Что делают бактерии

Что делают бактерии

Бактерии — одни из самых древних организмов на Земле. Несмотря на простоту своего строения, они живут во всех возможных средах обитания. Больше всего их насчитывается в почве (до нескольких миллиардов бактериальных клеток на 1 грамм почвы). Много бактерий в воздухе, воде, пищевых продуктах, внутри тел и на телах живых организмов. Бактерии были обнаружены в тех местах, где другие организмы жить не могут (на ледниках, в вулканах).

Обычно бактерия – это одна клетка (хотя бывают колониальные формы). Причем эта клетка очень мелкая (от долей мкм до нескольких десятков мкм). Но главной особенностью бактериальной клетки является отсутствие клеточного ядра. Другими словами, бактерии принадлежат прокариотам.

Бактерии бывают подвижными и неподвижными. В случае неподвижных форм передвижение осуществляется с помощью жгутиков. Их может быть несколько, а может быть только один.

Клетки разных видов бактерий могут сильно отличаться между собой по форме. Бывают шаровидные бактерии (кокки), палочковидные (бациллы), похожие на запятую (вибрионы), извитые (спирохеты, спириллы) и др.

Строение бактериальной клетки

У клеток многих бактерий имеется слизистая капсула. Она выполняет защитную функцию. В частности, защищает клетку от высыхания.

Как и у клеток растений, у бактериальных клеток есть клеточная стенка. Однако, в отличие от растений, ее строение и химический состав несколько иной. Клеточная стенка состоит из слоев сложного углевода. Ее строение таково, что позволяет проникать различным веществам внутрь клетки.

Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана.

Бактерии относятся к прокариотам, так как в их клетках нет оформленного ядра. Они не имеют и хромосом, характерных для клеток эукариот. В состав хромосомы входит не только ДНК, но и белок. У бактерий же их хромосома состоит только из ДНК и представляет собой кольцевую молекулу. Такой генетический аппарат бактерий называется нуклеоид. Нуклеоид находится прямо в цитоплазме, обычно в центре клетки.

У бактерий нет настоящих митохондрий и ряда других клеточных органелл (комплекса Гольджи, эндоплазматической сети). Их функции выполняют впячивания клеточной цитоплазматической мембраны. Такие впячивания называются мезосомами.

В цитоплазме есть рибосомы, а также различные органические включения: белки, углеводы (гликоген), жиры. Также клетки бактерий могут содержать различные пигменты. В зависимости от наличия тех или иных пигментов или их отсутствия, бактерии могут быть бесцветными, зелеными, пурпурными.

Питание бактерий

Бактерии возникли на заре формирования жизни на Земле. Именно они «открыли» различные способы питания. Лишь потом, с усложнением организмов, четко выделились два крупных царства: Растения и Животные. Они отличаются между собой в первую очередь по способу питания. Растения являются автотрофами, а животные — гетеротрофами. У бактерий же встречаются оба типа питания.

Питание — это способ получения клеткой или организмом необходимых органических веществ. Их можно получить из вне или синтезировать самостоятельно из неорганических веществ.

Автотрофные бактерии

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Процесс синтеза требует энергии. В зависимости от того, откуда автотрофные бактерии получают эту энергию их делят на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.

Фотосинтезирующие бактерии используют энергию Солнца, улавливая его излучение. В этом они сходны с растениями. Однако, если у растений в процессе фотосинтеза выделяется кислород, то у большинства фотосинтезирующих бактерий он не выделяется. То есть бактериальный фотосинтез анаэробен. Также зеленый пигмент бактерий отличается от аналогичного пигмента растений и называется бактериохлорофиллом. У бактерий нет хлоропластов. В основном фотосинтезирующие бактерии обитают в водоемах (пресных и соленых).

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию различных химических реакций. Энергия выделяется не во всех реакциях, а только в экзотермических. Некоторые такие реакции протекают в бактериальных клетках. Так в нитрифицирующих бактериях протекает реакция окисления аммиака в нитриты и нитраты. Железобактерии окисляют закисное железо в окисное. Водородные бактерии окисляют молекулы водорода.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Поэтому вынуждены получать их из окружающей среды.

Бактерии, питающиеся органическими остатками других организмов (в том числе мертвыми телами), называются бактериями-сапрофитами. По-другому их называют бактериями гниения. Таких бактерий много в почве, где они разлагают перегной до неорганических веществ, которые впоследствии используются растениями. Молочнокислые бактерии питаются сахарами, превращая их в молочную кислоту. Маслянокислые бактерии разлагают органические кислоты, углеводы, спирты до масляной кислоты.

Клубеньковые бактерии живут в корнях растений и питаются за счет органических веществ живого растения. Однако они связывают азот из воздуха и обеспечивают им растение. То есть в данном случае имеет место симбиоз. Другие гетеротрофные бактерии-симбионты обитают в пищеварительном аппарате животных, помогая переваривать пищу.

Существует много бактерий-паразитов. Такие бактерии живут в других живых организмах, питаются за их счет и наносят вред организму-хозяину.

Дыхание бактерий

В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ с высвобождением энергии. Эта энергия в последствии тратится на различные процессы жизнедеятельности (например, на движение).

Эффективным способом получения энергии является кислородное дыхание. Однако некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Таким образом, существуют аэробные и анаэробные бактерии.

Аэробным бактериям необходим кислород, поэтому они обитают в местах, где он есть. Кислород участвует в реакции окисления органических веществ до углекислого газа и воды. В процессе такого дыхания бактерии получают относительно большое количество энергии. Такой способ дыхания характерен для подавляющего числа организмов.

Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде для дыхания, поэтому могут обитать в бескислородной среде. Энергию они получают за счет реакции брожения. Данный способ окисления малоэффективен.

Читайте также:  Флуконазол когда лучше принимать

Размножение бактерий

В большинстве случаев для бактерий характерно размножение путем деления их клетки надвое. Перед этим происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Каждая дочерняя клетка получает одну из этих молекул и, следовательно, является генетической копией материнской клетки (клоном). Таким образом, для бактерий характерно бесполое размножение.

В благоприятных условиях (при достаточном количестве питательных веществ и благоприятных условиях окружающей среды) бактериальные клетки делятся очень быстро. Так от одной бактерии за сутки могут образоваться сотни миллионов клеток.

Хотя бактерии размножаются бесполым путем, в ряде случаев у них наблюдается так называемый половой процесс, который протекает в форме конъюгации. При конъюгации две разные бактериальные клетки сближаются, между их цитоплазмами устанавливается связь. Части ДНК одной клетки переходят во вторую, а части ДНК второй клетки – в первую. Таким образом, при половом процессе у бактерий происходит обмен генетической информации. Иногда при этом бактерии обмениваются не участками ДНК, а целыми молекулами ДНК.

Споры бактерий

Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий — это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.

При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течении длительного времени и способны переживать очень неблагоприятные условия (крайне высокие и низкие температуры, высыхание).

Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.

Значение бактерий

Огромна роль бактерий в круговороте веществ в природе. В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы. Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород).

Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В нитрифицирующих бактериях протекают реакции, в процессе которых из аммиака образуются нитриты, а из нитритов — нитраты. Клубеньковые бактерии способны усваивать атмосферный азот, синтезируя азотистые соединения. Они живут в корнях растений, образуя клубеньки. Благодаря этим бактериям, растения получают необходимые им азотистые соединения. В основном в симбиоз с клубеньковыми бактериями вступают бобовые растения. После их отмирания почва обогащается азотом. Это нередко используется в сельском хозяйстве.

В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению.

Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии.

В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты.

В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.

Однако бактерии могут приносить и вред. Они не просто портят продукты питания, но своими выделениями делают их ядовитыми.

Существуют бактерии-паразиты. Бактериальными болезнями являются тиф, чума, ангина, туберкулез, столбняк и многие другие. Люди заражают друг друга не только при контакте, но и через воду, окружающие предметы. Споры болезнетворных бактерий могут долго сохранять жизнеспособность, переживать весьма неблагоприятные условия. Поэтому проводятся различные мероприятия, направленные на уничтожение болезнетворных бактерий и их спор: химическая и ультрафиолетовая обработка помещений, проветривание, пастеризация, кипячение, стерилизация. От многих бактериальных болезней уже изобретены предохранительные прививки. Однако главной защитой является личная гигиена.

Бактерии представляют собой преимущественно одноклеточные организмы. Являясь древнейшей формой жизни, они освоили все экологические ниши планеты. Что делают различные бактерии в тех или иных экосистемах, лучше рассматривать на конкретных примерах.

По воздействию на окружающую среду выделяют три группы микробов:

  • полезные,
  • нейтральные,
  • вредные или болезнетворные.

Деление условно, так как микроб может быть нейтральным для одного организма и болезнетворным для другого. Более того, воздействие штамма может зависеть от конкретных условий.

Большинство бактерий способно передвигаться, но их малые размеры (в среднем 0,0005-0,005 мм) позволяют обнаружить это только на видео, которое делают с помощью электронного микроскопа.

Бактерии в организме человека

Практически нет среды, не содержащей бактериальную флору. Не является исключением и наш организм. Все органы человека, имеющие контакт с внешней средой, заселены бактериями. Это кожа, слизистые оболочки, органы дыхания, кишечник и т.д. Микрофлора человека начинает формироваться еще в утробе матери в период беременности.

Состав бактерий в организме человека относительно постоянный и саморегулируемый. Если происходит значительное изменение условий, то равновесие кишечника нарушается, что может вызвать различные заболевания.

Микрофлору кишечника принято подразделять на четыре группы:

  1. Облигатная. Это постоянно живущие в кишечнике микробы, которые являются полезными симбионтами. Они помогают пищеварению, обогащают организм человека ферментами и витаминами, выполняют защитную функцию и делают иммунную систему более устойчивой. Членами группы являются бифидо-, лакто- и молочнокислые бактерии, некоторые штаммы кишечной палочки. Количество молочнокислых бактерий особенно велико у новорожденных, но с возрастом оно сокращается.
  2. Факультативная. Это условно вредные микробы. Они не патогенны в обычных условиях, но если иммунитет ослабевает, то могут вызвать различные заболевания. К этой группе относятся некоторые представители стафилококков (Staphylococcus), клостридий (Clostr >Заражение человека

Инфекции, вызываемые болезнетворными бактериями, могут привести к тяжелым осложнениям. Последствия заражения бациллами туберкулеза, брюшного тифа, сибирской язвы настолько серьезны, что делают этих возбудителей наиболее опасными.

Микробы, вызывающие бактериальные инфекции, могут попасть в организм через порезы и мелкие трещины кожи, с пищей, водой или воздушным путем. Можно заразиться при контакте с почвой, где они находятся в виде спор, что делает их невосприимчивыми к внешним факторам. Особенно много болезнетворных микробов в экологически грязных городских почвах, выгребных ямах, больничных мусоросборниках.

Читайте также:  Опущение почки симптомы причины

Большинство видов бактериальных инфекций определяется во время анализов мочи и кала. В норме допускается содержание в моче незначительного числа бактерий. Его превышение может быть признаком инфекции. Если плохие анализы обнаружены при беременности, то требуется особое внимание, поскольку болезнь может угрожать даже жизни плода.

Если в моче содержатся непатогенные микробы, то это признак дисбаланса микрофлоры кишечника. При беременности происходит гормональная перестройка организма, что делает равновесие бактериальной флоры кишечника очень шатким и нарушает пропорцию видов и количества бактерий и грибов. Снижение иммунитета, что характерно для беременности, может активизировать факультативные микробы – это скажется и на составе мочи. Поэтому на протяжении всей беременности результаты анализов мочи могут сильно отличаться.

Для подтверждения наличия инфекции делают повторный анализ мочи. О факте инфекции говорят в случае стойкого увеличения бактерий в моче. На этапе беременности анализы мочи делают достаточно часто для раннего обнаружения инфекции.

Заражение животных

Как и у человека, полезные бактерии и микроскопические грибы в организме у животных помогают переваривать пищу, поставляют полезные вещества, делают сильнее иммунную систему. Нарушение баланса микрофлоры и бактериальные инфекции приводят к заболеваниям разной тяжести, иногда даже к массовому падежу поголовья. Результатом инфекции у самок во время беременности может стать больной приплод или мертворождение.

Многие инфекции, вызываемые бактериями и грибами, являются общими для животных и человека. Это делает особенно опасными следующие микробы:

  • антрацис (Bacillus anthracis) – сибирская язва;
  • бруцеллы (Brucella) – бруцеллез;
  • палочки Коха, или микобактерии туберкулезис (Mycobacterium tuberculosis) – туберкулез;
  • лептоспиры (Leptospira) – лептоспироз;
  • бактерии Burkholderia mallei – сап.

Следует быть осторожным при контакте с животными и при покупке продуктов животноводства. Особенно актуально это для женщин в период беременности.

Микробы в почве

Огромное количество микробов, живущих в почве и на поверхности, делают ее наиболее заселенной из всех сред обитания. Бактериальная среда плодородной почвы очень разнообразна. Здесь живет много полезных бактерий, обогащающих почву азотом, железом, сульфатами и т.д. Есть уксусно-, масляно- и молочнокислые микробы, синтезирующие кислоты и участвующие в процессах брожения вместе с дрожжевыми грибами. Присутствуют и бактерии-сапрофиты, разлагающие остатки растений и животных и обогащающие почву питательными веществами, что делает ее более плодородной. Кроме того, в почве содержатся и патогенные микробы.

На многих дачных участках хозяева делают выгребные ямы. Они сами по себе являются источником инфекций и неприятного запаха, а при нарушении технологии могут стать причиной бактериального заражения почвы.

Особенную опасность несут выгребные ямы без дна. Любые осадки приводят к тому, что содержимое не успевает впитываться в почву и перерабатываться бактериями. Происходит резкий рост патогенной флоры. Она из выгребной ямы попадает в почву и воздух. Это делает риск заражения более вероятным. Герметичные выгребные ямы при несвоевременной очистке могут переполняться. Результат тот же. Кроме того, неплотно прилегающая крышка приводит к заражению воздуха.

Для решения проблем с выгребными ямами лучше использовать специальные бактерии. Они ускоряют разложение отходов без выделения газов. При этом микробы для выгребных ям не патогенны, что делает их использование безопасным.

Микробы в воде

В воде микробы живут в основном в придонном иле и в меньших количествах ближе к поверхности. Содержатся они и в подземных водах. Водные микробы тоже бывают вредными и полезными. Всевозможные экологические загрязнения или, например, попадание в воду содержимого выгребных ям делают воду более опасной для здоровья.

На примере аквариума можно рассмотреть бактериальную флору закрытого водоема. Полезные водные микробы вступают в симбиотические отношения с рыбами, уничтожают мертвые водоросли, отходы жизнедеятельности рыб и остатки корма, очищают воду аквариума и т.д. Так, нитрозомонады (Nitrosomonas) и нитробактеры (Nitrobacter) последовательно превращают появляющийся в аквариуме метан в нитраты, обогащая грунт и воду азотом. Патогенные микробы приводят к болезни рыб и к угрозе их жизни.

Для профилактики необходимо своевременно чистить аквариум с заменой воды. Как это правильно делать, можно посмотреть на видео.

Использование бактерий

Микробы и то, что они делают, широко используются человеком. Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении сыров, квашении капусты, ферментации овощей при засолке, получении силоса. С их помощью делают кефир, йогурт, сметану и другие молочнокислые продукты. Уксуснокислые бактерии используются для получения уксуса, витамина С. С помощью микробов делают лекарства и витамины, получают красители, производят удобрения. Применяются они и в пищевой промышленности, например, молочнокислые бактерии и дрожжевые грибы используются для приготовления теста. Микробы нужны и для ученых, которые делают научные исследования.

Рассмотрим использование микробов на примере производства шампанского. В зависимости от содержания сахара (г/дм3) различают следующие сорта напитка:

  • 80-85 – сладкое шампанское;
  • 60-65 – полусладкий сорт;
  • 40-45 – полусухое шампанское;
  • 20-25 – сухое шампанское;
  • не более 15 – полностью сухое шампанское (брют).

Из легко отжатого виноградного сока делают сухое вино. Неизменные участники процесса – молочнокислые и уксуснокислые бактерии. Затем, смешивая вина, подбирают букет будущего шампанского. Далее добавляют стимулятор брожения, составной частью которого являются дрожжевые грибы и молочнокислые бактерии. Смесь разливают в бутылки для шампанского, плотно укупоривают и закладывают для повторного брожения в горизонтальном положении.

Через длительное время грибы образуют осадок. Для лучшего насыщения выдержка шампанского продолжается. После созревания остаток удаляется. Шампанское готово.

Читайте также:  Питание при занятиях спортом для похудения девушкам

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Совокупность бактерий, населяющих человеческий организм, имеет общее название – микробиота. В нормальной, здоровой микрофлоре человека насчитывается несколько миллионов бактерий. Каждая из них играет важную роль для нормального функционирования человеческого тела.

При отсутствии какого-либо вида полезных бактерий человек начинает заболевать, нарушается работа ЖКТ, дыхательных путей. Полезные бактерии для человека концентрируются на коже, в кишечнике, на слизистых оболочках тела. Количество микроорганизмов регулируется с помощью иммунной системы.

Разновидности полезных бактерий

Эта группа микроорганизмов также важна для здоровья человека. Благодаря их взаимодействию с другими обитателями кишечника блокируется рост и развитие патогенных микроорганизмов, подавляются возбудители кишечных инфекций.

Лактобактерии участвуют в образовании молочной кислоты, лизоцина, бактериоцинов. Это отличная помощь иммунной системе. Если в кишечнике есть дефицит этих бактерий, то очень быстро развивается дисбактериоз.

Лактобактерии заселяют не только кишечник, но и слизистые. Так эти микроорганизмы важны для женского здоровья. Они поддерживают кислотность среды влагалища, не допускают развития бактериального вагиноза.

Кишечная палочка

Не все виды кишечной палочки являются болезнетворными. Большинство из них наоборот выполняют защитную функцию. Полезность рода кишечная палочка состоит в синтезе коцилина, который активно противостоит основной массе патогенной микрофлоры.

Данные бактерии полезны для синтеза разных групп витаминов, фолиевой и никотиновой кислоты. Нельзя недооценивать их роль для здоровья. Например, фолиевая кислота необходима для производства красных кровяных телец и поддержания нормального уровня гемоглобина.

Энтерококки

Этот вид микроорганизмов заселяет кишечник человека сразу после рождения.

Они помогают усваиваться сахарозе. Обитая в основном в тонком кишечнике, они, как и другие полезные не патогенные бактерии обеспечивают защиту от чрезмерного размножения вредоносных элементов. В то же время, энтерококки относятся к условно безопасным бактериям.

Если они начинают превышать допустимые нормы, развиваются разные бактериальные заболевания. Список болезней очень большой. Начиная от кишечных инфекций, заканчивая менингококковой.

Положительное влияние бактерий на организм

Полезные свойства не патогенных бактерий очень многообразно. До тех пор пока существует баланс между обитателями кишечника и слизистых, организм человека нормально функционирует.

Большинство бактерий участвует в процессах синтеза и расщепления витаминов. Без их присутствия витамины группы В не усваиваются кишечником, что приводит к нарушениям со стороны нервной системы, заболеваниям кожи, понижению гемоглобина.

Основная масса не переваренных компонентов пищи, достигших толстого кишечника, расщепляется именно благодаря бактериям. Кроме того, микроорганизмами обеспечивается постоянство водно-солевого обмена. Более половины всей микрофлоры участвует в регуляции всасывания жирных кислот, гормонов.

Микрофлора кишечника формирует местный иммунитет. Именно здесь происходит уничтожение основной массы патогенных организмов, блокируется вредоносный микроб.

Соответственно, люди не ощущают вздутия и метеоризма. Увеличение лимфоцитов провоцирует активные фагоциты для борьбы с врагом, стимулируют продуцирование иммуноглобулина А.

Полезные не патогенные микроорганизмы положительно влияют на стенки тонкого и толстого кишечника. Они поддерживают там постоянный уровень кислотности, стимулируют лимфоидный аппарат, эпителий становится устойчивым к разным канцерогенам.

Перистальтика кишечника также во многом зависит от того, какие бывают микроорганизмы в нём. Подавление процессов гниения и брожения – одна из основных задач бифидобактерий. Многие микроорганизмы долгие годы развиваются в симбиозе с болезнетворными бактериями, тем самым, контролируя их.

Биохимические реакции, которые постоянно происходят с бактериями, выделяют много тепловой энергии, поддерживая общий тепловой баланс организма. Питаются микроорганизмы не переваренными остатками.

Дисбактериоз

Дисбактериоз – это изменение количественного и качественного состава бактерий в организме человека. При этом полезные организмы погибают, а вредоносные активно размножаются.

Дисбактериоз затрагивает не только кишечник, но и слизистые (может быть дисбактериоз ротовой полости, влагалища). В анализах будут превалировать названия: стрептококк, стафилококк, микрококк.

В нормальном состоянии полезные бактерии регулируют развитие патогенной микрофлоры. Кожные покровы, органы дыхания обычно находятся под надёжной защитой. Когда нарушается баланс человек ощущает следующие симптомы: метеоризм кишечника, вздутие, боли в животе, расстройство.

Позже может начаться снижение веса, анемия, авитаминоз. Со стороны половой системы наблюдаются обильные выделения, часто сопровождающиеся неприятным запахом. На коже появляются раздражения, шероховатости, трещинки. Дисбактериоз побочное действие после приёма антибиотиков.

При обнаружении подобных симптомов нужно обязательно обратиться к врачу, который назначит комплекс мероприятий по восстановлению нормальной микрофлоры. Часто для этого требуется приём пробиотиков.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector