Полезные и вредные бактерии. Какие бактерии самые опасные для человека

Бактерии (собственно бактерии, актиномицеты, риккетсии и хламидии, микоплазмы и, возможно, вирусы)– гетеротрофы или автотрофы. При фотосинтезе не происходит выделение кислорода.

Бактерии - это очень мелкие одноклеточные орга­низмы. Впер­вые бактерии наблюдал в микроскоп Антони ван Левенгук в XVII веке.

Клетка бактерии имеет оболочку (клеточную стенку) подобно клетке растения. Но у бактерии она упругая, не­целлюлозная . Под оболочкой находится клеточная мемб­рана, обеспечивающая избирательное поступление веществ в клетку. Она впячивается внутрь цитоплазмы, уве­личивая поверхность мембранных образований, на кото­рых идут многие реакции обмена веществ. Существенным отличием бактериальной клетки от клеток других орга­низмов является отсутствие оформленного ядра. Из дру­гих органелл в клетках бактерий присутствуют только рибосомы, на которых протекает синтез белка. Все ос­тальные органеллы у прокариот отсутствуют.

Форма бактерий весьма разнообразна, они могут быть шарообразные - кокки, палочкообразные - бациллы, изогнутые - вибрионы, за­крученные - спириллы и спирохеты (рис.).

Движение . Некоторые бактерии имеют жгутики , с помощью которых они движутся . Раз­множаются бактерии путем простого деления клетки на две. При благоприятных условиях клетка бактерии делится каж­дые 20 мин.

Спорообразование . Если условия неблагоприятны, дальнейшее раз­множение колонии бактерий приостанавливается или за­медляется. Бактерии плохо переносят низкие и высокие тем­пературы: при нагревании до 80 0 С многие погибают, а не­которые при неблагоприятных условиях образуют споры - покоящиеся стадии, покрытые плотной оболочкой. В таком состоянии они сохраняют жизнеспособность довольно дол­го, иногда несколько лет. Споры некоторых бактерий вы­держивают замораживание и повышение температуры до 129 0 С. Спорообразование свойственно бациллам, напри­мер возбудителям сибирской язвы, туберкулеза .

Бактерии живут повсеместно - в почве, воде, возду­хе, в организмах растений .

Способ питания. Многие бактерии по способу питания являются гетеротрофными организмами, т. е. используют готовые органические ве­щества. Часть из них, являясь сапрофитами, разрушает остатки мертвых растений и животных, участвует в раз­ложении навоза, способствует минерализации почвы.

Бактериальные процессы спиртового, молочнокислого брожения используются человеком (кефир). Есть виды, которые могут жить в организме человека, не принося вреда. Так, например, в кишечнике человека обитает кишечная па­лочка .

Отдельные виды бактерий, поселяясь на продуктах питания, вызывают их порчу. К сапрофитам относятся бактерии гниения и брожения .

Кроме гетеротрофов существуют и автотрофные бак­терии , способные окислять неорганические вещества, а выделяющуюся энергию использовать для синтеза орга­нических веществ. Так, например, почвенные азотобак­терии обогащают ее азотом, повышая плодородие (клубеньковые бактерии), располагаются они на корнях бобовых растений - клевера, люпина, гороха. К автотрофам относятся серобактерии и железобактерии (живут на глубинах океана).

К прокариотам относится еще одна группа микроор­ганизмов - цианобактерии (сине-зеленые водоросли) это - автотрофы, имеют фотосинтезирующую систему и пигмент хло­рофилл. Поэтому они зеленого или сине-зеленого цвета. Цианобактерии могут быть одиночными, колониальны­ми, нитчатыми (многоклеточными). Они внешне сходны с водорослями. Цианобактерии распространены в воде, почве, горячих источниках, входят в состав лишайников.

Использование темы «Микроорганизмы» в экологическом образовании дошкольников.

В каком разделе программы «Наш дом – природа» дается понятие о микроорганизмах, в том числе о бактериях? Каким образом?

В блоках «Почва - живая земля» и «Лес». Показано «безотходное производство» в природе, роль бактерий как разрушителей остатков растений (сказка «Как медведь пень потерял»)

Грибы

Подцарство Низшие грибы. Вегетативная фаза состоит из плазмодия – многоядерной голой подвижной протоплазматической массы, лишенной клеточных стенок (слизевые грибы, например, мукор)

Подцарство Высшие грибы . Плазмодия нет, вегетативная фаза состоит из нитей (гиф) или клеток с ярко выраженной клеточной стенкой. (Настоящие грибы).

Грибы - это группа живых организмов, ко­торая имеет признаки сходства с растениями и живот­ными. Грибы в настоящее время выделяют в отдельное царство живых существ. Почему?

Как и растения, грибы имеют:

жесткую клеточную оболочку,

неограниченный рост,

они неподвижны,

размножаются спорами,

питаются путем всасывания растворенных в воде питательных веществ.

Но они не зеленые, нет ни цветков, ни семян.

Как и животные, грибы:

не способны синтезировать органические вещества из неорганических,

не имеют пла­стид и фотосинтезирующих пигментов,

в качестве запас­ного питательного вещества накапливают гликоген, а не крахмал,

в состав клеточной оболочки входит хитин (как у насекомых), а не из целлюлозы,

могут синтезировать мочевую кислоту.

Но они не передвигаются и не заглатывают пищу.

Чаще всего традиционно грибы рассматривают в курсе ботаники, но уже во всех новых пособиях грибы не относят к растениям.

Число видов . В царстве грибов известно 100 тыс. видов (по мнению некоторых, истинное число видов грибов – не менее 1,5 млн.). В нашей стране – около 60 тысяч видов.

Происхождение . В последнее время наиболее обоснованно предположение о том, что грибы произошли от бесцветных примитивных одноклеточных жгутиковых организмов, одних из первых обителей водоемов нашей планеты, и среди них нельзя было еще выделить типичных животных и растений. Появились около 1 млрд. лет назад. Расцвета грибы достигли в каменноугольный период – примерно 265 лет тому назад. Вероятно, шляпочные грибы возникли одновременно с высшими растениями и прошли с ними совместную эволюцию.

Строение гриба . Рассмотрим строение гриба. Тело гриба - таллом - состоит из тонких нитей - гифов . Совокупность гифов называется мицелием или грибницей (рис.) .

Только в 19 веке установили, что гриб состоит как бы из двух частей. Первая – это грибница, которая пронизывает почву, гниющую древесину, даже стволы живых деревьев. Она чаще микроскопическая, и только когда ее очень много, мы различаем ее в виде беловатого налета или в виде тяжей, или шнуров, состоящих из мельчайших переплетающихся нитей. Запах грибницы часто значительно сильнее запаха самих грибов.

Мицелий развивается на субстрате (это основа – например, почва, ствол дерева и т.д.), при этом гифы про­никают внутрь субстрата и разрастаются, многократно вет­вясь. Размножаются грибы вегетативно - частями мицелия и спорами.

Вторая часть гриба – то, что мы обычно называем грибом – это его плодовое тело. Оно связано с грибницей основанием ножки. При развитии плодовых тел гифы грибов плотно переплетаются и образуют ложную ткань. Исследователей всегда приводила в изумление внезапность появления шляпочных грибов. Гриб вырастает в день на 1-2 см, жизнь плодового тела шляпочного гриба – всего около 10 дней.

Плодовые тела состоят из ножки и шляп­ки. У одних грибов нижний слой шляпки образован радиально расположенными пластинками - это пластинча­тые грибы. К ним относятся сыроежки, лисички, шам­пиньоны, бледная поганка, мухоморы и т. д. У других грибов на ниж­ней стороне шляпки имеются многочисленные трубочки - это трубчатые грибы. К ним относятся белый гриб, подбе­резовик, подосиновик, и т. д. В трубочках и на пластинках созревают споры гриба.

Размеры . Большинство грибов имеют микроскопические размеры. В то же время самым крупным живым существом на Земле считается гриб рода Армиллярия (опенок), обнаруженный на севере шт. Мичиган, масса его грибницы около 100 т., площадь – 15 га, возраст 1500 лет. Его гифы взаимодействуют с корневыми системами всего леса.

Классификация и представители . Грибы делятся на два подцарства: низшие и высшие грибы

Подцарство низшие: тело – одна многоядерная или одноядерная клетка. Половое размножение редко.

Представителями низших гри­бов являются плесневый гриб мỳкор (часто бывает на хлебе) и фитофтора на пасленовых. Плесневые грибы развиваются в почве, на влажных продуктах питания, плодах, овощах. Одна часть гифов гри­ба проникает внутрь субстрата, а другая часть поднимает­ся вверх над поверхностью. На концах вертикальных ги­фов созревают споры.

Подцарство высшие: имеют многоклеточные гифы.

Класс базидиомицеты, к ним относятся шляпочные грибы (трубчатые и платинчатые и головня в колосе злаков. Для них характерен многоклеточный мицелий, который развива­ется в почве, а на поверхности образуются плодовые тела.

Лучше всего шляпочные грибы растут там, где достаточно питательная среда, оптимальная влажность и температура воздуха (т.е. в прохладных и в меру сырых лесах, наиболее благоприятная обстановка – в смешанных лесах), а для некоторых видов еще и степень освещенности.

Хищные грибы: имеют приспособления для захвата мелких животных. Например, вешенка выделяет вещество, обездвиживающее нематод, после чего гифы проникают в их тело.

Размножение. Вегетативным, половым и бесполым путем.

Вегетативное - участками грибницы.

Бесполое – одной клеткой – почкование (дрожжи), спорами (пеницилл).

Половое . У примитивных – слияние подвижных зооспор, у высших – нитей грибницы.

Плодовое тело несет микроскопические споры. Грибы образуют просто фантастическое количество спор – миллионы, миллиарды и триллионы (например, дождевик гигантский). У большинства грибов споры находятся на нижней стороне шляпки, на поверхности трубочек или пластинок, и бывают разного цвета и формы.

Значение в природе

1. Грибы наряду с бактериями играют важную роль в кру­говороте веществ в природе. Они при помощи ферментов активно разлагают попадающие в почву остатки животных и растений, органичес­кие вещества, минерализуют их, участвуют в образова­нии плодородного слоя почвы - гумуса.

Специализированные экологические группы: кератинофилы, копрофилы, ксилотрофы, карбофилы, гербофилы, хищные, микофилы, фитопатогены.

2. Большинство грибов растет в лесу, в тесном сотрудничестве и корнями зеленых растений, особенно деревьев. Грибница оплетает их корни и даже часто проникает внутрь. Гриб и дерево обмениваются питательными веществами, и это полезно им обоим (явление взаимовыгодного сотрудничества – симбиоза). А под деревом появляются плодовые тела – сами грибы: подберезовики, подосиновики. Грибы тесно связаны со своими породами деревьев. Некоторые (белый гриб, сыроежки) растут со многими породами. Белый гриб образует микоризу с деревьями около 50 видов. Без участия деревьев растут шампиньоны, луговые опята, зонтики, но их меньше.

У травянистых растений тоже есть явление микоризы (особенно у орхидных), но у них симбиоз существует с микроскопическими грибами, не образующими крупных плодовых тел.

Гриб дает растению азотистые вещества, витамины, а растение грибу – углеводы. Иногда гриб поставляет воду и минеральные вещества и «работает» в качестве корневых волосков.

Многие стороны деятельности грибов пока нам еще не известны.

Для человека . Грибы так же как растения и животные, - постоянные спутники человека, обязательные участники его жизни и деятельности. Кроме использования в пищу из грибов получают лекарственные препараты - антибио­тики (пенициллин), витамины, ростовые вещества рас­тений (гиббереллин), ферменты.

Они - помощники в хлебопечении и виноделии. Дрожжи вызывают спиртовое брожение: расщепляют сахар на этиловый спирт и углекислый газ.

Грибы играли большую роль в духовной жизни людей (галлюциногенные свойства). Мухомор красный в странах Южной Америки, в Индии, у народов Крайнего Севера считается «божественным грибом». Водный раствор другого гриба – мухомора пантерного (шляпка коричневатого цвета) обладает инсектицидными свойствами. Мухомор заливают горячей водой и насыпают в блюдце сахар. Мухи прилетают и затем погибают.

Цесарский гриб болети из рода мухоморов – первый среди съедобных.

Продукт питания : Издавна употреблялись в пищу. 20-30% чистого белка. Усвояемость грибного белка в 8 раз ниже, чем белка молока. В шляпках белка больше. Жиры, мин. в-ва, микроэлементы (железо, кальций, фосфор, йод, калий).

В нашей стране известно около 300 видов съедобных грибов, в средней полосе – около 200 видов. Большинство съедобных грибов малоизвестны (например, гриб-зонтик). Лучшие съедобные – белый, подосиновик, подберезовик, маслята, грузди, рыжики, осенний опенок.

Сбор . Выкручивание, если это невозможно (ножка хрупкая), то срезать.

Ядовитых грибов сравнительно немного. Некоторые ядовитые трудно отличить от съедобных. Некоторые считают, что ядовитые грибы не червивеют, но ядовитые для человека вещества могут быть безвредны для насекомых.

Насчитывается около 80 видов грибов, употребление в пищу которых может вызвать неприятные явления, из них ядовитых – примерно 20 видов. Такие грибы разделяются на

несъедобные (желчный гриб, перечный, некоторые виды сыроежек),

условно съедобные (сморчки, строчки, волнушка, черный груздь, свинушки; их нужно отваривать 15-20 минут);

ядовитые (20-25 видов, бледная поганка и вонючий мухомор, они смертельно ядовиты, ложная лисичка, сатанинский гриб, рядовки, некоторые шампиньоны). Даже один гриб может вызвать гибель. Белая бледная поганка, мухоморы «маскируются» под шампиньоны, зеленушку, сыроежки.

Помощь при отравлении: нужно лежать, пить холодную жидкость, на ноги и живот грелки, срочно оказать медицинскую помощь. Часто симптомы отравления наступают через день-два или 2 недели, когда помощь уже нельзя оказать.

Некоторые грибы – навозник белый, серый и др. ни в коем случае нельзя употреблять со спиртными напитками, т.к. их токсины растворяются не в воде, а в спирте; нельзя употреблять также переросшие и червивые, консервированные жареные грибы, грибы вблизи магистралей, полей и садов, промышленных предприятий – выбросы и пестициды).

Лечебные свойства. Из грибов получают пенициллин и лимонную кислоту, используют получаемые из грибов вещества для лечения психических заболеваний, рака, язвы желудка, туберкулеза.

Из чаги – лекарство бефунгин. Черный нарост на стволах берез. Настой его применяют вместо чая. Используется как противоопухолевое и для лечения гастритов.

Веселка обыкновенная – для мази при лечении полиартрита.

Белый – для лечения жел.-киш. заболеваний, есть антибиотики, профилактика рака. Особенно сильно – у еловой формы.

Лиственничный масленок снимает головные боли.

Рыжик – задерживает рост туберкулезной палочки.

Гриб сиитаке (Япония, искусственное выращивается) – профилактика повышения артериального давления, атеросклероза, противоопухолевое, и противовирусное.

Вешенка – обладает противоопухолевыми и антивирусными свойствами.

Грибы в городе. Шампиньон тротуарный пробивает бетон и асфальт (в Москве в центре города), шампиньон обыкновенный, навозник белый (съедобный, но живет всего несколько часов, хранить нельзя даже в холодильнике), трутовик серно-желтый (до полуметра и весом 6-8 кг, однолетник). В городе собирать грибы нельзя, в лесу – только не ближе 500 м от дороги.

«Гриб-пластырь» – дождевик. Есть ложный дождевик (несъедобный) – у него мякоть не белая, темная.

Грибы интересной формы . У многих грибов причудливая форма: иудино ухо, рогатик заячьи уши, ослиные уши (все уши съедобны), звездовики, гриб-баран, трутовик настоящий, или «гриб-копыто», «грибы-цветы».

Разведение. Шампиньон – дитя тьмы, его разводят в темных помещениях.Вешенку начали выращивать в культуре в последние 20-30 лет, она растет на древесине или субстрате из подсолнечникового жмыха. Вообще разводят около 10 видов различных грибов. Искусственно выращиваемые грибы – экологически чистый продукт.

Бактерии – мельчайшие древнейшие микроорганизмы, невидимые невооруженным глазом. Лишь под микроскопом можно рассмотреть их строение, вид и взаимодействие друг с другом. Первые микроорганизмы имели примитивное строение, они развивались, мутировали, создавали колонии, приспосабливались под меняющуюся среду обитания. Бактерии разных видов обмениваются друг с другом аминокислотами, которые необходимы для роста и развития.

Виды бактерий

В школьных учебниках биологии размещены изображения разных видов бактерий, отличающихся по форме:

1. Кокки – шарообразные организмы, отличающиеся по взаимному расположению. Под микроскопом заметно, что стрептококки представляют цепочку шариков, диплококки живут попарно, стафилококки – скопления произвольной формы. Ряд кокков вызывает различные воспалительные процессы, попадая в организм человека (гонококк, стафилококк, стрептококк). Не все кокки, живущие в организме человека, являются патогенными. Условно патогенные виды принимают участие в формировании защиты организма от внешних воздействий и безопасны при соблюдении баланса флоры.
2. Палочковидные отличаются формой, размером и способностью к спорообразованию. Спорообразующие виды называются бациллами. К бациллам относятся: палочка столбняка, палочка сибирской язвы. Споры – это образования внутри микроорганизма. Споры нечувствительны к химической обработке, их устойчивость к внешним воздействиям – залог сохранения вида. Известно, что споры разрушаются при высокой температуре (выше 120ºС).

Формы палочковидных микробов:

• с заостренными полюсами, как у фузобактерии, входящей в состав нормальной микрофлоры верхних дыхательных путей;
• с утолщенными полюсами, напоминающими булаву, как у коринебактерии – возбудителя дифтерии;
• с закругленными концами, такими как у кишечной палочки, которая необходима для процесса пищеварения;
• с прямыми концами, как у палочки-возбудителя сибирской язвы.

Большинство палочковидных бацилл и бактерий по отношению друг к другу располагаются хаотично. Можно выделить стрептобактерии (стрептобациллы), которые расположены цепочкой, и диплобактерии (диплобациллы), существующие в паре.

3. Спириллы и спирохеты – микроорганизмы извитой формы. Они не образуют спор, очень подвижны. Под микроскопом можно увидеть их быстрые движения. Большинство спирилл безопасны для человека и животных. Это сапрофиты, питаются неживыми субстратами. Исключение составляют виды, вызывающие содоку. Спирохеты более опасны для человека и животных, способны вызывать заболевания кожных покровов, дыхательных путей, ЖКТ. Спириллы отличаются от спирохет меньшим количеством завитков и наличием жгутиков на полюсах.

4. Вибрионы – вибрирующие микробы. При рассмотрении под микроскопом можно увидеть их вибрирующие движения. Микроорганизм меняется в зависимости от условий среды обитания. Вибрионы бывают спиралевидной, палочковидной, нитевидной, шаровидной формы. Самым опасным для человека является вибрион холеры.

Грам(+) и грам (-)

Датский микробиолог Ганс Грам более 100 лет назад провел опыт, после которого все бактерии стали относиться к грамположительным и грамотрицательным. Грамположительные организмы создают с окрашивающим веществом длительную устойчивую связь, которая усиливается при воздействии йода. Грамотрицательные, наоборот, не восприимчивы к красителю, их оболочка прочно защищена.

К грамотрицательным микробам относятся хламидии, риккетсии, к грамположительным – стафилококки, стрептококки, коринебактерии.

Сегодня в медицине широко используется тест на грамм(+) и грамм(-) бактерии. Окрашивание по Граму является одной из методик исследования слизистых оболочек на определение состава микрофлоры.

Аэробные и анаэробные

Самые примитивные бактерии живут глубоко под водой. Для развития им не нужен доступ к кислороду. Более развитые колонии выбрались на сушу и живут на поверхностях. Для размножения и развития колонии этим микроорганизмам нужен кислород. Учитывая зависимость от кислорода, группы микроорганизмов носят названия аэробных и анаэробных.

Аэробные микроорганизмы нуждаются в кислороде для развития и дыхания:

Облигатные аэробы – эти бактерии свободно живут во внешней среде. В качестве примера можно привести туберкулезную палочку, которая устойчива к окружающей среде, сохраняется в воде до 5 месяцев, а во влажном, теплом и темном помещении до 7 лет.

Микроаэрофилы – этим микробам достаточно 2% содержания кислорода для нормальной жизни и развития. Ими являются стрептококки, вызывающие фарингит, скарлатину и живущие в дыхательных путях. При выращивании микробов в жидкой среде эти организмы скапливаются недалеко от поверхности, там, где содержание кислорода невысокое.

Анаэробные микроорганизмы способны расти и размножаться без кислорода:

• облигатные анаэробы избегают молекулярного кислорода (например, фузобактерии);
• факультативные способны к росту и развитию в присутствии кислорода и без него, это могут быть стрептококки, гонококки;
• аэротолерантные микроорганизмы не используют кислород для развития, хотя растут в присутствии молекулярного кислорода, как бактерии молочнокислого брожения.

Как живут бактерии

Биологи определяют бактерии в отдельное царство, они отличаются от других живых существ. Это одноклеточный организм без ядра внутри. Их форма может быть в виде шарика, конуса, палочки, спирали. Для перемещения прокариоты пользуются жгутиками.

Биопленка – это город для микроорганизмов, проходит несколько стадий формирования:

• Адгезия или сорбция – прикрепление микроорганизма к поверхности. Как правило, пленки образуются на границе двух сред: жидкость и воздух, жидкость и жидкость. Первоначальный этап обратим, формирование пленки можно предотвратить.
• Фиксация – бактерии выделяют полимеры, обеспечивая их прочное закрепление, формируют матрикс для прочности и защиты.
• Созревание – микробы сливаются, обмениваются питательными веществами, развиваются микроколонии.
• Этап роста – идет накопление бактерий, их слияние, вытеснение. Количество микроорганизмов составляет от 5 до 35%, все остальное пространство занимает межклеточный матрикс.
• Дисперсия – от пленки периодически отрываются микроорганизмы, которые прикрепляются к другим поверхностям и образуют биопленку.

Процессы, происходящие в биопленке, отличаются от того, что происходит с микробом, который не является составной частью колонии. Колонии стабильны, микробы организуют единую систему поведенческих реакций, определяя взаимодействие членов внутри матрикса и вне пленки. Слизистые оболочки человека населены большим количеством микроорганизмов, которые продуцируют гель для защиты и обеспечивают стабильность функционирования органов. Примером может служить слизистая оболочка желудка. Известно, что хеликобактер пилори, которые считаются причиной язвенной болезни желудка, есть более чем у 80% обследованных людей, но при этом язвенная болезнь развивается не у всех. Предполагают, что хеликобактер пилори, являясь членами колонии, участвуют в пищеварении. Их способность приносить вред проявляется лишь после создания определенных условий.

Взаимодействие бактерий в биопленках еще мало изучено. Но уже сегодня некоторые микробы стали помощниками человека при проведении реставрационных работ, увеличении прочности покрытий. В Европе производители дезинфектантов предлагают обрабатывать поверхности бактериальными растворами, содержащими безопасные микроорганизмы, которые не дают развиваться патогенной флоре. Бактерии используются для создания полимерных соединений, а также в перспективе будут вырабатывать электричество.

Полезные бактерии, которые населяют организм человека, называются микробиотой. По численности своей они достаточно обширны — у одного человека их миллионы. При этом все они регулируют здоровье и нормальную жизнедеятельность каждого индивидуума. Учёные утверждают: без полезных бактерий, или, как их ещё называют, мутуалистов, желудочно-кишечный тракт, кожа, дыхательные пути мгновенно подверглись бы атаке болезнетворных микробов и были бы разрушены.

Каким должен быть баланс микробиоты в организме и как его можно скорректировать, чтобы избежать развития серьёзных заболеваний, АиФ.ru спросил у генерального директора биомедицинского холдинга Сергея Мусиенко .

Работники кишечника

Один из важных отделов расположения полезных бактерий — это кишечник. Недаром считается, что именно здесь закладывается вся иммунная система человека. И если бактериальная среда нарушена, то защитные силы организма существенно снижаются.

Полезные бактерии кишечника создают для болезнетворных микробов буквально невыносимые условия существования — кислую среду. Кроме того, полезные микроорганизмы помогают переваривать растительную пищу, так как бактерии питаются клетками растений, содержащими целлюлозу, а вот ферменты кишечника в одиночку с этим не справляются. Также бактерии кишечника способствуют выработке витаминов В и К, которые обеспечивают обмен веществ в костях и соединительных тканях, а также высвобождают энергию из углеводов и способствуют синтезу антител и регулировке нервной системы.

Чаще всего, говоря о полезных бактериях кишечника, имеют в виду 2 самых популярных вида: бифидо- и лактобактерии. При этом главными их назвать, как многие думают, нельзя — их количество всего 5-15% от общего числа. Однако они очень важны, так как доказано их положительное влияние на остальные бактерии, когда такие бактерии могут являться важными факторами благополучия целого сообщества: если их подкармливать или привносить в организм с помощью кисломолочных продуктов — кефиров или йогуртов, они помогают другим важным бактериям выживать и размножаться. Так, например, очень важно восстановить их популяцию при дисбактериозе или после курса приёма антибиотиков. Иначе защитные силы организма повысить будет проблематично.

Биологический щит

Бактерии, которые населяют кожу и дыхательные пути человека, по сути, стоят на страже и надёжно защищают свою зону ответственности от проникновения болезнетворных организмов. Основными из них являются микрококки, стрептококки и стафилококки.

Микробиом кожи за последние сотни лет претерпел изменения, так как человек перешёл от естественной жизни в контакте с природой к регулярному мытью специальными средствами. Считается, что сейчас кожу человека населяют совсем не те бактерии, которые жили раньше. Организм с помощью иммунной системы может отличать опасных от неопасных. Но, с другой стороны, любой стрептококк может стать патогенным для человека, например, если попадёт в порез или любую другую открытую ранку на коже. Избыток бактерий или их патологическая деятельность на коже и в дыхательных путях могут приводить как к развитию различных заболеваний, так и к появлению неприятного запаха. Сегодня есть разработки на основе бактерий, окисляющих аммоний. Их применение позволяет засеять микробиом кожи совершенно новыми организмами, в результате чего не только пропадает запах (результат метаболизма городской флоры), но и изменяется структура кожи — открываются поры и т. д.

Спасение микромира

Микромир каждого человека меняется довольно быстро. И в этом есть несомненные плюсы, так как число бактерий может обновляться самостоятельно.

Разные бактерии питаются разными веществами — чем разнообразнее пища человека и чем больше она соответствует сезону, тем больший выбор есть у полезных микроорганизмов. Однако, если еда обильно наполнена антибиотиками или консервантами, бактерии не выживают, ведь эти вещества как раз и созданы для того, чтобы уничтожать их. Причём совсем не важно, что большая часть бактерий не патогенная. В результате разнообразие внутреннего мира человека уничтожается. А вслед за этим начинаются и различные болезни — проблемы со стулом, высыпания на коже, нарушение метаболизма, аллергические реакции и т. д.

Но микробиоте можно помочь. Причём уйдёт на лёгкую коррекцию всего несколько дней.

Существует большое количество пробиотиков (с живыми бактериями) и пребиотиков (веществ, поддерживающих бактерии). Но основная проблема в том, что они работают у всех по-разному. Анализ показывает, что их эффективность при дисбактериозе составляет до 70-80%, то есть тот или иной препарат может сработать, а может и нет. И здесь следует внимательно следить за ходом лечения и приёма — если средства действуют, вы сразу же заметите улучшения. В случае, если ситуация остаётся без изменений, стоит поменять программу лечения.

Как вариант, можно пройти специальное тестирование, которое изучает геномы бактерий, определяет их состав и соотношение. Это позволяет быстро и грамотно подобрать необходимый вариант питания и дополнительной терапии, которые позволят восстановить хрупкий баланс. Хотя лёгкие нарушения в балансе бактерий человек не ощущает, они всё равно влияют на здоровье — в этом случае можно отмечать частые болезни, сонливость, аллергические проявления. Каждый житель города в той или иной степени имеет дисбаланс в организме, и если он ничего специально не делает для восстановления, то наверняка с определённого возраста у него возникнут проблемы со здоровьем.

Голодание, разгрузки, больше овощей, каша из натуральных круп по утрам — это только немногие варианты пищевого поведения, которое любят полезные бактерии. Но для каждого человека рацион должен быть индивидуален в соответствии с состоянием его организма и с его образом жизни — только тогда он сможет поддерживать оптимальный баланс и всегда чувствовать себя хорошо.

Организм бактерии представлен одной единственной клеткой. Формы бактерий разнообразны. Строение бактерий отличается от строения клеток животных и растений.

В клетке отсутствует ядро, митохондрии и пластиды. Носитель наследственной информации ДНК, расположена в центре клетки в свернутом виде. Микроорганизмы, которые не имеют настоящего ядра, относятся к прокариотам. Все бактерии — прокариоты.

Предполагается, что на земле существует свыше миллиона видов этих удивительных организмов. К настоящему времени описано около 10 тыс. видов.

Бактериальная клетка имеет стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с включениями и нуклеотид. Из дополнительных структур некоторые клетки имеют жгутики, пили (механизм для слипания и удержания на поверхности) и капсулу. При неблагоприятных условиях некоторые бактериальные клетки способны образовывать споры. Средний размер бактерий 0,5-5 мкм.

Внешнее строение бактерий

Рис. 1. Строение бактериальной клетки.

Клеточная стенка

• Клеточная стенка бактериальной клетки является для нее защитой и опорой. Она придает микроорганизму свою, специфическую форму.
• Клеточная стенка проницаема. Через нее проходят питательные вещества внутрь и продукты обмена (метаболизма) наружу.
• Некоторые виды бактерий вырабатывают специальную слизь, которая напоминает капсулу, предохраняющую их от высыхания.
• У некоторых клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают им передвигаться.
• У бактериальных клеток, которые при окрашивании по Граму приобретают розовую окраску (грамотрицательные ), клеточная стенка более тонкая, многослойная. Ферменты, благодаря которым происходит расщепление питательных веществ, выделяются наружу.
• У бактерий, которые при окрашивании по Граму приобретают фиолетовую окраску (грамположительные ), клеточная стенка толстая. Питательные вещества, которые поступают в клетку, расщепляются в периплазматическом пространстве (пространство между клеточной стенкой и мембраной цитоплазмы) гидролитическими ферментами.
• На поверхности клеточной стенки имеются многочисленные рецепторы. К ним прикрепляются убийцы клеток — фаги, колицины и химические соединения.
• Липопротеиды стенки у некоторых видов бактерий являются антигенами, которые называются токсинами.
• При длительном лечении антибиотиками и по ряду других причин некоторые клетки теряют оболочку, но сохраняют способность к размножению. Они приобретают округлую форму — L-форму и могут длительно сохраняться в организме человека (кокки или палочки туберкулеза). Нестабильные L-формы обладают способностью принимать первоначальный вид (реверсия).

Рис. 2. На фото строение бактериальной стенки грамотрицательных бактерий (слева) и грамположительных (справа).

Капсула

При неблагоприятных условиях внешней среды бактерии образуют капсулу. Микрокапсула плотно прилегает к стенке. Ее можно увидеть только в электронном микроскопе. Макрокапсулу часто образуют патогенные микробы (пневмококки). У клебсиеллы пневмонии макрокапсула обнаруживаются всегда.

Рис. 3. На фото пневмококк. Стрелками указана капсула (электронограмма ультратонкого среза).

Капсулоподобная оболочка

Капсулоподобная оболочка представляет собой образование, непрочно связанное с клеточной стенкой. Благодаря бактериальным ферментам капсулоподобная оболочка покрывается углеводами (экзополисахаридами) внешней среды, благодаря чему обеспечивается слипание бактерий с разными поверхностями, даже совершенно гладкими.

Например, стрептококки, попадая в организм человека, способны слипаться с зубами и сердечными клапанами.

Функции капсулы многообразны:

• защита от агрессивных условий внешней среды,
• обеспечение адгезии (слипанию) с клетками человека,
• обладая антигенными свойствами, капсула оказывает токсический эффект при внедрении в живой организм.

Рис. 4. Стрептококки способны слипаться с эмалью зубов и вместе с другими микробами являются причиной кариеса.

Рис. 5. На фото поражение митрального клапана при ревматизме. Причина — стрептококки.

Жгутики

• У некоторых бактериальных клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают передвигаться. В составе жгутиков находится сократительный белок флагелин.
• Количество жгутиков может быть разным — один, пучок жгутиков, жгутики на разных концах клетки или по всей поверхности.
• Движение (беспорядочное или вращательное) осуществляется в результате вращательного движения жгутиков.
• Антигенные свойства жгутиков оказывают токсический эффект при заболевании.
• Бактерии, не имеющие жгутиков, покрываясь слизью, способны скользить. У водных бактерий содержатся вакуоли в количестве 40 — 60, наполненные азотом.

Они обеспечивают погружение и всплытие. В почве бактериальная клетка передвигается по почвенным каналам.

Рис. 6. Схема прикрепления и работы жгутика.

Рис. 7. На фото разные типы жгутиковых микробов.

Рис. 8. На фото разные типы жгутиковых микробов.

Пили

• Пили (ворсинки, фимбрии) покрывают поверхность бактериальных клеток. Ворсинка представляет собой винтообразно скрученную тонкую полую нить белковой природы.
• Пили общего типа обеспечивают адгезию (слипание) с клетками хозяина. Их количество огромно и составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч. С момента прикрепления начинается любой .
• Половые пили способствуют переносу генетического материала от донора реципиенту. Их количество от 1 до 4-х на одну клетку.

Рис. 9. На фото кишечная палочка. Видны жгутики и пили. Фото сделано при помощи туннельного микроскопа (СТМ).

Рис. 10. На фото видны многочисленные пили (фимбрии) у кокков.

Рис. 11. На фото бактериальная клетка с фимбриями.

Цитоплазматическая мембрана

• Цитоплазматическая мембрана располагается под клеточной стенкой и представляет собой липопротеин (до 30% липидов и до 70% протеинов).
• У разных бактериальных клеток разный липидный состав мембран.
• Мембранные белки выполняют множество функций. Функциональные белки представляют собой ферменты, благодаря которым на цитоплазматической мембране происходит синтез разных ее компонентов и др.
• Цитоплазматическая мембрана состоит из 3-х слоев. Двойной фосфолипидный слой пронизан глобулинами, которые обеспечивают транспорт веществ в бактериальную клетку. При нарушении ее работы клетка погибает.
• Цитоплазматическая мембрана принимает участие в спорообразовании.

Рис. 12. На фото отчетливо видна тонкая клеточная стенка (КС), цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) и нуклеотид в центре (бактерия Neisseria catarrhalis).

Внутреннее строение бактерий

Рис. 13. На фото строение бактериальной клетки. Строение клетки бактерии отличается от строения клеток животных и растений — в клетке отсутствует ядро, митохондрии и пластиды.

Цитоплазма

Цитоплазма на 75% состоит из воды, остальные 25% приходится на минеральные соединения, белки, РНК и ДНК. Цитоплазма всегда густая и неподвижная. В ней содержатся ферменты, некоторые пигменты, сахара, аминокислоты, запас питательных веществ, рибосомы, мезосомы, гранулы и всевозможные другие включения. В центре клетки концентрируется вещество, которое несет наследственную информацию — нуклеоид.

Гранулы

Гранулы состоят из соединений, которые являются источником энергии и углерода.

Мезосомы

Мезосомы — производные клетки. Имеют разную форму — концентрические мембраны, пузырьки, трубочки, петли и др. Мезосомы имеют связь с нуклеоидом. Участие в делении клетки и спорообразовании — их основное предназначение.

Нуклеоид

Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.

Рис. 14. На фото срез бактериальной клетки. В центральной части виден нуклеотид.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой автономные молекулы, свернутые в кольцо, двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.

Рис. 15. На фото бактериальная плазмида. Фото сделано с помощью электронного микроскопа.

Рибосомы

Рибосомы бактериальной клетки участвуют в синтезе белка из аминокислот. Рибосомы бактериальных клеток не объединены в эндоплазматическую сеть, как у клеток, имеющих ядро. Именно рибосомы часто становятся «мишенью» для многих антибактериальных препаратов.

Включения

Включения — продукты метаболизма ядерных и безъядерных клеток. Представляют собой запас питательных веществ: гликоген, крахмал, сера, полифосфат (валютин) и др. Включения часто при окраске приобретают иной вид, чем цвет красителя. По валютину можно диагностировать .

Формы бактерий

Форма бактериальной клетки и ее размер имеет большое значение при их идентификации (распознании). Самые распространенные формы — шаровидная, палочковидная и извитая.

Таблица 1. Основные формы бактерий.

Шаровидные бактерии

Шаровидные бактерии называют кокками (от греческого coccus — зерно). Располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками и как гроздья винограда. Данное расположение зависит от способа деления клетки. Самые вредные микробы — стафилококки и стрептококки.

Рис. 16. На фото микрококки. Бактерии круглые, гладкие, имеют белую, желтую и красную окраску. В природе микрококки распространены повсеместно. Живут в разных полостях человеческого организма.

Рис. 17. На фото бактерии диплококки — Streptococcus pneumoniae.

Рис. 18. На фото бактерии сарцины. Кокковидные бактерии соединяются в пакеты.

Рис. 19. На фото бактерии стрептококки (от греческого «стрептос» — цепочка).

Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Рис. 20. На фото бактерии «золотистые» стафилококки. Располагаются, как «гроздья винограда». Скопления имеют золотистую окраску. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Палочковидные бактерии

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они имеют цилиндрическую форму. Самым ярким представителем этой группы является бацилла . К бациллам относятся чумные и гемофильные палочки. Концы палочковидных бактерий могут быть заострены, закруглены, обрублены, расширены или расщеплены. Форма самих палочек может быть правильной и неправильной. Они могут располагаться по одной, по две или образовывать цепочки. Некоторые бациллы называют коккобациллами, так как они имеют округлую форму. Но, все же, их длина превышает ширину.

Диплобациллы — сдвоенные палочки. Сибиреязвенные палочки образовывают длинные нити (цепочки).

Образование спор изменяет форму бацилл. В центре бацилл споры образуются у маслянокислых бактериях, придавая им вид веретена. У столбнячных палочек — на концах бацилл, придавая им вид барабанных палочек.

Рис. 21. На фото бактериальная клетка палочковидной формы. Видны множественные жгутики. Фото сделано с помощью электронного микроскопа. Негатив.

Рис. 22. На фото бактерии палочковидной формы, образующие цепочки (сибиреязвенные палочки).

Бактерии - микроскопические одноклеточные организмы. Строение бактериальной клетки имеет особенности, которые являются причиной выделения бактерий в отдельное царство живого мира.

Оболочки клетки

Большинство бактерий имеет три оболочки:

• клеточная мембрана;
• клеточная стенка;
• слизистая капсула.

Непосредственно с содержимым клетки - цитоплазмой, соприкасается клеточная мембрана. Она тонкая и мягкая.

Клеточная стенка - плотная, более толстая оболочка. Её функция - защита и опора клетки. Клеточная стенка и мембрана имеют поры, через которые в клетку поступают необходимые ей вещества.

Многие бактерии имеют слизистую капсулу, которая выполняет защитную функцию и обеспечивает слипание с разными поверхностями.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Именно благодаря слизистой оболочке стрептококки (один из видов бактерий) прилипают к зубам и вызывают кариес.

Цитоплазма

Цитоплазма - это внутреннее содержимое клетки. На 75% состоит из воды. В цитоплазме находятся включения - капли жира и гликогена. Они являются запасными питательными веществами клетки.

Рис. 1. Схема строения бактериальной клетки.

Нуклеоид

Нуклеоид означает «подобный ядру». У бактерий нет настоящего, или, как ещё говорят, оформленного ядра. Это значит, что у них нет ядерной оболочки и ядерного пространства, как у клеток грибов, растений и животных. ДНК находится прямо в цитоплазме.

Функции ДНК:

• сохраняет наследственную информацию;
• реализует эту информацию, управляя синтезом белковых молекул, характерных для данного вида бактерий.

Отсутствие истинного ядра - самая важная особенность бактериальной клетки.

Органоиды

В отличие от клеток растений и животных, бактерии не имеют органоидов, построенных из мембран.

Но клеточная мембрана бактерий в некоторых местах проникает в цитоплазму, образуя складки, которые называются мезосомой. Мезосома участвует в размножении клетки и обмене энергии и как бы заменяет мембранные органоиды.

Единственный органоид, имеющийся у бактерий - рибосомы. Это маленькие тельца, которые размещены в цитоплазме и синтезируют белки.

У многих бактерий есть жгутик, с помощью которого они перемещаются в жидкой среде.

Формы бактериальных клеток

Форма клеток бактерий различна. Бактерии в виде шара называются кокками. В виде запятой - вибрионами. Палочкообразные бактерии - бациллы. Спириллы имеют вид волнистой линии.

Рис. 2. Формы клеток бактерий.

Бактерии можно увидеть только под микроскопом. Средние размеры клетки 1-10 мкм. Встречаются бактерии длиной до 100 мкм. (1 мкм = 0,001 мм).

Спорообразование

При наступлении неблагоприятных условий бактериальная клетка переходит в спящее состояние, которое называется спорой. Причинами спорообразования могут быть:

• пониженные и повышенные температуры;
• засуха;
• недостаток питания;
• опасные для жизни вещества.

Переход происходит быстро, в течение 18-20 часов, а находиться клетка в состоянии споры может сотни лет. При восстановлении нормальных условий бактерия за 4-5 часов прорастает из споры и переходит в обычный режим жизнедеятельности.

Рис. 3. Схема образования споры.

Размножение

Бактерии размножаются делением. Период от рождения клетки до её деления составляет 20-30 минут. Поэтому бактерии широко распространены на Земле.

Что мы узнали?

Мы узнали, что, в общих чертах, клетки бактерий подобны клеткам растений и животных, они имеют мембрану, цитоплазму, ДНК. Основным отличием бактериальных клеток является отсутствие оформленного ядра. Поэтому бактерии называют доядерными организмами (прокариотами).

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.1 . Всего получено оценок: 281.