trypanosoma.

Rotavirukset.

Rickettsia.

Yersinia.

Leishmania.

Salmonella.

Legionella.

Jo 3000 vuotta sitten suuri kreikkalainen Hippokrates arvasi, että tarttuvia sairauksia aiheuttavat ja kantavat elävät olennot. Hän kutsui heitä miasmaiksi. Mutta ihmissilmä ei pystynyt erottamaan niitä. 1600-luvun lopulla hollantilainen A. Leeuwenhoek loi riittävän tehokkaan mikroskoopin, ja vasta sitten pystyttiin kuvaamaan ja piirtämään erilaisia ​​bakteerien muotoja - yksisoluisia organismeja, joista monet ovat erilaisten bakteerien aiheuttajia. ihmisten tartuntataudit. Bakteerit ovat yksi mikrobityypeistä ("mikrobi" - kreikkalaisesta "mikroista" - pieni ja "bios" - elämä), kuitenkin lukuisin.

Mikrobien löytämisen ja niiden roolin ihmiselämässä tutkimisen jälkeen kävi ilmi, että näiden pienimpien organismien maailma on hyvin monimuotoinen ja vaatii tiettyä systematisointia ja luokittelua. Ja nykyään asiantuntijat käyttävät järjestelmää, jonka mukaan ensimmäinen sana mikro-organismin nimessä tarkoittaa sukua ja toinen - mikrobin lajinimeä. Nämä nimet (yleensä latinaksi tai kreikaksi) ovat "puhuvia". Siten joidenkin mikro-organismien nimi heijastaa joitain niiden rakenteen, erityisesti muodon, silmiinpistävimmistä piirteistä. Tämä ryhmä sisältää ensisijaisesti bakteerit. Muodossa kaikki bakteerit on jaettu pallomaisiin - kokkiin, sauvan muotoisiin - itse asiassa bakteereihin ja kierteisiin - spirilla- ja vibrioihin.

pallomaiset bakteerit- patogeeniset kokit (kreikan sanasta "coccus" - vilja, marja), mikro-organismit, jotka eroavat toisistaan ​​​​solujen sijainnissa niiden jakautumisen jälkeen.

Yleisimmät niistä ovat:

- stafylokokit(kreikan sanasta "stafile" - rypäleterttu ja "kokkus" - jyvä, marja), joka sai tällaisen nimen tyypillisen muodon - rypäleterppua muistuttavan klusterin - vuoksi. Näiden bakteerien tyypillä on patogeenisin vaikutus. Staphylococcus aureus("Staphylococcus aureus", koska se muodostaa kullanvärisiä klustereita), aiheuttaa erilaisia ​​märkiviä sairauksia ja ruokamyrkytyksiä;

- streptokokit(kreikan kielestä "streptos" - ketju), jonka solut jakautumisen jälkeen eivät eroa, vaan muodostavat ketjun. Nämä bakteerit ovat erilaisten tulehdussairauksien (tonsilliitti, bronkopneumonia, välikorvatulehdus, endokardiitti ja muut) aiheuttajia.

sauvan muotoiset bakteerit tai sauvat,- nämä ovat lieriömäisiä mikro-organismeja (kreikkalaisesta "bakteerista" - tikku). Niiden nimestä tuli kaikkien tällaisten mikro-organismien nimi. Mutta niitä bakteereita, jotka muodostavat itiöitä (suojakerros, joka suojaa haitallisilta ympäristövaikutuksilta), kutsutaan basilleja(latinan sanasta "bacillum" - keppi). Itiöitä muodostaviin sauvoihin kuuluu pernaruttobasilli, kauhea tauti, joka on tunnettu muinaisista ajoista lähtien.

Bakteerien kierretyt muodot ovat spiraaleja. Esimerkiksi, spirilla(latinasta "spira" - mutka) ovat bakteereja, joilla on spiraalimaisesti kaarevia sauvoja, joissa on kaksi tai kolme kiharaa. Nämä ovat vaarattomia mikrobeja, lukuun ottamatta "rotan puremataudin" (Sudoku) aiheuttajaa ihmisillä.

Omalaatuinen muoto näkyy myös sukuun kuuluvien mikro-organismien nimessä spirokeetta(latinasta "spira" - mutka ja "viha" - harja). Esimerkiksi perheenjäsenet leptospira erottuu epätavallisesta muodosta ohuen langan muodossa, jossa on pieniä, lähekkäin olevia kiharoita, mikä saa ne näyttämään ohuelta kierteeltä spiraalilta. Ja itse nimi "leptospira" käännetään sellaiseksi - "kapea spiraali" tai "kapea kihara" (kreikan kielestä "leptos" - kapea ja "spera" - gyrus, kihara).

korynebakteerit(kurkkumätä- ja listerioosin aiheuttajat) päissä on tyypillisiä nuppimaisia ​​paksuuntumia, kuten näiden mikro-organismien nimi osoittaa: lat. "korine" - nuija.

Tänään kaikki tiedossa viruksia myös ryhmitelty suvuiksi ja perheiksi, myös rakenteensa perusteella. Virukset ovat niin pieniä, että niiden näkeminen mikroskoopin läpi täytyy olla paljon vahvempi kuin perinteinen optinen. Elektronimikroskooppi suurentaa satojatuhansia kertoja. Rotavirukset sai nimensä latinalaisesta sanasta "rota" - pyörä, koska virushiukkaset elektronimikroskoopin alla näyttävät pieniltä pyöriltä, ​​joissa on paksu hiha, lyhyet pinnat ja ohut reuna.

Ja perheen nimi koronavirukset johtuen villistä, jotka ovat kiinnittyneet virioniin kapean varren kautta ja laajenevat kohti kaukaista päätä muistuttaen auringonpimennyksen aikana aurinkokoronaa.

Joidenkin mikro-organismien nimi liittyy niiden tartuttaman elimen tai niiden aiheuttaman sairauden nimeen. Esimerkiksi otsikko "meningokokki" Se muodostuu kahdesta kreikkalaisesta sanasta: "meningos" - aivokalvot, koska nämä mikrobit vaikuttavat siihen pääasiassa, ja "coccus" - jyvä, mikä osoittaa, että ne kuuluvat pallomaisiin bakteereihin - kokkiin. Nimi on johdettu kreikan sanasta "pneumon" (keuhko). "pneumokokki" Nämä bakteerit aiheuttavat keuhkosairauksia. Rinovirukset- tarttuvan nuhan aiheuttajat, tästä nimi (kreikan sanasta "sarvikuono" - nenä).

Useiden mikro-organismien nimen alkuperä johtuu myös niiden muista tyypillisimmistä piirteistä. Joten vibrioiden erottuva piirre - bakteerit lyhyen kaarevan sauvan muodossa - kyky nopeisiin värähteleviin liikkeisiin. Heidän nimensä on johdettu ranskan sanasta vibraattori-värähtele, värähtele, värähtele. Vibrioista tunnetuin on koleran aiheuttaja, jota kutsutaan "koleravibrioksi".

Suvun bakteerit proteus(Proteus) viittaa ns. mikrobeihin, jotka ovat vaarallisia joillekin, mutta eivät toisille. Tältä osin ne nimettiin muinaisen kreikkalaisen mytologian merijumalan - Proteuksen mukaan, jolle annettiin kyky muuttaa mielivaltaisesti ulkonäköään.

Suurille tiedemiehille pystytetään monumentteja. Mutta joskus heidän löytämiensä mikro-organismien nimistä tulee myös monumentteja. Esimerkiksi mikro-organismeja, jotka ovat virusten ja bakteerien välissä, on nimetty "rickettsia" amerikkalaisen tutkimusmatkailijan Howard Taylor Rickettsin (1871-1910) kunniaksi, joka kuoli lavantautiin tutkiessaan tämän taudin aiheuttajaa.

Japanilainen tiedemies K. Shiga tutki punataudin aiheuttajia perusteellisesti vuonna 1898, hänen kunniakseen he saivat myöhemmin yleisnimensä - "shigella".

Brucella(luumistaudin aiheuttajat) on nimetty englantilaisen sotilaslääkärin D. Brucen mukaan, joka vuonna 1886 onnistui ensimmäisen kerran eristämään nämä bakteerit.

Bakteerit ryhmitelty sukuun "yersinia", nimetty kuuluisan sveitsiläisen tiedemiehen A. Yersinin mukaan, joka löysi erityisesti ruton aiheuttajan - Yersinia pestisin.

Englantilaisen lääkärin V. Leishmanin nimellä on nimetty yksinkertaisimmat yksisoluiset organismit (leishmaniaasin aiheuttajat) leishmania, kuvattu yksityiskohtaisesti vuonna 1903.

Yleisnimi liittyy amerikkalaisen patologin D. Salmonin nimeen "salmonella", sauvamainen suolistobakteeri, joka aiheuttaa sairauksia, kuten salmonelloosia ja lavantautia.

Ja saksalainen tiedemies T. Escherich on nimensä velkaa Escherichia- Escherichia coli, jonka hän eristi ja kuvasi ensimmäisen kerran vuonna 1886.

Joidenkin mikro-organismien nimen alkuperässä oli tietty rooli olosuhteilla, joissa ne löydettiin. Esimerkiksi yleisnimi "legionella" ilmaantui sen jälkeen, kun Philadelphiassa vuonna 1976 puhkesi näiden bakteerien aiheuttama vakava hengityselinsairaus American Legionin (järjestö, joka yhdistää Yhdysvaltain kansalaisia ​​- kansainvälisten sotien osallistujia) vuosikongressin edustajien joukossa - ne välitettiin ilmastointilaitteen kautta. MUTTA coxsackie-virukset eristettiin ensimmäisen kerran poliota sairastavista lapsista vuonna 1948 Coxsackien kylässä (USA), mistä myös nimi.

Rakenne

Bakteerit ovat hyvin pieniä eläviä organismeja. Ne voidaan nähdä vain erittäin suuren suurennoksen mikroskoopilla. Kaikki bakteerit ovat yksisoluisia. Bakteerisolun sisäinen rakenne ei ole kuin kasvien ja eläinten solut. Niissä ei ole ydintä tai plastideja. Ydinaine ja pigmentit ovat läsnä, mutta "hajallaan" tilassa. Muoto on monipuolinen.

Bakteerisolu on puettu erityiseen tiheään kuoreen - soluseinään, joka suorittaa suojaavia ja tukitoimintoja ja antaa bakteerille myös pysyvän, tyypillisen muodon. Bakteerin soluseinä muistuttaa kasvisolun kuorta. Se on läpäisevä: sen kautta ravinteet kulkevat vapaasti soluun ja aineenvaihduntatuotteet lähtevät ympäristöön. Usein bakteerien soluseinän päälle muodostuu ylimääräinen suojaava limakerros - kapseli. Kapselin paksuus voi olla monta kertaa suurempi kuin itse kennon halkaisija, mutta se voi olla hyvin pieni. Kapseli ei ole pakollinen osa solua, se muodostuu riippuen olosuhteista, joissa bakteerit pääsevät sisään. Se estää bakteereja kuivumasta.

Joidenkin bakteerien pinnalla on pitkiä siimoja (yksi, kaksi tai monta) tai lyhyitä ohuita villoja. Siipien pituus voi olla monta kertaa suurempi kuin bakteerin kehon koko. Bakteerit liikkuvat lippujen ja villien avulla.

Bakteerisolun sisällä on tiheä liikkumaton sytoplasma. Sillä on kerrosrakenne, tyhjiä ei ole, joten erilaiset proteiinit (entsyymit) ja vararavinteet sijaitsevat sytoplasman aineessa. Bakteerisoluissa ei ole ydintä. Niiden solujen keskiosaan on keskittynyt perinnöllistä tietoa kantava aine. Bakteerit - nukleiinihappo - DNA. Mutta tämä aine ei ole kehystetty ytimeen.

Bakteerisolun sisäinen organisaatio on monimutkainen ja sillä on omat erityispiirteensä. Sytoplasma on erotettu soluseinästä sytoplasmakalvolla. Sytoplasmassa erotetaan pääaine eli matriisi, ribosomit ja pieni määrä kalvorakenteita, jotka suorittavat erilaisia ​​toimintoja (mitokondrioiden analogit, endoplasminen retikulumi, Golgi-laite). Bakteerisolujen sytoplasmassa on usein erimuotoisia ja -kokoisia rakeita. Rakeet voivat koostua yhdisteistä, jotka toimivat energian ja hiilen lähteenä. Bakteerisoluista löytyy myös rasvapisaroita.

Itiöiden muodostuminen

Itiöt muodostuvat bakteerisolun sisällä. Itiöiden muodostumisprosessissa bakteerisolu käy läpi sarjan biokemiallisia prosesseja. Vapaan veden määrä siinä vähenee, entsymaattinen aktiivisuus vähenee. Tämä varmistaa itiöiden kestävyyden epäsuotuisia ympäristöolosuhteita vastaan ​​(korkea lämpötila, korkea suolapitoisuus, kuivuminen jne.). Itiöiden muodostuminen on ominaista vain pienelle bakteeriryhmälle. Itiöt eivät ole olennainen vaihe bakteerien elinkaaressa. Itiöityminen alkaa vasta ravinteiden puutteesta tai aineenvaihduntatuotteiden kertymisestä. Itiöiden muodossa olevat bakteerit voivat pysyä lepotilassa pitkään. Bakteeri-itiöt kestävät pitkäaikaista keittämistä ja erittäin pitkäaikaista jäätymistä. Kun suotuisat olosuhteet syntyvät, riita itää ja tulee elinkelpoiseksi. Bakteeri-itiöt ovat mukautumisia selviytyäkseen epäsuotuisissa olosuhteissa. Bakteerien itiöt kestävät epäsuotuisia olosuhteita. Ne muodostuvat solun sisällön sisältä. Tässä tapauksessa itiön ympärille muodostuu uusi, tiheämpi kuori. Itiöt kestävät erittäin alhaisia ​​lämpötiloja (jopa -273 °C) ja erittäin korkeita lämpötiloja. Kiehuva vesi ei tapa itiöitä.

Ruokaa

Monissa bakteereissa on klorofylliä ja muita pigmenttejä. Ne suorittavat fotosynteesiä, kuten kasvit (syanobakteerit, purppurabakteerit). Muut bakteerit saavat energiaa epäorgaanisista aineista - rikistä, rautayhdisteistä ja muista, mutta hiilen lähde, kuten fotosynteesissä, on hiilidioksidi.

jäljentäminen

Bakteerit lisääntyvät jakamalla yksi solu kahdeksi. Saavutettuaan tietyn koon bakteeri jakautuu kahdeksi identtiseksi bakteeriksi. Sitten jokainen heistä alkaa ruokkia, kasvaa, jakautua ja niin edelleen. Solun pidentymisen jälkeen muodostuu vähitellen poikittainen väliseinä, jonka jälkeen tytärsolut eroavat toisistaan; monissa bakteereissa tietyissä olosuhteissa solut pysyvät jakautumisen jälkeen kytkettyinä tunnusomaisiin ryhmiin. Tällöin syntyy erilaisia ​​muotoja, riippuen jakotason suunnasta ja jakojen lukumäärästä. Lisääntymistä silmuttamalla tapahtuu poikkeuksena bakteereissa.

Suotuisissa olosuhteissa solun jakautuminen tapahtuu monissa bakteereissa 20-30 minuutin välein. Tällaisella nopealla lisääntymisellä yhden bakteerin jälkeläiset voivat 5 päivässä muodostaa massan, joka voi täyttää kaikki meret ja valtameret. Yksinkertainen laskelma osoittaa, että 72 sukupolvea (720 000 000 000 000 000 000 solua) voidaan muodostaa päivässä. Painoksi muutettuna - 4720 tonnia. Tätä ei kuitenkaan tapahdu luonnossa, koska useimmat bakteerit kuolevat nopeasti auringonvalon, kuivumisen, ruuan puutteen, 65-100 ºС:n lämpötilaan lämpenemisen vaikutuksesta lajien välisen taistelun jne. seurauksena.

Bakteerien rooli luonnossa. Jakelu ja ekologia

Bakteerit ovat kaikkialla: vesistöissä, ilmassa, maaperässä. Niitä on vähiten ilmassa (mutta ei ruuhkaisissa paikoissa). Jokien vesissä niitä voi olla jopa 400 000 1 cm 3:ssa ja maaperässä - jopa 1 000 000 000 1 g:ssa. Bakteereilla on erilainen asenne happea kohtaan: joillekin se on välttämätöntä, toisille se on tuhoisaa. Useimmille bakteereille +4 - +40 °C lämpötilat ovat edullisimmat. Suora auringonvalo tappaa monia bakteereja.

Suuria määriä esiintyviä bakteereja (niiden lajien lukumäärä yltää 2500:aan) on poikkeuksellisen tärkeä rooli monissa luonnollisissa prosesseissa. Yhdessä sienten ja maaperän selkärangattomien kanssa ne osallistuvat kasvitähteiden (putoavat lehdet, oksat jne.) hajoamiseen humukseksi. Saprofyyttisten bakteerien toiminta johtaa mineraalisuolojen muodostumiseen, jotka imeytyvät kasvien juuriin. Koijuurten kudoksissa elävillä kyhmybakteereilla sekä joillakin vapaasti elävillä bakteereilla on huomattava kyky imeä ilmakehän typpeä, joka ei ole kasvien ulottuvilla. Siten bakteerit osallistuvat luonnon aineiden kiertoon.

Maaperän mikrofloora. Bakteerien määrä maaperässä on erittäin korkea - satoja miljoonia ja miljardeja yksilöitä 1 grammassa. Niitä on paljon enemmän maaperässä kuin vedessä ja ilmassa. Bakteerien kokonaismäärä maaperässä vaihtelee. Bakteerien määrä riippuu maaperän tyypistä, niiden kunnosta, kerrosten syvyydestä. Maaperähiukkasten pinnalla mikro-organismit sijaitsevat pienissä mikropesäkkeissä (kukin 20-100 solua). Usein ne kehittyvät orgaanisen aineksen hyytymien paksuuksissa, elävien ja kuolevien kasvien juurissa, ohuissa kapillaareissa ja kokkareiden sisällä. Maaperän mikrofloora on hyvin monipuolinen. Täältä löytyy erilaisia ​​fysiologisia bakteeriryhmiä: mätänevät, nitrifioivat, typpeä sitovat, rikkibakteerit jne. Niiden joukossa on aerobeja ja anaerobeja, itiö- ja ei-itiömuotoja. Mikrofloora on yksi maaperän muodostumisen tekijöistä. Mikro-organismien kehitysalue maaperässä on elävien kasvien juurien vieressä oleva vyöhyke. Sitä kutsutaan risosfääriksi, ja sen sisältämien mikro-organismien kokonaisuutta kutsutaan risosfäärin mikroflooraksi.

Vesistöjen mikrofloora. Vesi on luonnollinen ympäristö, jossa mikro-organismeja kasvaa suuria määriä. Suurin osa niistä tulee veteen maaperästä. Tekijä, joka määrää bakteerien määrän vedessä, ravinteiden läsnäolon siinä. Puhtaimmat ovat arteesisten kaivojen ja lähteiden vedet. Avoimet tekoaltaat ja joet ovat erittäin runsaasti bakteereja. Eniten bakteereja löytyy veden pintakerroksista, lähempänä rantaa. Kun etäisyys rannikosta kasvaa ja syvyys kasvaa, bakteerien määrä vähenee. Puhdas vesi sisältää 100-200 bakteeria 1 ml:ssa, kun taas saastunut vesi sisältää 100-300 tuhatta tai enemmän. Pohjalieteessä on paljon bakteereja, erityisesti pintakerroksessa, jossa bakteerit muodostavat kalvon. Tässä kalvossa on paljon rikki- ja rautabakteereja, jotka hapettavat rikkivedyn rikkihapoksi ja estävät siten kalojen kuoleman. Lietessä on enemmän itiöitä kantavia muotoja, kun taas vedessä vallitsee itiöttömät muodot. Lajikoostumukseltaan veden mikrofloora on samanlainen kuin maaperän mikrofloora, mutta myös erityisiä muotoja löytyy. Mikro-organismit suorittavat vähitellen niin sanotun biologisen veden puhdistuksen tuhoamalla erilaisia ​​veteen pudonneita jätteitä.

Ilman mikrofloora. Ilman mikroflooraa on vähemmän kuin maaperän ja veden mikroflooraa. Bakteerit nousevat ilmaan pölyn mukana, voivat viipyä siellä jonkin aikaa ja asettua sitten maan pinnalle ja kuolevat ravinnon puutteesta tai ultraviolettisäteiden vaikutuksesta. Mikro-organismien määrä ilmassa riippuu maantieteellisestä alueesta, sijainnista, vuodenajasta, pölysaastuksesta jne. Jokainen pölyhiukkanen on mikro-organismien kantaja. Suurin osa bakteereista ilmassa teollisuusyritysten päällä. Maaseudulla ilma on puhtaampaa. Puhtain ilma on metsien, vuorten ja lumisten alueiden yllä. Ilman ylemmät kerrokset sisältävät vähemmän bakteereita. Ilman mikrofloorassa on monia pigmentoituneita ja itiöitä kantavia bakteereita, jotka kestävät muita paremmin ultraviolettisäteitä.

Ihmiskehon mikrofloora. Ihmisen keho, jopa täysin terve, on aina mikroflooran kantaja. Kun ihmiskeho joutuu kosketuksiin ilman ja maaperän kanssa, vaatteille ja iholle asettuu erilaisia ​​mikro-organismeja, mukaan lukien taudinaiheuttajat (jäykkäkouristusbasillit, kaasukuolio jne.). Ihmisen altistuneet osat ovat useimmiten saastuneita. E. coli, stafylokokit löytyvät käsistä. Suuontelossa on yli 100 erilaista mikrobeja. Suun lämpötila, kosteus ja ravintojäämät ovat erinomainen ympäristö mikro-organismien kehittymiselle. Vatsassa on hapan reaktio, joten suurin osa siinä olevista mikro-organismeista kuolee. Ohutsuolesta alkaen reaktio muuttuu emäksiseksi, ts. suotuisa mikrobeille. Paksusuolen mikrofloora on hyvin monipuolinen. Jokainen aikuinen erittää päivittäin noin 18 miljardia bakteeria ulosteiden mukana, ts. enemmän yksilöitä kuin ihmisiä maapallolla. Sisäelimet, jotka eivät ole yhteydessä ulkoiseen ympäristöön (aivot, sydän, maksa, virtsarakko jne.), ovat yleensä vapaita mikrobeista. Mikrobit pääsevät näihin elimiin vain sairauden aikana.

Bakteerien merkitys ihmisen elämässä

Käymisprosessit ovat erittäin tärkeitä; tätä kutsutaan yleisesti hiilihydraattien hajoamiseksi. Joten käymisen seurauksena maito muuttuu kefiiriksi ja muiksi tuotteiksi; rehun säilöminen on myös käymistä. Käyminen tapahtuu myös ihmisen suolistossa. Ilman sopivia bakteereja (kuten E. colia) suolet eivät voi toimia normaalisti. Luonnossa hyödyllinen mätäneminen on erittäin epätoivottavaa jokapäiväisessä elämässä (esimerkiksi lihatuotteiden pilaantumista). Käyminen (esimerkiksi hapanmaidon) ei myöskään ole aina hyödyllistä. Jotta tuotteet eivät huonone, ne suolataan, kuivataan, säilytetään jääkaapissa. Siten bakteerien aktiivisuus vähenee.

Patogeeniset bakteerit

Missä bakteerit elävät ihmiskehossa?

1. Suurin osa niistä elää suolistossa ja tarjoaa harmonisen mikroflooran.
2. Ne elävät limakalvoilla, myös suuontelossa.
3. Monet mikro-organismit elävät iholla.

Mistä mikro-organismit ovat vastuussa?

1. Ne tukevat immuunijärjestelmän toimintaa. Hyödyllisten mikrobien puuttuessa haitalliset mikrobit hyökkäävät välittömästi kehoon.
2. Syömällä kasvisruoan ainesosia bakteerit edistävät ruoansulatusta. Suurin osa paksusuoleen saapuvasta ruoasta sulautuu bakteerien ansiosta.
3. Suoliston mikro-organismien edut - B-vitamiinien, vasta-aineiden synteesissä, rasvahappojen imeytymisessä.
4. Mikrobiota ylläpitää vesi-suolatasapainoa.
5. Iholla olevat bakteerit suojaavat ihoa haitallisten mikro-organismien tunkeutumiselta niihin. Sama koskee limakalvopopulaatiota.

Mitä tapahtuu, jos poistat bakteerit ihmiskehosta? Vitamiinit eivät imeydy, hemoglobiini putoaa veressä, ihon, maha-suolikanavan, hengityselinten jne. sairaudet alkavat edetä. Johtopäätös: bakteerien päätehtävä ihmiskehossa on suojaava. Katsotaanpa tarkemmin, minkä tyyppisiä mikro-organismeja on olemassa ja kuinka tukea niiden työtä.

Tärkeimmät hyödyllisten bakteerien ryhmät

Ihmisen hyvät bakteerit voidaan jakaa 4 pääryhmään:

• bifidobakteerit;
• laktobasillit;
• enterokokit;
• coli.

Runsain hyödyllinen mikrobiota. Tehtävänä on luoda hapan ympäristö suolistossa. Tällaisissa olosuhteissa patogeeninen mikrofloora ei voi selviytyä. Bakteerit tuottavat maitohappoa ja asetaattia. Siten suolikanava ei pelkää käymis- ja hajoamisprosesseja.

Toinen bifidobakteerien ominaisuus on kasvainten vastainen. Mikro-organismit osallistuvat kehon tärkeimmän antioksidantin C-vitamiinin synteesiin. D- ja B-ryhmän vitamiinit imeytyvät tämän tyyppisten mikrobien ansiosta. Myös hiilihydraattien sulaminen kiihtyy. Bifidobakteerit lisäävät suolen seinämien kykyä imeä arvokkaita aineita, kuten kalsiumia, magnesiumia ja rauta-ioneja.

Laktobasillit elävät ruoansulatuskanavassa suusta paksusuoleen. Näiden bakteerien ja muiden mikro-organismien yhteinen toiminta säätelee patogeenisen mikroflooran lisääntymistä. Suoliston taudinaiheuttajat infektoivat järjestelmää paljon vähemmän, jos laktobasilleja asuu siinä riittävä määrä.

Pikkutyöntekijöiden tehtävänä on normalisoida suoliston työtä ja tukea immuunitoimintaa. Mikrobiotaa käytetään elintarvike- ja lääketeollisuudessa: terveellisestä kefiristä suoliston mikroflooran normalisointivalmisteisiin.

Laktobasillit ovat erityisen arvokkaita naisten terveydelle: lisääntymisjärjestelmän limakalvojen hapan ympäristö ei salli bakteerivaginoosin kehittymistä.

Neuvoja! Biologit sanovat, että immuunijärjestelmä alkaa suolistosta. Kehon kyky vastustaa haitallisia bakteereja riippuu kanavan tilasta. Pidä ruoansulatuskanava normaalina, jolloin ruoan imeytyminen ei parane, vaan myös kehon puolustuskyky paranee.

Enterokokit

Enterokokkien elinympäristö on ohutsuoli. Ne estävät patogeenisten mikro-organismien lisääntymisen, auttavat sulattamaan sakkaroosia.

Polzateevo-lehti havaitsi, että on olemassa bakteerien väliryhmä - ehdollisesti patogeeninen. Yhdessä tilassa ne ovat hyödyllisiä, ja kun olosuhteet muuttuvat, niistä tulee haitallisia. Näitä ovat enterokokit. Iholla elävillä stafylokokeilla on myös kaksinkertainen vaikutus: ne suojaavat ihoa haitallisilta mikrobeilta, mutta ne itse voivat päästä haavaan ja aiheuttaa patologisen prosessin.

E. coli aiheuttaa usein negatiivisia assosiaatioita, mutta vain jotkut tämän ryhmän lajit aiheuttavat haittaa. Useimmat Escherichia coli -bakteerit vaikuttavat suotuisasti suolistoon.

Nämä mikro-organismit syntetisoivat useita B-vitamiineja: fooli- ja nikotiinihappoa, tiamiinia, riboflaviinia. Tällaisen synteesin epäsuora vaikutus on veren koostumuksen paraneminen.

Mitkä bakteerit ovat haitallisia

Haitalliset bakteerit tunnetaan laajemmin kuin hyödylliset, koska ne muodostavat suoran uhan. Monet ihmiset tietävät salmonellan, ruttobasillin ja vibrio choleraen vaarat.

Ihmisille vaarallisimmat bakteerit:

1. Tetanusbacillus: Elää iholla ja voi aiheuttaa tetanusta, lihaskouristuksia ja hengitysvaikeuksia.
2. Botulismi-tikku. Jos syöt pilaantunutta tuotetta, jossa on tätä taudinaiheuttajaa, voit ansaita tappavan myrkytyksen. Botulismi kehittyy usein vanhentuneisiin makkaroihin ja kaloihin.
3. Staphylococcus aureus voi aiheuttaa useita vaivoja kehossa kerralla, on vastustuskykyinen monille antibiooteille ja mukautuu uskomattoman nopeasti lääkkeisiin, muuttuen niille herkkääksi.
4. Salmonella aiheuttaa akuutteja suolistoinfektioita, mukaan lukien erittäin vaarallinen sairaus - lavantauti.

Dysbakterioosin ehkäisy

Asuminen kaupunkiympäristössä, jossa ekologia ja ravitsemus on huono, lisää merkittävästi dysbakterioosin riskiä - ihmiskehon bakteerien epätasapainoa. Useimmiten suolet kärsivät dysbakterioosista, harvemmin limakalvot. Merkkejä hyödyllisten bakteerien puutteesta: kaasun muodostuminen, turvotus, vatsakipu, häiriintynyt uloste. Jos aloitat taudin, voi kehittyä vitamiinin puutos, anemia, epämiellyttävä haju lisääntymisjärjestelmän limakalvoissa, laihtuminen ja ihovauriot.

Dysbakterioosi kehittyy helposti antibioottilääkkeiden käytön olosuhteissa. Mikrobiootan palauttamiseksi määrätään probiootteja - formulaatioita elävien organismien kanssa ja prebiootteja - valmisteita, joissa on aineita, jotka stimuloivat niiden kehitystä. Hapatetut maitojuomat, jotka sisältävät eläviä bifidus- ja laktobasilleja, katsotaan myös hyödyllisiksi.

Hoidon lisäksi hyödyllinen mikrobisto reagoi hyvin paastopäiviin, tuoreiden hedelmien ja vihannesten sekä täysjyväviljan syömiseen.

Bakteerien rooli luonnossa

Bakteerien valtakunta on yksi planeetan lukuisimpia. Nämä mikroskooppiset olennot tuovat hyötyä ja haittaa paitsi ihmisille, myös kaikille muille lajeille, tarjoavat monia prosesseja luonnossa. Bakteereja löytyy ilmasta ja maaperästä. Atsotobakteerit ovat erittäin hyödyllisiä maaperän asukkaita, jotka syntetisoivat typpeä ilmasta ja muuttavat sen ammoniumioneiksi. Tässä muodossa elementti imeytyy helposti kasveihin. Samat mikro-organismit puhdistavat maaperän raskasmetalleista ja täyttävät ne biologisesti aktiivisilla aineilla.

Älä pelkää bakteereja: kehomme on niin järjestetty, ettei se voi toimia normaalisti ilman näitä pieniä kovia työntekijöitä. Jos niiden lukumäärä on normaali, immuunijärjestelmä, ruoansulatus ja monet muut kehon toiminnot ovat kunnossa.

BAKTEERIT
laaja yksisoluisten mikro-organismien ryhmä, jolle on tunnusomaista kalvon ympäröimän soluytimen puuttuminen. Samaan aikaan bakteerin geneettisellä materiaalilla (deoksiribonukleiinihapolla tai DNA:lla) on solussa hyvin spesifinen paikka - vyöhyke, jota kutsutaan nukleoidiksi. Organismeja, joilla on tällainen solurakenne, kutsutaan prokaryooteiksi ("pre-ydin"), toisin kuin kaikki muut - eukaryootit ("todellinen ydin"), joiden DNA sijaitsee ytimessä, jota ympäröi kuori. Bakteerit, joita pidettiin aikoinaan mikroskooppisina kasveina, luokitellaan nyt erilliseksi kuningaskunnaksi, Moneraksi, joka on yksi viidestä nykyisessä luokitusjärjestelmässä, yhdessä kasvien, eläinten, sienten ja protistien kanssa.

fossiilisia todisteita. Bakteerit ovat luultavasti vanhin tunnettu organismiryhmä. Kerrosrakenteiset kivirakenteet - stromatoliitit - ajoittuivat joissain tapauksissa arkeozoiikan (arkealaisen) alkuun, ts. joka syntyi 3,5 miljardia vuotta sitten - seurausta bakteerien elintärkeästä toiminnasta, yleensä fotosynteettisestä, ns. sinilevät. Samanlaisia ​​rakenteita (karbonaatilla kyllästettyjä bakteerikalvoja) muodostuu edelleen pääasiassa Australian, Bahaman rannikolla, Kalifornian ja Persianlahdella, mutta ne ovat suhteellisen harvinaisia ​​eivätkä saavuta suuria kokoja, koska kasvinsyöjäorganismit, kuten kotijalkaiset, ruokkia niitä. Nykyään stromatoliitit kasvavat pääasiassa siellä, missä näitä eläimiä ei esiinny veden korkean suolapitoisuuden tai muiden syiden vuoksi, mutta ennen kasvinsyöjämuotojen ilmaantumista evoluution aikana ne voivat saavuttaa valtavia kokoja muodostaen olennaisen osan valtameren matalassa vedessä. , verrattavissa nykyaikaisiin koralliriuttoihin. Joistakin muinaisista kivistä on löydetty pieniä hiiltyneitä palloja, joiden uskotaan myös olevan bakteerien jäänteitä. Ensimmäinen ydinvoima, ts. eukaryoottisolut kehittyivät bakteereista noin 1,4 miljardia vuotta sitten.
Ekologia. Maaperässä, järvien ja valtamerten pohjalla on monia bakteereja - kaikkialla, missä orgaanista ainetta kerääntyy. Ne elävät kylmässä, kun lämpömittari on hieman yli nollan, ja kuumissa happamissa lähteissä, joiden lämpötila on yli 90 °C. Jotkut bakteerit sietävät ympäristön erittäin korkeaa suolapitoisuutta; Erityisesti ne ovat ainoita Kuolleestamerestä löydettyjä organismeja. Ilmakehässä niitä esiintyy vesipisaroina, ja niiden runsaus korreloi yleensä ilman pölyisyyden kanssa. Joten kaupungeissa sadevesi sisältää paljon enemmän bakteereja kuin maaseudulla. Niitä on vähän ylänköjen ja napa-alueiden kylmässä ilmassa, mutta niitä löytyy kuitenkin jopa stratosfäärin alemmasta kerroksesta 8 km:n korkeudessa. Eläinten ruoansulatuskanava on tiheästi asutettu bakteereilla (yleensä vaarattomia). Kokeet ovat osoittaneet, että ne eivät ole välttämättömiä useimpien lajien elämälle, vaikka ne voivat syntetisoida joitain vitamiineja. Märehtijöillä (lehmät, antiloopit, lampaat) ja monilla termiiteillä ne kuitenkin osallistuvat kasviperäisten ruokien ruuansulatukseen. Lisäksi steriileissä olosuhteissa kasvatetun eläimen immuunijärjestelmä ei kehity normaalisti bakteeristimulaation puutteen vuoksi. Suolen normaali bakteeri-"floora" on tärkeä myös sinne joutuvien haitallisten mikro-organismien tukahduttamiseksi.

BAKTEERIEN RAKENNE JA ELÄMÄ

Bakteerit ovat paljon pienempiä kuin monisoluisten kasvien ja eläinten solut. Niiden paksuus on yleensä 0,5-2,0 mikronia ja pituus 1,0-8,0 mikronia. Joitakin muotoja voi tuskin nähdä tavallisten valomikroskooppien resoluutiolla (noin 0,3 µm), mutta tunnetaan myös lajeja, joiden pituus on yli 10 µm ja leveys ylittää nämä rajat, sekä joukko erittäin ohuita bakteereja. voi ylittää 50 µm. Kynällä asetettua kohtaa vastaavalle pinnalle neljännesmiljoona tämän valtakunnan edustajaa mahtuu keskimäärin kooltaan.
Rakenne. Morfologian erityispiirteiden mukaan erotetaan seuraavat bakteeriryhmät: kokit (enemmän tai vähemmän pallomaiset), basillit (sauvat tai sylinterit pyöristetyillä päillä), spirilla (jäykät spiraalit) ja spirokeetat (ohuet ja taipuisat karvat muistuttavat muodot). Jotkut kirjoittajat pyrkivät yhdistämään kaksi viimeistä ryhmää yhdeksi - spirillaksi. Prokaryootit eroavat eukaryooteista pääasiassa siinä, että niissä ei ole hyvin muodostunutta ydintä ja tyypillisessä tapauksessa vain yksi kromosomi - hyvin pitkä pyöreä DNA-molekyyli, joka on kiinnittynyt yhdestä kohdasta solukalvoon. Prokaryooteista puuttuu myös kalvoon sitoutuneita solunsisäisiä organelleja, joita kutsutaan mitokondrioiksi ja kloroplasteiksi. Eukaryooteissa mitokondriot tuottavat energiaa hengityksen aikana, ja fotosynteesi tapahtuu kloroplasteissa (katso myös SOLU). Prokaryooteissa koko solu (ja ennen kaikkea solukalvo) ottaa mitokondrion toiminnan ja fotosynteettisissä muodoissa samalla kloroplastin. Kuten eukaryootit, bakteerin sisällä on pieniä nukleoproteiinirakenteita - ribosomeja, jotka ovat välttämättömiä proteiinisynteesille, mutta ne eivät liity mihinkään kalvoon. Harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta bakteerit eivät pysty syntetisoimaan steroleja, eukaryoottisten solukalvojen olennaisia ​​komponentteja. Solukalvon ulkopuolella useimmat bakteerit ovat vuorattu soluseinällä, joka muistuttaa jonkin verran kasvisolujen selluloosa-seinämää, mutta koostuu muista polymeereistä (niihin ei kuulu vain hiilihydraatteja, vaan myös aminohappoja ja bakteereille ominaisia ​​aineita). Tämä kuori estää bakteerisolua räjähtämästä, kun siihen pääsee vettä osmoosin vuoksi. Soluseinän päällä on usein suojaava limakalvokapseli. Monet bakteerit on varustettu flagellalla, jonka kanssa ne uivat aktiivisesti. Bakteerisiimot ovat yksinkertaisempia ja hieman erilaisia ​​kuin samanlaiset eukaryoottirakenteet.

"TYYPILLINEN" BAKTEERISOLU ja sen päärakenteet.

Sensoriset toiminnot ja käyttäytyminen. Monilla bakteereilla on kemiallisia reseptoreita, jotka havaitsevat muutoksia ympäristön happamuudessa ja erilaisten aineiden, kuten sokereiden, aminohappojen, hapen ja hiilidioksidin, pitoisuuksissa. Jokaisella aineella on omat tyyppinsä tällaiset "maku"-reseptorit, ja yhden niistä menettäminen mutaation seurauksena johtaa osittaiseen "makusokeuteen". Monet liikkuvat bakteerit reagoivat myös lämpötilan vaihteluihin ja fotosynteettiset lajit valon muutoksiin. Jotkut bakteerit havaitsevat magneettikenttälinjojen suunnan, mukaan lukien Maan magneettikentän, niiden soluissa olevien magnetiittihiukkasten (magneettinen rautamalmi - Fe3O4) avulla. Vedessä bakteerit käyttävät tätä kykyä uida voimalinjoja pitkin suotuisan ympäristön etsimiseksi. Bakteerien ehdollisia refleksejä ei tunneta, mutta niillä on tietynlainen primitiivinen muisti. Uidessaan he vertaavat ärsykkeen havaittua voimakkuutta sen aikaisempaan arvoon, ts. määrittää, onko siitä tullut suurempi vai pienempi, ja tämän perusteella säilyttää liikkeen suunta tai muuttaa sitä.
Lisääntyminen ja genetiikka. Bakteerit lisääntyvät aseksuaalisesti: niiden solun DNA replikoituu (kaksinkertaistuu), solu jakautuu kahtia ja jokainen tytärsolu saa yhden kopion vanhemman DNA:sta. Bakteeri-DNA:ta voidaan siirtää myös jakautumattomien solujen välillä. Samaan aikaan niiden fuusiota (kuten eukaryooteissa) ei tapahdu, yksilöiden lukumäärä ei kasva, ja yleensä vain pieni osa genomista (täydellinen geenisarja) siirtyy toiseen soluun, toisin kuin "todellinen" seksuaalinen prosessi, jossa jälkeläinen saa täydellisen geenisarjan jokaiselta vanhemmalta. Tällainen DNA-siirto voidaan suorittaa kolmella tavalla. Transformaation aikana bakteeri imee ympäristöstä "alastonta" DNA:ta, joka joutui sinne muiden bakteerien tuhoamisen aikana tai jonka kokeilija on tahallaan "liukuttanut". Prosessia kutsutaan transformaatioksi, koska sen tutkimuksen alkuvaiheessa päähuomio kiinnitettiin vaarattomien organismien muuntamiseen (muuntamiseen) tällä tavalla virulenteiksi. DNA-fragmentit voivat myös siirtyä bakteereista bakteereihin erityisten virusten - bakteriofagien - avulla. Tätä kutsutaan transduktioksi. On myös hedelmöittymistä muistuttava prosessi, jota kutsutaan konjugaatioksi: bakteerit kytkeytyvät toisiinsa väliaikaisilla putkimaisilla kasvaimilla (kopulaatiofimbria), joiden kautta DNA siirtyy "urossolusta" "naarassoluun". Joskus bakteerit sisältävät hyvin pieniä ylimääräisiä kromosomeja - plasmideja, jotka voivat myös siirtyä yksilöstä yksilöön. Jos samaan aikaan plasmidit sisältävät geenejä, jotka aiheuttavat resistenssiä antibiooteille, ne puhuvat infektioresistenssistä. Se on lääketieteellisesti tärkeä, koska se voi levitä eri lajien ja jopa bakteerisukujen välillä, minkä seurauksena koko bakteerifloora, esimerkiksi suolet, tulee vastustuskykyiseksi tiettyjen lääkkeiden vaikutukselle.

aineenvaihdunta

Osittain bakteerien pienestä koosta johtuen niiden aineenvaihdunta on paljon voimakkaampaa kuin eukaryoottien. Suotuisimmissa olosuhteissa jotkin bakteerit voivat kaksinkertaistaa kokonaismassansa ja -määränsä noin 20 minuutin välein. Tämä johtuu siitä, että monet niiden tärkeimmistä entsyymijärjestelmistä toimivat erittäin suurella nopeudella. Joten kani tarvitsee muutaman minuutin syntetisoidakseen proteiinimolekyylin ja bakteerit - sekunteja. Kuitenkin luonnollisessa ympäristössä, esimerkiksi maaperässä, useimmat bakteerit ovat "nälkäruokavaliolla", joten jos niiden solut jakautuvat, ei 20 minuutin välein, vaan muutaman päivän välein.
Ruokaa. Bakteerit ovat autotrofeja ja heterotrofeja. Autotrofit ("itsesyöttyvät") eivät tarvitse muiden organismien tuottamia aineita. He käyttävät hiilidioksidia (CO2) pääasiallisena tai ainoana hiililähteenä. Mukaan lukien CO2 ja muut epäorgaaniset aineet, erityisesti ammoniakki (NH3), nitraatit (NO-3) ja erilaiset rikkiyhdisteet, monimutkaisissa kemiallisissa reaktioissa syntetisoivat kaikki tarvitsemansa biokemialliset tuotteet. Heterotrofit ("ruokkivat muita") käyttävät pääasiallisena hiilen lähteenä (jotkut lajit tarvitsevat myös CO2) orgaanisia (hiiltä sisältäviä) aineita, joita muut organismit, erityisesti sokereita, syntetisoivat. Hapetettuina nämä yhdisteet tarjoavat energiaa ja molekyylejä, joita tarvitaan solujen kasvuun ja elintärkeään toimintaan. Tässä mielessä heterotrofiset bakteerit, joihin kuuluu suurin osa prokaryooteista, ovat samanlaisia ​​kuin ihmiset.
tärkeimmät energianlähteet. Jos solukomponenttien muodostukseen (synteesiin) käytetään pääasiassa valoenergiaa (fotoneita), prosessia kutsutaan fotosynteesiksi ja siihen kykeneviä lajeja kutsutaan fototrofeiksi. Fototrofiset bakteerit jaetaan fotoheterotrofeihin ja fotoautotrofeihin sen mukaan, mitkä yhdisteet - orgaaniset tai epäorgaaniset - toimivat niiden päähiilen lähteenä. Fotoautotrofiset syanobakteerit (sinilevät), kuten vihreät kasvit, jakavat vesimolekyylejä (H2O) valoenergialla. Tämä vapauttaa vapaata happea (1/2O2) ja tuottaa vetyä (2H+), jonka voidaan sanoa muuntavan hiilidioksidia (CO2) hiilihydraateiksi. Vihreissä ja purppuraisissa rikkibakteereissa valoenergiaa ei käytetä hajottamaan vettä, vaan muita epäorgaanisia molekyylejä, kuten rikkivetyä (H2S). Tämän seurauksena syntyy myös vetyä, joka vähentää hiilidioksidia, mutta happea ei vapaudu. Tällaista fotosynteesiä kutsutaan happittomaksi. Fotoheterotrofiset bakteerit, kuten purppuraiset rikkittömät bakteerit, käyttävät valoenergiaa tuottamaan vetyä orgaanisista aineista, erityisesti isopropanolista, mutta sen lähteenä voi toimia myös kaasumainen H2. Jos solun pääasiallinen energianlähde on kemikaalien hapettuminen, bakteereja kutsutaan kemoheterotrofeiksi tai kemoautotrofeiksi riippuen siitä, mitkä molekyylit toimivat päähiilen lähteenä - orgaaninen tai epäorgaaninen. Ensimmäisessä orgaaniset aineet tarjoavat sekä energiaa että hiiltä. Kemoautotrofit saavat energiaa epäorgaanisten aineiden, kuten vedyn (vedeksi: 2H4 + O2 - 2H2O), raudan (Fe2+ - Fe3+) tai rikin (2S + 3O2 + 2H2O - 2SO42- + 4H+) ja hiilidioksidin hapettumisesta. Näitä organismeja kutsutaan myös kemolitotrofeiksi, mikä korostaa, että ne "ruokkivat" kiviä.
Hengitä. Soluhengitys on prosessi, jossa vapautuu "ruoka"molekyyleihin varastoitunutta kemiallista energiaa käytettäväksi edelleen elintärkeissä reaktioissa. Hengitys voi olla aerobista ja anaerobista. Ensimmäisessä tapauksessa se tarvitsee happea. Sitä tarvitaan ns. elektronien kuljetusjärjestelmä: elektronit liikkuvat molekyylistä toiseen (energiaa vapautuu) ja lopulta kiinnittyvät happeen vetyionien mukana - muodostuu vettä. Anaerobiset organismit eivät tarvitse happea, ja joillekin tämän ryhmän lajeille se on jopa myrkyllistä. Hengityksen aikana vapautuvat elektronit kiinnittyvät muihin epäorgaanisiin vastaanottajiin, kuten nitraattiin, sulfaattiin tai karbonaattiin, tai (yhdessä tällaisen hengityksen muodoista - fermentaatiosta) tiettyyn orgaaniseen molekyyliin, erityisesti glukoosiin. Katso myös aineenvaihdunta.

LUOKITUS

Useimmissa organismeissa lajia pidetään lisääntymiskykyisesti eristettynä yksilöryhmänä. Laajassa merkityksessä tämä tarkoittaa, että tietyn lajin edustajat voivat tuottaa hedelmällisiä jälkeläisiä, jotka parittelevat vain oman lajinsa kanssa, mutta eivät muiden lajien yksilöiden kanssa. Siten tietyn lajin geenit eivät yleensä ylitä sen rajoja. Bakteereissa geenejä voidaan kuitenkin vaihtaa paitsi eri lajien, myös eri sukujen yksilöiden välillä, joten ei ole täysin selvää, onko tässä oikeutettua soveltaa tavanomaisia ​​​​evolutionaarisen alkuperän ja sukulaisuuden käsitteitä. Tämän ja muiden vaikeuksien yhteydessä yleisesti hyväksyttyä bakteeriluokitusta ei vielä ole olemassa. Alla on yksi sen laajasti käytetyistä muunnelmista.
MONERAN KUNINGASKUNTA

Phylum Gracilicutes (ohutseinäiset gramnegatiiviset bakteerit)

Luokka Scotobacteria (ei-fotosynteettiset muodot, esim. myksobakteerit) Luokka Anoksifotobakteerit (happea vapauttavat fotosynteettiset muodot, esim. purppuraiset rikkibakteerit) Luokka Oksifotobakteerit (happea vapauttavat fotosynteettiset muodot, esim. syanobakteerit)

Phylum Firmicutes (paksuseinäiset grampositiiviset bakteerit)

Luokka Firmibakteerit (kovasoluiset muodot, kuten klostridit)
Luokka Tallobakteerit (haaroittuneet muodot, esim. aktinomykeetit)

Tenericutes phylum (gram-negatiiviset bakteerit ilman soluseinää)

Mollicutes-luokka (pehmeät solumuodot, esim. mykoplasmat)

Tyyppi Mendosicutes (bakteerit, joilla on viallinen soluseinä)

Luokka Arkebakteerit (muinaiset muodot, esim. metaaninmuodostajat)

Verkkotunnukset. Viimeaikaiset biokemialliset tutkimukset ovat osoittaneet, että kaikki prokaryootit on selvästi jaettu kahteen luokkaan: pieni ryhmä arkebakteereja (Archaebacteria - "muinaiset bakteerit") ja kaikki loput, joita kutsutaan eubakteereiksi (Eubacteria - "todelliset bakteerit"). Uskotaan, että arkkibakteerit ovat primitiivisempiä kuin eubakteerit ja lähempänä prokaryoottien ja eukaryoottien yhteistä esi-isää. Ne eroavat muista bakteereista useilla merkittävillä tavoilla, mukaan lukien proteiinisynteesiin osallistuvien ribosomaalisten RNA-molekyylien (pRNA) koostumus, lipidien (rasvan kaltaiset aineet) kemiallinen rakenne ja joidenkin muiden aineiden esiintyminen soluseinässä sen sijaan. proteiini-hiilihydraattipolymeerimureiinista. Yllä olevassa luokittelujärjestelmässä arkkibakteereiden katsotaan olevan vain yksi saman valtakunnan tyypeistä, joka sisältää kaikki eubakteerit. Erot arkkibakteerien ja eubakteerien välillä ovat kuitenkin joidenkin biologien mukaan niin syvällisiä, että on oikeampaa pitää Moneran arkebakteereja erillisenä alavaltakuntana. Äskettäin on tullut esiin vielä radikaalimpi ehdotus. Molekyylianalyysi on paljastanut niin merkittäviä eroja geenien rakenteessa näiden kahden prokaryoottiryhmän välillä, että jotkut pitävät niiden läsnäoloa samassa organismien valtakunnassa epäloogisena. Tältä osin ehdotettiin vielä korkeamman luokan taksonomisen luokan (taksonin) luomista, kutsumalla sitä alueeksi, ja jakamaan kaikki elävät olennot kolmeen alueeseen - Eucarya (eukaryootit), Archaea (archaea) ja Bakteerit (nykyiset eubakteerit) ).

EKOLOGIA

Bakteerien kaksi tärkeintä ekologista tehtävää ovat typen sitominen ja orgaanisten jäämien mineralisaatio.
Typen kiinnitys. Molekyylitypen (N2) sitoutumista ammoniakiksi (NH3) kutsutaan typen kiinnittymiseksi, ja jälkimmäisen hapettumista nitriitiksi (NO-2) ja nitraatiksi (NO-3) kutsutaan nitrifikaatioksi. Nämä ovat elintärkeitä prosesseja biosfäärille, koska kasvit tarvitsevat typpeä, mutta ne voivat vain omaksua sen sitoutuneita muotoja. Tällä hetkellä noin 90 % (noin 90 miljoonaa tonnia) tällaisen "kiinteän" typen vuotuisesta määrästä on peräisin bakteereista. Loput tuotetaan kemiallisissa tehtaissa tai tapahtuu salamapurkausten aikana. Typpeä ilmassa, joka on n. 80 % ilmakehästä, liittyy pääasiassa gramnegatiiviseen Rhizobium-sukuun (Rhizobium) ja sinileviin. Rhizobium-lajit symbioosittelevat noin 14 000 palkokasvilajien (heimon Leguminosae) kanssa, joita ovat esimerkiksi apila, sinimailas, soijapavut ja herneet. Nämä bakteerit elävät ns. kyhmyt - turvotukset, jotka muodostuvat juuriin niiden läsnä ollessa. Bakteerit saavat orgaanista ainetta (ravintoa) kasvista ja vastineeksi toimittavat isännälle sitoutunutta typpeä. Vuodeksi kiinnitetään tällä tavalla jopa 225 kg typpeä hehtaaria kohden. Muut kuin palkokasvit, kuten leppä, ovat myös symbioosissa muiden typpeä sitovien bakteerien kanssa. Syanobakteerit fotosyntetisoivat kuten vihreät kasvit vapauttaen happea. Monet niistä pystyvät myös sitomaan ilmakehän typpeä, jonka sitten kasvit ja lopulta eläimet ottavat vastaan. Nämä prokaryootit toimivat tärkeänä kiinteän typen lähteenä maaperässä yleensä ja riisipelloilla erityisesti idässä, sekä sen päätoimittajana valtamerten ekosysteemeille.
Mineralisointi. Tämä on nimi orgaanisten jäämien hajoamiselle hiilidioksidiksi (CO2), vedeksi (H2O) ja mineraalisuoloiksi. Kemiallisesti tämä prosessi vastaa palamista, joten se vaatii suuren määrän happea. Ylempi maakerros sisältää 100 000 - 1 miljardi bakteeria 1 grammaa kohti, ts. noin 2 tonnia hehtaarilta. Yleensä kaikki orgaaniset jäännökset, joutuessaan maahan, hapettavat nopeasti bakteerit ja sienet. Hajoamista kestävämpi on ruskehtava orgaaninen aine, humushappo, joka muodostuu pääasiassa puun sisältämästä ligniinistä. Se kerääntyy maaperään ja parantaa sen ominaisuuksia.

BAKTERIT JA TEOLLISUUS

Kun otetaan huomioon bakteerien katalysoimat kemialliset reaktiot, ei ole yllättävää, että niitä on käytetty laajasti tuotannossa, joissain tapauksissa muinaisista ajoista lähtien. Prokaryootit jakavat tällaisten mikroskooppisten ihmisapulaisten loiston sienten, pääasiassa hiivan, kanssa, jotka tarjoavat suurimman osan alkoholikäymisprosesseista esimerkiksi viinin ja oluen valmistuksessa. Nyt kun on tullut mahdolliseksi viedä bakteereihin hyödyllisiä geenejä, jotka saavat ne syntetisoimaan arvokkaita aineita, kuten insuliinia, näiden elävien laboratorioiden teollinen käyttö on saanut voimakkaan uuden sysäyksen. Katso myös Geenitekniikka.
Ruokateollisuus. Tällä hetkellä tämä teollisuus käyttää bakteereja pääasiassa juuston, muiden fermentoitujen maitotuotteiden ja etikan valmistukseen. Tärkeimmät kemialliset reaktiot ovat happojen muodostuminen. Siten Acetobacter-suvun bakteerit hapettavat etikkaa tuottaessaan siiderin tai muiden nesteiden sisältämän etyylialkoholin etikkahapoksi. Samanlaisia ​​prosesseja tapahtuu hapankaalin aikana: anaerobiset bakteerit fermentoivat tämän kasvin lehtien sisältämän sokerin maitohapoksi sekä etikkahapoksi ja erilaisiksi alkoholeiksi.
Malmien huuhtoutuminen. Bakteereja käytetään huuhtomaan huonoja malmeja, ts. siirtymällä niistä arvometallien, pääasiassa kuparin (Cu) ja uraanin (U) suolojen liuokseen. Esimerkkinä on kalkopyriitin eli kuparipyriittien (CuFeS2) prosessointi. Tämän malmin kasoja kastellaan säännöllisesti vedellä, joka sisältää Thiobacillus-suvun kemolitotrofisia bakteereja. Ne hapettavat elämänsä aikana rikkiä (S) muodostaen liukoisia kupari- ja rautasulfaatteja: CuFeS2 + 4O2 CuSO4 + FeSO4:ksi. Tällaiset tekniikat yksinkertaistavat suuresti arvometallien tuotantoa malmeista; periaatteessa ne vastaavat luonnossa kivien rapautuessa tapahtuvia prosesseja.
Jätteiden kierrätys. Bakteerit myös muuttavat jätteet, kuten jätevedet, vähemmän vaarallisiksi tai jopa hyödyllisiksi tuotteiksi. Jätevesi on yksi nykyajan ihmiskunnan akuuteista ongelmista. Niiden täydellinen mineralisoituminen vaatii valtavia määriä happea, ja tavallisissa säiliöissä, joihin nämä jätteet on tapana upottaa, ei enää riitä niiden "neutralointi". Ratkaisu on jäteveden lisäilmastuksessa erityisissä altaissa (aerotankeissa): sen seurauksena mineralisoituvilla bakteereilla on tarpeeksi happea hajottaakseen orgaanisen aineksen täydellisesti, ja juomavedestä tulee edullisimmissa tapauksissa yksi prosessin lopputuotteista. Matkan varrella jäljelle jäänyt liukenematon sakka voidaan altistaa anaerobiselle käymiselle. Jotta tällaiset vedenkäsittelylaitokset vievät mahdollisimman vähän tilaa ja rahaa, tarvitaan hyvä bakteriologian tuntemus.
Muut käyttötarkoitukset. Muita tärkeitä bakteerien teollisen sovelluksen alueita ovat esimerkiksi pellavanlehti, so. sen kehruukuitujen erottaminen muista kasvin osista sekä antibioottien, erityisesti streptomysiinin (Streptomyces-suvun bakteerit) tuotanto.

BAKTERIEN TORJUNTA TEOLLISUUDELLA

Bakteerit eivät ole vain hyödyllisiä; taistelusta niiden joukkolisääntymistä vastaan ​​esimerkiksi elintarvikkeissa tai sellu- ja paperitehtaiden vesijärjestelmissä on tullut kokonainen toiminta-alue. Bakteerit, sienet ja niiden omat autolyysientsyymit ("itsesulatus") pilaavat ruokaa, elleivät ne ole inaktivoituneet lämmöllä tai muulla tavalla. Koska bakteerit ovat pääasiallinen pilaantumisen aiheuttaja, tehokkaiden elintarvikkeiden säilytysjärjestelmien suunnittelu edellyttää näiden mikro-organismien sietorajojen tuntemista. Yksi yleisimmistä teknologioista on maidon pastörointi, joka tappaa bakteereja, jotka aiheuttavat esimerkiksi tuberkuloosia ja luomistautia. Maito säilyy 61-63°C:ssa 30 minuuttia tai 72-73°C:ssa vain 15 sekuntia. Tämä ei heikennä tuotteen makua, mutta inaktivoi patogeeniset bakteerit. Viini, olut ja hedelmämehut voidaan myös pastöroida. Ruoan kylmässä säilyttämisen edut ovat olleet tiedossa jo pitkään. Alhaiset lämpötilat eivät tapa bakteereja, mutta ne eivät anna niiden kasvaa ja lisääntyä. Totta, kun jäädytetään esimerkiksi -25 ° C:seen, bakteerien määrä vähenee muutaman kuukauden kuluttua, mutta suuri määrä näistä mikro-organismeista säilyy edelleen. Hieman alle nollan lämpötiloissa bakteerit jatkavat lisääntymistä, mutta hyvin hitaasti. Niiden elinkykyisiä viljelmiä voidaan säilyttää lähes loputtomiin lyofilisoinnin (pakastuksen - kuivauksen) jälkeen proteiinia sisältävässä alustassa, kuten veriseerumissa. Muita tunnettuja elintarvikkeiden säilöntämenetelmiä ovat kuivaus (kuivaus ja savustus), suolan tai sokerin suurien määrien lisääminen, mikä vastaa fysiologisesti dehydratointia, sekä peittaus eli peittaus. laitetaan väkevään happoliuokseen. Kun alustan happamuus vastaa pH-arvoa 4 tai alle, bakteerien elintärkeä aktiivisuus yleensä estyy tai pysähtyy.

BAKTERIT JA SAIraudet

BAKTEERITUTKIMUS

Monet bakteerit ovat helppoja kasvattaa ns. viljelyalusta, joka voi sisältää lihalientä, osittain pilkottua proteiinia, suoloja, dekstroosia, kokoverta, sen seerumia ja muita komponentteja. Bakteerien pitoisuus tällaisissa olosuhteissa saavuttaa yleensä noin miljardin kuutiosenttimetriä kohden, mikä johtaa pilviseen ympäristöön. Bakteerien tutkimiseksi on kyettävä saamaan niiden puhdasviljelmät eli kloonit, jotka ovat yhden solun jälkeläisiä. Tämä on tarpeen esimerkiksi sen määrittämiseksi, minkä tyyppiset bakteerit ovat saaneet potilaan tartunnan ja mille antibiootille tämä tyyppi on herkkä. Mikrobiologiset näytteet, kuten kurkusta tai haavoista otetut vanupuikot, veri-, vesi- tai muut näytteet, laimennetaan voimakkaasti ja levitetään puolikiinteän alustan pinnalle: yksittäisistä soluista muodostuu pyöristettyjä pesäkkeitä. Viljelyalustan kovettaja on yleensä agar, polysakkaridi, joka saadaan tietyistä merilevistä ja jota lähes kaikki bakteerit eivät sula. Agar-elatusaineita käytetään "vartaiden" muodossa. kaltevat pinnat, jotka muodostuvat koeputkiin, jotka seisovat suuressa kulmassa sulan viljelyalustan jähmettyessä, tai ohuina kerroksina lasisissa petrimaljoissa - litteät pyöreät astiat, jotka on suljettu samanmuotoisella, mutta halkaisijaltaan hieman suuremmalla kannella. Yleensä vuorokauden kuluttua bakteerisolu ehtii lisääntyä niin paljon, että se muodostaa pesäkkeen, joka näkyy helposti paljaalla silmällä. Se voidaan siirtää toiseen ympäristöön jatkotutkimuksia varten. Kaikkien viljelyalustojen on oltava steriilejä ennen bakteeriviljelyä, ja sitten on huolehdittava siitä, että ei-toivottujen mikro-organismien asettuminen niihin on estettävä. Tällä tavalla kasvatettujen bakteerien tutkimiseksi ohut lankasilmukka kalsinoidaan liekissä koskettamalla sitä ensin pesäkkeellä tai sivelyllä ja sitten lasilevylle levitetyllä vesipisaralla. Jakamalla otetun materiaalin tasaisesti tähän veteen, lasi kuivataan ja johdetaan nopeasti polttimen liekin yli kaksi tai kolme kertaa (bakteeripuoli tulee kääntää ylöspäin): seurauksena mikro-organismit kiinnittyvät tiukasti vahingoittumatta. substraattiin. Valmisteen pinnalle tiputetaan väriainetta, sitten lasi pestään vedellä ja kuivataan uudelleen. Näytettä voi nyt katsella mikroskoopin alla. Puhtaat bakteeriviljelmät tunnistetaan pääasiassa niiden biokemiallisten ominaisuuksien perusteella, ts. määrittää, muodostavatko ne kaasua tai happoja tietyistä sokereista, pystyvätkö ne sulattamaan proteiinia (nesteyttämään gelatiinia), tarvitsevatko ne happea kasvuun jne. He myös tarkistavat, ovatko ne värjätty tietyillä väriaineilla. Herkkyys tietyille lääkkeille, kuten antibiooteille, voidaan määrittää asettamalla pieniä näillä aineilla kostutettuja suodatinpaperilevyjä bakteereilla siirrostetulle pinnalle. Jos jokin kemiallinen yhdiste tappaa bakteereja, muodostuu niistä vapaa vyöhyke vastaavan kiekon ympärille.

Collier Encyclopedia. – Avoin yhteiskunta. 2000 .

Bakteerit ovat pienimmät, vanhimmat mikro-organismit, joita ei voi nähdä paljaalla silmällä. Vain mikroskoopilla voidaan nähdä niiden rakenne, ulkonäkö ja vuorovaikutus keskenään. Ensimmäisillä mikro-organismeilla oli primitiivinen rakenne, ne kehittyivät, mutatoituivat, loivat pesäkkeitä, sopeutuivat muuttuvaan ympäristöön. vaihtavat aminohappoja keskenään, jotka ovat välttämättömiä kasvulle ja kehitykselle.

Bakteerityypit

Koulun biologian oppikirjoissa on kuvia erityyppisistä bakteereista, jotka eroavat muodoltaan:

1. Kokit ovat pallomaisia ​​organismeja, joiden keskinäinen järjestely eroaa. Mikroskoopilla on havaittavissa, että streptokokit edustavat pallojen ketjua, diplokokit elävät pareittain, stafylokokit ovat mielivaltaisen muotoisia klustereita. Useat kokit aiheuttavat erilaisia ​​tulehdusprosesseja joutuessaan ihmiskehoon (gonokokki, stafylokokki, streptokokki). Kaikki ihmiskehossa elävät kokit eivät ole patogeenisiä. Ehdollisesti patogeeniset lajit osallistuvat elimistön puolustuskyvyn muodostumiseen ulkoisia vaikutuksia vastaan ​​ja ovat turvallisia, jos kasviston tasapainoa noudatetaan.
2. Tangon muotoiset eroavat muodoltaan, koosta ja itiöiden muodostumiskyvystään. Itiöitä muodostavia lajeja kutsutaan basilleiksi. Basilleja ovat: tetanusbacillus, pernaruttobasilli. Itiöt ovat muodostelmia mikro-organismin sisällä. Itiöt ovat epäherkkiä kemialliselle käsittelylle, niiden kestävyys ulkoisille vaikutuksille on avain lajin säilymiseen. Tiedetään, että itiöt tuhoutuvat korkeassa lämpötilassa (yli 120ºС).

Sauvan muotoisten mikrobien muodot:

• terävillä napoilla, kuten Fusobacteriumissa, joka on osa ylempien hengitysteiden normaalia mikroflooraa;
• paksunnetuilla napoilla, jotka muistuttavat nukkaa, kuten Corynebacterium - difterian aiheuttaja;
• pyöristetyt päät, kuten Escherichia colissa, joka on välttämätön ruoansulatusprosessille;
• suorat päät, kuten pernarutto.

Grammi(+) ja gramma(-)

Tanskalainen mikrobiologi Hans Gram suoritti yli 100 vuotta sitten kokeen, jonka jälkeen kaikki bakteerit alettiin luokitella grampositiivisiksi ja gramnegatiivisiksi. Gram-positiiviset organismit luovat pitkäaikaisen vakaan sidoksen värjäysaineeseen, jota jodille altistuminen vahvistaa. Gram-negatiiviset päinvastoin eivät ole herkkiä väriaineelle, niiden kuori on tiukasti suojattu.

Gram-negatiivisia mikrobeja ovat klamydia, riketsia, grampositiiviset - stafylokokit, streptokokit, korynebakteerit.

Nykyään lääketieteessä gram- (+)- ja gram- (-) -bakteerien testiä käytetään laajalti. on yksi menetelmistä limakalvojen tutkimiseksi mikroflooran koostumuksen määrittämiseksi.

Aerobinen ja anaerobinen

Kuinka bakteerit elävät

Biologit määrittelevät bakteerit erilliseksi valtakunnaksi, ne eroavat muista elävistä olennoista. Se on yksisoluinen organismi, jonka sisällä ei ole ydintä. Niiden muoto voi olla pallon, kartion, tikun, spiraalin muodossa. Prokaryootit käyttävät flagellaa liikkumiseen.

Biofilmi on kaupunki mikro-organismeille, se käy läpi useita muodostumisvaiheita:

• Adheesio tai sorptio on mikro-organismin kiinnittymistä pintaan. Yleensä kalvot muodostuvat kahden väliaineen rajapinnalle: neste ja ilma, neste ja neste. Alkuvaihe on palautuva ja kalvon muodostuminen voidaan estää.
• Kiinnitys - Bakteerit erittävät polymeerejä varmistaen niiden vahvan kiinnittymisen ja muodostavat matriisin lujuutta ja suojaa varten.
• Kypsyminen - mikrobit sulautuvat, vaihtavat ravintoaineita, kehittävät mikropesäkkeitä.
• Kasvuvaihe - bakteerit kerääntyvät, niiden fuusio, siirtyminen. Mikro-organismien lukumäärä on 5 - 35%, loput tilasta on solujen välisen matriisin käytössä.
• Dispersio - Mikro-organismit irtoavat ajoittain kalvosta, jotka kiinnittyvät muihin pintoihin ja muodostavat biokalvon.

Biofilmissä tapahtuvat prosessit poikkeavat siitä, mitä tapahtuu mikrobille, joka ei ole olennainen osa pesäkettä. Pesäkkeet ovat vakaita, mikrobit järjestävät yhden käyttäytymisreaktiojärjestelmän, joka määrittää jäsenten vuorovaikutuksen matriisin sisällä ja kalvon ulkopuolella. Ihmisen limakalvoilla asuu suuri määrä mikro-organismeja, jotka tuottavat geeliä suojaamaan ja varmistamaan elinten toiminnan vakauden. Esimerkki on vatsan limakalvo. Tiedetään, että mahahaavan aiheuttajaksi pidettyä Helicobacter pyloria esiintyy yli 80 %:lla tutkituista, mutta kaikille ei kehity mahahaavaa. Oletetaan, että Helicobacter pylori, joka on pesäkkeen jäsen, osallistuu ruoansulatukseen. Heidän kykynsä aiheuttaa vahinkoa ilmenee vasta, kun tietyt olosuhteet on luotu.

Bakteerien vuorovaikutusta biofilmeissä ymmärretään vielä huonosti. Mutta jo nykyään joistakin mikrobeista on tullut ihmisen avustajia restaurointitöiden suorittamisessa, mikä lisää pinnoitteiden lujuutta. Euroopassa desinfiointiaineiden valmistajat tarjoavat pintojen käsittelyä bakteeriliuoksilla, jotka sisältävät turvallisia mikro-organismeja, jotka estävät patogeenisen kasviston kehittymisen. Bakteereja käytetään polymeeriyhdisteiden luomiseen, ja tulevaisuudessa ne tuottavat myös sähköä.