Veda a život // Ilustrácie

Staphylococcus aureus.

Spirilla.

Trypanosoma.

Rotavírusy.

Rickettsia.

Yersinia.

Leishmania.

Salmonella.

Legionella.

Už pred 3000 rokmi sa veľký grécky Hippokrates domnieval, že nákazlivé choroby spôsobujú a prenášajú živé bytosti. Nazval ich miazma. Ľudské oko ich však nedokázalo rozlíšiť. Holanďan A. Leeuwenhoek vytvoril koncom 17. storočia dostatočne výkonný mikroskop a až potom bolo možné popísať a nakresliť najrôznejšie formy baktérií – jednobunkové organizmy, z ktorých mnohé sú pôvodcami rôznych infekčných chorôb u ľudí. choroby. Baktérie sú jedným z typov mikróbov ("mikrób" - z gréckeho "mikro" - malý a "bios" - život), avšak najpočetnejší.

Po objavení mikróbov a štúdiu ich úlohy v živote človeka sa ukázalo, že svet týchto najmenších organizmov je veľmi rôznorodý a vyžaduje si určitú systematizáciu a klasifikáciu. A dnes odborníci používajú systém, podľa ktorého prvé slovo v názve mikroorganizmu znamená rod a druhé - druhové meno mikróba. Tieto mená (zvyčajne latinské alebo grécke) sú „hovoriace“. Názov niektorých mikroorganizmov teda odráža niektoré z najvýraznejších znakov ich štruktúry, najmä formy. Do tejto skupiny patrí predovšetkým baktérie. Vo forme sú všetky baktérie rozdelené na guľovité - koky, tyčinkovité - vlastne baktérie a stočené - spirilla a vibrios.

guľovité baktérie- patogénne koky (z gréckeho "kok" - zrno, bobule), mikroorganizmy, ktoré sa navzájom líšia umiestnením buniek po ich rozdelení.

Najbežnejšie z nich sú:

- stafylokoky(z gréckeho „stafile“ – strapec hrozna a „kokkus“ – zrno, bobuľa), ktorý dostal takýto názov pre charakteristický tvar – strapec pripomínajúci strapec. Typ týchto baktérií má najpatogénnejší účinok. staphylococcus aureus(„Staphylococcus aureus“, pretože tvorí zhluky zlatej farby), čo spôsobuje rôzne hnisavé ochorenia a intoxikácie jedlom;

- streptokoky(z gréckeho „streptos“ – reťazec), ktorých bunky sa po rozdelení nerozchádzajú, ale tvoria reťazec. Tieto baktérie sú pôvodcami rôznych zápalových ochorení (tonzilitída, bronchopneumónia, zápal stredného ucha, endokarditída a iné).

tyčinkovité baktérie alebo tyčinky,- sú to mikroorganizmy valcovitého tvaru (z gréckeho "bakterión" - palica). Z ich názvu pochádza názov všetkých takýchto mikroorganizmov. Ale tie baktérie, ktoré tvoria spóry (ochrannú vrstvu, ktorá chráni pred nepriaznivými vplyvmi prostredia), sa nazývajú bacily(z latinského "bacillum" - palica). Medzi tyčinky tvoriace spóry patrí antraxový bacil, hrozná choroba známa už od staroveku.

Skrútené tvary baktérií sú špirály. Napríklad, spirilla(z latinského "spira" - ohyb) sú baktérie, ktoré majú formu špirálovito zakrivených tyčiniek s dvoma alebo tromi kučeravkami. Ide o neškodné mikróby, s výnimkou pôvodcu „choroby po uhryznutí potkanom“ (sudoku) u ľudí.

Zvláštna forma sa odráža aj v názve mikroorganizmov patriacich do čeľade spirochéta(z latinského "spira" - ohyb a "nenávisť" - hriva). Napríklad členovia rodiny leptospira sa líšia v nezvyčajnom tvare vo forme tenkej nite s malými, tesne rozmiestnenými kučeravkami, vďaka čomu vyzerajú ako tenká skrútená špirála. A samotný názov "leptospira" sa prekladá ako taký - "úzka špirála" alebo "úzka kučera" (z gréckeho "leptos" - úzky a "spera" - gyrus, curl).

korynebaktérie(pôvodcovia záškrtu a listeriózy) majú na koncoch charakteristické kyjovité zhrubnutia, ako naznačuje názov týchto mikroorganizmov: z lat. "korine" - palcát.

Dnes všetko známe vírusy zoskupené aj do rodov a čeľadí, a to aj na základe ich štruktúry. Vírusy sú také malé, že na to, aby ich bolo možné vidieť cez mikroskop, musí byť oveľa silnejší ako bežný optický. Elektrónový mikroskop zväčší stotisíckrát. Rotavírusy dostal svoje meno z latinského slova "rota" - koleso, pretože vírusové častice pod elektrónovým mikroskopom vyzerajú ako malé kolieska s hrubým rukávom, krátkymi lúčmi a tenkým okrajom.

A meno rodiny koronavírusy kvôli prítomnosti klkov, ktoré sú pripojené k viriónu cez úzku stonku a rozširujú sa smerom k vzdialenému koncu, čím pripomínajú slnečnú korónu počas zatmenia.

Názov niektorých mikroorganizmov je spojený s názvom orgánu, ktorý infikujú, alebo s chorobou, ktorú spôsobujú. Napríklad názov "meningokoky" Skladá sa z dvoch gréckych slov: „meningos“ - mozgové blany, pretože tieto mikróby ju ovplyvňujú hlavne, a „kok“ - zrno, čo naznačuje, že patria ku guľovitým baktériám - kokom. Názov je odvodený z gréckeho slova „pneumon“ (pľúca). "pneumokoky" Tieto baktérie spôsobujú ochorenie pľúc. Rhinovírusy- pôvodcovia nákazlivej nádchy, odtiaľ názov (z gréckeho "nosorožca" - nos).

Pôvod názvu radu mikroorganizmov je spôsobený aj ich ďalšími najcharakteristickejšími znakmi. Charakteristickým rysom vibriónov sú baktérie vo forme krátkej zakrivenej tyče - schopnosť rýchlych oscilačných pohybov. Ich názov je odvodený z francúzskeho slova vibrátor- vibrovať, vibrovať, vibrovať. Spomedzi vibriátov je najznámejší pôvodca cholery, ktorý sa nazýva „cholera vibrio“.

Baktérie rodu proteus(Proteus) označujú takzvané mikróby, ktoré sú pre niekoho nebezpečné, pre niekoho nie. V tomto smere boli pomenované po morskom božstve zo starogréckej mytológie – Proteovi, ktorému sa pripisovala schopnosť svojvoľne meniť svoj vzhľad.

Veľkým vedcom sa stavajú pomníky. Pamiatkami sa však niekedy stávajú aj názvy nimi objavených mikroorganizmov. Napríklad boli pomenované mikroorganizmy, ktoré zaujímajú medzipolohu medzi vírusmi a baktériami "rickettsia" na počesť amerického bádateľa Howarda Taylora Rickettsa (1871-1910), ktorý zomrel na týfus pri štúdiu pôvodcu tejto choroby.

Pôvodcov dyzentérie dôkladne študoval japonský vedec K. Shiga v roku 1898, na jeho počesť neskôr dostali svoje rodové meno - "shigella".

Brucella(pôvodcovia brucelózy) sú pomenované po anglickom vojenskom lekárovi D. Bruceovi, ktorému sa v roku 1886 po prvý raz podarilo izolovať tieto baktérie.

Baktérie zoskupené do rodu "yersinia", pomenovaná po slávnom švajčiarskom vedcovi A. Yersinovi, ktorý objavil najmä pôvodcu moru - Yersinia pestis.

Menom anglického lekára V. Leishmana sú pomenované najjednoduchšie jednobunkové organizmy (pôvodcovia leishmaniózy). leishmania, podrobne opísaný v roku 1903.

Rodové meno je spojené s menom amerického patológa D. Salmona "salmonela", tyčinkovitá črevná baktéria, ktorá spôsobuje ochorenia ako salmonelóza a brušný týfus.

A za svoje meno vďačí aj nemecký vedec T. Escherich Escherichia- Escherichia coli, prvýkrát izolovaná a opísaná ním v roku 1886.

Pri vzniku názvu niektorých mikroorganizmov zohrali určitú úlohu okolnosti, za ktorých boli objavené. Napríklad všeobecný názov "legionella" sa objavila po vypuknutí v roku 1976 vo Philadelphii medzi delegátmi zjazdu Americkej légie (organizácia združujúca občanov USA - účastníkov medzinárodných vojen) ťažkého respiračného ochorenia spôsobeného týmito baktériami - prenášali sa cez klimatizáciu. ALE coxsackie vírusy boli prvýkrát izolované od detí s detskou obrnou v roku 1948 v dedine Coxsackie (USA), odtiaľ názov.

Štruktúra

Baktérie sú veľmi malé živé organizmy. Možno ich vidieť iba pod mikroskopom s veľmi veľkým zväčšením. Všetky baktérie sú jednobunkové. Vnútorná štruktúra bakteriálnej bunky nie je ako bunka rastlín a živočíchov. Nemajú jadro ani plastidy. Jadrová látka a pigmenty sú prítomné, ale v "dispergovanom" stave. Forma je rôznorodá.

Bakteriálna bunka je oblečená do špeciálnej hustej škrupiny - bunkovej steny, ktorá plní ochranné a podporné funkcie a tiež dáva baktérii trvalý, charakteristický tvar. Bunková stena baktérie sa podobá obalu rastlinnej bunky. Je priepustná: cez ňu živiny voľne prechádzajú do bunky a metabolické produkty odchádzajú do prostredia. Často sa na vrchnej časti bunkovej steny v baktériách vytvára ďalšia ochranná vrstva hlienu - kapsula. Hrúbka kapsuly môže byť mnohonásobne väčšia ako priemer samotnej bunky, ale môže byť veľmi malá. Kapsula nie je povinnou súčasťou bunky, vzniká v závislosti od podmienok, do ktorých baktérie vstupujú. Chráni baktérie pred vysychaním.

Na povrchu niektorých baktérií sú dlhé bičíky (jeden, dva alebo veľa) alebo krátke tenké klky. Dĺžka bičíka môže byť mnohonásobne väčšia ako veľkosť tela baktérie. Baktérie sa pohybujú pomocou bičíkov a klkov.

Vo vnútri bakteriálnej bunky je hustá nepohyblivá cytoplazma. Má vrstvenú štruktúru, neexistujú žiadne vakuoly, takže v samotnej látke cytoplazmy sa nachádzajú rôzne proteíny (enzýmy) a rezervné živiny. Bakteriálne bunky nemajú jadro. V centrálnej časti ich buniek sa sústreďuje látka nesúca dedičnú informáciu. Baktérie – nukleová kyselina – DNA. Ale táto látka nie je zarámovaná v jadre.

Vnútorná organizácia bakteriálnej bunky je zložitá a má svoje špecifické črty. Cytoplazma je oddelená od bunkovej steny cytoplazmatickou membránou. V cytoplazme sa rozlišuje hlavná látka alebo matrica, ribozómy a malý počet membránových štruktúr, ktoré vykonávajú rôzne funkcie (analógy mitochondrií, endoplazmatického retikula, Golgiho aparát). Cytoplazma bakteriálnych buniek často obsahuje granuly rôznych tvarov a veľkostí. Granule môžu byť zložené zo zlúčenín, ktoré slúžia ako zdroj energie a uhlíka. Kvapky tuku sa nachádzajú aj v bakteriálnej bunke.

Tvorba spór

Vo vnútri bakteriálnej bunky sa tvoria spóry. V procese tvorby spór prechádza bakteriálna bunka radom biochemických procesov. Množstvo voľnej vody v ňom klesá, enzymatická aktivita klesá. Tým je zabezpečená odolnosť spór voči nepriaznivým podmienkam prostredia (vysoká teplota, vysoká koncentrácia solí, sušenie atď.). Tvorba spór je charakteristická len pre malú skupinu baktérií. Spóry nie sú nevyhnutným štádiom životného cyklu baktérií. Sporulácia začína až nedostatkom živín alebo hromadením produktov látkovej premeny. Baktérie vo forme spór môžu zostať nečinné po dlhú dobu. Bakteriálne spóry odolávajú dlhodobému varu a veľmi dlhému mrazeniu. Keď nastanú priaznivé podmienky, spor vyklíči a stane sa životaschopným. Bakteriálne spóry sú adaptáciou na prežitie v nepriaznivých podmienkach. Spóry v baktériách slúžia na znášanie nepriaznivých podmienok. Tvoria sa z vnútra obsahu bunky. V tomto prípade sa okolo spóry vytvorí nová, hustejšia škrupina. Spóry môžu tolerovať veľmi nízke teploty (až do -273 ° C) a veľmi vysoké. Spóry nezabíja vriaca voda.

Výživa

Mnohé baktérie majú chlorofyl a iné pigmenty. Vykonávajú fotosyntézu, podobne ako rastliny (sinice, fialové baktérie). Iné baktérie získavajú energiu z anorganických látok – síry, zlúčenín železa a iných, ale zdrojom uhlíka, podobne ako pri fotosyntéze, je oxid uhličitý.

reprodukcie

Baktérie sa rozmnožujú rozdelením jednej bunky na dve. Po dosiahnutí určitej veľkosti sa baktéria rozdelí na dve rovnaké baktérie. Potom sa každý z nich začne kŕmiť, rastie, delí sa atď. Po predĺžení bunky sa postupne vytvorí priečna priehradka a potom sa dcérske bunky rozchádzajú; u mnohých baktérií zostávajú za určitých podmienok bunky po rozdelení spojené v charakteristických skupinách. V tomto prípade v závislosti od smeru deliacej roviny a počtu delení vznikajú rôzne formy. Rozmnožovanie pučaním sa u baktérií vyskytuje výnimočne.

Za priaznivých podmienok dochádza v mnohých baktériách k deleniu buniek každých 20-30 minút. Pri takomto rýchlom rozmnožovaní je potomstvo jednej baktérie za 5 dní schopné vytvoriť hmotu, ktorá dokáže naplniť všetky moria a oceány. Jednoduchý výpočet ukazuje, že za deň môže vzniknúť 72 generácií (720 000 000 000 000 000 000 buniek). Ak sa prepočíta na hmotnosť - 4720 ton. V prírode sa to však nedeje, pretože väčšina baktérií rýchlo zomiera pod vplyvom slnečného žiarenia, sušenia, nedostatku potravy, zahrievania na 65 - 100 ° C v dôsledku boja medzi druhmi atď.

Úloha baktérií v prírode. Distribúcia a ekológia

Baktérie sú všadeprítomné: vo vodných útvaroch, vzduchu, pôde. Vo vzduchu je ich najmenej (ale nie na preplnených miestach). Vo vodách riek ich môže byť až 400 000 v 1 cm 3 a v pôde - až 1 000 000 000 v 1 g Baktérie majú rôzne postoje ku kyslíku: pre niektorých je nevyhnutný, pre iných je deštruktívny. Pre väčšinu baktérií sú najpriaznivejšie teploty medzi +4 a +40 °C. Priame slnečné svetlo zabíja veľa baktérií.

Baktérie, ktoré sa vyskytujú v obrovskom množstve (počet ich druhov dosahuje 2500), zohrávajú mimoriadne dôležitú úlohu v mnohých prírodných procesoch. Spolu s hubami a pôdnymi bezstavovcami sa podieľajú na procesoch rozkladu rastlinných zvyškov (opadané lístie, konáre a pod.) na humus. Činnosť saprofytických baktérií vedie k tvorbe minerálnych solí, ktoré sú absorbované koreňmi rastlín. Nodulové baktérie žijúce v tkanivách koreňov molí, ako aj niektoré voľne žijúce baktérie, majú pozoruhodnú schopnosť asimilovať vzdušný dusík, ktorý je pre rastliny nedostupný. Baktérie sa teda zúčastňujú kolobehu látok v prírode.

Pôdna mikroflóra. Počet baktérií v pôde je extrémne vysoký – stovky miliónov a miliardy jedincov v 1 grame. Oveľa viac sa vyskytujú v pôde ako vo vode a vo vzduchu. Celkový počet baktérií v pôde sa líši. Počet baktérií závisí od typu pôdy, ich stavu, hĺbky vrstiev. Na povrchu pôdnych častíc sa mikroorganizmy nachádzajú v malých mikrokolóniách (každá 20-100 buniek). Často sa vyvíjajú v hrúbke zrazenín organickej hmoty, na živých a umierajúcich koreňoch rastlín, v tenkých kapilárach a vo vnútri hrudiek. Pôdna mikroflóra je veľmi rôznorodá. Vyskytujú sa tu rôzne fyziologické skupiny baktérií: hnilobné, nitrifikačné, dusík fixujúce, sírne baktérie atď., medzi nimi sú aeróbne a anaeróbne, spórové a nespórové formy. Mikroflóra je jedným z faktorov tvorby pôdy. Oblasťou vývoja mikroorganizmov v pôde je zóna susediaca s koreňmi živých rastlín. Nazýva sa rizosféra a súhrn mikroorganizmov v nej obsiahnutých sa nazýva mikroflóra rizosféry.

Mikroflóra vodných útvarov. Voda je prirodzeným prostredím, kde rastú vo veľkom množstve mikroorganizmy. Väčšina z nich sa do vody dostáva z pôdy. Faktor, ktorý určuje počet baktérií vo vode, prítomnosť živín v nej. Najčistejšie sú vody artézskych studní a prameňov. Otvorené nádrže a rieky sú veľmi bohaté na baktérie. Najväčší počet baktérií sa nachádza v povrchových vrstvách vody, bližšie k brehu. S rastúcou vzdialenosťou od pobrežia a rastúcou hĺbkou počet baktérií klesá. Čistá voda obsahuje 100-200 baktérií na 1 ml, zatiaľ čo kontaminovaná voda obsahuje 100-300 tisíc a viac. V spodnom bahne je veľa baktérií, najmä v povrchovej vrstve, kde baktérie vytvárajú film. V tomto filme je veľa sírových a železných baktérií, ktoré oxidujú sírovodík na kyselinu sírovú a tým zabraňujú úhynu rýb. V bahne je viac výtrusných foriem, vo vode prevládajú formy bez výtrusov. Z hľadiska druhového zloženia je vodná mikroflóra podobná pôdnej, ale nachádzajú sa aj špecifické formy. Zničením rôznych odpadov, ktoré spadli do vody, mikroorganizmy postupne vykonávajú takzvané biologické čistenie vody.

Vzduchová mikroflóra. Vzduchová mikroflóra je menej početná ako pôdna a vodná mikroflóra. Baktérie stúpajú do vzduchu s prachom, môžu tam chvíľu zostať a potom sa usadia na povrchu zeme a zomierajú z nedostatku výživy alebo pod vplyvom ultrafialových lúčov. Počet mikroorganizmov vo vzduchu závisí od geografickej oblasti, polohy, ročného obdobia, znečistenia prachom atď. Každé zrnko prachu je nosičom mikroorganizmov. Väčšina baktérií vo vzduchu nad priemyselnými podnikmi. Vzduch na vidieku je čistejší. Najčistejší vzduch je nad lesmi, horami, zasneženými priestormi. Horné vrstvy vzduchu obsahujú menej choroboplodných zárodkov. Vo vzdušnej mikroflóre je veľa pigmentovaných a spórových baktérií, ktoré sú odolnejšie ako iné voči ultrafialovým lúčom.

Mikroflóra ľudského tela. Telo človeka, aj úplne zdravého, je vždy nositeľom mikroflóry. Keď sa ľudské telo dostane do kontaktu so vzduchom a pôdou, na odeve a pokožke sa usádzajú rôzne mikroorganizmy vrátane patogénov (tetanové bacily, plynatosť atď.). Najčastejšie sú kontaminované exponované časti ľudského tela. E. coli, stafylokoky sa nachádzajú na rukách. V ústnej dutine je viac ako 100 druhov mikróbov. Ústa svojou teplotou, vlhkosťou, zvyškami živín sú výborným prostredím pre rozvoj mikroorganizmov. Žalúdok má kyslú reakciu, takže väčšina mikroorganizmov v ňom zomrie. Počnúc od tenkého čreva sa reakcia stáva zásaditou, t.j. priaznivé pre mikróby. Mikroflóra v hrubom čreve je veľmi rôznorodá. Každý dospelý človek vylúči denne s exkrementmi asi 18 miliárd baktérií, t.j. viac jednotlivcov ako ľudí na svete. Vnútorné orgány, ktoré nie sú spojené s vonkajším prostredím (mozog, srdce, pečeň, močový mechúr atď.), sú zvyčajne bez mikróbov. Mikróby vstupujú do týchto orgánov iba počas choroby.

Význam baktérií v živote človeka

Veľký význam majú fermentačné procesy; to je to, čo sa všeobecne nazýva rozklad sacharidov. Takže v dôsledku fermentácie sa mlieko zmení na kefír a iné produkty; silážovanie krmiva je tiež fermentácia. Fermentácia prebieha aj v ľudskom čreve. Bez vhodných baktérií (napríklad E. coli) nemôžu črevá normálne fungovať. Hnitie, užitočné v prírode, je v každodennom živote vysoko nežiaduce (napríklad kazenie mäsových výrobkov). Fermentácia (napríklad kyslé mlieko) tiež nie je vždy užitočná. Aby sa výrobky nezhoršovali, sú solené, sušené, konzervované, uchovávané v chladničkách. Znižuje sa tak aktivita baktérií.

Patogénne baktérie

Kde žijú baktérie v ľudskom tele?

1. Väčšina z nich obýva črevá a poskytuje harmonickú mikroflóru.
2. Žijú na slizniciach, vrátane ústnej dutiny.
3. V koži žije veľa mikroorganizmov.

Za čo sú zodpovedné mikroorganizmy?

1. Podporujú imunitnú funkciu. Pri nedostatku prospešných mikróbov je telo okamžite napadnuté škodlivými.
2. Tým, že sa baktérie živia zložkami rastlinnej potravy, pomáhajú tráveniu. Väčšina potravy, ktorá sa dostane do hrubého čreva, sa strávi vďaka baktériám.
3. Výhody črevných mikroorganizmov – pri syntéze vitamínov B, protilátok, vstrebávaní mastných kyselín.
4. Mikrobiota udržuje rovnováhu voda-soľ.
5. Baktérie na koži chránia kožu pred prenikaním škodlivých mikroorganizmov do nej. To isté platí pre populáciu slizníc.

Čo sa stane, ak odstránite baktérie z ľudského tela? Vitamíny sa nebudú vstrebávať, hemoglobín bude klesať v krvi, začnú postupovať choroby kože, gastrointestinálneho traktu, dýchacích orgánov atď. Záver: hlavná funkcia baktérií v ľudskom tele je ochranná. Pozrime sa bližšie na to, aké druhy mikroorganizmov existujú a ako podporiť ich prácu.

Hlavné skupiny prospešných baktérií

Dobré baktérie pre ľudí možno rozdeliť do 4 hlavných skupín:

• bifidobaktérie;
• laktobacily;
• enterokoky;
• coli.

Najhojnejšia prospešná mikroflóra. Úlohou je vytvoriť v črevách kyslé prostredie. V takýchto podmienkach nemôže patogénna mikroflóra prežiť. Baktérie produkujú kyselinu mliečnu a acetát. Črevný trakt sa teda nebojí procesov fermentácie a rozkladu.

Ďalšou vlastnosťou bifidobaktérií je protinádorová. Mikroorganizmy sa podieľajú na syntéze vitamínu C – hlavného antioxidantu v tele. Vitamíny D a skupiny B sa vstrebávajú vďaka tomuto typu mikróbov. Zrýchľuje sa aj trávenie sacharidov. Bifidobaktérie zvyšujú schopnosť črevných stien absorbovať cenné látky vrátane iónov vápnika, horčíka a železa.

Laktobacily žijú v tráviacom trakte od úst až po hrubé črevo. Spoločné pôsobenie týchto baktérií a iných mikroorganizmov riadi reprodukciu patogénnej mikroflóry. Črevné patogény sú oveľa menej pravdepodobné, že infikujú systém, ak ho laktobacily obývajú v dostatočnom počte.

Úlohou malých pracantov je normalizovať prácu črevného traktu a podporovať imunitné funkcie. Mikrobiota sa používa v potravinárskom a medicínskom priemysle: od zdravého kefíru až po prípravky na normalizáciu črevnej mikroflóry.

Laktobacily sú obzvlášť cenné pre zdravie žien: kyslé prostredie slizníc reprodukčného systému neumožňuje rozvoj bakteriálnej vaginózy.

Poradte! Biológovia tvrdia, že imunitný systém začína v črevách. Schopnosť tela odolávať škodlivým baktériám závisí od stavu traktu. Udržujte tráviaci trakt v norme a potom sa zlepší nielen vstrebávanie potravy, ale zvýši sa aj obranyschopnosť organizmu.

Enterokoky

Biotopom enterokokov je tenké črevo. Blokujú reprodukciu patogénnych mikroorganizmov, pomáhajú tráviť sacharózu.

Časopis Polzateevo zistil, že existuje medziskupina baktérií – podmienene patogénna. V jednom stave sú prospešné a keď sa zmenia akékoľvek podmienky, stanú sa škodlivými. Patria sem enterokoky. Stafylokoky žijúce na koži majú tiež dvojaký účinok: chránia kožu pred škodlivými mikróbmi, ale sami sa môžu dostať do rany a spôsobiť patologický proces.

E. coli často spôsobuje negatívne asociácie, ale iba niektoré druhy z tejto skupiny spôsobujú škody. Väčšina Escherichia coli má priaznivý vplyv na trakt.

Tieto mikroorganizmy syntetizujú množstvo vitamínov B: kyselinu listovú a nikotínovú, tiamín, riboflavín. Nepriamym účinkom takejto syntézy je zlepšenie zloženia krvi.

Aké baktérie sú škodlivé

Škodlivé baktérie sú všeobecnejšie známe ako prospešné, pretože predstavujú priamu hrozbu. Mnoho ľudí pozná nebezpečenstvo salmonely, bacil moru a vibrio cholerae.

Najnebezpečnejšie baktérie pre ľudí:

1. Tetanus bacillus: Žije na koži a môže spôsobiť tetanus, svalové kŕče a dýchacie problémy.
2. Botulistická palica. Ak zjete pokazený produkt s týmto patogénom, môžete si zarobiť na smrteľnú otravu. Botulizmus sa často vyvíja v párkoch a rybách po expirácii.
3. Staphylococcus aureus môže v tele spôsobiť niekoľko ochorení naraz, je odolný voči mnohým antibiotikám a neuveriteľne rýchlo sa prispôsobuje liekom a stáva sa voči nim necitlivým.
4. Salmonella je pôvodcom akútnych črevných infekcií, vrátane veľmi nebezpečného ochorenia – brušného týfusu.

Prevencia dysbakteriózy

Život v mestskom prostredí so zlou ekológiou a výživou výrazne zvyšuje riziko dysbakteriózy – nerovnováhy baktérií v ľudskom tele. Najčastejšie dysbakteriózou trpia črevá, menej často sliznice. Príznaky nedostatku prospešných baktérií: tvorba plynu, nadúvanie, bolesti brucha, rozrušená stolica. Ak začnete ochorenie, môže sa vyvinúť nedostatok vitamínov, anémia, nepríjemný zápach slizníc reprodukčného systému, strata hmotnosti a kožné defekty.

Dysbakterióza sa ľahko rozvíja v podmienkach užívania antibiotických liekov. Na obnovenie mikrobioty sú predpísané probiotiká - prípravky so živými organizmami a prebiotiká - prípravky s látkami, ktoré stimulujú ich vývoj. Za užitočné sa považujú aj fermentované mliečne nápoje obsahujúce živé bifidy a laktobacily.

Okrem terapie prospešná mikrobiota dobre reaguje na dni pôstu, konzumáciu čerstvého ovocia a zeleniny a celozrnných výrobkov.

Úloha baktérií v prírode

Kráľovstvo baktérií je jednou z najpočetnejších na planéte. Tieto mikroskopické stvorenia prinášajú výhody a škody nielen ľuďom, ale aj všetkým ostatným druhom, poskytujú mnohé procesy v prírode. Baktérie sa nachádzajú vo vzduchu a v pôde. Azotobacter sú veľmi užitoční obyvatelia pôdy, ktorí syntetizujú dusík zo vzduchu a premieňajú ho na amónne ióny. V tejto forme je prvok ľahko absorbovaný rastlinami. Rovnaké mikroorganizmy čistia pôdy od ťažkých kovov a napĺňajú ich biologicky aktívnymi látkami.

Nebojte sa baktérií: naše telo je tak usporiadané, že bez týchto drobných pracantov nemôže normálne fungovať. Ak je ich počet v norme, tak imunitné, tráviace a množstvo ďalších funkcií organizmu bude v poriadku.

BAKTÉRIE
rozsiahla skupina jednobunkových mikroorganizmov charakterizovaných absenciou bunkového jadra obklopeného membránou. Zároveň genetický materiál baktérie (deoxyribonukleová kyselina alebo DNA) zaberá v bunke celkom určité miesto - zónu nazývanú nukleoid. Organizmy s takouto štruktúrou buniek sa nazývajú prokaryoty ("predjadrové"), na rozdiel od všetkých ostatných - eukaryoty ("pravé jadro"), ktorých DNA sa nachádza v jadre obklopenom škrupinou. Baktérie, kedysi považované za mikroskopické rastliny, sú teraz klasifikované ako samostatné kráľovstvo, Monera, jedno z piatich v súčasnom klasifikačnom systéme, spolu s rastlinami, zvieratami, hubami a protistmi.

fosílne dôkazy. Baktérie sú pravdepodobne najstaršou známou skupinou organizmov. Vrstvené kamenné stavby – stromatolity – datované v niektorých prípadoch do začiatku archeozoika (archea), t.j. ktorý vznikol pred 3,5 miliardami rokov - výsledok životnej činnosti baktérií, zvyčajne fotosyntetických, tzv. modro-zelené riasy. Podobné štruktúry (bakteriálne filmy napustené uhličitanmi) sa stále tvoria najmä pri pobreží Austrálie, Baham, v Kalifornskom a Perzskom zálive, ale sú pomerne zriedkavé a nedosahujú veľké veľkosti, pretože bylinožravé organizmy, ako sú ulitníky, živiť sa nimi. Dnes stromatolity rastú hlavne tam, kde tieto živočíchy chýbajú kvôli vysokej slanosti vody alebo z iných dôvodov, ale predtým, ako sa v priebehu evolúcie objavili bylinožravé formy, mohli dosiahnuť obrovské veľkosti, čo predstavuje základný prvok oceánskej plytkej vody. porovnateľné s modernými koralovými útesmi. V niektorých starovekých horninách sa našli drobné zuhoľnatené guľôčky, o ktorých sa tiež predpokladá, že sú to pozostatky baktérií. Prvý jadrový, t.j. eukaryotické, bunky sa vyvinuli z baktérií asi pred 1,4 miliardami rokov.
Ekológia. V pôde, na dne jazier a oceánov je veľa baktérií – všade tam, kde sa hromadí organická hmota. Žijú v chlade, keď je teplomer mierne nad nulou, a v horúcich kyslých prameňoch s teplotou nad 90 °C. Niektoré baktérie tolerujú veľmi vysokú slanosť prostredia; najmä sú to jediné organizmy nachádzajúce sa v Mŕtvom mori. V atmosfére sú prítomné v kvapkách vody a ich množstvo tam zvyčajne koreluje s prašnosťou vzduchu. Takže v mestách dažďová voda obsahuje oveľa viac baktérií ako vo vidieckych oblastiach. V chladnom vzduchu vysočín a polárnych oblastí je ich málo, napriek tomu sa nachádzajú aj v spodnej vrstve stratosféry vo výške 8 km. Tráviaci trakt zvierat je husto osídlený baktériami (zvyčajne neškodnými). Experimenty ukázali, že pre život väčšiny druhov nie sú potrebné, hoci niektoré vitamíny dokážu syntetizovať. U prežúvavcov (kravy, antilopy, ovce) a mnohých termitov sa však podieľajú na trávení rastlinnej potravy. Okrem toho sa imunitný systém zvieraťa chovaného v sterilných podmienkach nevyvíja normálne v dôsledku nedostatočnej stimulácie baktériami. Normálna bakteriálna „flóra“ čreva je dôležitá aj pre potlačenie škodlivých mikroorganizmov, ktoré sa tam dostávajú.

ŠTRUKTÚRA A ŽIVOT BAKTÉRIÍ

Baktérie sú oveľa menšie ako bunky mnohobunkových rastlín a živočíchov. Ich hrúbka je zvyčajne 0,5-2,0 mikrónov a ich dĺžka je 1,0-8,0 mikrónov. Niektoré formy možno sotva vidieť s rozlíšením štandardných svetelných mikroskopov (približne 0,3 µm), ale sú známe aj druhy s dĺžkou väčšou ako 10 µm a šírkou, ktorá tiež presahuje tieto limity, a množstvo veľmi tenkých baktérií. dĺžka môže presiahnuť 50 µm. Na plochu zodpovedajúcu ceruzou nalepenej špici sa priemerne veľkosťou zmestí štvrť milióna predstaviteľov tohto kráľovstva.
Štruktúra. Podľa zvláštností morfológie sa rozlišujú tieto skupiny baktérií: koky (viac-menej guľovité), bacily (tyčinky alebo valce so zaoblenými koncami), spirilla (tuhé špirály) a spirochéty (tenké a ohybné vlasové formy). Niektorí autori majú tendenciu spájať posledné dve skupiny do jednej – spirilla. Prokaryoty sa líšia od eukaryotov najmä absenciou dobre vytvoreného jadra a prítomnosťou, v typickom prípade, iba jedného chromozómu – veľmi dlhej kruhovej molekuly DNA pripojenej v jednom bode k bunkovej membráne. Prokaryoty tiež nemajú membránovo viazané intracelulárne organely nazývané mitochondrie a chloroplasty. V eukaryotoch mitochondrie produkujú energiu počas dýchania a fotosyntéza prebieha v chloroplastoch (pozri tiež BUNKA). U prokaryotov preberá celá bunka (a predovšetkým bunková membrána) funkciu mitochondrie a pri fotosyntetických formách zároveň chloroplast. Rovnako ako eukaryoty, vo vnútri baktérie sú malé nukleoproteínové štruktúry - ribozómy potrebné na syntézu proteínov, ale nie sú spojené so žiadnymi membránami. Až na niekoľko výnimiek nie sú baktérie schopné syntetizovať steroly, základné zložky eukaryotických bunkových membrán. Mimo bunkovej membrány je väčšina baktérií vystlaná bunkovou stenou, ktorá trochu pripomína celulózovú stenu rastlinných buniek, ale pozostáva z iných polymérov (zahŕňajú nielen sacharidy, ale aj aminokyseliny a látky špecifické pre baktérie). Táto škrupina zabraňuje prasknutiu bakteriálnej bunky, keď sa do nej dostane voda v dôsledku osmózy. Na vrchu bunkovej steny je často ochranná slizničná kapsula. Mnohé baktérie sú vybavené bičíkmi, s ktorými aktívne plávajú. Bakteriálne bičíky sú jednoduchšie a trochu iné ako podobné eukaryotické štruktúry.

"TYPICKÁ" BAKTERIÁLNA BUNKA a jeho hlavné štruktúry.

Senzorické funkcie a správanie. Mnohé baktérie majú chemické receptory, ktoré zisťujú zmeny kyslosti prostredia a koncentrácie rôznych látok, ako sú cukry, aminokyseliny, kyslík a oxid uhličitý. Každá látka má svoj vlastný typ takýchto „chuťových“ receptorov a strata jedného z nich v dôsledku mutácie vedie k čiastočnej „chuťovej slepote“. Mnohé pohyblivé baktérie reagujú aj na teplotné výkyvy a fotosyntetické druhy na zmeny svetla. Niektoré baktérie vnímajú smer magnetických siločiar, vrátane magnetického poľa Zeme, pomocou magnetitových častíc (magnetická železná ruda - Fe3O4) prítomných v ich bunkách. Vo vode baktérie využívajú túto schopnosť plávať pozdĺž siločiar pri hľadaní priaznivého prostredia. Podmienené reflexy u baktérií sú neznáme, ale majú určitý druh primitívnej pamäte. Pri plávaní porovnávajú vnímanú intenzitu podnetu s jeho predchádzajúcou hodnotou, t.j. určiť, či sa zväčšil alebo zmenšil, a na základe toho zachovať smer pohybu alebo ho zmeniť.
Reprodukcia a genetika. Baktérie sa rozmnožujú nepohlavne: DNA v ich bunke sa replikuje (zdvojuje), bunka sa rozdelí na dve časti a každá dcérska bunka dostane jednu kópiu rodičovskej DNA. Bakteriálna DNA sa môže prenášať aj medzi nedeliacimi sa bunkami. Zároveň nedochádza k ich fúzii (ako u eukaryotov), ​​nezvyšuje sa počet jedincov a zvyčajne sa do inej bunky prenesie len malá časť genómu (kompletná sada génov), na rozdiel od tzv. „skutočný“ sexuálny proces, pri ktorom potomok dostáva od každého rodiča kompletnú sadu génov. Takýto prenos DNA sa môže uskutočniť tromi spôsobmi. Baktéria pri premene absorbuje „nahú“ DNA z prostredia, ktorá sa tam dostala pri ničení iných baktérií alebo zámerne „prepadla“ experimentátorovi. Proces sa nazýva transformácia, pretože v počiatočných štádiách jeho štúdia sa hlavná pozornosť venovala premene (premene) týmto spôsobom neškodných organizmov na virulentné. Fragmenty DNA dokážu z baktérií na baktérie preniesť aj špeciálne vírusy – bakteriofágy. Toto sa nazýva transdukcia. Existuje aj proces, ktorý sa podobá oplodneniu a nazýva sa konjugácia: baktérie sú navzájom spojené dočasnými tubulárnymi výrastkami (kopulačná fimbria), cez ktoré prechádza DNA z „mužskej“ bunky do „ženskej“. Niekedy baktérie obsahujú veľmi malé extra chromozómy – plazmidy, ktoré sa môžu prenášať aj z jedinca na jedinca. Ak plazmidy zároveň obsahujú gény, ktoré spôsobujú rezistenciu na antibiotiká, hovoria o infekčnej rezistencii. Je to dôležité z medicínskeho hľadiska, pretože sa môže šíriť medzi rôznymi druhmi a dokonca rodmi baktérií, v dôsledku čoho sa celá bakteriálna flóra, povedzme črevá, stáva odolnou voči pôsobeniu niektorých liekov.

METABOLIZMUS

Čiastočne kvôli malej veľkosti baktérií je intenzita ich metabolizmu oveľa vyššia ako u eukaryotov. Za najpriaznivejších podmienok môžu niektoré baktérie zdvojnásobiť svoju celkovú hmotnosť a početnosť približne každých 20 minút. Je to spôsobené tým, že množstvo ich najdôležitejších enzýmových systémov funguje veľmi vysokou rýchlosťou. Králik teda potrebuje niekoľko minút na to, aby syntetizoval molekulu proteínu a baktérie - sekundy. V prirodzenom prostredí, napríklad v pôde, je však väčšina baktérií „na hladovke“, takže ak sa ich bunky delia, tak nie každých 20 minút, ale každých pár dní.
Výživa. Baktérie sú autotrofné a heterotrofné. Autotrofy ("samoživiace") nepotrebujú látky produkované inými organizmami. Ako hlavný alebo jediný zdroj uhlíka využívajú oxid uhličitý (CO2). Vrátane CO2 a iných anorganických látok, najmä amoniaku (NH3), dusičnanov (NO-3) a rôznych zlúčenín síry, v zložitých chemických reakciách syntetizujú všetky biochemické produkty, ktoré potrebujú. Heterotrofy („živiace sa inými“) používajú ako hlavný zdroj uhlíka (niektoré druhy potrebujú aj CO2) organické látky (obsahujúce uhlík) syntetizované inými organizmami, najmä cukry. Oxidované tieto zlúčeniny dodávajú energiu a molekuly potrebné pre rast a životnú aktivitu buniek. V tomto zmysle sú heterotrofné baktérie, ktoré zahŕňajú veľkú väčšinu prokaryotov, podobné ľuďom.
hlavné zdroje energie. Ak sa na tvorbu (syntézu) bunkových zložiek používa najmä svetelná energia (fotóny), potom sa tento proces nazýva fotosyntéza a druhy, ktoré sú jej schopné, sa nazývajú fototrofy. Fototrofné baktérie sa delia na fotoheterotrofy a fotoautotrofy, podľa toho, ktoré zlúčeniny – organické alebo anorganické – slúžia ako ich hlavný zdroj uhlíka. Fotoautotrofné sinice (modro-zelené riasy), podobne ako zelené rastliny, rozkladajú molekuly vody (H2O) pomocou svetelnej energie. Tým sa uvoľňuje voľný kyslík (1/2O2) a vzniká vodík (2H+), o ktorom sa dá povedať, že premieňa oxid uhličitý (CO2) na sacharidy. V zelených a fialových sírnych baktériách sa na rozklad vody nepoužíva svetelná energia, ale iné anorganické molekuly, ako je sírovodík (H2S). V dôsledku toho vzniká aj vodík, čím sa znižuje oxid uhličitý, ale neuvoľňuje sa kyslík. Takáto fotosyntéza sa nazýva anoxygénna. Fotoheterotrofné baktérie, ako napríklad fialové nesírne baktérie, využívajú svetelnú energiu na výrobu vodíka z organických látok, najmä izopropanolu, ale ako jeho zdroj môže slúžiť aj plynný H2. Ak je hlavným zdrojom energie v bunke oxidácia chemikálií, baktérie sa nazývajú chemoheterotrofy alebo chemoautotrofy, podľa toho, ktoré molekuly slúžia ako hlavný zdroj uhlíka – organické alebo anorganické. V prvom prípade organické látky poskytujú energiu aj uhlík. Chemoautotrofy získavajú energiu z oxidácie anorganických látok, ako je vodík (do vody: 2H4 + O2 až 2H2O), železo (Fe2+ až Fe3+) alebo síra (2S + 3O2 + 2H2O až 2SO42- + 4H+) a uhlík z CO2. Tieto organizmy sa tiež nazývajú chemolithotrofy, čím sa zdôrazňuje, že sa „živia“ skalami.
Dych. Bunkové dýchanie je proces uvoľňovania chemickej energie uloženej v molekulách „potraviny“ na jej ďalšie využitie v životne dôležitých reakciách. Dýchanie môže byť aeróbne a anaeróbne. V prvom prípade potrebuje kyslík. Je potrebný pre prácu tzv. elektrónový transportný systém: elektróny sa presúvajú z jednej molekuly do druhej (uvoľňuje sa energia) a prípadne sa spolu s vodíkovými iónmi naviažu na kyslík – vzniká voda. Anaeróbne organizmy kyslík nepotrebujú a pre niektoré druhy tejto skupiny je dokonca jedovatý. Elektróny uvoľnené pri dýchaní sú viazané na iné anorganické akceptory, ako je dusičnan, síran alebo uhličitan, alebo (v jednej z foriem takéhoto dýchania - fermentácia) na určitú organickú molekulu, najmä na glukózu. Pozri tiež METABOLIZMUS.

KLASIFIKÁCIA

Vo väčšine organizmov sa druh považuje za reprodukčne izolovanú skupinu jedincov. V širšom zmysle to znamená, že zástupcovia daného druhu môžu produkovať plodné potomstvo, ktoré sa pári iba s vlastným druhom, ale nie s jedincami iných druhov. Gény konkrétneho druhu teda spravidla neprekračujú jeho hranice. V baktériách si však môžu gény vymieňať medzi jedincami nielen rôznych druhov, ale aj rôznych rodov, takže nie je celkom jasné, či je legitímne tu aplikovať zaužívané pojmy evolučného pôvodu a príbuzenstva. V súvislosti s týmito a ďalšími ťažkosťami ešte neexistuje všeobecne akceptovaná klasifikácia baktérií. Nižšie je uvedený jeden z jeho široko používaných variantov.
KRÁĽOVSTVO MONERA

Phylum Gracilicutes (tenkostenné gramnegatívne baktérie)

Trieda Scotobacteria (nefotosyntetické formy, napr. myxobaktérie) Trieda Anoxyfotobaktérie (fotosyntetické formy uvoľňujúce kyslík, napr. purpurové sírové baktérie) Trieda Oxyfotobaktérie (fotosyntetické formy uvoľňujúce kyslík, napr. cyanobaktérie)

Phylum Firmicutes (hrubostenné grampozitívne baktérie)

Trieda Firmibacteria (tvrdobunkové formy, ako sú klostrídie)
Trieda Thallobacteria (rozvetvené formy, napr. aktinomycéty)

Tenericutes phylum (gramnegatívne baktérie bez bunkovej steny)

Trieda Mollicutes (mäkkobunkové formy, napr. mykoplazmy)

Typ Mendosicutes (baktérie s poškodenou bunkovou stenou)

Trieda Archaebacteria (staroveké formy, napr. tvorcovia metánu)

domény. Nedávne biochemické štúdie ukázali, že všetky prokaryoty sú jasne rozdelené do dvoch kategórií: malá skupina archaebaktérií (Archaebacteria - "staroveké baktérie") a všetky ostatné, nazývané eubaktérie (Eubacteria - "pravé baktérie"). Predpokladá sa, že archaebaktérie sú primitívnejšie ako eubaktérie a majú bližšie k spoločnému predkovi prokaryotov a eukaryotov. Líšia sa od iných baktérií niekoľkými významnými spôsobmi, vrátane zloženia molekúl ribozomálnej RNA (pRNA), ktoré sa podieľajú na syntéze bielkovín, chemickej štruktúry lipidov (látky podobné tuku) a prítomnosti niektorých iných látok v bunkovej stene. proteín-sacharidový polymér mureín. Vo vyššie uvedenom klasifikačnom systéme sa archaebaktérie považujú len za jeden z typov toho istého kráľovstva, ktoré zahŕňa všetky eubaktérie. Podľa niektorých biológov sú však rozdiely medzi archebaktériami a eubaktériami také hlboké, že je správnejšie považovať archebaktérie v Monera za samostatné podkráľovstvo. Nedávno sa objavil ešte radikálnejší návrh. Molekulárna analýza odhalila také významné rozdiely v štruktúre génov medzi týmito dvoma skupinami prokaryotov, že niektorí považujú ich prítomnosť v tej istej ríši organizmov za nelogickú. V tejto súvislosti bolo navrhnuté vytvoriť taxonomickú kategóriu (taxón) ešte vyššej úrovne, nazvať ju doménou, a rozdeliť všetko živé do troch domén – Eucarya (eukaryoty), Archaea (archaebaktérie) a Baktérie (súčasné eubaktérie). ).

EKOLÓGIA

Dve najdôležitejšie ekologické funkcie baktérií sú fixácia dusíka a mineralizácia organických zvyškov.
Fixácia dusíka. Väzba molekulárneho dusíka (N2) na amoniak (NH3) sa nazýva fixácia dusíka a jeho oxidácia na dusitany (NO-2) a dusičnany (NO-3) sa nazýva nitrifikácia. Toto sú životne dôležité procesy pre biosféru, pretože rastliny potrebujú dusík, ale môžu len asimilovať jeho viazané formy. V súčasnosti približne 90 % (asi 90 miliónov ton) ročného množstva takto „fixovaného“ dusíka poskytujú baktérie. Zvyšok produkujú chemické závody alebo vzniká pri výbojoch blesku. Dusík vo vzduchu, ktorý je cca. 80 % atmosféry, spájaný najmä s gramnegatívnym rodom Rhizobium (Rhizobium) a cyanobaktériami. Druh Rhizobium symbiózuje s približne 14 000 druhmi strukovín (čeľaď Leguminosae), medzi ktoré patrí napríklad ďatelina, lucerna, sója a hrach. Tieto baktérie žijú v tzv. uzliny - opuchy, ktoré sa v ich prítomnosti tvoria na koreňoch. Baktérie prijímajú organickú hmotu (výživu) z rastliny a na oplátku dodávajú hostiteľovi viazaný dusík. Na rok sa takto fixuje až 225 kg dusíka na hektár. Nestrukovinové rastliny, ako je jelša, tiež vstupujú do symbiózy s inými baktériami viažucimi dusík. Sinice fotosyntetizujú ako zelené rastliny, pričom uvoľňujú kyslík. Mnohé z nich sú tiež schopné viazať vzdušný dusík, ktorý potom prijímajú rastliny a prípadne zvieratá. Tieto prokaryoty slúžia ako dôležitý zdroj fixovaného dusíka v pôde vo všeobecnosti a najmä na ryžových poliach na východe, ako aj ako jeho hlavný dodávateľ pre oceánske ekosystémy.
Mineralizácia. Takto sa nazýva rozklad organických zvyškov na oxid uhličitý (CO2), vodu (H2O) a minerálne soli. Z chemického hľadiska je tento proces ekvivalentný spaľovaniu, preto si vyžaduje veľké množstvo kyslíka. Vrchná vrstva pôdy obsahuje od 100 000 do 1 miliardy baktérií na 1 g, t.j. asi 2 tony na hektár. Zvyčajne sú všetky organické zvyšky, ktoré sa nachádzajú v zemi, rýchlo oxidované baktériami a hubami. Odolnejšia voči rozkladu je hnedastá organická látka nazývaná humínová kyselina, ktorá vzniká najmä z lignínu obsiahnutého v dreve. Hromadí sa v pôde a zlepšuje jej vlastnosti.

BAKTÉRIE A PRIEMYSEL

Vzhľadom na rozmanitosť chemických reakcií katalyzovaných baktériami nie je prekvapujúce, že sa vo výrobe široko používajú, v niektorých prípadoch už od staroveku. Prokaryoty zdieľajú slávu takýchto mikroskopických ľudských pomocníkov s hubami, predovšetkým kvasinkami, ktoré zabezpečujú väčšinu procesov alkoholového kvasenia, napríklad pri výrobe vína a piva. Teraz, keď bolo možné zaviesť do baktérií užitočné gény, ktoré im umožnia syntetizovať cenné látky, ako je inzulín, priemyselné využitie týchto živých laboratórií dostalo nový silný impulz. Pozri tiež GENETICKÉ INŽINIERSTVO.
Potravinársky priemysel. V súčasnosti baktérie tento priemysel využíva najmä na výrobu syrov, iných fermentovaných mliečnych výrobkov a octu. Hlavnými chemickými reakciami sú tu tvorba kyselín. Baktérie rodu Acetobacter teda pri výrobe octu oxidujú etylalkohol obsiahnutý v cideri alebo iných tekutinách na kyselinu octovú. K podobným procesom dochádza aj pri kyslej kapuste: anaeróbne baktérie fermentujú cukor obsiahnutý v listoch tejto rastliny na kyselinu mliečnu, ako aj na kyselinu octovú a rôzne alkoholy.
Lúhovanie rúd. Na lúhovanie chudobných rúd sa využívajú baktérie, t.j. prechodom z nich do roztoku solí cenných kovov, predovšetkým medi (Cu) a uránu (U). Príkladom je spracovanie chalkopyritu alebo pyritov medi (CuFeS2). Hromady tejto rudy sa pravidelne zalievajú vodou obsahujúcou chemolitotrofné baktérie rodu Thiobacillus. V priebehu svojej životnej činnosti oxidujú síru (S), pričom vznikajú rozpustné sírany medi a železa: CuFeS2 + 4O2 až CuSO4 + FeSO4. Takéto technológie výrazne zjednodušujú výrobu cenných kovov z rúd; v zásade sú ekvivalentné procesom vyskytujúcim sa v prírode pri zvetrávaní hornín.
Recyklácia odpadu. Baktérie slúžia aj na premenu odpadu, ako sú splašky, na menej nebezpečné alebo dokonca užitočné produkty. Odpadová voda je jedným z akútnych problémov moderného ľudstva. Ich úplná mineralizácia si vyžaduje obrovské množstvo kyslíka a v bežných nádržiach, kde je zvykom tieto odpady ukladať, ich už nestačí len „neutralizovať“. Riešenie spočíva v dodatočnom prevzdušňovaní odpadových vôd v špeciálnych bazénoch (aerotankoch): vďaka tomu majú mineralizujúce baktérie dostatok kyslíka na úplné rozloženie organickej hmoty a pitná voda sa v najpriaznivejších prípadoch stáva jedným z konečných produktov procesu. Nerozpustná zrazenina zostávajúca po ceste môže byť podrobená anaeróbnej fermentácii. Aby takéto úpravne vody zaberali čo najmenej miesta a peňazí, je potrebná dobrá znalosť bakteriológie.
Iné použitia. Medzi ďalšie dôležité oblasti priemyselného využitia baktérií patrí napríklad lalok ľanu, t.j. oddelenie jej spriadacích vlákien od iných častí rastliny, ako aj produkcia antibiotík, najmä streptomycínu (baktérie rodu Streptomyces).

KONTROLA BAKTÉRIÍ V PRIEMYSLE

Baktérie nie sú len prospešné; Boj proti ich masovej reprodukcii, napríklad v potravinárskych výrobkoch alebo vo vodných systémoch celulózok a papierní, sa stal celou oblasťou činnosti. Potraviny kazia baktérie, plesne a ich vlastné autolýzne ("samotrávenie") enzýmy, pokiaľ nie sú inaktivované teplom alebo iným spôsobom. Keďže baktérie sú hlavnou príčinou kazenia, navrhovanie efektívnych systémov skladovania potravín vyžaduje znalosť limitov tolerancie týchto mikroorganizmov. Jednou z najbežnejších technológií je pasterizácia mlieka, ktorá zabíja baktérie spôsobujúce napríklad tuberkulózu a brucelózu. Mlieko sa udržiava pri teplote 61-63 °C počas 30 minút alebo pri teplote 72-73 °C iba 15 sekúnd. To nezhoršuje chuť produktu, ale inaktivuje patogénne baktérie. Víno, pivo a ovocné šťavy môžu byť tiež pasterizované. Výhody skladovania potravín v chlade sú už dlho známe. Nízke teploty baktérie nezabíjajú, ale neumožňujú im rásť a množiť sa. Pravda, pri zmrazení napríklad na -25 °C sa počet baktérií po niekoľkých mesiacoch zníži, no veľké množstvo týchto mikroorganizmov stále prežíva. Pri teplotách tesne pod nulou sa baktérie ďalej množia, no veľmi pomaly. Ich životaschopné kultúry môžu byť po lyofilizácii (zmrazení – vysušení) skladované takmer neobmedzene v médiu obsahujúcom proteín, ako je krvné sérum. Medzi ďalšie známe spôsoby konzervovania potravín patrí sušenie (sušenie a údenie), pridávanie veľkého množstva soli alebo cukru, čo je fyziologicky ekvivalentné dehydratácii a morenie, t.j. vložené do koncentrovaného roztoku kyseliny. Pri kyslosti média zodpovedajúcej pH 4 a nižšej je životná aktivita baktérií zvyčajne výrazne inhibovaná alebo zastavená.

BAKTÉRIE A CHOROBY

ŠTÚDIUM BAKTÉRIÍ

Mnohé baktérie sa ľahko pestujú v tzv. kultivačné médium, ktoré môže obsahovať mäsový bujón, čiastočne strávený proteín, soli, dextrózu, plnú krv, jej sérum a ďalšie zložky. Koncentrácia baktérií v takýchto podmienkach zvyčajne dosahuje okolo miliardy na centimeter kubický, výsledkom čoho je zakalené prostredie. Na štúdium baktérií je potrebné mať možnosť získať ich čisté kultúry, čiže klony, ktoré sú potomkami jedinej bunky. Je to potrebné napríklad na zistenie, ktorý typ baktérie infikoval pacienta a na aké antibiotikum je tento typ citlivý. Mikrobiologické vzorky, ako sú výtery z hrdla alebo rán, vzorky krvi, vody alebo iných materiálov, sa veľmi zriedia a nanášajú na povrch polotuhého média: z jednotlivých buniek na ňom sa vyvinú zaoblené kolónie. Stužujúcim činidlom kultivačného média je zvyčajne agar, polysacharid získaný z určitých morských rias a takmer nestráviteľný akýmkoľvek typom baktérií. Agarové médiá sa používajú vo forme „špíz“, tzn. šikmé povrchy vytvorené v skúmavkách stojacich pod veľkým uhlom pri tuhnutí roztaveného kultivačného média alebo vo forme tenkých vrstiev v sklenených Petriho miskách - ploché okrúhle nádoby uzavreté viečkom rovnakého tvaru, ale o niečo väčším priemerom. Zvyčajne sa bakteriálna bunka po dni stihne rozmnožiť natoľko, že vytvorí kolóniu, ktorá je ľahko viditeľná voľným okom. Dá sa preniesť do iného prostredia na ďalšie štúdium. Všetky kultivačné médiá musia byť pred vypestovaním baktérií sterilné a následne je potrebné prijať opatrenia, aby sa na nich neusadili nežiaduce mikroorganizmy. Na preskúmanie takto pestovaných baktérií sa tenká drôtená slučka kalcinuje na plameni, najskôr sa jej dotkne kolóniou alebo náterom a potom kvapkou vody nanesenej na podložnom sklíčku. Rovnomerným rozložením odobratého materiálu v tejto vode sa sklo vysuší a rýchlo prejde cez plameň horáka dvakrát alebo trikrát (strana s baktériami by mala byť otočená hore): v dôsledku toho sú mikroorganizmy pevne pripevnené bez poškodenia k substrátu. Na povrch prípravku sa nakvapká farbivo, potom sa sklo umyje vo vode a opäť sa vysuší. Vzorku je teraz možné vidieť pod mikroskopom. Čisté kultúry baktérií sú identifikované najmä ich biochemickými vlastnosťami, t.j. určiť, či z niektorých cukrov tvoria plyn alebo kyseliny, či sú schopné tráviť bielkoviny (skvapalniť želatínu), či potrebujú na rast kyslík atď. Kontrolujú aj to, či sú zafarbené špecifickými farbivami. Citlivosť na určité lieky, ako sú antibiotiká, možno určiť umiestnením malých kotúčikov filtračného papiera nasiaknutého týmito látkami na povrch naočkovaný baktériami. Ak akákoľvek chemická zlúčenina zabíja baktérie, okolo príslušného disku sa vytvorí zóna bez nich.

Collierova encyklopédia. - Otvorená spoločnosť. 2000 .

Baktérie sú najmenšie, najstaršie mikroorganizmy, ktoré sú voľným okom neviditeľné. Len pod mikroskopom je možné vidieť ich štruktúru, vzhľad a vzájomnú interakciu. Prvé mikroorganizmy mali primitívnu štruktúru, vyvíjali sa, mutovali, vytvárali kolónie, prispôsobovali sa meniacemu sa prostrediu. si navzájom vymieňajú aminokyseliny, ktoré sú potrebné pre rast a vývoj.

Druhy baktérií

V školských učebniciach biológie sú obrázky rôznych druhov baktérií, ktoré sa líšia tvarom:

1. Koky sú guľovité organizmy, ktoré sa líšia vzájomným usporiadaním. Pod mikroskopom je zrejmé, že streptokoky predstavujú reťaz guľôčok, diplokoky žijú v pároch, stafylokoky sú zhluky ľubovoľného tvaru. Množstvo kokov spôsobuje pri vstupe do ľudského tela rôzne zápalové procesy (gonokok, stafylokok, streptokok). Nie všetky koky žijúce v ľudskom tele sú patogénne. Podmienečne patogénne druhy sa podieľajú na tvorbe obranyschopnosti organizmu pred vonkajšími vplyvmi a sú bezpečné pri dodržaní rovnováhy flóry.
2. Tyčinkové sa líšia tvarom, veľkosťou a schopnosťou tvorby spór. Druhy tvoriace spóry sa nazývajú bacily. Bacily zahŕňajú: tetanový bacil, antraxový bacil. Spóry sú útvary v mikroorganizme. Spóry sú necitlivé na chemické ošetrenie, ich odolnosť voči vonkajším vplyvom je kľúčom k zachovaniu druhu. Je známe, že spóry sa ničia pri vysokej teplote (nad 120ºС).

Formy tyčinkovitých mikróbov:

• so zahrotenými pólmi, ako v prípade Fusobacterium, ktoré je súčasťou normálnej mikroflóry horných dýchacích ciest;
• so zhrubnutými pólmi, pripomínajúcimi palcát, ako u Corynebacterium - pôvodcu záškrtu;
• so zaoblenými koncami, ako napríklad Escherichia coli, ktorá je potrebná pre proces trávenia;
• s rovnými koncami, ako antrax.

Gram(+) a Gram(-)

Dánsky mikrobiológ Hans Gram uskutočnil pred viac ako 100 rokmi experiment, po ktorom sa všetky baktérie začali klasifikovať ako grampozitívne a gramnegatívne. Gram-pozitívne organizmy vytvárajú s farbivom dlhodobú stabilnú väzbu, ktorá sa zvyšuje vystavením jódu. Gram-negatívne, naopak, nie sú náchylné na farbivo, ich škrupina je pevne chránená.

Medzi gramnegatívne mikróby patria chlamýdie, rickettsia, grampozitívne - stafylokoky, streptokoky, korynebaktérie.

Dnes sa v medicíne široko používa test na gram (+) a gram (-) baktérie. je jednou z metód na štúdium slizníc na určenie zloženia mikroflóry.

Aeróbne a anaeróbne

Ako žijú baktérie

Biológovia definujú baktérie v samostatnom kráľovstve, líšia sa od ostatných živých vecí. Je to jednobunkový organizmus bez jadra vo vnútri. Ich tvar môže byť vo forme gule, kužeľa, tyčinky, špirály. Prokaryoty používajú bičíky na pohyb.

Biofilm je mesto pre mikroorganizmy, prechádza niekoľkými fázami tvorby:

• Adhézia alebo sorpcia je prichytenie mikroorganizmu k povrchu. Filmy sa spravidla vytvárajú na rozhraní medzi dvoma médiami: kvapalinou a vzduchom, kvapalinou a kvapalinou. Počiatočný krok je reverzibilný a je možné zabrániť tvorbe filmu.
• Fixácia - Baktérie vylučujú polyméry, zabezpečujúce ich silnú fixáciu, tvoria matricu pre pevnosť a ochranu.
• Dozrievanie – mikróby sa spájajú, vymieňajú si živiny, vyvíjajú sa mikrokolónie.
• Rastové štádium – dochádza k hromadeniu baktérií, ich fúzii, vytesňovaniu. Počet mikroorganizmov je od 5 do 35 %, zvyšok priestoru zaberá extracelulárna matrica.
• Disperzia – Z filmu sa periodicky oddeľujú mikroorganizmy, ktoré sa prichytávajú na iné povrchy a vytvárajú biofilm.

Procesy, ktoré prebiehajú v biofilme, sú odlišné od toho, čo sa deje s mikróbom, ktorý nie je integrálnou súčasťou kolónie. Kolónie sú stabilné, mikróby organizujú jeden systém behaviorálnych reakcií, určujúcich interakciu členov vnútri matrice a mimo filmu. Ľudské sliznice obýva veľké množstvo mikroorganizmov, ktoré produkujú gél na ochranu a zabezpečujú stabilitu fungovania orgánov. Príkladom je sliznica žalúdka. Je známe, že Helicobacter pylori, ktorý je považovaný za pôvodcu žalúdočného vredu, má viac ako 80 % vyšetrených ľudí, no nie u každého vznikne peptický vred. Predpokladá sa, že Helicobacter pylori ako členovia kolónie sa podieľajú na trávení. Ich schopnosť škodiť sa prejavuje až po vytvorení určitých podmienok.

Interakcia baktérií v biofilmoch je stále nedostatočne pochopená. Ale už dnes sa niektoré mikróby stali ľudskými asistentmi pri vykonávaní reštaurátorských prác, zvyšujúc pevnosť náterov. V Európe výrobcovia dezinfekčných prostriedkov ponúkajú ošetrenie povrchov bakteriálnymi roztokmi obsahujúcimi bezpečné mikroorganizmy, ktoré bránia rozvoju patogénnej flóry. Baktérie sa používajú na vytváranie polymérnych zlúčenín a v budúcnosti budú vyrábať aj elektrinu.