Какой процесс не характерен для болезнетворных бактерий. Как передаются патогены? Появление бактерий в организме

Бактерии повсюду вокруг нас. Существуют полезные и патогенные, т.е. болезнетворные бактерии. В этой статье Вы найдете некоторую информацию о бактериях в целом, а также список названий патогенных бактерий и вызываемых ими заболеваний.

Бактерии есть повсюду, в воздухе, в воде, в продуктах питания, в почве, в глубинах океанов, и даже на вершине горы Эверест. Различные виды бактерий живут и на теле человека, и даже внутри него. Например, много полезных бактерий обитает в пищеварительной системе. Они содействуют контролю роста патогенных бактерий, а также помогают иммунной системе бороться с инфекциями. Многие бактерии содержат ферменты, которые способствуют разрушению химических связей в пище, которую мы едим, и, таким образом, помогают нам получать оптимальное питание. Бактерии, которые живут на теле человека, не вызывая никаких заболеваний или инфекций, известны как колониальные бактерии.

При получении человеком пореза или травмы, которая приводит к нарушению целостности кожного барьера, некоторые условно-патогенные организмы получают доступ в организм.

Если человек здоров и у него крепкая иммунная система, то он может противостоять такому нежелательному вторжению. Однако, если здоровье у человека слабое, результатом является развитие заболеваний, вызываемых бактериями. Бактерии, приводящие к появлению проблем со здоровьем, называются патогенными бактериями человека. Эти вызывающие заболевания бактерии могут проникать в организм также через пищу, воду, воздух, слюну и другие жидкости организма. Список патогенных бактерий огромен. Для начала мы рассмотрим несколько примеров инфекционных заболеваний.

Примеры инфекционных заболеваний

Стрептококки

Стрептококки - это распространенные бактерии, присутствующие в организме человека. Однако, некоторые штаммы стрептококков могут вызывать у человека развитие множества заболеваний. Такая патогенная бактерия, как пиогенный стрептококк (стрептококк группы A), вызывает бактериальный фарингит, т.е. ангину. При отсутствии лечения ангина вскоре может приводить к острой ревматической лихорадке и гломерулонефриту. В число других инфекций входят поверхностная пиодермия и, что хуже всего, некротизирующий фасцит (заболевание, вызываемое бактериями, поедающими мягкие ткани).

Стафилококки

Стафилококки, в частности золотистый стафилококк, - это наиболее распространенные человеческие патогенные бактерии. Они присутствуют на коже и слизистых оболочках и используют любую возможность вызвать поверхностную или системную инфекцию. Примеры заболеваний, вызываемых этими бактериями, включают местные гнойные инфекции волосяных фолликулов, поверхностную пиодермию и фолликулит. Также стафилококки могут приводить к развитию таких серьезных инфекций, как пневмония, бактериемия и инфекции ран и костей. Кроме того, золотистый стафилококк вырабатывает определенные токсины, которые способны вызывать пищевые отравления и инфекционно-токсический шок.

В число примеров инфекционных заболеваний также входят:

Этот список инфекционных заболеваний можно продолжать и продолжать. Далее приведена таблица, из которой можно узнать и о других инфекционных заболеваниях, а также бактериях, их вызывающих.

Список патогенных бактерий

Таков список патогенных бактерий и примеров инфекционных заболеваний. Человеческие патогенные бактерии могут вызывать огромное количество серьезных заболеваний, эпидемии и пандемии. Вероятно, Вы слышали о черной чуме средних веков, вызванной бактерией Yersinia pestis, это была самая смертоносная пандемия в истории человечества. С развитием стандартов личной гигиены и соблюдения чистоты инцидентность эпидемий и пандемий значительно сократилась.

Видео

Бактерии - древнейшие обитатели нашей планеты. Им удалось адаптироваться почти ко всем возможным условиям жизни. Бактерии существуют на Земле миллиарды лет. Они широко распространены по планете и присутствуют во всех ее экосистемах. В статье мы затронем вопрос о том, какие заболевания вызывают болезнетворные бактерии. Среда обитания этих организмов также будет нами рассмотрена.

Эволюция бактерий

Первые их представители появились более 3,5 млрд лет назад. В течение практически миллиарда лет эти организмы оставались единственными живыми существами на Земле.

Сначала бактерии имели примитивное строение. Затем оно усложнилось, однако и сейчас эти организмы являются самыми примитивными одноклеточными. Интересно, что и в наше время некоторые бактерии сохранили черты, свойственные их предкам. Это относится к организмам, живущим в горячих серных источниках, а также обитающим на дне водоемов (в бескислородных илах).

Почвенные бактерии

Почвенные организмы - самая многочисленная группа бактерий. Их форма идеально приспособлена к существованию в тех условиях, которые они предпочитают. В ходе эволюции она практически не менялась. По форме могут напоминать палочку, шар. Они также могут иметь изогнутую форму. Эти организмы в основном являются хемосинтетиками. Другими словами, энергию они получают в результате особых окислительно-восстановительных реакций, которые происходят с участием углекислого газа (диоксида углерода). В итоге этого процесса данные организмы синтезируют такие вещества, которые используют для жизнедеятельности другие виды.

Виды бактерий в почве

Плодородная почва имеет богатый и разнообразный бактериальный состав. Среди его обитателей выделяются:

• азотфиксирующие организмы;
• болезнетворные бактерии, среда обитания которых - почва;
• бактерии молочнокислые, маслянокислые);
• микроорганизмы, которые восстанавливают тяжелые металлы.

Среди них далеко не все опасны для растений или животных. Многие, напротив, полезны. Они играют важную роль в природе. Однако в почве встречаются и болезнетворные бактерии. Среда обитания их способствует тому, что в основном от них страдают именно растения.

Профилактика появления болезнетворных бактерий в почве

Если осторожно обращаться с почвой, периодически чередовать культуры, выращиваемые на ней, она будет справляться с и токсичными веществами самостоятельно. К примеру, токсичные вещества всегда появляются при гниении и распаде корней, стеблей и листьев. Однако на здоровой почве этот процесс будет протекать естественно, в ней не будут размножаться болезнетворные бактерии растений. Проблема появляется, если резко возрастает количество растительной массы, требующей переработки. Поэтому необходимо срезать лишние ветви, выкорчевывать деревья, удалять и обрезать кустарники, выносить все щепки, корни и веточки с участка.

Борьба с болезнетворными почвенными бактериями

Если вы обнаружили, что на вашем участке все время болеет только один вид растений, не нужно из года в год опрыскивать пораженные листья и стебельки. Дело в том, что вредоносный источник обитает в почве. Поэтому следует оградить семена от заражения. Тогда растения, которые появятся из них, будут здоровыми.

Разведенный в воде марганцовокислый калий является наиболее простым средством борьбы с бактериями. Его следует развести в воде в расчете 1 г на 100 мл воды. Далее следует на полчаса замочить в нем семена, после чего тщательно промыть их водой. Еще одно средство - растворить в литре воды по 1 грамму кристалликов марганцовки и "синего камня" (медного купороса) и добавить 0,2 г борной кислоты.

Болезнетворные бактерии в организме человека

Наиболее распространенной средой их обитания является слюна больного человека, а также посуда и иные предметы, которыми пользовался больной. Также они могут попасть в организм через застоявшийся воздух помещений. Болезнетворные бактерии встречаются в воде, пище и почти на всех поверхностях. Для них особенно благоприятны антисанитарные условия. От больных животных также можно заразиться, поскольку некоторые виды этих бактерий, опасные для них, могут навредить и нам.

И растения, как мы уже говорили, могут поражать болезнетворные бактерии. Среда их обитания включает, в частности, плоды растений. Визуально пораженный ими плод легко можно определить. Поэтому следует быть внимательным к овощам и фруктам, употребляемым в пищу, в особенности к дикорастущим. Ведь болезнетворными бактериями являются организмы, которые вызывают опасные заболевания. Соблюдение личной гигиены, а также проветривание помещений - вот лучшая профилактика.

Кишечная палочка

Болезнетворные бактерии, среда обитания которых - человеческий организм, многочисленны. Возьмем, к примеру, кишечную палочку. Она является бактерией-симбионтом, источником питательных веществ для которой служит организм теплокровных животных. Преимущественно кишечная палочка имеет палочковидную форму. Обитает она главным образом в нижней части кишечной полости. Однако кишечная палочка может встречаться также и в продуктах, в воде. Кроме того, она способна выживать в течение некоторого времени в окружающей среде.

Существует множество разновидностей (штаммов) этого вида бактерий. Основная часть из них является безвредной. Эти организмы присутствуют в нормальной кишечной флоре как животных, так и человека. Температура 37 °С является оптимальной для них.

Одна из версий гласит, что кишечная палочка проникает в организм человека в течение 40 часов после его появления на свет, а обитает в нем в течение всей жизни человека. Источником ее попадания в организм может быть материнское молоко или люди, контактирующие с ребенком. Согласно другой версии, эта бактерия еще в материнской утробе заселяет организм.

Кишечная палочка является безвредной в обычных для нее условиях обитания. Однако она может стать патогенной, если окажется в других частях нашего организма. Кроме того, ее болезнетворные штаммы могут проникнуть извне. В результате этого у человека наблюдаются различные желудочно-кишечные инфекции.

Стрептококки

Стафилококки

С самого рождения у человека начинается контакт с инфекцией, которую вызывает стафилококк. Организм в течение жизни вырабатывает стойкий иммунитет к ней. Под воздействием ряда факторов эти бактерии превращаются в болезнетворные. Они поражают кожу, и возникают ячмени, пиодермии, нарывы, фурункулы и карбункулы. Распространение инфекции приводит к фолликулитам, целлюлитам, флегмонам мягких тканей, абсцессам, маститам и гидраденитам.

Стафилококк проникает внутрь организма с током крови. Он вызывает заболевания сердца (эндокардиты и перикардиты), костей (остеомиелиты), суставов (бактериальные артриты), мочевыводящей системы, мозга, нижних и верхних дыхательных путей. Практически все ткани и органы человека может поражать стафилококковая инфекция. Видов заболеваний, которые она вызывает, насчитывается более ста. Энтеротоксины стафилококков, попадая в желудочно-кишечный тракт с продуктами питания, приводят к пищевому отравлению (токсикоинфекции).

Дети до года, а также взрослые с ослабленным иммунитетом являются наиболее подверженными заражению. Проявления поражений варьируются. Они зависят от места внедрения стафилококка в организм, от степени его агрессивности, а также от состояния иммунитета больного.

Туберкулезная палочка

Человек, заразившийся туберкулезной палочкой, заболевает туберкулезом. При этом в костях, почках, легких, а также некоторых других органах появляются мелкие бугорки, которые со временем распадаются. Туберкулез - очень опасное заболевание, бороться с которым порой приходится годами.

Чумная палочка

Чумные палочки - это также бактерии, вызывающие болезни. Заражение ими приводит к появлению еще более тяжелого и одного из самых скоротечных заболеваний - чумы. Иногда от первых признаков заражения до летального исхода проходит всего лишь несколько часов. В древние времена опустошительные эпидемии этого заболевания являлись страшным бедствием. Имелись случаи, когда целые села и даже города вымирали от них.

Другие места обитания болезнетворных бактерий

Бактерии могут выбирать для жизни не только те места, которые были рассмотрены выше. Некоторые из них существуют в условиях, которые кажутся непригодными для жизни. Это и горячие источники, и полярные льды, и и сильное давление. Борьба с болезнетворными бактериями актуальна везде. Ведь на Земле не существует такого места, где их нельзя было бы обнаружить.

Итак, мы рассказали о том, какие бактерии болезнетворные и где они живут. Конечно, в этой статье описываются лишь основные их представители. Виды болезнетворных бактерий, как вы знаете, многочисленны, поэтому знакомство с ними может продолжаться очень долго.

Фактически, наш организм содержит тысячи видов бактерий, грибов и простейших, которые являются неотъемлемой частью . Эти микроорганизмы полезны и важны для правильной работы биологических процессов, таких как пищеварение и функция иммунной системы. Они вызывают проблемы только в редких случаях, когда ослабевают функции иммунной системы. Напротив, действительно патогенные организмы имеют одну цель: выжить и размножаться любой ценой. Возбудители инфекций специально приспособлены для заражения живых организмов в обход иммунной системы хозяина. Они распространяются внутри тела и покидают его для заражения другого хозяина.

Как передаются патогены?

Патогены могут передаваться либо прямым, либо косвенным путем. Прямая передача включает распространение патогенов путем прямого контакта тела с телом. Такой тип передачи может происходить от матери к ребенку, как показано на примере ВИЧ, и сифилиса. Другие типы прямого контакта, через которые могут распространяться патогены, включают касание (метициллин-резистентный стафилококк), поцелуи (простой герпес) и сексуальный контакт (папилломавирусы человека).

Патогены способны также распространяться путем косвенной передачи, которая включает контакт с поверхностью или веществом, которые заражены вредоносными микроорганизмами, а также контакт и передача через животное или укс насекомых. Типы косвенной передачи включают:

• Воздушно-капельный (как правило, чиханьем, кашлем, смехом и т. д.). Вредоносные микроорганизмы остаются подвешенным в воздухе и вдыхается или контактирует с дыхательными мембранами другого человека.
• Капельки - патогены, содержащиеся в каплях жидкости организма (слюна, кровь и т. д.) контактируют с другим человеком или загрязняют поверхность. Капли слюны чаще всего распространяются через чиханье или кашель.
• Еда - передача инфекции происходит путем употребления зараженной и неправильно обработанной пищи.
• Вода - патоген распространяется через потребление или контакт с загрязненной водой.
• Животные - патоген распространяется от животных к людям. К примеру, при укусе насекомых или контакте людей с дикими или домашними животни.

Несмотря на то, что невозможно полностью предотвратить передачу патогенов, лучший способ минимизировать вероятность инфекционных заболеванием - поддерживать правильную гигиену. Не забывайте мыть руки после использования туалета, обрабатывайте сырые продукты и различные поверхности, которые подвергаются воздействию микробов, а также своевременно убирайте экскременты домашних питомцев.

Типы патогенов

Прионы - это уникальный тип патогена, который является белком, а не живым организмом. Белки прионов имеют те же аминокислотные последовательности, что и обычные белки, но сложены в неправильную форму. Эта измененная форма делает прионные белки заразными, поскольку они влияют на другие нормальные белки, заставляя спонтанно принимать инфекционную форму. Прионы обычно влияют на центральную нервную систему. Они, как правило, собираются вместе в тканях мозга, что приводит к ухудшению состояния мозга. Прионы вызывают смертельное нейродегенеративное заболевание Крейтцфельдта-Якоба у людей, а также губчатую энцефалопатию у крупного рогатого скота.

Бактерии

Ответственны за ряд инфекций, которые варьируются от бессимптомных до внезапных и интенсивных. Заболевания, вызванные патогенными бактериями, обычно являются результатом производства токсинов. Эндотоксины служат компонентами стенки бактериальных клеток, высвобождающиеся после смерти или ухудшения состояния бактерий. Эти токсины вызывают различные симптомы, включая лихорадку, изменения артериального давления, озноб, септический шок, повреждение органов и даже смерть.

Экзотоксины продуцируются бактериями и высвобождаются в окружающую среду. Три типа экзотоксинов включают цитотоксины, нейротоксины и энтеротоксины. Цитотоксины повреждают или уничтожают определенные . Бактерии Streptococcus pyogenes продуцируют цитотоксины, называемые эритротоксинами, которые разрушают клетки , повреждают капилляры и вызывают симптомы, связанные с некротическим фасциитом.

Нейротоксины являются ядовитыми веществами, которые действуют на нервную систему и мозг. Бактерии Clostridium botulinum высвобождают нейротоксин, вызывающий мышечный паралич. Энтеротоксины влияют на клетки кишечника, провоцируя сильную рвоту и диарею. Бактериальные виды, которые производят энтеротоксины, включают Bacillus , Clostridium , Escherichia , Staphylococcus и Vibrio .

Примеры патогенных бактерий и вызываемых ими заболеваний

• Clostridium botulinum : отравление ботулизмом, затрудненное дыхание, паралич;
• Streptococcus pneumoniae : пневмония, ангина, менингит;

Mycobacterium tuberculosis : туберкулез;

• Escherichia coli O157:H7 : геморрагический колит;
• Staphylococcus aureus (включая MRSA): воспаление кожи, инфекция крови, менингит;
• Vibrio cholerae : холера.

Вирусы

Это уникальные патогены, поскольку они не являются клетками, а сегментами ДНК или РНК, заключенными внутри капсида (белковая оболочка). Они вызывают заболевание, заражая клетки и заставляя клеточные структуры вырабатывать больше вирусов быстрыми темпами. Вирусы противодействуют или предотвращают обнаружение иммунной системой и энергично размножают внутри клетки-хозяина. Эти микроскопические вредоносные частички инфицируют не только и , но также заражают бактерии и археи.

Вирусные инфекции у людей варьируются по тяжести от умеренных до смертельно опасных (Эбола). Они часто мигрируют и заражают определенные ткани или органы в организме. Вирус гриппа имеет родство с тканям дыхательной системы, что приводит к симптомам, затрудняющим дыхание. Вирус бешенства обычно заражает ткани центральной нервной системы, а различные вирусы гепатита локализируются в печени. Некоторые вирусы также связаны с развитием определенных типов рака. Вирусы папилломы человека связаны с раком шейки матки, гепатит В и С провоцируют возникновения рака печени, а вирус Эпштейна-Барра связан с лимфомой Беркитта.

Примеры вирусов и вызываемых ими заболеваний

• : геморрагическая лихорадка Эбола;
• Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): пневмония, фарингит, менингит;
• Вирус гриппа: грипп, вирусная пневмония;
• Норовирус: вирусный гастроэнтерит (желудочный грипп);
• Вирус ветряной оспы: ветряная оспа (ветрянка);
• : вирусная болезнь Зика, микроцефалия (у младенцев).

Грибы

Эукариотические организмы, которые включают дрожжи и плесень. Заболевание, вызванное грибами, редко встречается у людей и обычно является результатом повреждения физического барьера (кожи, слизистой оболочки и т.д.) или нарушений в работе иммунной системы. Патогенные грибы часто вызывают заболевание, переходя от одной формы роста к другой. То есть, одноклеточные дрожжи демонстрируют обратимый рост от дрожжеподобной до плесневой формы, тогда как плесень переходит к дрожжеподобному росту.

Дрожжи Candida albicans меняют морфологию, переключаясь с округлого возрастающего роста клеток на плетевидный (нитевидный) удлиненный клеточный рост, основанный на ряде факторов. Эти факторы включают изменения температуры тела, рН и наличия определенных гормонов. C. albicans вызывает вагинальные дрожжевые инфекции. Подобным же образом гриб Histoplasma capsulatum существует как нитчатая плесень в естественной среде обитания почвы, но при попадании в организм переключается на почкообразный рост дрожжей. Импульсом для этого изменения является повышенная температура в легких по сравнению с температурой почвы. H. capsulatum вызывает тип инфекции легких, называемый гистоплазмозом, который может развиться в легочные заболевания.

Примеры патогенных грибов и вызываемых ими заболеваний

• Aspergillus spp. : бронхиальная астма, аспергиллез легких;
• Candida albicans : оральный кандидоз, вагинальные дрожжевые инфекции;
• Epidermophyton spp. : атлетическая стопа, стригущий лишай;
• Histoplasma capsulatum : гистоплазмоз, пневмония;
• Trichophyton spp. : заболевания кожи, волос и ногтей.

Простейшие

Амеба Naegleria fowleri , обычно встречающаяся в почвенных и пресноводных местах обитания, также называется мозговой амебой, так как вызывает заболевание, называемое первичным амебным менингоэнцефалитом (ПАМ). Эта редкая инфекция обычно возникает, когда люди купаются в зараженной воде. Амеба мигрирует из носа в мозг, где повреждает ткани мозга.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Их размеры - от 0,1 до 30 мкм.

Микробы чрезвычайно распространены. Они живут в почве, воздухе, воде, в снегах и даже горячих источниках, на теле животных, а также внутри живых организмов, в том числе в организме человека.

Основные виды бактерий

Распределение бактерий на виды идет с учетом нескольких критериев, среди которых чаще всего принимают во внимание форму микроорганизмов и их пространственное размещение. Так, по форме делятся на:

Коки - микро-, дипло-, стрепто-, стафилококки, а также сарцины;

Палочковидные - монобактерии, диплобактерии и стрептобактерии;

Извитые виды - вибрионы и спирохеты.

Также включает состояние бактериальной стенки:

1. грамположительные бактерии с тонкой клеточной стенкой - миксобактерии, фотосинтезирующие формы микроорганизмов, которые выделяют кислород (цианобактерии);

2. грамположительные бактерии с толстой (клостридии и актиномицеты);

3. у которых нет клеточной стенки (микоплазмы);

4. бактерии, которые имеют неполноценную клеточную стенку - в данную группу микроорганизмов входят древние формы, способные образовывать метан.

Рассмотрим наиболее распространенные болезнетворные бактерии, которые поражают человека.

Вибрион Коха - вызывает холеру. Заражение данными микроорганизмами происходит через воду, пищу, грязные руки и предметы, зараженные вибрионами. Источником распространения болезни являются больные и носители, в которых холера не развивается, но которые распространяют патогенные микробы среди других людей;

Бацилла Зонне и Флекснера - обусловливает развитие дизентерии, распространяется среди населения такими же путями, что и предыдущий микроорганизм;

Бацилла Коха - является возбудителем туберкулеза. Передается другим людям от больных через воздух и капли, выделяемые из при кашле зараженных людей;

Бацилла клостридиум тетанус - становится причиной тяжелого заболевания - столбняка. Заражение происходит при контакте с загрязненным клостридиями грунтом, а также при передаче патогенных микроорганизмов от больного животного или человека;

Иерсиния пестис - возбудитель чумы, обусловливает не только бубонную форму заболевания, но и тяжелые поражения легких;

Микобактерия лепры - обусловливает развитие лепры, которая в народе еще носит название проказы и характеризуется поражением кожи и слизистых, периферической нервной системы;

Коринебактерии дифтерии - микроорганизмы, которые вызывают дифтерию - тяжелую патологию, которая характеризуется поражением слизистых оболочек ротоглотки с образованием фиброзных пленок, интоксикацией, поражением сердца, нервной системы и почек;

Бледная трепонема - является возбудителем сифилиса, который является венерической патологией и обусловливает поражение кожи, слизистых, внутренних органов, костей, а также нервной системы;

Геликобактер пилори - микроорганизм, который обусловливает развитие язвенной болезни.

Болезнетворные бактерии способны вызвать много других тяжелых заболеваний с поражением различных органов, которые требуют соответствующего лечения. c

Болезнетворные бактерии способны вызывать системный воспалительный ответ организма, тяжелые пневмонии, менингиты и даже сепсис с развитием шокового состояния, что приводит к смерти, поэтому важно предупреждать попадание патогенной флоры в организм. С этой целью применяют различные методы антисептики и дезинфекции.

Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.

Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.

Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.

Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.

Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.

Форма тела

Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.

Название бактерии	Форма бактерии	Изображение бактерии
Кокки		Шарообразная
Бацилла		Палочковидная
Вибрион		Изогнутая в виде запятой
Спирилла		Спиралевидная
Стрептококки		Цепочка из кокков
Стафилококки		Грозди кокков
Диплококки		Две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле

Способы передвижения

Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.

Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.

У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.

Место обитания

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.

Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.

Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.

В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

Внешнее строение

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутреннее строение

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

В центральной части клетки локализовано ядерное вещество — ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра — нуклеоид. Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом.

Способы питания

У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.

Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.

Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.

Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.

Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.

Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:

• через повреждения эпидермальной и коровой ткани;
• через корневые волоски;
• только через молодую клеточную оболочку;
• благодаря бактериям-спутникам, продуцирующим пектинолитические ферменты;
• благодаря стимуляции синтеза В-индолилуксусной кислоты из триптофана, всегда имеющегося в корневых выделениях растений.

Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:

• инфицирование корневых волосков;
• процесс образования клубеньков.

В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.

Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.

Обмен веществ

Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.

Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.

Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.

Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.

Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.

Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.

Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.

Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

Хемосинтез

Использование лучистой энергии — важнейший, но не единственный путь создания органического вещества из углекислого газа и воды. Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений — сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное. Образованная гидроокись железа оседает и образует так называемую болотную железную руду.

Некоторые микроорганизмы существуют за счёт окисления молекулярного водорода, обеспечивая тем самым автотрофный способ питания.

Характерной особенностью водородных бактерий является способность переключаться на гетеротрофный образ жизни при обеспечении их органическими соединениями и отсутствии водорода.

Таким образом, хемоавтотрофы являются типичными автотрофами, так как самостоятельно синтезируют из неорганических веществ необходимые органические соединения, а не берут их в готовом виде от других организмов, как гетеротрофы. От фототрофных растений хемоавтотрофные бактерии отличаются полной независимостью от света как источника энергии.

Бактериальный фотосинтез

Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты — бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка — карбоновые кислоты), а у зелёных растений — вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.

Такой бактериальный фотосинтез, который происходит без выделения кислорода, называется фоторедукцией. Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды, а от сероводорода:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Биологическое значение хемосинтеза и бактериального фотосинтеза в масштабах планеты относительно невелико. Только хемосинтезирующие бактерии играют существенную роль в процессе круговорота серы в природе. Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серной кислоты, сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул. Далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода, который окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), образующий в почве доступные для растения сульфиты. Хемо- и фотоавтотрофные бактерии имеют существенное значение в круговороте азота и серы.

Спорообразование

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий.

Споры — не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий — это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

Размножение

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее.

После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес — 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.

Бактерия (1), поглотившая достаточно пищи, увеличивается в размерах (2) и начинает готовиться к размножению (делению клетки). Её ДНК (у бактерии молекула ДНК замкнута в кольцо) удваивается (бактерия производит копию этой молекулы). Обе молекулы ДНК (3,4) оказываются, прикреплены к стенке бактерии и при удлинении бактерии расходятся в стороны (5,6). Сначала делится нуклеотид, затем цитоплазма.

После расхождения двух молекул ДНК на бактерии появляется перетяжка, которая постепенно разделяет тело бактерии на две части, в каждой из которых есть молекула ДНК (7).

Бывает (у сенной палочки), две бактерии слипаются, и между ними образуется перемычка (1,2).

По перемычке ДНК из одной бактерии переправляется в другую (3). Оказавшись в одной бактерии, молекулы ДНК сплетаются, слипаются в некоторых местах (4), после чего обмениваются участками (5).

Роль бактерий в природе

Круговорот

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Почвообразование

Поскольку бактерии распространены практически повсеместно и встречаются в огромном количестве, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья деревьев и кустарников, отмирают надземные побеги трав, опадают старые ветки, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см 3 . поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Распространение в природе

Микроорганизмы распространены повсеместно. Исключение составляют лишь кратеры действующих вулканов и небольшие площадки в эпицентрах взорванных атомных бомб. Ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов не мешают существованию и развитию микрофлоры. Все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Микроорганизмы — аборигены нашей планеты, активно осваивающие самые невероятные природные субстраты.

Микрофлора почвы

Количество бактерий в почве чрезвычайно велико — сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв.

На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.

Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора — один из факторов образования почв.

Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, — ризосферной микрофлорой.

Микрофлора водоёмов

Вода — природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается.

Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая — 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные.

По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.

Микрофлора воздуха

Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Микрофлора организма человека

Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками — прекрасная среда для развития микроорганизмов.

Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре.

Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.

Бактерии в круговороте веществ

Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.

Круговорот азота

Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий.

Круговорот углерода

Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии осуществляют полное окисление органических веществ. В аэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путём сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО 2).

Круговорот серы

Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.

Круговорот железа

В некоторых водоёмах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора — железобактерии, окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа.

Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.

Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых организмов (кроме вирусов). Полагают, что они - первые организмы, появившиеся на Земле.