Bakterijos yra labai mažos, neįtikėtinai senovinės ir tam tikru mastu gana paprasti mikroorganizmai. Pagal šiuolaikinę klasifikaciją jie priskiriami atskirai organizmų sričiai, o tai rodo didelį skirtumą tarp bakterijų ir kitų gyvybės formų.
Bakterijos yra labiausiai paplitusios ir, atitinkamai, gausiausios gyvų organizmų, jos, be perdėto, yra visur ir klesti bet kurioje aplinkoje: vandenyje, ore, žemėje ir kitų organizmų viduje. Taigi viename vandens laše jų skaičius gali siekti kelis milijonus, o žmogaus organizme jų yra maždaug dešimčia daugiau nei visų mūsų ląstelių.
Kas yra bakterijos?
Tai mikroskopiniai, daugiausia vienaląsčiai organizmai, kurių pagrindinis skirtumas – ląstelės branduolio nebuvimas. Ląstelės pagrindą, citoplazmą sudaro ribosomos ir nukleoidas, kuris tarnauja kaip bakterijų genetinė medžiaga. Visa tai nuo išorinio pasaulio atskirta citoplazmine membrana arba plazmolema, kuri savo ruožtu yra padengta ląstelės sienele ir tankesne kapsule. Kai kurios bakterijų rūšys turi išorines žvynelius, jų skaičius ir dydis gali labai skirtis, tačiau jų paskirtis visada yra ta pati – jos padeda bakterijoms judėti.
Bakterinės ląstelės struktūra ir turinys
Kas yra bakterijos?
Formos ir dydžiai
Įvairių tipų bakterijų formos labai skiriasi: jos gali būti apvalios, lazdelės formos, vingiuotos, žvaigždutės, tetraedrinės, kubinės, C arba O formos arba netaisyklingos.
Bakterijų dydis dar labiau skiriasi. Taigi, Mycoplasma mycoides – mažiausia rūšis visoje karalystėje – yra 0,1–0,25 mikrometro ilgio, o didžiausia bakterija Thiomargarita namibiensis siekia 0,75 mm – ją galima pamatyti net plika akimi. Vidutiniškai dydžiai svyruoja nuo 0,5 iki 5 mikronų.
Metabolizmas arba medžiagų apykaita
Kai reikia gauti energijos ir maistinių medžiagų, bakterijos yra labai įvairios. Tačiau tuo pat metu gana lengva juos apibendrinti suskirstant į kelias grupes.
Pagal maistinių medžiagų (anglies) gavimo būdą bakterijos skirstomos į:
- autotrofai- organizmai, galintys savarankiškai susintetinti visas gyvybei reikalingas organines medžiagas;
- heterotrofai- organizmai, kurie gali transformuoti tik paruoštus organinius junginius, todėl jiems gaminti šias medžiagas reikia kitų organizmų pagalbos.
Pagal energijos gavimo būdą:
- fototrofai- organizmai, kurie fotosintezės metu gamina reikiamą energiją
- chemotrofai- organizmai, kurie gamina energiją vykdydami įvairias chemines reakcijas.
Kaip bakterijos dauginasi?
Bakterijų augimas ir dauginimasis yra glaudžiai susiję. Pasiekę tam tikrą dydį, jie pradeda daugintis. Daugumoje bakterijų tipų šis procesas gali vykti itin greitai. Pavyzdžiui, ląstelių dalijimasis gali įvykti greičiau nei per 10 minučių, o naujų bakterijų skaičius augs eksponentiškai, nes kiekvienas naujas organizmas dalijasi į dvi dalis.
Yra 3 skirtingi reprodukcijos tipai:
- padalinys– viena bakterija dalijasi į dvi absoliučiai genetiškai identiškas.
- pumpuriuojantis- motininės bakterijos poliuose susidaro vienas ar keli pumpurai (iki 4), o motininė ląstelė sensta ir žūva.
- primityvus seksualinis procesas- dalis pirminių ląstelių DNR perkeliama į dukterines ląsteles ir atsiranda bakterija su iš esmės nauju genų rinkiniu.
Pirmasis tipas yra labiausiai paplitęs ir greičiausias, pastarasis yra nepaprastai svarbus ne tik bakterijoms, bet ir visam gyvenimui apskritai.
Žmogaus kūne gyvena daugybė bakterijų rūšių, įskaitant naudingas, patogenines ir oportunistines formas. Panagrinėkime mikrobų vystymosi ypatybes, jų sukeliamas ligas ir patogenų užkrėtimo 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 įvyksta dėl to, kad bakterijos išskiria specialią medžiagą, vadinamą 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 gaminant:
- 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 veikloje. 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, provokuodamos bakteriurijos vystymąsi.
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 yra 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 disbiozę, enteritą, kolitą.
Bakterijos kartu su virusais yra daugelio ligų, kurios ne visada pagydomos, sukėlėjai. Dėl rūšių įvairovės ir greito jų prisitaikymo prie vaistų poveikio mikrobai kelia rimtą grėsmę žmonių sveikatai. Tačiau daugeliu atvejų infekcijos galima išvengti laikantis asmeninės higienos ir stiprinant imuninę sistemą.
Bakterijos yra mikroorganizmai, kurie aplink mus ir viduje sudaro didžiulį nematomą pasaulį. Dėl jų sukeliamo žalingo poveikio jie yra žinomi, o apie teigiamą jų sukeliamą poveikį kalbama retai. Šiame straipsnyje pateikiamas bendras kai kurių blogųjų ir gerųjų bakterijų aprašymas.
„Pirmoje geologinio laikotarpio pusėje mūsų protėviai buvo bakterijos. Dauguma būtybių vis dar yra bakterijos, o kiekviena iš mūsų trilijonų ląstelių yra bakterijų kolonija." - Richardas Dawkinsas.
Bakterijos- Seniausi gyvi organizmai Žemėje yra visur. Žmogaus kūnas, oras, kuriuo kvėpuojame, paviršiai, kuriuos liečiame, maistas, kurį valgome, mus supantys augalai, aplinka ir kt. – visa tai gyvena bakterijų.
Maždaug 99% šių bakterijų yra naudingos, o likusios turi prastą reputaciją. Tiesą sakant, kai kurios bakterijos yra labai svarbios tinkamam kitų gyvų organizmų vystymuisi. Jie gali egzistuoti arba atskirai, arba simbiozėje su gyvūnais ir augalais.
Toliau pateiktame kenksmingų ir naudingų bakterijų sąraše yra keletas labiausiai žinomų naudingų ir mirtinų bakterijų.
Naudingos bakterijos
Pieno rūgšties bakterijos/Dederleino lazdelės
Charakteristika: gramteigiamas, lazdelės formos.
Buveinė: Pieno rūgšties bakterijų veislių yra piene ir pieno produktuose, raugintuose maisto produktuose, taip pat jos yra burnos, žarnyno ir makšties mikrofloros dalis. Dažniausiai vyrauja L. acidophilus, L. reuteri, L. plantarum ir kt.
Nauda: Pieno rūgšties bakterijos yra žinomos dėl savo gebėjimo naudoti laktozę ir gaminti pieno rūgštį kaip šalutinį produktą. Dėl šio gebėjimo fermentuoti laktozę pieno rūgšties bakterijos yra svarbi sudedamoji dalis ruošiant fermentuotus maisto produktus. Jie taip pat yra neatskiriama sūrymo proceso dalis, nes pieno rūgštis gali tarnauti kaip konservantas. Jogurtas gaunamas iš pieno fermentacijos būdu. Tam tikros atmainos netgi naudojamos pramoniniu mastu jogurtui gaminti. Žinduolių pieno rūgšties bakterijos padeda skaidyti laktozę virškinimo proceso metu. Susidariusi rūgštinė aplinka neleidžia organizmo audiniuose daugintis kitoms bakterijoms. Todėl pieno rūgšties bakterijos yra svarbi probiotinių preparatų sudedamoji dalis.
Bifidobakterijos
Charakteristika: gramteigiamas, šakotas, lazdelės formos.
Buveinė: Bifidobakterijų yra žmogaus virškinimo trakte.
Nauda: Kaip ir pieno rūgšties bakterijos, bifidobakterijos taip pat gamina pieno rūgštį. Be to, jie gamina acto rūgštį. Ši rūgštis stabdo patogeninių bakterijų augimą, kontroliuodama pH lygį žarnyne. Bifidobakterijų rūšis B. longum bakterija padeda skaidyti sunkiai virškinamus augalų polimerus. B. longum ir B. infantis bakterijos padeda išvengti kūdikių ir vaikų viduriavimo, kandidozės ir net grybelinių infekcijų. Dėl šių naudingų savybių jie dažnai patenka ir į vaistinėse parduodamus probiotikų preparatus.
Escherichia coli (E. coli)
Charakteristika:
Buveinė: E. coli yra normalios storosios ir plonosios žarnos mikrofloros dalis.
Nauda: E. coli padeda skaidyti nesuvirškintus monosacharidus, todėl padeda virškinti. Ši bakterija gamina vitaminą K ir biotiną, kurie būtini įvairiems ląstelių procesams.
Pastaba: Tam tikros E. coli padermės gali sukelti rimtą toksinį poveikį, viduriavimą, anemiją ir inkstų nepakankamumą.
Streptomicetai
Charakteristika: gramteigiamas, siūlinis.
Buveinė:Šios bakterijos yra dirvožemyje, vandenyje ir pūvančiose organinėse medžiagose.
Nauda: Kai kurie streptomicetai (Streptomyces spp.) vaidina svarbų vaidmenį dirvožemio ekologijoje skaidydami jame esančias organines medžiagas. Dėl šios priežasties jie tiriami kaip bioremediacinis agentas. S. aureofaciens, S. rimosus, S. griseus, S. erythraeus ir S. venezuelae yra komerciškai svarbios rūšys, naudojamos antibakteriniams ir priešgrybeliniams junginiams gaminti.
Mycorrhizae / mazgelių bakterijos
Charakteristika:
Buveinė: Dirvožemyje yra mikorizės, egzistuojančios simbiozėje su ankštinių augalų šaknų mazgeliais.
Nauda: Bakterijos Rhizobium etli, Bradyrhizobium spp., Azorhizobium spp. ir daugelis kitų veislių yra naudingos fiksuojant atmosferos azotą, įskaitant amoniaką. Dėl šio proceso ši medžiaga tampa prieinama augalams. Augalai neturi galimybės panaudoti atmosferos azoto ir yra priklausomi nuo azotą fiksuojančių bakterijų, esančių dirvožemyje.
Cianobakterijos
Charakteristika: gramneigiamas, lazdelės formos.
Buveinė: Cianobakterijos pirmiausia yra vandens bakterijos, tačiau jų taip pat galima rasti ant plikų uolų ir dirvožemyje.
Nauda: Melsvadumbliai, dar vadinami melsvadumbliais, yra aplinkai labai svarbių bakterijų grupė. Jie fiksuoja azotą vandens aplinkoje. Dėl jų kalcifikacijos ir kalcifikacijos gebėjimų jie yra svarbūs palaikant pusiausvyrą koralinių rifų ekosistemoje.
Kenksmingos bakterijos
Mikobakterijos
Charakteristika: nėra nei gramteigiamos, nei gramneigiamos (dėl didelio lipidų kiekio), lazdelės formos.
Ligos: Mikobakterijos yra patogenai, turintys ilgą padvigubinimo laiką. Pavojingiausios jų veislės M. tuberculosis ir M. leprae yra atitinkamai tuberkuliozės ir raupsų sukėlėjai. M. ulcerans sukelia išopėjusius ir neopėjusius mazgelius ant odos. M. bovis gali sukelti gyvulių tuberkuliozę.
Stabligės bacila
Charakteristika:
Buveinė: Stabligės bacilų sporų yra dirvožemyje, odoje ir virškinamajame trakte.
Ligos: Stabligės bacila yra stabligės sukėlėjas. Jis patenka į organizmą per žaizdą, ten dauginasi ir išskiria toksinus, ypač tetanospazminą (taip pat žinomą kaip spazmogeninis toksinas) ir tetanoliziną. Tai sukelia raumenų spazmus ir kvėpavimo nepakankamumą.
Maro lazda
Charakteristika: gramneigiamas, lazdelės formos.
Buveinė: Maro bacila gali išgyventi tik šeimininko kūne, ypač graužikų (blusų) ir žinduolių organizme.
Ligos: Maro bacila sukelia buboninį marą ir maro pneumoniją. Šios bakterijos sukelta odos infekcija įgauna buboninę formą, kuriai būdingas negalavimas, karščiavimas, šaltkrėtis ir net mėšlungis. Buboninio maro sukelta plaučių infekcija sukelia maro pneumoniją, kuri sukelia kosulį, pasunkėjusį kvėpavimą ir karščiavimą. PSO duomenimis, kasmet visame pasaulyje užkrečiama nuo 1000 iki 3000 maro atvejų. Maro sukėlėjas yra pripažintas ir tiriamas kaip galimas biologinis ginklas.
Helicobacter pylori
Charakteristika: gramneigiamas, lazdelės formos.
Buveinė: Helicobacter pylori kolonizuoja žmogaus skrandžio gleivinę.
Ligos:Ši bakterija yra pagrindinė gastrito ir pepsinių opų priežastis. Jis gamina citotoksinus ir amoniaką, kurie pažeidžia skrandžio epitelį, sukelia pilvo skausmą, pykinimą, vėmimą ir pilvo pūtimą. Helicobacter pylori yra pusė pasaulio gyventojų, tačiau dauguma žmonių išlieka besimptomiai, ir tik nedaugeliui išsivysto gastritas ir opos.
Juodligės bacila
Charakteristika: gramteigiamas, lazdelės formos.
Buveinė: Dirvožemyje plačiai paplitusi juodligės bacila.
Ligos: Juodligės infekcija sukelia mirtiną ligą, vadinamą juodlige. Infekcija atsiranda įkvėpus juodligės bacilų endosporų. Juodlige dažniausiai serga avys, ožkos, galvijai ir kt. Tačiau retais atvejais bakterija perduodama iš gyvulių žmonėms. Dažniausi juodligės simptomai yra opos, karščiavimas, galvos skausmas, pilvo skausmas, pykinimas, viduriavimas ir kt.
Mus supa bakterijos, vienos jų kenksmingos, kitos naudingos. Ir tik nuo mūsų priklauso, kaip efektyviai sugyvensime su šiais mažyčiais gyvais organizmais. Tik mes turime gauti naudos iš naudingų bakterijų, vengiant besaikio ir netinkamo antibiotikų vartojimo, ir apsisaugoti nuo kenksmingų bakterijų imantis atitinkamų prevencinių priemonių, tokių kaip gera asmens higiena ir įprastiniai sveikatos patikrinimai.
Vaizdo įrašas
Kas yra bakterijos: bakterijų rūšys, jų klasifikacija
Bakterijos yra maži mikroorganizmai, atsiradę prieš daugelį tūkstančių metų. Neįmanoma pamatyti mikrobų plika akimi, tačiau neturėtume pamiršti apie jų egzistavimą. Bacilų yra labai daug. Mikrobiologijos mokslas nagrinėja jų klasifikaciją, tyrimą, veisles, struktūrines ypatybes ir fiziologiją.
Mikroorganizmai vadinami skirtingai, priklausomai nuo jų veikimo ir funkcijos. Po mikroskopu galite stebėti, kaip šios mažos būtybės sąveikauja viena su kita. Pirmieji mikroorganizmai buvo gana primityvios formos, tačiau jų svarbos jokiu būdu negalima nuvertinti. Nuo pat pradžių bacilos vystėsi, kūrė kolonijas, bandė išgyventi besikeičiančiomis klimato sąlygomis. Skirtingi vibrionai gali keistis aminorūgštimis, kad normaliai augtų ir vystytųsi.
Šiandien sunku pasakyti, kiek šių mikroorganizmų rūšių yra žemėje (šis skaičius viršija milijoną), tačiau žinomiausius ir jų pavadinimus žino kone kiekvienas žmogus. Nesvarbu, kokie mikrobai yra ar kaip jie vadinami, jie visi turi vieną privalumą - jie gyvena kolonijomis, todėl jiems daug lengviau prisitaikyti ir išgyventi.
Pirmiausia išsiaiškinkime, kokie mikroorganizmai egzistuoja. Paprasčiausia klasifikacija yra gera ir bloga. Kitaip tariant, tie, kurie kenkia žmogaus organizmui, sukelia daugybę ligų, o tie, kurie yra naudingi. Toliau išsamiai pakalbėsime apie tai, kokios yra pagrindinės naudingos bakterijos, ir pateiksime jų aprašymą.
Taip pat galite klasifikuoti mikroorganizmus pagal jų formą ir savybes. Tikriausiai daugelis prisimena, kad mokykliniuose vadovėliuose buvo speciali lentelė, vaizduojanti įvairius mikroorganizmus, o šalia jų – prasmė ir jų vaidmuo gamtoje. Yra keletas bakterijų tipų:
- cocci - maži rutuliukai, primenantys grandinę, nes jie yra vienas po kito;
- strypo formos;
- spirilė, spirochetos (turi vingiuotą formą);
- vibrijos.
Įvairių formų bakterijos
Jau minėjome, kad viena iš klasifikacijų mikrobus skirsto į tipus, priklausomai nuo jų formų.
Bacillus bakterijos taip pat turi tam tikrų savybių. Pavyzdžiui, yra strypų formos su smailiais poliais, sustorėjusiais, užapvalintais arba tiesiais galais. Paprastai lazdelės formos mikrobai yra labai skirtingi ir visada chaose, jie nesirikiuoja į grandinę (išskyrus streptobacilas) ir neprisijungia vienas prie kito (išskyrus diplobacilas).
Mikrobiologai tarp sferinių mikroorganizmų priskiria streptokokus, stafilokokus, diplokokus ir gonokokus. Tai gali būti poros arba ilgos kamuoliukų grandinės.
Išlenktos bacilos yra spirilė, spirochetos. Jie visada aktyvūs, tačiau sporų negamina. Spirilla yra saugi žmonėms ir gyvūnams. Galite atskirti spirilę nuo spirochetų, jei atkreipiate dėmesį į suktukų skaičių, o jų galūnėse yra specialių žvynelių.
Patogeninių bakterijų rūšys
Pavyzdžiui, grupė mikroorganizmų, vadinamų kokais, o tiksliau – streptokokai ir stafilokokai, tampa tikrų pūlingų ligų (furunkuliozės, streptokokinio tonzilito) priežastimi.
Anaerobai gerai gyvena ir vystosi be deguonies, kai kurioms šių mikroorganizmų rūšims deguonis tampa mirtinas. Aerobiniams mikrobams klestėti reikia deguonies.
Archėjos yra praktiškai bespalviai vienaląsčiai organizmai.
Reikia saugotis patogeninių bakterijų, nes jos sukelia infekcijas, gramneigiami mikroorganizmai laikomi atspariais antikūnams. Yra daug informacijos apie dirvožemį, puvimo mikroorganizmus, kurie gali būti kenksmingi ar naudingi.
Apskritai spirilla nėra pavojinga, tačiau kai kurios rūšys gali sukelti sodoku.
Naudingų bakterijų rūšys
Net moksleiviai žino, kad bacilos gali būti naudingos ir kenksmingos. Kai kuriuos pavadinimus žmonės žino iš ausies (stafilokokas, streptokokas, maro bacila). Tai kenksmingi padarai, kurie trukdo ne tik išorinei aplinkai, bet ir žmogui. Yra mikroskopinių bacilų, kurios sukelia apsinuodijimą maistu.
Būtinai turite žinoti naudingos informacijos apie pieno rūgštį, maistą ir probiotinius mikroorganizmus. Pavyzdžiui, probiotikai, kitaip tariant, gerieji organizmai, dažnai naudojami medicininiais tikslais. Galite paklausti: už ką? Jie neleidžia žmogaus viduje daugintis kenksmingoms bakterijoms, stiprina žarnyno apsaugines funkcijas, gerai veikia žmogaus imuninę sistemą.
Bifidobakterijos taip pat labai naudingos žarnynui. Pieno rūgšties vibrionai apima apie 25 rūšis. Žmogaus organizme jų randama didžiuliais kiekiais, tačiau jie nėra pavojingi. Priešingai, jie apsaugo virškinamąjį traktą nuo puvimo ir kitų mikrobų.
Kalbant apie geruosius, negalima nepaminėti didžiulių streptomicetų rūšių. Juos žino tie, kurie vartojo chloramfenikolį, eritromiciną ir panašius vaistus.
Yra mikroorganizmų, tokių kaip azotobakterijos. Dirvožemyje jie gyvena daug metų, teigiamai veikia dirvožemį, skatina augalų augimą, valo dirvožemį nuo sunkiųjų metalų. Jie yra nepakeičiami medicinoje, žemės ūkyje, medicinoje ir maisto pramonėje.
Bakterijų kintamumo tipai
Iš prigimties mikrobai yra labai nepastovūs, greitai žūva, gali būti spontaniški arba sukelti. Mes nesigilinsime į bakterijų kintamumą, nes ši informacija yra įdomesnė tiems, kurie domisi mikrobiologija ir visomis jos šakomis.
Bakterijų rūšys septikams
Privačių namų gyventojai supranta, kad reikia skubiai valyti nuotekas, taip pat ir dubenis. Šiandien galite greitai ir efektyviai išvalyti kanalizaciją naudodami specialias septikams skirtas bakterijas. Žmogui tai didžiulis palengvėjimas, nes kanalizacijos valymas nėra maloni užduotis.
Jau išsiaiškinome, kur naudojamas biologinis nuotekų valymas, o dabar pakalbėkime apie pačią sistemą. Bakterijos septikams auginamos laboratorijose, jos naikina nemalonų nuotekų kvapą, dezinfekuoja drenažo šulinius, kubilus, mažina nuotekų tūrį. Septikuose naudojamos trijų tipų bakterijos:
- aerobinis;
- anaerobinis;
- gyvi (bioaktyvatoriai).
Labai dažnai žmonės naudoja kombinuotus valymo būdus. Griežtai laikykitės ant gaminio pateiktų nurodymų, užtikrindami, kad vandens lygis būtų palankus normaliam bakterijų išgyvenimui. Taip pat nepamirškite bent kartą per dvi savaites naudoti kanalizaciją, kad bakterijoms būtų kuo nors pavalgyti, kitaip jos mirs. Nepamirškite, kad chloras iš valymo miltelių ir skysčių naikina bakterijas.
Populiariausios bakterijos yra Doctor Robic, Septifos, Waste Treat.
Bakterijų tipai šlapime
Teoriškai šlapime bakterijų neturėtų būti, tačiau po įvairių veiksmų ir situacijų mažyčiai mikroorganizmai apsigyvena kur nori: makštyje, nosyje, vandenyje ir pan. Jei atliekant tyrimus aptinkama bakterijų, tai reiškia, kad žmogus serga inkstų, šlapimo pūslės ar šlapimtakių ligomis. Yra keletas būdų, kaip mikroorganizmai patenka į šlapimą. Prieš gydymą labai svarbu ištirti ir tiksliai nustatyti bakterijų rūšį ir patekimo kelią. Tai galima nustatyti atlikus biologinę šlapimo kultūrą, kai bakterijos patalpintos į palankią buveinę. Toliau tikrinama bakterijų reakcija į įvairius antibiotikus.
Linkime visada išlikti sveikiems. Rūpinkitės savimi, reguliariai plaukite rankas, saugokite savo organizmą nuo kenksmingų bakterijų!
Bakterijos yra seniausia organizmų grupė, šiuo metu egzistuojanti Žemėje. Pirmosios bakterijos tikriausiai atsirado daugiau nei prieš 3,5 milijardo metų ir beveik milijardą metų jos buvo vienintelės gyvos būtybės mūsų planetoje. Kadangi tai buvo pirmieji gyvosios gamtos atstovai, jų kūnas buvo primityvios sandaros.
Laikui bėgant jų struktūra tapo sudėtingesnė, tačiau iki šių dienų bakterijos laikomos primityviausiais vienaląsčiais organizmais. Įdomu tai, kad kai kurios bakterijos vis dar išlaiko primityvias senovės protėvių savybes. Tai pastebima bakterijose, gyvenančiose karštuose sieros šaltiniuose ir bevandeniame purve rezervuarų dugne.
Dauguma bakterijų yra bespalvės. Tik keli yra violetiniai arba žali. Tačiau daugelio bakterijų kolonijos turi ryškią spalvą, kurią sukelia spalvotos medžiagos išsiskyrimas į aplinką arba ląstelių pigmentacija.
Bakterijų pasaulio atradėjas buvo XVII amžiaus olandų gamtininkas Antony Leeuwenhoekas, pirmasis sukūręs tobulą didinamąjį mikroskopą, padidinantį objektus 160-270 kartų.
Bakterijos yra priskiriamos prokariotams ir yra suskirstytos į atskirą karalystę – bakterijas.
Kūno forma
Bakterijos yra daug ir įvairių organizmų. Jie skiriasi forma.
| Bakterijos pavadinimas | Bakterijų forma | Bakterijų vaizdas |
| Cocci | Rutulio formos | |
| Bacila |  | Strypo formos |
| Vibrio | Kablelio formos | |
| Spirillum |  | Spiralė |
| Streptokokai |  | Cocci grandinė |
| Stafilokokas |  | Kokosų sankaupos |
| Diplokokas | Dvi apvalios bakterijos, uždarytos vienoje gleivinėje kapsulėje |
Transportavimo būdai
Tarp bakterijų yra judrių ir nejudrių formų. Judėjimas juda dėl bangų susitraukimų arba žievelių (susuktų spiralinių siūlų) pagalba, kurią sudaro specialus baltymas, vadinamas flagelinu. Gali būti viena ar daugiau žvynelių. Vienose bakterijose jos yra viename ląstelės gale, kitose – dviejuose arba per visą paviršių.
Tačiau judėjimas būdingas ir daugeliui kitų bakterijų, kurioms trūksta žvynelių. Taigi bakterijos, padengtos gleivėmis iš išorės, gali slysti.
Kai kurių vandens ir dirvožemio bakterijų, neturinčių žvynelių, citoplazmoje yra dujų vakuolių. Ląstelėje gali būti 40-60 vakuolių. Kiekvienas iš jų užpildytas dujomis (greičiausiai azotu). Reguliuojant dujų kiekį vakuolėse, vandens bakterijos gali nuskęsti vandens storymėje arba iškilti į jos paviršių, o dirvos bakterijos – judėti dirvos kapiliaruose.
Buveinė
Dėl savo organizavimo paprastumo ir nepretenzingumo bakterijos yra plačiai paplitusios gamtoje. Bakterijų randama visur: net ir tyriausio šaltinio vandens lašelyje, dirvos grūduose, ore, ant uolų, poliariniame sniege, dykumos smėlyje, vandenyno dugne, iš didelių gelmių išgautame aliejuje ir net karštųjų versmių vanduo, kurio temperatūra apie 80ºC. Jie gyvena ant augalų, vaisių, įvairių gyvūnų ir žmonių žarnyne, burnos ertmėje, galūnėse ir kūno paviršiuje.
Bakterijos yra mažiausi ir gausiausi gyvi padarai. Dėl mažo dydžio jie lengvai įsiskverbia į bet kokius įtrūkimus, plyšius ar poras. Labai atsparus ir prisitaikęs prie įvairių gyvenimo sąlygų. Jie toleruoja džiovinimą, didelius šalčius ir kaitinimą iki 90ºC, neprarasdami gyvybingumo.
Žemėje praktiškai nėra vietos, kur bakterijos nebūtų aptinkamos, bet įvairiais kiekiais. Bakterijų gyvenimo sąlygos yra įvairios. Vieniems iš jų reikia atmosferos deguonies, kitiems jo nereikia ir jie gali gyventi deguonies neturinčioje aplinkoje.
Ore: bakterijos pakyla į viršutinius atmosferos sluoksnius iki 30 km. ir dar.
Ypač daug jų yra dirvožemyje. 1 g dirvožemio gali būti šimtai milijonų bakterijų.
Vandenyje: paviršiniuose vandens sluoksniuose atviruose rezervuaruose. Naudingos vandens bakterijos mineralizuoja organines liekanas.
Gyvuose organizmuose: patogeninės bakterijos patenka į organizmą iš išorinės aplinkos, tačiau tik esant palankioms sąlygoms sukelia ligas. Simbiotikai gyvena virškinimo organuose, padeda skaidyti ir įsisavinti maistą, sintetinti vitaminus.
Išorinė struktūra
Bakterijos ląstelė yra padengta specialiu tankiu apvalkalu - ląstelės sienele, kuri atlieka apsaugines ir atramines funkcijas, taip pat suteikia bakterijai nuolatinę, būdingą formą. Bakterijos ląstelės sienelė primena augalo ląstelės sienelę. Jis yra pralaidus: per jį maistinės medžiagos laisvai patenka į ląstelę, o medžiagų apykaitos produktai išeina į aplinką. Dažnai bakterijos ant ląstelės sienelės gamina papildomą apsauginį gleivių sluoksnį – kapsulę. Kapsulės storis gali būti daug kartų didesnis nei pačios ląstelės skersmuo, bet gali būti ir labai mažas. Kapsulė nėra esminė ląstelės dalis, ji susidaro priklausomai nuo sąlygų, kuriose atsiduria bakterijos. Tai apsaugo bakterijas nuo išdžiūvimo.
Kai kurių bakterijų paviršiuje yra ilgos žvyneliai (viena, dvi ar daug) arba trumpi ploni gaureliai. Žvynelių ilgis gali būti daug kartų didesnis už bakterijos kūno dydį. Bakterijos juda žievelių ir gaurelių pagalba.
Vidinė struktūra
Bakterijos ląstelės viduje yra tanki, nejudri citoplazma. Jis yra sluoksniuotos struktūros, nėra vakuolių, todėl įvairūs baltymai (fermentai) ir rezervinės maistinės medžiagos yra pačios citoplazmos medžiagoje. Bakterijų ląstelės neturi branduolio. Medžiaga, nešanti paveldimą informaciją, yra sutelkta centrinėje jų ląstelės dalyje. Bakterijos, - nukleorūgštis - DNR. Tačiau ši medžiaga nesusidaro į branduolį.
Bakterinės ląstelės vidinė organizacija yra sudėtinga ir turi savo specifinių savybių. Citoplazmą nuo ląstelės sienelės skiria citoplazminė membrana. Citoplazmoje yra pagrindinė medžiaga arba matrica, ribosomos ir nedidelis skaičius membraninių struktūrų, kurios atlieka įvairias funkcijas (mitochondrijų analogai, endoplazminis tinklas, Golgi aparatas). Bakterijų ląstelių citoplazmoje dažnai būna įvairių formų ir dydžių granulių. Granulės gali būti sudarytos iš junginių, kurie yra energijos ir anglies šaltinis. Bakterijos ląstelėje taip pat yra riebalų lašelių.
Centrinėje ląstelės dalyje yra lokalizuota branduolinė medžiaga – DNR, kuri nuo citoplazmos nėra atribota membrana. Tai yra branduolio analogas – nukleoidas. Nukleoidas neturi membranos, branduolio ar chromosomų rinkinio.
Valgymo būdai
Bakterijos turi skirtingus maitinimosi būdus. Tarp jų yra autotrofų ir heterotrofų. Autotrofai yra organizmai, galintys savarankiškai gaminti organines medžiagas savo mitybai.
Augalams reikia azoto, tačiau jie patys negali pasisavinti azoto iš oro. Kai kurios bakterijos sujungia ore esančias azoto molekules su kitomis molekulėmis, todėl susidaro augalams prieinamos medžiagos.
Šios bakterijos nusėda jaunų šaknų ląstelėse, todėl ant šaknų susidaro sustorėjimai, vadinami mazgeliais. Tokie mazgeliai susidaro ant ankštinių šeimos augalų ir kai kurių kitų augalų šaknų.
Šaknys aprūpina bakterijas angliavandeniais, o bakterijos – šaknis – azoto turinčias medžiagas, kurias augalas gali pasisavinti. Jų bendras gyvenimas yra abipusiai naudingas.
Augalų šaknys išskiria daug organinių medžiagų (cukrų, amino rūgščių ir kitų), kuriomis minta bakterijos. Todėl ypač daug bakterijų nusėda šaknis supančiame dirvos sluoksnyje. Šios bakterijos paverčia negyvas augalų liekanas į augalams prieinamas medžiagas. Šis dirvožemio sluoksnis vadinamas rizosfera.
Yra keletas hipotezių apie mazgelių bakterijų įsiskverbimą į šaknies audinį:
- dėl epidermio ir žievės audinių pažeidimo;
- per šaknų plaukus;
- tik per jaunos ląstelės membraną;
- dėl kompanioninių bakterijų, gaminančių pektinolitinius fermentus;
- dėl B-indolacto rūgšties sintezės stimuliavimo iš triptofano, visada esančios augalų šaknų sekrete.
Mazgelių bakterijų patekimo į šaknies audinį procesas susideda iš dviejų fazių:
- šaknų plaukų infekcija;
- mazgelių susidarymo procesas.
Dažniausiai įsiveržusi ląstelė aktyviai dauginasi, suformuoja vadinamuosius infekcijos siūlus ir tokių siūlų pavidalu persikelia į augalo audinį. Iš infekcijos gijos atsirandančios mazginės bakterijos toliau dauginasi šeimininko audinyje.
Augalų ląstelės, užpildytos sparčiai besidauginančiomis mazginių bakterijų ląstelėmis, pradeda sparčiai dalytis. Jauno mazgo sujungimas su ankštinio augalo šaknimi atliekamas kraujagyslių pluoštinių ryšulių dėka. Veikimo laikotarpiu mazgeliai dažniausiai būna tankūs. Iki to laiko, kai atsiranda optimalus aktyvumas, mazgeliai įgauna rausvą spalvą (dėka pigmento leghemoglobino). Fiksuoti azotą gali tik tos bakterijos, kuriose yra leghemoglobino.
Mazgelių bakterijos viename hektare dirvos sukuria dešimtis ir šimtus kilogramų azoto trąšų.
Metabolizmas
Bakterijos skiriasi viena nuo kitos savo metabolizmu. Vienuose tai vyksta dalyvaujant deguoniui, kituose – be jo.
Dauguma bakterijų minta jau paruoštomis organinėmis medžiagomis. Tik kelios iš jų (mėlynai žalios arba cianobakterijos) gali iš neorganinių sukurti organines medžiagas. Jie vaidino svarbų vaidmenį kaupiant deguonį Žemės atmosferoje.
Bakterijos sugeria medžiagas iš išorės, suplėšo jų molekules į gabalus, iš šių dalių surenka savo apvalkalą ir papildo jų turinį (taip jos auga), o nereikalingas molekules išmeta lauk. Bakterijos apvalkalas ir membrana leidžia jai pasisavinti tik būtinas medžiagas.
Jei bakterijos apvalkalas ir membrana būtų visiškai nepralaidūs, į ląstelę nepatektų jokios medžiagos. Jei jie būtų pralaidūs visoms medžiagoms, ląstelės turinys susimaišytų su terpe – tirpalu, kuriame gyvena bakterija. Kad bakterijos išgyventų, jas reikia apvalkalo, per kurį prasiskverbia reikalingos, bet ne nereikalingos medžiagos.
Bakterija pasisavina šalia jos esančias maistines medžiagas. Kas bus toliau? Jei jis gali judėti savarankiškai (judindamas žvynelį ar stumdamas gleives atgal), tada juda tol, kol randa reikiamų medžiagų.
Jei negali judėti, tada laukia, kol difuzija (vienos medžiagos molekulių gebėjimas prasiskverbti į kitos medžiagos molekulių tankmę) atneš į ją reikiamas molekules.
Bakterijos kartu su kitomis mikroorganizmų grupėmis atlieka milžinišką cheminį darbą. Konvertuodami įvairius junginius, jie gauna savo gyvenimui reikalingos energijos ir maistinių medžiagų. Medžiagų apykaitos procesai, energijos gavimo būdai ir medžiagų poreikis jų kūnų medžiagoms formuoti bakterijose yra įvairūs.
Kitos bakterijos neorganinių junginių sąskaita patenkina visus anglies, reikalingos organinių medžiagų sintezei organizme, poreikius. Jie vadinami autotrofais. Autotrofinės bakterijos gali sintetinti organines medžiagas iš neorganinių. Tarp jų yra:
Chemosintezė
Spinduliavimo energijos naudojimas yra svarbiausias, bet ne vienintelis būdas sukurti organines medžiagas iš anglies dioksido ir vandens. Yra žinomos bakterijos, kurios tokiai sintezei kaip energijos šaltinį naudoja ne saulės šviesą, o cheminių jungčių, susidarančių organizmų ląstelėse oksiduojant tam tikrus neorganinius junginius – vandenilio sulfido, sieros, amoniako, vandenilio, azoto rūgšties, geležies junginių energiją. geležis ir manganas. Jie naudoja organines medžiagas, susidarančias naudojant šią cheminę energiją, kad sukurtų savo kūno ląsteles. Todėl šis procesas vadinamas chemosinteze.
Svarbiausia chemosintetinių mikroorganizmų grupė yra nitrifikuojančios bakterijos. Šios bakterijos gyvena dirvožemyje ir oksiduoja amoniaką, susidarantį organinių likučių irimo metu iki azoto rūgšties. Pastarasis reaguoja su mineraliniais dirvožemio junginiais, virsdamas azoto rūgšties druskomis. Šis procesas vyksta dviem etapais.
Geležies bakterijos juodąją geležį paverčia geležies oksidu. Susidaręs geležies hidroksidas nusėda ir suformuoja vadinamąją pelkinę geležies rūdą.
Kai kurie mikroorganizmai egzistuoja dėl molekulinio vandenilio oksidacijos, todėl yra autotrofinis mitybos metodas.
Būdingas vandenilio bakterijų bruožas yra galimybė pereiti prie heterotrofinio gyvenimo būdo, kai aprūpinamas organiniais junginiais ir nėra vandenilio.
Taigi chemoautotrofai yra tipiški autotrofai, nes jie savarankiškai sintetina reikalingus organinius junginius iš neorganinių medžiagų, o ne gatavų iš kitų organizmų, pavyzdžiui, heterotrofų. Chemoautotrofinės bakterijos nuo fototrofinių augalų skiriasi tuo, kad jos visiškai nepriklauso nuo šviesos kaip energijos šaltinio.
Bakterijų fotosintezė
Kai kurios pigmento turinčios sieros bakterijos (violetinės, žalios), turinčios specifinių pigmentų – bakteriochlorofilų, sugeba sugerti saulės energiją, kurios pagalba jų organizmuose esantis sieros vandenilis skaidomas ir išskiria vandenilio atomus atitinkamiems junginiams atkurti. Šis procesas turi daug bendro su fotosinteze ir skiriasi tik tuo, kad purpurinėse ir žaliose bakterijose vandenilio donoras yra sieros vandenilis (kartais karboksirūgštys), o žaliuose augaluose – vanduo. Abiejuose vandenilio atskyrimas ir perdavimas vyksta dėl sugertos saulės spindulių energijos.
Ši bakterijų fotosintezė, kuri vyksta be deguonies išsiskyrimo, vadinama fotoredukcija. Anglies dioksido fotoredukcija yra susijusi su vandenilio perdavimu ne iš vandens, o iš vandenilio sulfido:
6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О
Chemosintezės ir bakterijų fotosintezės biologinė reikšmė planetos mastu yra palyginti nedidelė. Sieros ciklo gamtoje procese reikšmingą vaidmenį vaidina tik chemosintetinės bakterijos. Žaliųjų augalų absorbuojama sieros rūgšties druskų pavidalu, siera redukuojama ir tampa baltymų molekulių dalimi. Be to, kai negyvas augalų ir gyvūnų liekanas sunaikina puvimo bakterijos, siera išsiskiria sieros vandenilio pavidalu, kurią sieros bakterijos oksiduoja į laisvą sierą (arba sieros rūgštį), sudarydamos dirvožemyje augalams prieinamus sulfitus. Chemo- ir fotoautotrofinės bakterijos yra būtinos azoto ir sieros cikle.
Sporuliacija
Sporos susidaro bakterijų ląstelės viduje. Sporuliacijos proceso metu bakterijų ląstelėje vyksta daugybė biocheminių procesų. Jame sumažėja laisvo vandens kiekis ir sumažėja fermentinis aktyvumas. Taip užtikrinamas sporų atsparumas nepalankioms aplinkos sąlygoms (aukštai temperatūrai, didelei druskų koncentracijai, džiūvimui ir kt.). Sporuliacija būdinga tik nedidelei bakterijų grupei.
Sporos yra neprivalomas bakterijų gyvenimo ciklo etapas. Sporuliacija prasideda tik trūkstant maistinių medžiagų arba susikaupus medžiagų apykaitos produktams. Sporų pavidalo bakterijos ilgą laiką gali išlikti ramybės būsenoje. Bakterijų sporos gali atlaikyti ilgalaikį virimą ir labai ilgą šaldymą. Susidarius palankioms sąlygoms, sporos sudygsta ir tampa gyvybingos. Bakterijų sporos yra prisitaikymas išgyventi nepalankiomis sąlygomis.
Reprodukcija
Bakterijos dauginasi dalijant vieną ląstelę į dvi. Pasiekusi tam tikrą dydį, bakterija dalijasi į dvi identiškas bakterijas. Tada kiekvienas iš jų pradeda maitintis, auga, dalijasi ir pan.
Po ląstelės pailgėjimo palaipsniui susidaro skersinė pertvara, tada atsiskiria dukterinės ląstelės; Daugelyje bakterijų tam tikromis sąlygomis po dalijimosi ląstelės lieka susijungusios į būdingas grupes. Šiuo atveju, priklausomai nuo padalijimo plokštumos krypties ir padalijimų skaičiaus, susidaro skirtingos formos. Bakterijų dauginimasis pumpuravimo būdu vyksta kaip išimtis.
Esant palankioms sąlygoms, ląstelių dalijimasis daugelyje bakterijų vyksta kas 20-30 minučių. Taip sparčiai dauginantis, vienos bakterijos palikuonys per 5 dienas gali suformuoti masę, galinčią užpildyti visas jūras ir vandenynus. Paprastas skaičiavimas rodo, kad per dieną gali susidaryti 72 kartos (720 000 000 000 000 000 000 ląstelių). Perskaičiavus į svorį – 4720 tonų. Tačiau gamtoje taip neatsitinka, nes dauguma bakterijų greitai miršta veikiant saulės spinduliams, džiūvimui, maisto trūkumui, kaitinant iki 65–100ºC, dėl rūšių kovos ir pan.
Bakterija (1), pasisavinusi pakankamai maisto, padidėja (2) ir pradeda ruoštis dauginimuisi (ląstelių dalijimuisi). Jo DNR (bakterijoje DNR molekulė uždaryta žiedu) padvigubėja (bakterija gamina šios molekulės kopiją). Abi DNR molekulės (3, 4) yra prisirišusios prie bakterijos sienelės ir, bakterijai pailgėjus, atsiskiria (5, 6). Pirmiausia dalijasi nukleotidas, tada citoplazma.
Po dviejų DNR molekulių išsiskyrimo ant bakterijos atsiranda susiaurėjimas, kuris palaipsniui padalija bakterijos kūną į dvi dalis, kurių kiekvienoje yra po DNR molekulę (7).
Pasitaiko (Bacillus subtilis), kad dvi bakterijos sulimpa ir tarp jų susidaro tiltelis (1,2).
Šuoliukas perneša DNR iš vienos bakterijos į kitą (3). Patekusios į vieną bakteriją, DNR molekulės susipina, kai kuriose vietose sulimpa (4), o tada apsikeičia dalimis (5).
Bakterijų vaidmuo gamtoje
Gyre
Bakterijos yra svarbiausia bendro medžiagų ciklo gamtoje grandis. Augalai iš anglies dioksido, vandens ir mineralinių druskų dirvožemyje sukuria sudėtingas organines medžiagas. Šios medžiagos grįžta į dirvą su negyvais grybais, augalais ir gyvūnų lavonais. Bakterijos suskaido sudėtingas medžiagas į paprastas, kurias vėliau panaudoja augalai.
Bakterijos naikina negyvų augalų ir gyvūnų lavonų sudėtingas organines medžiagas, gyvų organizmų išskyras ir įvairias atliekas. Minėdamos šiomis organinėmis medžiagomis, saprofitinės puvimo bakterijos jas paverčia humusu. Tai savotiški mūsų planetos tvarkdariai. Taigi, bakterijos aktyviai dalyvauja medžiagų cikle gamtoje.
Dirvožemio formavimas
Kadangi bakterijos yra paplitusios beveik visur ir jų yra labai daug, jos daugiausia lemia įvairius gamtoje vykstančius procesus. Rudenį krenta medžių ir krūmų lapai, žūsta antžeminiai žolių ūgliai, nubyra senos šakos, karts nuo karto nukrenta senų medžių kamienai. Visa tai palaipsniui virsta humusu. 1 cm3. Miško dirvožemio paviršiniame sluoksnyje yra šimtai milijonų kelių rūšių saprofitinių dirvožemio bakterijų. Šios bakterijos humusą paverčia įvairiais mineralais, kuriuos iš dirvožemio gali pasisavinti augalų šaknys.
Kai kurios dirvožemio bakterijos sugeba pasisavinti azotą iš oro, panaudodamos jį gyvybiniams procesams. Šios azotą fiksuojančios bakterijos gyvena savarankiškai arba apsigyvena ankštinių augalų šaknyse. Šios bakterijos, prasiskverbusios į ankštinių augalų šaknis, sukelia šaknų ląstelių augimą ir mazgų susidarymą ant jų.
Šios bakterijos gamina azoto junginius, kuriuos naudoja augalai. Bakterijos iš augalų gauna angliavandenius ir mineralines druskas. Taigi tarp ankštinio augalo ir gumbelių bakterijų yra glaudus ryšys, kuris naudingas ir vienam, ir kitam organizmui. Šis reiškinys vadinamas simbioze.
Dėl simbiozės su gumbelių bakterijomis ankštiniai augalai praturtina dirvą azotu, padėdami padidinti derlių.
Paplitimas gamtoje
Mikroorganizmai yra visur. Išimtis yra tik aktyvių ugnikalnių krateriai ir nedideli plotai sprogusių atominių bombų epicentruose. Nei žema Antarktidos temperatūra, nei verdantys geizerių srautai, nei sočiųjų druskų tirpalai druskų baseinuose, nei stipri kalnų viršūnių insoliacija, nei atšiaurus branduolinių reaktorių apšvitinimas netrukdo mikroflorai egzistuoti ir vystytis. Visos gyvos būtybės nuolat sąveikauja su mikroorganizmais, dažnai būna ne tik jų saugyklos, bet ir platintojos. Mikroorganizmai yra mūsų planetos vietiniai gyventojai, aktyviai tyrinėjantys neįtikėtiniausius natūralius substratus.
Dirvožemio mikroflora
Bakterijų skaičius dirvožemyje itin didelis – šimtai milijonų ir milijardai individų viename grame. Dirvožemyje jų daug daugiau nei vandenyje ir ore. Bendras bakterijų skaičius dirvožemyje keičiasi. Bakterijų skaičius priklauso nuo dirvožemio tipo, jų būklės ir sluoksnių gylio.
Dirvožemio dalelių paviršiuje mikroorganizmai išsidėstę nedidelėmis mikrokolonijomis (po 20-100 ląstelių). Jie dažnai susidaro organinių medžiagų krešulių storyje, ant gyvų ir mirštančių augalų šaknų, plonuose kapiliaruose ir gumulėlių viduje.
Dirvožemio mikroflora yra labai įvairi. Čia yra įvairių fiziologinių bakterijų grupių: puvimo bakterijos, nitrifikuojančios bakterijos, azotą fiksuojančios bakterijos, sieros bakterijos ir kt. Tarp jų yra aerobinės ir anaerobinės, sporinės ir nesporinės formos. Mikroflora yra vienas iš dirvožemio formavimosi veiksnių.
Mikroorganizmų vystymosi sritis dirvožemyje yra zona, esanti greta gyvų augalų šaknų. Ji vadinama rizosfera, o joje esančių mikroorganizmų visuma – rizosferos mikroflora.
Rezervuarų mikroflora
Vanduo yra natūrali aplinka, kurioje dauginasi mikroorganizmų. Didžioji jų dalis į vandenį patenka iš dirvožemio. Veiksnys, lemiantis bakterijų skaičių vandenyje ir maistinių medžiagų buvimą jame. Švariausi vandenys yra iš artezinių šulinių ir šaltinių. Atviruose rezervuaruose ir upėse labai daug bakterijų. Daugiausia bakterijų randama paviršiniuose vandens sluoksniuose, arčiau kranto. Tolstant nuo kranto ir didėjant gyliui, bakterijų mažėja.
Švaraus vandens viename ml yra 100-200 bakterijų, o užterštame – 100-300 tūkst. ir daugiau. Dugno dumble yra daug bakterijų, ypač paviršiniame sluoksnyje, kur bakterijos sudaro plėvelę. Šioje plėvelėje yra daug sieros ir geležies bakterijų, kurios oksiduoja vandenilio sulfidą iki sieros rūgšties ir taip neleidžia žuvims žūti. Dumble yra daugiau sporinių formų, o vandenyje vyrauja nesporingos formos.
Pagal rūšinę sudėtį vandens mikroflora panaši į dirvožemio mikroflorą, tačiau yra ir specifinių formų. Naikinant įvairias atliekas, patekusias į vandenį, mikroorganizmai palaipsniui atlieka vadinamąjį biologinį vandens valymą.
Oro mikroflora
Oro mikroflora yra mažesnė nei dirvožemio ir vandens mikroflora. Bakterijos pakyla į orą su dulkėmis, gali ten išbūti kurį laiką, o vėliau nusėsti žemės paviršiuje ir žūti dėl mitybos stokos ar veikiamos ultravioletinių spindulių. Mikroorganizmų skaičius ore priklauso nuo geografinės zonos, reljefo, metų laiko, užterštumo dulkėmis ir kt. Kiekviena dulkių dėmė yra mikroorganizmų nešiotoja. Daugiausia bakterijų yra ore virš pramonės įmonių. Kaimo vietovėse oras švaresnis. Švariausias oras yra virš miškų, kalnų ir snieguotų vietovių. Viršutiniuose oro sluoksniuose yra mažiau mikrobų. Oro mikrofloroje yra daug pigmentuotų ir sporas turinčių bakterijų, kurios yra atsparesnės nei kitos ultravioletiniams spinduliams.
Žmogaus kūno mikroflora
Žmogaus kūnas, net ir visiškai sveikas, visada yra mikrofloros nešiotojas. Žmogaus organizmui kontaktuojant su oru ir dirvožemiu, ant drabužių ir odos nusėda įvairūs mikroorganizmai, tarp jų ir patogeniniai (stabligės bacilos, dujų gangrena ir kt.). Dažniausiai užterštos žmogaus kūno dalys yra užterštos. E. coli ir stafilokokai randami ant rankų. Burnos ertmėje yra daugiau nei 100 rūšių mikrobų. Burnos ertmė su savo temperatūra, drėgme ir maistinių medžiagų likučiais yra puiki aplinka mikroorganizmams vystytis.
Skrandyje vyksta rūgštinė reakcija, todėl dauguma jame esančių mikroorganizmų žūva. Pradedant nuo plonosios žarnos, reakcija tampa šarminė, t.y. palanki mikrobams. Storųjų žarnų mikroflora yra labai įvairi. Kiekvienas suaugęs žmogus kasdien su ekskrementais išskiria apie 18 milijardų bakterijų, t.y. daugiau asmenų nei žmonių pasaulyje.
Su išorine aplinka nesusijusiuose vidaus organuose (smegenyse, širdyje, kepenyse, šlapimo pūslėje ir kt.) mikrobų dažniausiai nėra. Mikrobai į šiuos organus patenka tik sergant.
Bakterijos medžiagų cikle
Mikroorganizmai apskritai ir ypač bakterijos vaidina didelį vaidmenį biologiškai svarbiuose medžiagų cikluose Žemėje, vykdant chemines transformacijas, kurios visiškai nepasiekiamos nei augalams, nei gyvūnams. Įvairius elementų ciklo etapus vykdo skirtingų tipų organizmai. Kiekvienos atskiros organizmų grupės egzistavimas priklauso nuo kitų grupių atliekamos cheminės elementų transformacijos.
Azoto ciklas
Ciklinė azoto junginių transformacija atlieka pagrindinį vaidmenį aprūpinant reikiamas azoto formas biosferos organizmus, turinčius skirtingus mitybos poreikius. Daugiau nei 90% viso azoto fiksavimo yra dėl tam tikrų bakterijų metabolinio aktyvumo.
Anglies ciklas
Biologiniam organinės anglies pavertimui anglies dioksidu, kartu su molekulinio deguonies redukcija, reikalinga bendra įvairių mikroorganizmų metabolinė veikla. Daugelis aerobinių bakterijų visiškai oksiduoja organines medžiagas. Aerobinėmis sąlygomis organiniai junginiai iš pradžių skaidomi fermentacijos būdu, o organiniai galutiniai fermentacijos produktai toliau oksiduojami anaerobiniu kvėpavimu, jei yra neorganinių vandenilio akceptorių (nitratų, sulfatų arba CO 2 ).
Sieros ciklas
Siera yra prieinama gyviems organizmams daugiausia tirpių sulfatų arba redukuotų organinių sieros junginių pavidalu.
Geležies ciklas
Kai kuriuose gėlo vandens telkiniuose yra didelė redukuotų geležies druskų koncentracija. Tokiose vietose vystosi specifinė bakterinė mikroflora – geležies bakterijos, kurios oksiduoja redukuotą geležį. Jie dalyvauja formuojant pelkių geležies rūdas ir vandens šaltinius, kuriuose gausu geležies druskų.
Bakterijos yra seniausi organizmai, atsiradę maždaug prieš 3,5 milijardo metų Archeanuose. Maždaug 2,5 milijardo metų jie dominavo Žemėje, formuodami biosferą ir dalyvavo formuojant deguonies atmosferą.
Bakterijos yra vieni paprasčiausios struktūros gyvų organizmų (išskyrus virusus). Manoma, kad jie yra pirmieji organizmai, atsiradę Žemėje.
