Naudingos ir kenksmingos bakterijos. Bakterijos, jų įvairovė. Struktūra. Gyvenimo veikla

Šiame straipsnyje apžvelgsime bakterijas.

Apsvarstykite visas organizme gyvenančias bakterijas. O apie bakterijas papasakosime viską.

Mokslininkai teigia, kad žemėje yra apie 10 tūkstančių veislių mikrobų. Tačiau yra nuomonė, kad jų įvairovė siekia 1 mln.

Dėl savo paprastumo ir nepretenzingumo jie egzistuoja visur. Dėl mažo dydžio jie prasiskverbia bet kur, net į mažiausią plyšelį. Mikrobai yra prisitaikę prie bet kokios buveinės, jų yra visur, net jei tai išdžiūvusi sala, net jei būtų šalta, net jei būtų 70 laipsnių šilumos, jie vis tiek nepraras savo gyvybingumo.

Mikrobai į žmogaus organizmą patenka iš aplinkos. Ir tik tada, kai atsiduria jiems palankiose sąlygose, jie jaučiasi, padeda arba sukelia – nuo lengvų odos ligų iki rimtų infekcinių ligų, kurios sukelia mirtį organizme. Bakterijos turi skirtingus pavadinimus.

Šie mikrobai yra seniausios būtybių rūšys, gyvenančios mūsų planetoje. Atsirado maždaug prieš 3,5 milijardo metų. Jie yra tokie maži, kad juos galima pamatyti tik mikroskopu.

Kadangi tai yra pirmieji gyvybės žemėje atstovai, jie gana primityvūs. Laikui bėgant jų struktūra tapo sudėtingesnė, nors kai kurie išlaikė savo primityvią struktūrą. Daugelis mikrobų yra skaidrūs, tačiau kai kurie turi raudoną ar žalsvą atspalvį. Nedaugelis įgauna savo aplinkos spalvą.

Mikrobai yra prokariotai, todėl turi savo atskirą karalystę – bakterijas. Pažiūrėkime, kurios bakterijos yra nekenksmingos ir kenksmingos.

Laktobacilai (Lactobacillus plantarum)

Laktobacilos yra jūsų kūno apsaugos nuo virusų. Jie skrandyje gyveno nuo seno, atlikdami labai svarbias ir naudingas funkcijas. Lactobacillus plantarum apsaugo virškinamąjį traktą nuo nenaudingų mikroorganizmų, kurie gali nusėsti skrandyje ir pabloginti būklę.

Lactobacillus padeda atsikratyti sunkumo ir pilvo pūtimo, kovoti su įvairaus maisto sukeliamomis alergijomis. Laktobacilos taip pat padeda pašalinti kenksmingas medžiagas iš žarnyno. Išvalo visą organizmą nuo toksinų.

Bifidobakterijos (lot. Bifidobacterium)

Tai mikroorganizmas, kuris taip pat gyvena skrandyje. Tai naudingos bakterijos. Esant nepalankioms Bifidobacterium egzistavimo sąlygoms, jie miršta. Bifidobakterijos gamina tokias rūgštis kaip pieno, acto, gintaro ir skruzdžių rūgštis.

Bifidobakterijos vaidina pagrindinį vaidmenį normalizuojant žarnyno veiklą. Taip pat su pakankamu jų kiekiu jie stiprina imuninę sistemą ir skatina geresnį maistinių medžiagų pasisavinimą.

Jie labai naudingi, nes atlieka daugybę svarbių funkcijų, pažvelkime į sąrašą:

Papildykite organizmą vitaminais K, B1, B2, B3, B6, B9, baltymais ir amino rūgštimis.
Apsaugo nuo kenksmingų mikroorganizmų atsiradimo.
Neleidžia kenksmingiems toksinams patekti į žarnyno sieneles.
Paspartinti virškinimo procesą. - Padeda pasisavinti Ca, Fe ir vitamino D jonus.

Šiandien yra daug vaistų, kurių sudėtyje yra bifidobakterijų. Tačiau tai nereiškia, kad naudojant medicininiais tikslais, organizmas turės teigiamą poveikį, nes vaistų naudingumas nebuvo įrodytas.

Nepalankus mikrobas Corynebacterium minutissimum

Žalingi mikrobų tipai gali atsirasti labiausiai tikėtinose vietose, kur nesitikėtumėte jų rasti.

Ši rūšis, Corynebacterium minutissimum, mėgsta gyventi ir daugintis telefonuose ir planšetiniuose kompiuteriuose. Jie sukelia bėrimus visame kūne. Yra daug antivirusinių programų, skirtų planšetiniams kompiuteriams ir telefonams, tačiau jos niekada nerado vaistų nuo kenksmingų Corynebacterium minutissimum.

Tad reikėtų sumažinti kontaktą su telefonais ir planšetėmis, kad netaptumėte alergija Corynebacterium minutissimum. Ir atminkite, kad nusiplovus rankas negalima trinti delnų, nes bakterijų sumažėja 37%.

Bakterijų gentis, apimanti daugiau nei 550 rūšių. Esant palankioms sąlygoms, streptomicetai sukuria siūlus, panašius į grybų grybieną. Jie daugiausia gyvena dirvožemyje.

1940 m. streptomicinai buvo naudojami vaistų gamyboje:

Fizostigminas. Skausmą malšinantis vaistas vartojamas mažomis dozėmis akispūdžiui sumažinti sergant glaukoma. Dideliais kiekiais jis gali tapti nuodingas.
Takrolimuzas. Natūralios kilmės vaistas. Jis naudojamas gydymui ir profilaktikai inkstų, kaulų čiulpų, širdies ir kepenų transplantacijos metu.
Allosamidinas. Vaistas, neleidžiantis susidaryti chitino skilimui. Saugiai naudojamas naikinant uodus, muses ir pan.

Tačiau reikia pažymėti, kad ne visos šios rūšies bakterijos turi teigiamą poveikį žmogaus organizmui.

Pilvo apsauga nuo Helicobacter pylori

Mikrobai, esantys skrandyje. Jis egzistuoja ir dauginasi skrandžio gleivinėje. Helicobacter pylori žmogaus organizme atsiranda nuo ankstyvo amžiaus ir gyvena visą gyvenimą. Padeda išlaikyti stabilų svorį, kontroliuoja hormonus ir yra atsakingas už alkį.

Šis klastingas mikrobas taip pat gali prisidėti prie opų ir gastrito išsivystymo. Kai kurie mokslininkai mano, kad Helicobacter pylori yra naudinga, tačiau nepaisant daugybės egzistuojančių teorijų, kol kas neįrodyta, kodėl tai naudinga. Ne veltui jį galima vadinti pilvo apsauga.

Geroji blogoji bakterija Escherichia coli

Escherichia coli bakterijos taip pat vadinamos Escherichia coli. Escherichia coli, gyvenanti apatinėje pilvo dalyje. Jie gyvena žmogaus kūne gimimo metu ir gyvena su juo visą gyvenimą. Daugelis šio tipo mikrobų yra nekenksmingi, tačiau kai kurie iš jų gali sukelti rimtą organizmo apsinuodijimą.

Escherichia coli yra dažnas daugelio pilvo infekcijų veiksnys. Tačiau jis primena apie save ir sukelia diskomfortą, kai ruošiasi palikti mūsų kūną jam palankesnėje aplinkoje. Ir tai netgi naudinga žmonėms.

Escherichia coli prisotina organizmą vitaminu K, kuris savo ruožtu stebi arterijų sveikatą. Escherichia coli taip pat gali labai ilgai gyventi vandenyje, dirvožemyje ir net maisto produktuose, pavyzdžiui, piene.

E. coli miršta po virinimo ar dezinfekcijos.

Kenksmingos bakterijos. Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus)

Staphylococcus aureus yra pūlingų darinių ant odos sukėlėjas. Dažnai furunkulą ir spuogus sukelia auksinis stafilokokas, gyvenantis ant daugelio žmonių odos. Staphylococcus aureus yra daugelio infekcinių ligų sukėlėjas.

Spuogai yra labai nemalonūs, tačiau tik įsivaizduokite, kad auksinis stafilokokas, prasiskverbęs per odą į organizmą, gali turėti rimtų pasekmių – plaučių uždegimą ar meningitą.

Jis randamas beveik visame kūne, bet daugiausia yra nosies ertmėse ir pažasties raukšlėse, tačiau gali atsirasti ir gerklose, tarpvietėje ir pilve.

Staphylococcus aureus turi auksinį atspalvį, todėl Staphylococcus aureus ir gavo savo pavadinimą. Tai viena iš keturių dažniausiai pasitaikančių ligoninėje įgytų infekcijų po operacijos priežasčių.

Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa)

Šis mikrobas gali egzistuoti ir daugintis vandenyje ir dirvožemyje. Mėgsta šiltą vandenį ir baseinus. Tai vienas iš pūlingų ligų sukėlėjų. Jie gavo savo vardą dėl savo mėlynai žalio atspalvio. Pseudomonas aeruginosa, gyvenanti šiltame vandenyje, patenka po oda ir išsivysto infekcija, kurią lydi niežulys, skausmas ir paraudimas paveiktose vietose.

Šis mikrobas gali užkrėsti įvairių tipų organus ir sukelti aibę infekcinių ligų. Pseudomonas aeruginosa infekcija pažeidžia žarnyną, širdį ir urogenitalinius organus. Mikroorganizmas dažnai yra abscesų ir flegmonų atsiradimo veiksnys. Pseudomonas aeruginosa labai sunku atsikratyti, nes ji atspari antibiotikams.

Mikrobai – paprasčiausi Žemėje egzistuojantys gyvi mikroorganizmai, atsiradę prieš daug milijardų metų ir prisitaikę prie bet kokių aplinkos sąlygų. Tačiau turime prisiminti, kad bakterijos gali būti naudingos ir kenksmingos.

Taigi, mes nagrinėjome mikroorganizmų rūšis, naudodamiesi pavyzdžiu, pažiūrėjome, kurios naudingos bakterijos padeda organizmui, o kurios yra kenksmingos ir sukelia infekcines ligas.

Atminkite, kad asmeninės higienos taisyklių laikymasis bus geriausia prevencija nuo užsikrėtimo kenksmingais mikroorganizmais.

Žmogaus kūne gyvena daugybė bakterijų rūšių, įskaitant naudingas, patogenines ir oportunistines formas. Panagrinėkime mikrobų vystymosi ypatybes, jų sukeliamas ligas ir užsikrėtimo patogenais būdus.

Yra nuomonė, kad bakterijų skaičius žmogaus organizme 10 kartų viršija jo paties ląstelių tūrį. Tačiau naujausi tyrimai verčia abejoti šiuo rodikliu. Pagal naujas medžiagas jis svyruoja nuo 1,5 iki 2. Iš viso yra apie 10 tūkstančių rūšių bakterijų, kurios prisitaikė gyventi įvairiomis sąlygomis.

Į žmogaus organizmą jie patenka iš aplinkos, kur gali išsilaikyti ilgą laiką. Patogeninės formos yra ligų, kurios pasireiškia įvairaus intensyvumo ir pavojingumo laipsniu, sukėlėjai. Tai gali būti nuo lengvo odos bėrimo iki rimtos infekcinės apraiškos, keliančios grėsmę paciento gyvybei.

Bakterijos Žemėje pasirodė maždaug prieš 3,5 milijardo metų. Jų struktūra šiek tiek skiriasi nuo šiuolaikinių rūšių. Visos bakterijos yra prokariotai, o tai reiškia, kad jų ląstelės neturi susiformavusio branduolio. Iš išorės juos supa ląstelės sienelė, kuri palaiko mikroorganizmo formą. Kai kurios rūšys gali gaminti gleives, kurios yra panašios į kapsulę ir apsaugo mikrobą nuo išdžiūvimo. Yra formų, kurios gali aktyviai judėti naudojant specialias žiuželes.

Vidinė bakterijų struktūra yra gana paprasta. Ląstelėje yra pagrindiniai intarpai:

citoplazma, kurios 75% sudaro vanduo, o likusieji 25% yra mineralai;
granulės, kurios yra organizmo energijos šaltinis;
mezosomos, reikalingos ląstelių dalijimuisi ir sporuliacijai;
nukleoidas, turintis genetinę informaciją ir veikiantis kaip branduolys;
ribosomos, dalyvaujančios baltymų sintezėje;
plazmidės.

Bakterijų ląstelės gali būti sferinės, lazdelės, vingiuotos arba klubo formos. Jie gali būti išdėstyti pavieniui arba grupėmis. Šiuo atveju išskiriami diplokokai (poromis), streptokokai (grandelių pavidalu), stafilokokai (vynmedžio pavidalu) ir sarkina (pakuotėje). Kai kurios lazdelės formos bakterijos, patekusios į nepalankias sąlygas, formuoja sporas. Šios rūšys vadinamos bacilomis.

Visi mikroorganizmai dauginasi dalijantis ląsteles į dvi dalis. Be to, gyventojų skaičiaus padidėjimas gali siekti 20 minučių. Toks didelis reprodukcijos greitis stebimas ant maisto produktų ir kitų maistinių medžiagų substratų.

Naudingos bakterijos, gyvenančios žmogaus organizme

Pagrindiniai naudingos mikrofloros atstovai yra šie:

Bifidobakterijos. Jie daugiausia gyvena storojoje žarnoje, kur dalyvauja suaktyvinant parietalinį virškinimą. Gyvenimo procese jie sudaro natūralų biologinį barjerą, kuris neleidžia prasiskverbti patogenams ir toksinams. Be to, jie gamina specialias rūgštis, kurios slopina patogeninių ir oportunistinių formų dauginimąsi. Nedalyvaujant bifidobakterijoms, nevyksta vitaminų B ir K sintezė, taip pat geležies ir kalcio pasisavinimas.
Laktobacilai savo gyvenimo procesų metu suformuoja laktazę, kuri skaido pieno cukrų. Dėl pieno rūgšties gamybos jie palaiko reikiamą rūgštingumo lygį žarnyne, taip pat pagreitina pažeistų virškinamojo trakto sričių gijimą. Analogiškai su bifidobakterijomis, jos stimuliuoja imuninę sistemą, aktyvindamos fagocitozės procesą.

Šie mikrobai saugo virškinamąjį traktą, saugo jį nuo nenaudingų mikroorganizmų, kurie gali nusėsti skrandyje ir pabloginti žmogaus būklę.

Normalioje žmogaus mikrofloroje turi būti abiejų tipų mikroorganizmų. Be to, bifidobakterijų skaičius gali sudaryti iki 95% visos organizmo biocenozės, o laktobacilų - tik 5%. Be to, pastarieji daugiausia gyvena makštyje ir burnos ertmėje.

Bifidobakterijos ir laktobacilos yra įtrauktos į preparatus, naudojamus žmogaus mikroflorai normalizuoti. Jie vadinami probiotikais ir, be šių mikroorganizmų, juose yra propiono rūgšties rūšių, termofilinių streptokokų ir laktokokų. Kombinuoti vaistai dažnai skiriami disbiozei, gydymui antibiotikais, taip pat bet kokioms helmintinėms invazijoms.

Norint išlaikyti optimalų naudingų bakterijų kiekį, reikia valgyti tam tikrą maistą. Jie turėtų būti sudaryti iš komponentų, kurie nėra virškinami viršutinėje žarnyno dalyje, taip skatinant naudingų mikrobų dauginimąsi. Tokie produktai yra žalios daržovės, pieno produktai, sėlenos, grūdai, uogos, džiovinti vaisiai.

Patogeninės korinebakterijų formos

Corynebacterium genties mikroorganizmai priklauso gramteigiamoms bakterijoms, turinčioms lazdelės formos kūno formą. Dauguma atstovų gyvena gamtoje ir nekelia pavojaus žmonių sveikatai. Tačiau kelios rūšys sukelia rimtas ligas, kurias reikia gydyti ligoninėje.

Corynebacterium diphtheriae yra šiek tiek išlenktos lazdelės, kurių vienoje ląstelės pusėje yra sustorėjimas. Jų dydis svyruoja nuo 0,1 iki 8 mikronų. Kaip rodo pavadinimas, bakterija yra difterijos priežastis. Ligos simptomai priklauso nuo patogeno vietos. Tai gali būti burnos ertmė, nosis, gerklos, trachėja, bronchai, lytiniai organai, oda. Žmogaus kūno apsinuodijimas atsiranda dėl bakterijų išskiriamos specialios medžiagos, vadinamos egzotoksinu. Jo kaupimasis sukelia temperatūros padidėjimą, karščiavimą, galvos skausmą, pykinimą, diskomfortą gerklėje ir limfmazgių padidėjimą.

Kita rūšis – Corynebacterium minutissimum – provokuoja dermatologinių ligų vystymąsi. Viena iš jų – eritrazma, kuri pasireiškia tik suaugusiems. Pasireiškia bėrimų pavidalu odos raukšlių paviršiuje: kirkšninėje-kapšelinėje, tarp sėdmenų, kartais ir tarpupirščių srityse. Pažeidimai atrodo kaip rudos neuždegiminės struktūros dėmės, kurios gali sukelti nedidelį niežulį. Bakterija gerai išgyvena ant namų apyvokos daiktų, įskaitant telefonus ir planšetinius kompiuterius.

Korinebakterijos taip pat yra normalios žmogaus storosios žarnos mikrofloros dalis. Nepatogeninės formos aktyviai naudojamos pramonėje aminorūgščių, fermentų ir sūrių gamyboje. Corynebacterium glutamicum naudojama gaminant glutamo rūgštį, kuri žinoma kaip maisto priedas E620.

Streptomicetai, jų reikšmė žmogui

Streptomyces genčiai priklauso sporas formuojančios rūšys, kurios daugiausia gyvena dirvožemyje. Jie sudaro ląstelių grandines ir primena grybų grybienos formą. Gyvenimo procese jie išskiria specialias lakias medžiagas, kurios suteikia žemei būdingą drėgmės kvapą. Būtina streptomicetų egzistavimo sąlyga yra molekulinio deguonies buvimas.

Daugelis rūšių gali gaminti vertingas vaistines medžiagas, priklausančias antibiotikų grupei (streptomicinas, eritromicinas). Ankstesniais laikotarpiais streptomicetai buvo naudojami gaminti:

Fizostigminas, naudojamas kaip skausmą malšinantis vaistas nuo didelio akispūdžio;
Takrolimuzas, būtinas profilaktikai inkstų, kepenų ir kaulų čiulpų transplantacijos metu;
Allosamidinas, aktyvus prieš vabzdžius ir grybelius.

Streptomyces bikiniensis yra patogeninė forma, kuri provokuoja bakteriemijos vystymąsi. Sergant šia liga, bakterijos patenka į kraują ir gali plisti visame kūne.

Helicobacter pylori kaip kenksminga bakterija

Helicobacter pylori turi spiralės formos ląstelę, kurios dydis yra iki 3 mikronų. Jis gali aktyviai judėti net ir tirštuose gleivėse, padedamas žvynelių. Bakterija pažeidžia įvairias skrandžio ir dvylikapirštės žarnos dalis, sukeldama ligą helikobakteriozę. Opaligės ir gastrito priežastis labai dažnai yra šios rūšies mikrobai.

Helicobacter prisitvirtina prie skrandžio gleivinės paviršiaus, ją pažeidžia ir provokuoja uždegiminio proceso vystymąsi. Užsikrėtimas bakterija pasireiškia pasikartojančiu stipriu skrandžio skausmu, kuris nurimsta pavalgius. Rėmuo, pykinimas, vėmimas, prastas mėsos patiekalų virškinamumas taip pat yra ligos simptomai.

Yra nuomonė, kad Helicobacter pylori yra normalios žmogaus mikrofloros dalis, o jos skaičiui padidėjus, atsiranda patologinė būklė. Tuo pačiu metu žmogaus skrandyje gyvena apie 50 šios bakterijos padermių, iš kurių tik 5 kelia pavojų sveikatai. Jei skiriami antibiotikai, sunaikinami visi mikroorganizmai, įskaitant ir nekenksmingus.

Escherichia coli kaip natūralios žmogaus mikrofloros atstovas

Escherichia coli yra lazdelės formos bakterija, kuri atlieka svarbų vaidmenį virškinimo trakto funkcionavime. Jie gali ilgai išgyventi aplinkoje, įskaitant dirvožemį, vandenį ir išmatas. Virinant ir veikiant chloro tirpalams, mikroorganizmai greitai žūva. Bakterijos aktyviai dauginasi ant maisto produktų, ypač piene.

Escherichia coli gali sugerti deguonį iš žarnyno spindžio, taip apsaugodama naudingas lakto- ir bifidobakterijas nuo sunaikinimo. Be to, jis dalyvauja B grupės vitaminų, riebalų rūgščių gamyboje, taip pat turi įtakos geležies ir kalcio pasisavinimui žarnyne. Paprastai bakterijų kiekis žmogaus išmatose turi būti ne didesnis kaip 108 KSV/g. Šio rodiklio viršijimas rodo disbiozės vystymąsi uždegiminio proceso organizme fone.

Patogeninės formos gali sukelti infekcines virškinamojo trakto ligas, kurias lydi intoksikacija ir karščiavimas. Enteropatogeninės Escherichia coli padermės išsivysto naujagimių plonojoje žarnoje ir sukelia sunkų viduriavimą. Moterims, jei nesilaikoma intymios higienos, bakterijos gali patekti į urogenitalinius organus ir sukelti bakteriuriją.

Pavojinga bakterija Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus priklauso nejudrių sferinių Staphylococcus genties mikrobų grupei. Ląstelės gali būti išdėstytos pavieniui, poromis arba grupėmis. Dėl karotinoidų grupės pigmentų kiekio bakterija turi auksinę spalvą, kuri pastebima tiriant mikroskopu. Staphylococcus aureus pasižymi padidėjusiu atsparumu aukštai temperatūrai, šviesai ir cheminėms medžiagoms.

Mikroorganizmas yra pūlingų-uždegiminių židinių atsiradimo žmonėms priežastis. Pagrindinės patogeno lokalizacijos sritys yra nosies takai ir pažastys. Tačiau gerklų ir virškinamojo trakto pažeidimo atvejai nėra reti. Bakterija plačiai paplitusi gydymo įstaigose. Apie 30% pacientų po hospitalizacijos yra Staphylococcus aureus nešiotojai.

Pagrindiniai užsikrėtimo patogenu simptomai yra karščiavimas, vangumas, pykinimas ir apetito stoka. Pažeidus odą, susidaro mažos pūslelės, primenančios nudegimus, kurios laikui bėgant virsta atviromis žaizdomis. Ligos sukėlėjui plintant kvėpavimo takuose gali išsivystyti sloga, gerklės skausmas, faringitas, plaučių uždegimas. Dažnas ir skausmingas šlapinimasis bei apatinės nugaros dalies skausmai rodo stafilokoko lokalizaciją šlaplėje.

Pseudomonas aeruginosa kaip viena iš patogeninių bakterijų rūšių

Bakterija yra judrus žiuželinis mikroorganizmas, kurio pagrindinė buveinė yra dirvožemis ir vanduo. Per savo gyvenimą maisto aplinką nuspalvina melsvai žaliai, iš kur ir kilęs jo pavadinimas. Jis yra labai atsparus antibiotikams.

Pseudomonas aeruginosa yra pavojingas žmonėms su susilpnėjusiu imunitetu ir, kaip taisyklė, yra hospitalinė infekcija. Užsikrėsti galima per namų apyvokos daiktus, rankšluosčius, neapdorotus medicinos instrumentus. Padidėjęs mikroorganizmo kaupimasis pastebimas žaizdos paviršiuje ir pūlingų odos vietų gilumoje.

Pseudomonas aeruginosa infekcija gali išsivystyti šiais atvejais:

ENT organai ir kartu su otitu, sinusitu;
šlapimo takai su uretrito, cistito atsiradimu;
minkštieji audiniai;
žarnynas, sukeliantis disbakteriozę, enteritą, kolitą.

Bakterijos kartu su virusais yra daugelio ligų, kurios ne visada pagydomos, sukėlėjai. Dėl rūšių įvairovės ir greito prisitaikymo prie vaistų poveikio mikrobai kelia rimtą grėsmę žmonių sveikatai. Tačiau daugeliu atvejų infekcijos galima išvengti laikantis asmeninės higienos ir stiprinant imuninę sistemą.

Bakterinį organizmą atstovauja viena ląstelė. Bakterijų formos yra įvairios. Bakterijų struktūra skiriasi nuo gyvūnų ir augalų ląstelių struktūros.

Ląstelėje trūksta branduolio, mitochondrijų ir plastidžių. Paveldimos informacijos DNR nešėja yra ląstelės centre sulankstyta forma. Mikroorganizmai, neturintys tikrojo branduolio, priskiriami prokariotams. Visos bakterijos yra prokariotai.

Manoma, kad Žemėje yra daugiau nei milijonas šių nuostabių organizmų rūšių. Iki šiol aprašyta apie 10 tūkstančių rūšių.

Bakterijos ląstelė turi sienelę, citoplazminę membraną, citoplazmą su inkliuzais ir nukleotidą. Iš papildomų struktūrų kai kurios ląstelės turi žvynelius, pili (sukibimo ir laikymo paviršiuje mechanizmą) ir kapsulę. Esant nepalankioms sąlygoms, kai kurios bakterijų ląstelės gali formuoti sporas. Vidutinis bakterijų dydis yra 0,5-5 mikronai.

Išorinė bakterijų struktūra

Ryžiai. 1. Bakterinės ląstelės sandara.

Ląstelių sienelės

Bakterijos ląstelės sienelė yra jos apsauga ir atrama. Jis suteikia mikroorganizmui specifinę formą.
Ląstelės sienelė yra pralaidi. Maisto medžiagos patenka į vidų, o medžiagų apykaitos produktai patenka per jį.
Kai kurios bakterijų rūšys gamina specialias gleives, primenančias kapsulę, apsaugančią jas nuo išdžiūvimo.
Kai kurios ląstelės turi žvynelius (vieną ar daugiau) arba gaureles, kurios padeda joms judėti.
Bakterijų ląstelės, kurios atrodo rausvos, nudažytos Gramo dažais ( gramneigiamas), ląstelės sienelė yra plonesnė ir daugiasluoksnė. Išsiskiria fermentai, padedantys skaidyti maistines medžiagas.
Bakterijos, kurios dažant Gram atrodo violetinės spalvos ( gramteigiamas), ląstelės sienelė stora. Į ląstelę patekusios maistinės medžiagos yra skaidomos periplazminėje erdvėje (tarpyje tarp ląstelės sienelės ir citoplazminės membranos) veikiant hidroliziniams fermentams.
Ląstelės sienelės paviršiuje yra daug receptorių. Prie jų prisijungia ląstelių žudikai – fagai, kolicinai ir cheminiai junginiai.
Kai kurių tipų bakterijų sienelės lipoproteinai yra antigenai, vadinami toksinais.
Ilgai gydant antibiotikais ir dėl daugelio kitų priežasčių, kai kurios ląstelės netenka membranų, tačiau išlaiko gebėjimą daugintis. Jie įgauna apvalią formą – L formą ir gali ilgai išsilaikyti žmogaus organizme (kokai arba tuberkuliozės bacilos). Nestabilios L formos turi galimybę grįžti į pradinę formą (grįžimas).

Ryžiai. 2. Nuotraukoje parodyta gramneigiamų bakterijų (kairėje) ir gramteigiamų bakterijų (dešinėje) bakterijų sienelės struktūra.

Kapsulė

Esant nepalankioms aplinkos sąlygoms, bakterijos sudaro kapsulę. Mikrokapsulė tvirtai prilimpa prie sienos. Jį galima pamatyti tik elektroniniu mikroskopu. Makrokapsulę dažnai sudaro patogeniniai mikrobai (pneumokokai). Klebsiella pneumoniae makrokapsulė visada randama.

Ryžiai. 3. Nuotraukoje pneumokokas. Rodyklės rodo kapsulę (itin plonos pjūvio elektronograma).

Kapsulės pavidalo apvalkalas

Į kapsulę panašus apvalkalas yra darinys, laisvai susijęs su ląstelės sienele. Dėl bakterinių fermentų kapsulę primenantis apvalkalas yra padengtas angliavandeniais (egzopolisacharidais) iš išorinės aplinkos, o tai užtikrina bakterijų sukibimą su skirtingais paviršiais, net ir visiškai lygiais.

Pavyzdžiui, streptokokai, patekę į žmogaus organizmą, sugeba prilipti prie dantų ir širdies vožtuvų.

Kapsulės funkcijos yra įvairios:

apsauga nuo agresyvių aplinkos sąlygų,
užtikrinti sukibimą (prilipimą) prie žmogaus ląstelių,
Kapsulė, turinti antigeninių savybių, turi toksinį poveikį, kai patenka į gyvą organizmą.

Ryžiai. 4. Streptokokai gali prilipti prie dantų emalio ir kartu su kitais mikrobais sukelti ėduonies atsiradimą.

Ryžiai. 5. Nuotraukoje matomas mitralinio vožtuvo pažeidimas dėl reumato. Priežastis yra streptokokai.

Flagella

Kai kurios bakterijų ląstelės turi žvynelius (vieną ar daugiau) arba gaurelių, kurie padeda joms judėti. Žvyneliuose yra susitraukiančio baltymo flagellino.
Žvynelių skaičius gali būti įvairus – vienas, žvynelių ryšulėlis, žvyneliai skirtinguose ląstelės galuose arba per visą paviršių.
Judėjimas (atsitiktinis arba sukamasis) atliekamas dėl besisukančio žvynelių judėjimo.
Žuvų antigeninės savybės turi toksinį poveikį ligoms.
Bakterijos, neturinčios žvynelių, pasidengusios gleivėmis, sugeba slysti. Vandens bakterijose yra 40-60 vakuolių, užpildytų azotu.

Jie suteikia nardymą ir pakilimą. Dirvožemyje bakterijų ląstelė juda dirvožemio kanalais.

Ryžiai. 6. Žvynelinės tvirtinimo ir veikimo schema.

Ryžiai. 7. Nuotraukoje pavaizduoti įvairių rūšių vėgėlėti mikrobai.

Ryžiai. 8. Nuotraukoje pavaizduoti įvairių rūšių vėgėlėti mikrobai.

Išgėrė

Pili (villi, fimbriae) dengia bakterijų ląstelių paviršių. Vilusas yra sraigtiškai susuktas plonas tuščiaviduris baltyminio pobūdžio siūlas.
Bendras tipas gėrė užtikrina sukibimą (prilipimą) prie šeimininkų ląstelių. Jų skaičius didžiulis ir svyruoja nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių. Nuo pritvirtinimo momento bet kuris .
Seksualinis gėrimas palengvinti genetinės medžiagos perdavimą iš donoro recipientui. Jų skaičius yra nuo 1 iki 4 vienoje ląstelėje.

Ryžiai. 9. Nuotraukoje E. coli. Matosi vėliavėlė ir pilis. Nuotrauka daryta naudojant tunelinį mikroskopą (STM).

Ryžiai. 10. Nuotraukoje pavaizduota daugybė kokkų pilių (fimbrijų).

Ryžiai. 11. Nuotraukoje pavaizduota bakterijų ląstelė su fimbrija.

Citoplazminė membrana

Citoplazminė membrana yra po ląstelės sienele ir yra lipoproteinas (iki 30% lipidų ir iki 70% baltymų).
Skirtingos bakterijų ląstelės turi skirtingą membranos lipidų sudėtį.
Membraniniai baltymai atlieka daugybę funkcijų. Funkciniai baltymai yra fermentai, dėl kurių citoplazminėje membranoje vyksta įvairių jo komponentų sintezė ir kt.
Citoplazminė membrana susideda iš 3 sluoksnių. Dvigubas fosfolipidinis sluoksnis yra persmelktas globulinų, kurie užtikrina medžiagų patekimą į bakterijų ląstelę. Jei jos funkcija sutrinka, ląstelė miršta.
Citoplazminė membrana dalyvauja sporuliacijoje.

Ryžiai. 12. Nuotraukoje aiškiai matyti plona ląstelės sienelė (CW), citoplazminė membrana (CPM) ir nukleotidas centre (bakterija Neisseria catarrhalis).

Vidinė bakterijų struktūra

Ryžiai. 13. Nuotraukoje pavaizduota bakterijos ląstelės sandara. Bakterinės ląstelės sandara skiriasi nuo gyvūnų ir augalų ląstelių sandaros – ląstelėje trūksta branduolio, mitochondrijų ir plastidžių.

Citoplazma

Citoplazmą sudaro 75% vandens, likusieji 25% yra mineraliniai junginiai, baltymai, RNR ir DNR. Citoplazma visada tanki ir nejudanti. Jame yra fermentų, kai kurių pigmentų, cukrų, aminorūgščių, maistinių medžiagų, ribosomų, mezosomų, granulių ir visokių kitų inkliuzų. Ląstelės centre koncentruojasi medžiaga, kuri neša paveldimą informaciją – nukleoidas.

Granulės

Granulės sudarytos iš junginių, kurie yra energijos ir anglies šaltinis.

Mezosomos

Mezosomos yra ląstelių dariniai. Jie turi skirtingas formas – koncentrines membranas, pūsleles, vamzdelius, kilpas ir tt Mezosomos turi ryšį su nukleoidu. Dalyvavimas ląstelių dalijime ir sporuliavime yra pagrindinis jų tikslas.

Nukleoidas

Nukleoidas yra branduolio analogas. Jis yra ląstelės centre. Jame yra DNR, paveldimos informacijos nešėja sulankstyta forma. Išvyniota DNR pasiekia 1 mm ilgį. Bakterijos ląstelės branduolinė medžiaga neturi membranos, branduolio ar chromosomų rinkinio, nesidalija mitozės būdu. Prieš dalijant, nukleotidas padvigubinamas. Dalijimosi metu nukleotidų skaičius padidėja iki 4.

Ryžiai. 14. Nuotraukoje pavaizduota bakterijos ląstelės dalis. Centrinėje dalyje matomas nukleotidas.

Plazmidės

Plazmidės yra autonominės molekulės, susuktos į dvigrandės DNR žiedą. Jų masė yra žymiai mažesnė už nukleotido masę. Nepaisant to, kad paveldima informacija yra užkoduota plazmidžių DNR, jos nėra gyvybiškai svarbios ir būtinos bakterijų ląstelei.

Ryžiai. 15. Nuotraukoje pavaizduota bakterinė plazmidė. Nuotrauka daryta naudojant elektroninį mikroskopą.

Ribosomos

Bakterijos ląstelės ribosomos dalyvauja baltymų sintezėje iš aminorūgščių. Bakterijų ląstelių ribosomos nėra sujungtos į endoplazminį tinklą, kaip ir ląstelių, turinčių branduolį. Būtent ribosomos dažnai tampa daugelio antibakterinių vaistų „taikiniu“.

Inkliuzai

Inkliuzai yra branduolinių ir nebranduolinių ląstelių medžiagų apykaitos produktai. Jie yra maistinių medžiagų atsargos: glikogenas, krakmolas, siera, polifosfatas (valutinas) ir kt. Dažant inkliuzai dažnai įgauna kitokią išvaizdą nei dažų spalva. Galite diagnozuoti naudodami valiutą.

Bakterijų formos

Didelę reikšmę jas identifikuojant (atpažįstant) turi bakterinės ląstelės forma ir dydis. Dažniausiai pasitaikančios formos yra sferinės, strypo formos ir vingiuotos.

1 lentelė. Pagrindinės bakterijų formos.

Rutulinės bakterijos

Sferinės bakterijos vadinamos cocci (iš graikų coccus – grūdas). Jie išsidėsto po vieną, po du (diplokokai), pakeliais, grandinėlėmis ir kaip vynuogių kekės. Ši vieta priklauso nuo ląstelių dalijimosi metodo. Labiausiai kenksmingi mikrobai yra stafilokokai ir streptokokai.

Ryžiai. 16. Nuotraukoje mikrokokai. Bakterijos yra apvalios, lygios, baltos, geltonos ir raudonos spalvos. Gamtoje mikrokokai yra visur. Jie gyvena skirtingose žmogaus kūno ertmėse.

Ryžiai. 17. Nuotraukoje matomos diplokoko bakterijos – Streptococcus pneumoniae.

Ryžiai. 18. Nuotraukoje – Sarcina bakterijos. Coccoid bakterijos susitelkia į paketus.

Ryžiai. 19. Nuotraukoje streptokokų bakterijos (iš graikų "streptos" - grandinė).

Išdėstytos grandinėmis. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.

Ryžiai. 20. Nuotraukoje bakterijos yra "auksiniai" stafilokokai. Išdėstytas kaip „vynuogių kekės“. Grupės yra auksinės spalvos. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.

Strypo formos bakterijos

Lazdelės formos bakterijos, formuojančios sporas, vadinamos bacilomis. Jie turi cilindro formą. Ryškiausias šios grupės atstovas yra bacila. Prie bacilų priklauso maras ir hemophilus influenzae. Lazdelės formos bakterijų galai gali būti smailūs, suapvalinti, nupjauti, išsiplėtę arba suskilę. Pačių pagaliukų forma gali būti taisyklinga arba netaisyklinga. Jie gali būti išdėstyti po vieną, po du arba sudaryti grandines. Kai kurios bacilos vadinamos kokobacilėmis, nes turi apvalią formą. Tačiau jų ilgis viršija plotį.

Diplobacillus yra dvigubos lazdelės. Juodligės bacilos sudaro ilgus siūlus (grandines).

Susidarius sporoms, pasikeičia bacilų forma. Bacilų centre sviesto rūgšties bakterijose susidaro sporos, todėl jos atrodo kaip verpstės. Stabligės bacilose – bacilų galuose, suteikiant joms blauzdelių išvaizdą.

Ryžiai. 21. Nuotraukoje pavaizduota lazdelės formos bakterinė ląstelė. Matomos kelios žvyneliai. Nuotrauka daryta naudojant elektroninį mikroskopą. Neigiamas.

Ryžiai. 22. Nuotraukoje pavaizduotos lazdelės formos bakterijos, formuojančios grandines (juodligės bacilas).

Bakterijos yra daugiausiai Žemės planetos gyventojų. Jie jame gyveno senovėje ir tebeegzistuoja šiandien. Kai kurios rūšys nuo to laiko net mažai pasikeitė. Bakterijos, naudingos ir kenksmingos, tiesiogine prasme supa mus visur (ir net prasiskverbia į kitus organizmus). Gana primityvios vienaląstės sandaros jie yra bene viena veiksmingiausių gyvosios gamtos formų ir priskiriami ypatingai karalystei.

Saugumo riba

Šie mikroorganizmai, kaip sakoma, neskęsta vandenyje ir nedega ugnyje. Žodžiu: atlaiko iki plius 90 laipsnių temperatūrą, šalčius, deguonies trūkumą, slėgį – aukštą ir žemą. Galima sakyti, kad gamta į juos investavo didžiulę saugumo ribą.

Žmogaus organizmui naudingos ir kenksmingos bakterijos

Paprastai mūsų organizme gausiai gyvenančios bakterijos neskiria tinkamo dėmesio. Juk jie tokie maži, kad lyg ir neturi didelės reikšmės. Tie, kurie taip galvoja, iš esmės klysta. Naudingos ir kenksmingos bakterijos jau seniai ir patikimai „kolonizavo“ kitus organizmus ir sėkmingai su jais sugyvena. Taip, jų negalima pamatyti be optikos pagalbos, tačiau jie gali pakenkti mūsų organizmui.

Kas gyvena žarnyne?

Gydytojai sako, kad jei sudėsite tik žarnyne gyvenančias bakterijas ir jas pasversite, gautumėte maždaug tris kilogramus! Tokios didžiulės kariuomenės negalima ignoruoti. Daugelis mikroorganizmų nuolat patenka į aplinką, tačiau tik kai kurios rūšys joje randa palankias sąlygas gyventi ir gyventi. O evoliucijos procese jie net suformavo nuolatinę mikroflorą, kuri skirta svarbioms fiziologinėms funkcijoms atlikti.

„Išmintingi“ kaimynai

Bakterijos jau seniai vaidino svarbų vaidmenį, nors dar visai neseniai žmonės apie tai nežinojo. Jie padeda savininkui virškinti ir atlieka daugybę kitų funkcijų. Kas tie nematomi kaimynai?

Nuolatinė mikroflora

99% gyventojų nuolat gyvena žarnyne. Jie yra karšti žmogaus rėmėjai ir pagalbininkai.

Esminės naudingos bakterijos. Pavadinimai: bifidobakterijos ir bakteroidai. Jų yra didžioji dauguma.
Susijusios naudingos bakterijos. Pavadinimai: Escherichia coli, enterokokai, laktobacilos. Jų skaičius turėtų būti 1-9% viso.

Taip pat reikia žinoti, kad tinkamomis neigiamomis sąlygomis visi šie žarnyno floros atstovai (išskyrus bifidobakterijas) gali sukelti ligas.

Ką jie daro?

Pagrindinės šių bakterijų funkcijos – padėti mums virškinimo procese. Pastebėta, kad netinkamai maitinantis žmogus gali pasireikšti disbioze. Dėl to – sąstingis ir vidurių užkietėjimas bei kiti nemalonumai. Kai subalansuota mityba normalizuojasi, liga dažniausiai atsitraukia.

Kita šių bakterijų funkcija yra apsauga. Jie stebi, kurios bakterijos yra naudingos. Užtikrinti, kad „svetimieji“ nepatektų į jų bendruomenę. Jei, pavyzdžiui, dizenterijos sukėlėjas Shigella Sonne bando prasiskverbti į žarnyną, jie jį nužudo. Tačiau verta žinoti, kad taip nutinka tik santykinai sveiko žmogaus, turinčio gerą imunitetą, organizme. Priešingu atveju rizika susirgti žymiai padidėja.

Nepastovi mikroflora

Maždaug 1% sveiko žmogaus kūno sudaro vadinamieji oportunistiniai mikrobai. Jie priklauso nestabiliai mikroflorai. Įprastomis sąlygomis jie atlieka tam tikras funkcijas, kurios nekenkia žmogui ir dirba į naudą. Tačiau tam tikromis aplinkybėmis jie gali pasirodyti kaip kenkėjai. Tai daugiausia stafilokokai ir įvairių rūšių grybai.

Išnirimas virškinimo trakte

Iš tikrųjų visame virškinamajame trakte yra nevienalytė ir nestabili mikroflora – naudingos ir kenksmingos bakterijos. Stemplėje yra tie patys gyventojai kaip ir burnos ertmėje. Skrandyje yra tik keletas atsparių rūgštims: laktobacilos, helikobakterijos, streptokokai, grybai. Mikroflora plonojoje žarnoje taip pat negausi. Daugiausia bakterijų randama storojoje žarnoje. Taigi tuštindamasis žmogus per dieną gali išskirti per 15 trilijonų mikroorganizmų!

Bakterijų vaidmuo gamtoje

Tai taip pat, žinoma, puiku. Yra keletas globalių funkcijų, be kurių visa gyvybė planetoje tikriausiai jau seniai būtų nustojusi egzistuoti. Svarbiausia yra sanitarinė. Bakterijos valgo gamtoje randamus negyvus organizmus. Iš esmės jie veikia kaip tam tikri valytuvai, neleidžiantys kauptis negyvų ląstelių nuosėdoms. Moksliškai jie vadinami saprotrofais.

Kitas svarbus bakterijų vaidmuo yra dalyvavimas pasaulyje sausumoje ir jūroje. Žemės planetoje visos biosferoje esančios medžiagos pereina iš vieno organizmo į kitą. Be kai kurių bakterijų šis perėjimas būtų tiesiog neįmanomas. Bakterijų vaidmuo yra neįkainojamas, pavyzdžiui, cirkuliuojant ir dauginant tokį svarbų elementą kaip azotas. Dirvožemyje yra tam tikrų bakterijų, kurios iš ore esančio azoto gamina azotines trąšas augalams (mikroorganizmai gyvena tiesiai jų šaknyse). Šią augalų ir bakterijų simbiozę tiria mokslas.

Dalyvavimas maisto grandinėse

Kaip jau minėta, bakterijos yra daugiausiai biosferos gyventojų. Ir atitinkamai jie gali ir turėtų dalyvauti būdingoje gyvūnų ir augalų prigimtyje. Žinoma, pavyzdžiui, žmonėms bakterijos nėra pagrindinė raciono dalis (nebent jos gali būti naudojamos kaip maisto priedas). Tačiau yra organizmų, kurie minta bakterijomis. Šie organizmai savo ruožtu minta kitais gyvūnais.

Cianobakterijos

Šios (pasenęs šių bakterijų pavadinimas, iš esmės neteisingas moksliniu požiūriu) dėl fotosintezės gali pagaminti didžiulius deguonies kiekius. Kadaise būtent jie pradėjo prisotinti mūsų atmosferą deguonimi. Melsvabakterios tai sėkmingai daro iki šiol, gamindamos tam tikrą dalį deguonies šiuolaikinėje atmosferoje!

Šiuo metu, žmogau, kai skaitai šias eilutes, tau naudingas bakterijų darbas. Nuo deguonies, kuriuo įkvepiame, iki maistinių medžiagų, kurias skrandis išskiria iš maisto, turime dėkoti bakterijoms už klestėjimą šioje planetoje. Mūsų kūne yra apie dešimt kartų daugiau mikroorganizmų, įskaitant bakterijas, nei mūsų pačių ląstelėse. Iš esmės mes esame daugiau mikrobų nei žmonės.

Tik neseniai pradėjome šiek tiek suprasti apie mikroskopinius organizmus ir jų poveikį mūsų planetai bei sveikatai, tačiau istorija rodo, kad prieš šimtmečius mūsų protėviai jau naudojo bakterijų galią fermentuoti maistą ir gėrimus (kas girdėjo apie duoną ir gėrimus). alus?).

XVII amžiuje pradėjome tirti bakterijas tiesiogiai savo kūne, artimai su mumis – burnoje. Antoni van Leeuwenhoek smalsumas paskatino atrasti bakterijas, kai jis ištyrė apnašas tarp savo dantų. Van Leeuwenhoekas poetiškai kalbėjo apie bakterijas, apibūdindamas bakterijų koloniją ant jo dantų kaip „mažą baltą medžiagą, panašią į sukietėjusią tešlą“. Padėjęs mėginį po mikroskopu, van Leeuwenhoekas pamatė, kad mikroorganizmai juda. Taigi jie gyvi!

Turėtumėte žinoti, kad bakterijos vaidino svarbų vaidmenį Žemėje, nes jos yra labai svarbios kuriant kvėpuojantį orą ir planetos, kurią vadiname namais, biologinį turtingumą.

Šiame straipsnyje pateiksime jums šių mažyčių, bet labai įtakingų mikroorganizmų apžvalgą. Pažvelgsime į gerus, blogus ir visiškai keistus būdus, kaip bakterijos formuoja žmogaus ir aplinkos istoriją. Pirmiausia pažiūrėkime, kuo bakterijos skiriasi nuo kitų gyvybės rūšių.

Bakterijų pagrindai

Na, o jei bakterijos plika akimi nematomos, kaip galime tiek daug apie jas žinoti?

Mokslininkai sukūrė galingus mikroskopus, skirtus apžiūrėti bakterijas – kurių dydis svyruoja nuo vieno iki kelių mikronų (milijoninių metro) – ir išsiaiškinti, kaip jos susijusios su kitomis gyvybės formomis, augalais, gyvūnais, virusais ir grybais.

Kaip tikriausiai žinote, ląstelės yra gyvybės statybinė medžiaga – nuo mūsų kūno audinių iki medžio, augančio už mūsų lango. Žmonės, gyvūnai ir augalai turi ląstelių su genetine informacija, esančia membranoje, vadinamoje branduoliu. Šios rūšies ląstelės, vadinamos eukariotų ląstelėmis, turi specializuotas organeles, kurių kiekviena atlieka unikalų darbą, padedantį ląstelei funkcionuoti.

Tačiau bakterijos neturi branduolio, o jų genetinė medžiaga (DNR) laisvai plūduriuoja ląstelės viduje. Šios mikroskopinės ląstelės neturi organelių ir turi kitus genetinės medžiagos dauginimosi ir perdavimo būdus. Bakterijos laikomos prokariotinėmis ląstelėmis.

Ar bakterijos išgyvena aplinkoje su deguonimi ar be jo?

Jų forma: lazdelės (bacilos), apskritimai (kokiai) arba spiralės (spirillum)

Ar bakterijos yra gramneigiamos ar gramteigiamos, tai yra, ar jos turi išorinę apsauginę membraną, kuri neleidžia nudažyti ląstelės vidaus?

Kaip bakterijos juda ir tyrinėja savo aplinką (daugelis bakterijų turi žvynelius, mažytes, panašias į botagas struktūras, leidžiančias joms judėti aplinkoje)

Mikrobiologija – visų tipų mikrobų, įskaitant bakterijas, archėjus, grybus, virusus ir pirmuonius, tyrimas – išskiria bakterijas nuo jų mikrobų pusbrolių.

Į bakterijas panašūs prokariotai, dabar klasifikuojami kaip archėjos, kažkada buvo kartu su bakterijomis, tačiau mokslininkams sužinojus apie jas daugiau, jie suteikė bakterijoms ir archėjoms savo kategorijas.

Mikrobų mityba (ir miazma)

Kaip ir žmonėms, gyvūnams ir augalams, bakterijoms išgyventi reikia maisto.

Kai kurios bakterijos – autotrofai – maistui gaminti naudoja pagrindinius išteklius, tokius kaip saulės šviesa, vanduo ir aplinkos cheminės medžiagos (pagalvokite apie cianobakterijas, kurios saulės šviesą paverčia deguonimi 2,5 milijono metų). Kitas bakterijas mokslininkai vadina heterotrofomis, nes jos energijos gauna iš esamų organinių medžiagų kaip maisto (pavyzdžiui, negyvų lapų miško paklotėse).

Tiesa ta, kad tai, kas gali būti skanu bakterijoms, mums bus šlykštu. Jie išsivystė taip, kad sugertų visų tipų produktus – nuo naftos išsiliejimo ir branduolinių šalutinių produktų iki žmonių atliekų ir skilimo produktų.

Tačiau bakterijų giminingumas tam tikram maisto šaltiniui gali būti naudingas visuomenei. Pavyzdžiui, Italijos meno ekspertai kreipėsi į bakterijas, kurios gali suėsti perteklinius druskos ir klijų sluoksnius, taip sumažindamos neįkainojamų meno kūrinių patvarumą. Bakterijų gebėjimas apdoroti organines medžiagas taip pat labai naudingas Žemei – tiek dirvožemyje, tiek vandenyje.

Iš kasdienės patirties puikiai žinote apie bakterijų sukeliamą kvapą, nes jos sunaudoja jūsų šiukšliadėžės turinį, virškindamos maisto likučius ir išskirdamos savo dujinius šalutinius produktus. Tačiau tai dar ne viskas. Taip pat galite kaltinti bakterijas, kurios sukėlė nepatogias akimirkas, kai patys išleidžiate dujas.

Viena didelė šeima

Bakterijos auga ir sudaro kolonijas, kai yra galimybė. Jei maisto ir aplinkos sąlygos yra palankios, jie dauginasi ir suformuoja lipnius gumulėlius, vadinamus bioplėvelėmis, kad išliktų ant paviršių nuo akmenų iki burnos dantų.

Bioplėvelės turi savo privalumų ir trūkumų. Viena vertus, jie yra abipusiai naudingi gamtos objektams (mutualizmas). Kita vertus, jie gali kelti rimtą grėsmę. Pavyzdžiui, gydytojai, gydantys pacientus medicininiais implantais ir prietaisais, labai nerimauja dėl bioplėvelių, nes jos suteikia nekilnojamojo turto bakterijoms. Kolonizuotos bioplėvelės gali gaminti šalutinius produktus, kurie yra toksiški ir kartais mirtini žmonėms.

Kaip ir žmonės miestuose, ląstelės bioplėvelėje bendrauja tarpusavyje, keisdamosi informacija apie maistą ir galimus pavojus. Tačiau užuot skambinę kaimynams telefonu, bakterijos siunčia užrašus naudodamos chemines medžiagas.

Taip pat bakterijos nebijo gyventi pačios. Kai kurios rūšys sukūrė įdomių būdų išgyventi atšiaurioje aplinkoje. Kai nebelieka maisto, o sąlygos tampa nepakeliamos, bakterijos išsisaugo sukurdamos kietą apvalkalą – endosporą, kuri ląstelę perkelia į ramybės būseną ir išsaugo bakterijos genetinę medžiagą.

Tokiose laiko kapsulėse mokslininkai randa bakterijų, kurios buvo saugomos 100 ir net 250 milijonų metų. Tai rodo, kad bakterijos gali ilgai kauptis.

Dabar, kai žinome, kokias galimybes kolonijos suteikia bakterijoms, išsiaiškinkime, kaip jos ten patenka – dalijantis ir dauginantis.

Bakterijų dauginimasis

Kaip bakterijos sukuria kolonijas? Kaip ir kitos gyvybės formos Žemėje, bakterijos turi daugintis, kad išliktų. Kiti organizmai tai daro lytiškai daugindamiesi, bet ne bakterijos. Bet pirmiausia aptarkime, kodėl įvairovė yra gera.

Gyvybėje vyksta natūrali atranka arba tam tikros aplinkos selektyvinės jėgos leidžia vienam tipui klestėti ir daugintis labiau nei kitam. Galbūt prisiminsite, kad genai yra mechanizmas, kuris nurodo ląstelei, ką daryti, ir nustato, kokios spalvos bus jūsų plaukai ir akys. Jūs gaunate genus iš savo tėvų. Seksualinis dauginimasis sukelia mutacijas arba atsitiktinius DNR pokyčius, kurie sukuria įvairovę. Kuo didesnė genetinė įvairovė, tuo didesnė tikimybė, kad organizmas sugebės prisitaikyti prie aplinkos apribojimų.

Bakterijų dauginimasis nepriklauso nuo tinkamo mikrobo susitikimo; jie tiesiog nukopijuoja savo DNR ir dalijasi į dvi identiškas ląsteles. Šis procesas, vadinamas dvejetainiu dalijimusi, įvyksta, kai viena bakterija suskyla į dvi dalis, nukopijuodama DNR ir perduoda ją abiem padalintos ląstelės dalims.

Kadangi gauta ląstelė galiausiai bus identiška tai, iš kurios ji gimė, šis dauginimo būdas nėra geriausias norint sukurti įvairų genų fondą. Kaip bakterijos įgyja naujų genų?

Pasirodo, bakterijos naudoja gudrią gudrybę: horizontalų genų perkėlimą arba genetinės medžiagos mainus nesidauginant. Yra keletas būdų, kuriais bakterijos tai daro. Vienas iš metodų apima genetinės medžiagos rinkimą iš aplinkos už ląstelės ribų – iš kitų mikrobų ir bakterijų (per molekules, vadinamas plazmidėmis). Kitas būdas – virusai, kurie naudoja bakterijas kaip namus. Kai virusai užkrečia naują bakteriją, jie palieka ankstesnės bakterijos genetinę medžiagą naujoje.

Keitimasis genetine medžiaga suteikia bakterijoms lankstumo prisitaikyti, ir jos prisitaiko, jei jaučia stresinius aplinkos pokyčius, pavyzdžiui, maisto trūkumą ar cheminius pokyčius.

Suprasti, kaip bakterijos prisitaiko, yra nepaprastai svarbu kovojant su jomis ir kuriant antibiotikus medicinoje. Bakterijos gali keistis genetine medžiaga taip dažnai, kad kartais gydymas, kuris veikė anksčiau, nebeveikia.

Nei aukštų kalnų, nei didelių gelmių

Jei užduodate klausimą „kur yra bakterijos?“, lengviau paklausti „kur nėra bakterijų?

Bakterijos randamos beveik visur Žemėje. Neįmanoma įsivaizduoti bakterijų skaičiaus planetoje vienu metu, tačiau kai kuriais skaičiavimais jų skaičius (bakterijos ir archėjos kartu) yra 5 oktilijonai – skaičius su 27 nuliais.

Dėl akivaizdžių priežasčių labai sunku klasifikuoti bakterijų rūšis. Šiuo metu yra apie 30 000 oficialiai identifikuotų rūšių, tačiau žinių bazė nuolat auga, ir yra nuomonių, kad esame tik visų rūšių bakterijų ledkalnio viršūnė.

Tiesa ta, kad bakterijos gyvuoja labai seniai. Jie pagamino kai kurias seniausias fosilijas, kurių amžius siekia 3,5 milijardo metų. Moksliniai tyrimai rodo, kad cianobakterijos pradėjo gaminti deguonį maždaug prieš 2,3–2,5 milijardo metų pasaulio vandenynuose, prisotindamos Žemės atmosferą deguonimi, kuriuo kvėpuojame iki šiol.

Bakterijos gali išgyventi ore, vandenyje, dirvožemyje, lede, karštyje, ant augalų, žarnyne, ant odos – visur.

Kai kurios bakterijos yra ekstremofilinės, o tai reiškia, kad jos gali atlaikyti ekstremalias sąlygas, kurios yra labai karštos arba šaltos, arba joms trūksta maistinių medžiagų ir cheminių medžiagų, kurias mes paprastai siejame su gyvybe. Tyrėjai aptiko tokias bakterijas Marianos įduboje – giliausiame Žemės taške Ramiojo vandenyno dugne, šalia hidroterminių vandens ir ledo angų. Taip pat yra bakterijų, kurios mėgsta aukštą temperatūrą, pavyzdžiui, dažančios opalinį baseiną Jeloustouno nacionaliniame parke.

Blogai (mums)

Nors bakterijos labai prisideda prie žmonių ir planetos sveikatos, jos turi ir tamsiąją pusę. Kai kurios bakterijos gali būti patogeniškos, tai reiškia, kad jos sukelia ligas ir ligas.

Per visą žmonijos istoriją tam tikros bakterijos (suprantama) susilaukė blogo repo, sukeldamos paniką ir isteriją. Paimkite, pavyzdžiui, marą. Marą sukelianti bakterija Yersinia pestis ne tik nužudė daugiau nei 100 milijonų žmonių, bet ir galėjo prisidėti prie Romos imperijos žlugimo. Prieš atsirandant antibiotikams, vaistams, padedantiems kovoti su bakterinėmis infekcijomis, juos buvo labai sunku sustabdyti.

Net ir šiandien šios patogeninės bakterijos mus rimtai gąsdina. Išsivysčius atsparumui antibiotikams, bakterijos, sukeliančios juodligę, plaučių uždegimą, meningitą, cholerą, salmoneliozę, tonzilitą ir kitas mums vis dar išliekančias ligas, visada kelia pavojų mums.

Tai ypač pasakytina apie Staphylococcus aureus, bakteriją, atsakingą už staph infekcijas. Ši „superbakterija“ sukelia daug problemų klinikose, nes pacientai labai dažnai užsikrečia šia infekcija implantuodami medicininius implantus ir kateterius.

Jau kalbėjome apie natūralią atranką ir tai, kaip kai kurios bakterijos gamina įvairius genus, padedančius joms susidoroti su aplinkos sąlygomis. Jei sergate infekcija ir kai kurios jūsų organizmo bakterijos skiriasi nuo kitų, antibiotikai gali paveikti daugumą bakterijų populiacijos. Tačiau tos bakterijos, kurios išgyvens, sukurs atsparumą vaistui ir išliks laukdamos kitos progos. Todėl gydytojai rekomenduoja baigti antibiotikų kursą iki galo ir apskritai juos vartoti kuo rečiau, tik kraštutiniu atveju.

Biologiniai ginklai yra dar vienas bauginantis šio pokalbio aspektas. Kai kuriais atvejais bakterijos gali būti naudojamos kaip ginklas, ypač vienu metu buvo naudojama juodligė. Be to, nuo bakterijų kenčia ne tik žmonės. Atskira rūšis, Halomonas titanicae, parodė apetitą nuskendusiam vandenyno laineriui Titanikui, ėdančiam istorinio laivo metalą.

Žinoma, bakterijos gali padaryti ne tik žalos.

Heroiškos bakterijos

Panagrinėkime gerąją bakterijų pusę. Galų gale, šie mikrobai davė mums skanų maistą, pavyzdžiui, sūrį, alų, raugą ir kitus fermentuotus elementus. Jie taip pat gerina žmonių sveikatą ir naudojami medicinoje.

Atskiros bakterijos gali būti dėkingos už žmogaus evoliucijos formavimą. Mokslas renka vis daugiau duomenų apie mikroflorą – mikroorganizmus, gyvenančius mūsų organizmuose, ypač virškinimo sistemoje ir žarnyne. Tyrimai rodo, kad bakterijos, naujos genetinės medžiagos ir jų į mūsų organizmą atnešama įvairovė leidžia žmonėms prisitaikyti prie naujų maisto šaltinių, kurie anksčiau nebuvo išnaudoti.

Pažvelkime į tai taip: išklodamos skrandžio ir žarnyno paviršių, bakterijos „dirba“ už jus. Kai valgote, bakterijos ir kiti mikrobai padeda suskaidyti ir išskirti iš maisto maistines medžiagas, ypač angliavandenius. Kuo įvairesnių bakterijų suvartojame, tuo įvairesnės įvairovės įgyja mūsų organizmas.

Nors mūsų žinios apie savo mikrobus yra labai ribotos, yra pagrindo manyti, kad tam tikrų mikrobų ir bakterijų nebuvimas organizme gali būti susijęs su žmogaus sveikata, medžiagų apykaita ir jautrumu alergenams. Preliminarūs tyrimai su pelėmis parodė, kad medžiagų apykaitos ligos, tokios kaip nutukimas, yra susijusios su įvairia ir sveika mikrobiota, o ne su mūsų vyraujančiu mentalitetu „kalorijos į, kalorijos išeik“.

Šiuo metu aktyviai tiriama galimybė į žmogaus organizmą patekti tam tikrų mikrobų ir bakterijų, galinčių duoti tam tikros naudos, tačiau šio straipsnio rašymo metu bendros rekomendacijos dėl jų naudojimo dar nėra nustatytos.

Be to, bakterijos vaidino svarbų vaidmenį plėtojant mokslinę mintį ir žmonių mediciną. Bakterijos vaidino pagrindinį vaidmenį kuriant Kocho 1884 m. postulatus, kurie paskatino bendrą supratimą, kad ligą sukelia tam tikros rūšies mikrobai.

Tyrėjai, tiriantys bakterijas, atsitiktinai atrado peniciliną – antibiotiką, kuris išgelbėjo daugybę gyvybių. Be to, visai neseniai buvo atrastas paprastas būdas redaguoti organizmų genomą, galintį pakeisti mediciną.

Tiesą sakant, mes tik pradedame suprasti, kaip gauti naudos iš bendro gyvenimo su šiais mažais draugais. Be to, neaišku, kas yra tikrasis Žemės savininkas: žmonės ar mikrobai.