System för att bekämpa patogena bakterier. Andra livsmiljöer för patogena bakterier. Strukturen av bakterier och infektioner

Patogena bakterier är bakterier som kan orsaka infektion. De flesta bakterier är ofarliga eller till och med nyttiga, men vissa är patogena. En högt belastad bakteriesjukdom är tuberkulos, orsakad av bakterien Mycobacterium tuberculosis, som dödar cirka 2 miljoner människor per år, främst i Afrika söder om Sahara. Patogena bakterier bidrar till utvecklingen av andra globalt betydelsefulla sjukdomar som lunginflammation, som kan orsakas av bakterier som Streptococcus och Pseudomonas, och livsmedelsburna sjukdomar som kan orsakas av bakterier som Shigella, Campylobacter och Salmonella. Patogena bakterier orsakar också infektioner som stelkramp, tyfoidfeber, difteri, syfilis och spetälska. Patogena bakterier är också orsaken hög prestanda spädbarnsdödlighet i utvecklingsländer. Kochs postulat är standarden som fastställer sambandet mellan den orsakande mikroben och sjukdomen.

Sjukdomar

Varje typ av bakterier uppvisar en specifik effekt och orsakar symtom hos infekterade personer. Vissa, eller till och med de flesta, personer infekterade med patogena bakterier har inga symtom. Människor med försvagat immunförsvar är mer mottagliga för patogena bakterier.

Patogen känslighet

Vissa patogena bakterier orsakar sjukdom under vissa förhållanden, till exempel när de kommer in i huden genom ett skärsår, vid sexuell aktivitet eller när immunförsvaret är försvagat. Streptococcus- och Staphylococcus-bakterier är en del av hudens normala mikroflora och finns vanligtvis i sund hud eller i nasofarynxområdet. Dessa arter har dock potential att initiera hudinfektioner. De kan också orsaka sepsis, lunginflammation och hjärnhinneinflammation. Dessa infektioner kan bli ganska allvarliga och provocera ett systemiskt inflammatoriskt svar, vilket leder till allvarlig vasodilatation, chock och död. Andra bakterier är opportunistiska patogener och orsakar sjukdomar främst hos personer som lider av immunsuppression eller cystisk fibros. Exempel på dessa opportunistiska patogener inkluderar Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cenocepacia och Mycobacterium avium.

Infektioner i en specifik vävnad

Bakteriella patogener orsakar ofta infektioner i vissa delar av kroppen. Andra patogener är generalister. Bakteriell vaginos orsakas av bakterier som förändrar den vaginala mikrofloran, vilket orsakar överdriven snabb tillväxt bakterier som tränger undan laktobaciller som upprätthåller en frisk vaginal mikrobiell population. Andra icke-bakteriella vaginala infektioner omfatta: svampinfektion(candidiasis) och trichomonas (trichomoniasis). Bakteriell meningit är en bakteriell inflammation i hjärnhinnorna, det vill säga de skyddande membranen som täcker hjärnan och ryggmärgen. Bakteriell lunginflammationär en bakteriell infektion i lungorna. Urinvägsinfektioner orsakas främst av bakterier. Symtom inkluderar brådska och frekvent drift till urinering, smärta vid urinering och grumlig urin. Det främsta orsaksmedlet är coli. Urin är vanligtvis steril, men innehåller många salter samt utsöndringsprodukter. Bakterier kan stiga upp i blåsa eller njurar, orsakar cystit och nefrit. Bakteriell gastroenterit orsakas av patogena tarmbakterier. Dessa patogena arter skiljer sig vanligtvis från de vanligtvis ofarliga bakterierna i normal tarmflora. Men andra stammar av samma art kan vara patogena. Det är ibland svårt att särskilja dem, vilket är fallet med Escherichia. Bakteriella hudinfektioner inkluderar:

Mekanismer

Näringsämnen

Järn är ett ämne som är nödvändigt för människor och även för tillväxten av de flesta bakterier. För att få fritt järn utsöndrar vissa patogener proteiner som kallas sideroforer, som tar bort järn från transportproteiner genom att binda ännu hårdare till järn. När väl järn-sideroforkomplexet har bildats, fångas det av sideroforreceptorer på bakteriens yta, och järnet förs sedan in i bakterierna.

Direkt skada

När patogener väl fäster sig på värdceller kan de orsaka direkt skada eftersom patogener använder värdceller för att erhålla näringsämnen och producera avfallsprodukter. När patogener förökar sig och delar sig i värdceller, bryts cellerna vanligtvis ned och intercellulära bakterier frigörs. Vissa bakterier, såsom E. coli, Shigella, Salmonella och Neisseria gonorrhoeae, kan inducera upptag i värdepitelceller i en process som liknar fagocytos. Patogenerna kan sedan förstöra värdcellerna när de passerar igenom och drivs ut från värdcellerna genom en process av omvänd fagocytos, vilket gör att de kan komma in i andra värdceller. Vissa bakterier kan också komma in i värdceller genom att utsöndra enzymer och använda sin egen motilitet; sådan penetration i sig kan orsaka skada på värdcellen.

Produktion av toxiner

Toxiner är giftiga ämnen, som produceras av vissa mikroorganismer och ofta är den huvudsakliga faktorn som bidrar till mikroorganismernas patogena egenskaper. Endotoxiner är lipidregioner av lipopolysackarider som är en del av det yttre membranet av cellväggarna hos gramnegativa bakterier. Endotoxiner frisätts när bakterier lyseras, varför symtomen efter behandling med antibiotika initialt kan förvärras när bakterierna dör och frisätter sina endotoxiner. Exotoxiner är proteiner som produceras i patogena bakterier som en del av deras tillväxt och metabolism och är vanligast i grampositiva bakterier. Exotoxiner frigörs när bakterier dör och cellväggen bryts ner. Exotoxiner har mycket specifika effekter på kroppsvävnader och dess funktion, förstör vissa delar av värdcellen eller hämmar vissa metaboliska funktioner. Exotoxiner är bland de farligaste ämnena man känner till. Bara 1 mg botulinumexotoxin räcker för att döda en miljon marsvin. Sjukdomar som orsakas på detta sätt orsakas ofta av små mängder exotoxiner snarare än av bakterierna själva.

Behandling

Bakterieinfektioner kan behandlas med antibiotika, som klassas som bakteriedödande om de dödar bakterier, eller bakteriostatiska om de bara förhindrar tillväxt av bakterier. Det finns många typer av antibiotika och varje klass hämmar en process vars patogen skiljer sig från patogenen i värden. Till exempel hämmar antibiotikan kloramfenikol och tetracyklin den bakteriella ribosomen, men inte den strukturellt annorlunda eukaryota ribosomen, så de har selektiv toxicitet. Antibiotika används både vid behandling av mänskliga sjukdomar och i intensivt jordbruk för att främja tillväxten av djur. Båda tillämpningarna kan bidra till den snabba utvecklingen av antibiotikaresistens i bakteriepopulationer. Fagterapi kan också användas för att behandla vissa bakterieinfektioner. Infektioner kan förebyggas genom antiseptiska åtgärder som att sterilisera huden innan du använder en sprutnål och korrekt skötsel av katetrar. Kirurgiska och dentala instrument är också steriliserade för att förhindra bakteriell kontaminering. Desinfektionsmedel som blekmedel används för att döda bakterier eller andra patogener på ytor för att förhindra kontaminering och ytterligare minska risken för infektion. Bakterier i mat dödas genom tillagning till temperaturer över 73 °C (163 °F).

Lista över de mest kända patogena bakterierna

Mänskliga sjukdomar orsakade av bakterier

I människokroppen matar patogena bakterier, förökar sig snabbt och förgiftar kroppen med produkterna från deras vitala aktivitet.

Bakterier orsakar tyfus, kolera, difteri, stelkramp, tuberkulos, tonsillit, hjärnhinneinflammation, körtlar, mjältbrand, brucellos och andra sjukdomar.

En person kan bli infekterad med vissa av dessa sjukdomar genom att kommunicera med en sjuk person genom små salivdroppar när de pratar, hostar och nyser, andra genom att konsumera mat eller vatten som innehåller patogena bakterier.

Ohygieniska förhållanden, smuts, överbefolkning av människor, bristande personlig hygien skapar gynnsamma förutsättningar för snabb reproduktion och spridning patogena bakterier. Detta kan orsaka en epidemi, det vill säga en masssjukdom hos människor.

När man är smittad tuberkulosbacill en person blir sjuk tuberkulos: i lungor, njurar, skelett och vissa andra organ utvecklas små tuberkler som är benägna att förfalla. Tuberkulos är en sjukdom som kan pågå i flera år.

Tuberkulosbacill i lungorna

Plåga- en av de allvarligaste sjukdomarna - orsakad av pestbaciller. Pest är den mest övergående sjukdomen. Ibland går det bara några timmar från de första märkbara tecknen på sjukdomen till döden.

De förödande pestepidemierna i antiken var den mest fruktansvärda katastrofen. Det fanns fall då hela städer och byar dog ut av pesten.

Förknippas med patogena streptokocker och stafylokocker purulenta sjukdomar- till exempel furunkulos, streptokockhalsinflammation.

Patogena bakterier orsakar också sjukdomar hos djur och växter

Hos djur orsakar bakterier sjukdomar som körtlar, mjältbrand och brucellos. Människor kan också bli smittade av dessa sjukdomar, därför bör, till exempel, i områden där boskap lider av brucellos, obehandlad mjölk inte konsumeras.

Omkring \(300\) arter av bakterier är kända för att orsaka olika växtsjukdomar. De orsakar stor skada på växtodlingen och fältproduktionen, orsakar vissning, ruttnande av stjälkar, bladfläckar, etc.

Åtgärder för att bekämpa patogena bakterier

Det finns särskilda åtgärder för att förhindra infektionssjukdomar orsakade av patogena bakterier. Strikt medicinsk kontroll över vattenkällor och mat produkter. Vid vattenverk renas vattnet i speciella sedimenteringstankar, passerar det genom filter, kloreras och ozoniseras.

Patienter får mediciner som dödar patogena bakterier. För att förstöra bakterier i rummet där en smittsam patient befinner sig, utförs desinfektion, d.v.s. sprayning eller gasning kemikalier, vilket orsakar bakteriers död.

Mikrober- de minsta encelliga eller flercelliga levande varelserna av olika former och storlekar, såväl som levande varelser av icke-cellulär natur.

En mikrobiell cell består av en kärna (DNA-molekyl), membran och cytoplasma. Många mikrober har också rörelseorgan. De reproducerar genom enkel uppdelning på mitten. Skilj mellan patogena och icke-patogena mikrober

Baserat på typen av anpassning till näringsmiljön delas patogena mikrober in i opportunistiska och patogena.

Opportunistisk (opportunistisk) under normala förhållanden De orsakar inte skada på en person, men under vissa förhållanden, till exempel hypotermi, fasta, strålningsexponering, kan de manifestera sig (till exempel ont i halsen).

Beroende på form och storlek särskiljs de: bakterier, rickettsia, virus, svampar, protozoer, prioner.

Bakterie- encelliga organismer av växtnatur. De har dock ingen typisk cellkärna, de saknar klorofyll och plastider och förökar sig genom enkel delning på mitten. Bakterier orsakar sjukdomar som mjältbrand, pest, kolera, tuberkulos, körtlar, tularemi, stelkramp, kallbrand etc. Inkubationstiden för de flesta sjukdomar är 1-6 dagar, dödligheten är 80-100%. En typ av bakterier är spiroketer, som inte har ett skal och orsakar sjukdomar som syfilis och återfallande feber.

Beroende på formen på cellerna delas bakterier in i fyra typer:

Globulära (mikrokocker, diplokocker, streptokocker, sarcina, stafylokocker);

Stavformad (den stora majoriteten av kända bakteriearter);

filamentösa (lever i vatten; svavelbakterier, järnbakterier);

Att ha en invecklad form (vibrios, spirilla).

Virussjukdomar inkluderar: influensa, mässling, encefalit, smittkoppor, rabies, vattkoppor, röda hund, herpes, gulsot, polio, AIDS, mul- och klövsjuka, etc. Det finns bevis för att åderförkalkning och hjärtinfarkt också är resultatet av virus.

Det finns virus som kan föröka sig inuti en bakteriecell och då orsakar en sådan bakteriecell sjukdomar som kolera, dysenteri, difteri, tyfoidfeber osv.

Skilja på följande formulär virus: stavformade, sfäriska, kubiska, spermatozonformade, filamentösa. Virus delas in i 5 klasser beroende på vilken sjukdom de orsakar.

Svampar- flercelliga växtorganismer som orsakar sjukdomar som skorv, revorm etc. Svampar är inte dödliga, men är svåra att behandla och har generellt en negativ inverkan på människors hälsa.

De vanligaste sjukdomarna är: leishmaniasis, giardiasis, trypanosomiasis, trichomonas sjukdomar, toxoplasmos, coccidos, pneumocystis, malaria, etc.

prioner ( patologiska proteiner) är mer primitiva än virus. De innehåller inte ens nukleinsyror och orsakar långsamma infektioner. De förstör i synnerhet hjärnans nervceller, och personen tappar gradvis minnet, han drabbas av förlamning och manifesterar sig också senilitet, svår psykos. Prioner har en stor inkubationsperiod, vilket är anledningen till att de dyker upp vid en ålder av över 60 år.

Bakterier är den äldsta gruppen av organismer som för närvarande finns på jorden. De första bakterierna dök förmodligen upp för mer än 3,5 miljarder år sedan och i nästan en miljard år var de de enda levande varelserna på vår planet. Eftersom dessa var de första representanterna för den levande naturen hade deras kropp en primitiv struktur.

Med tiden blev deras struktur mer komplex, men än i dag anses bakterier vara de mest primitiva encelliga organismerna. Det är intressant att vissa bakterier fortfarande behåller de primitiva egenskaperna hos sina gamla förfäder. Detta observeras hos bakterier som lever i varmt svavelkällor och anoxisk silt i botten av reservoarer.

De flesta bakterier är färglösa. Endast ett fåtal är lila eller gröna. Men kolonierna av många bakterier har en ljus färg, som orsakas av frisättning av ett färgat ämne i miljön eller pigmentering av celler.

Upptäckaren av bakterievärlden var Antony Leeuwenhoek, en holländsk naturforskare från 1600-talet, som först skapade ett perfekt förstoringsmikroskop som förstorar föremål 160-270 gånger.

Bakterier klassificeras som prokaryoter och klassificeras i ett separat rike - Bakterier.

Kroppsform

Bakterier är många och olika organismer. De varierar i form.

Bakteriens namn	Bakterieform	Bakteriebild
Cocci		Kulformad
Bacill		Stångformad
Vibrio		Kommaformad
Spirillum		Spiral
Streptokocker		Kedja av kocker
Stafylokock		Kluster av kocker
Diplococcus		Två runda bakterier inneslutna i en slemkapsel

Metoder för transport

Bland bakterier finns rörliga och orörliga former. Motiler rör sig på grund av vågliknande sammandragningar eller med hjälp av flageller (tvinnade spiralformade trådar), som består av ett speciellt protein som kallas flagellin. Det kan finnas en eller flera flageller. I vissa bakterier finns de i ena änden av cellen, i andra - vid två eller över hela ytan.

Men rörelse är också inneboende i många andra bakterier som saknar flageller. Således kan bakterier som är täckta på utsidan med slem glidrörelse.

Vissa vatten- och jordbakterier som saknar flageller har gasvakuoler i cytoplasman. Det kan finnas 40-60 vakuoler i en cell. Var och en av dem är fylld med gas (förmodligen kväve). Genom att reglera mängden gas i vakuolerna kan vattenlevande bakterier sjunka ner i vattenpelaren eller stiga till dess yta, och jordbakterier kan röra sig i jordens kapillärer.

Livsmiljö

På grund av deras enkelhet i organisation och anspråkslöshet är bakterier utbredda i naturen. Bakterier finns överallt: i en droppe av även det renaste källvatten, i jordkorn, i luften, på stenar, i polarsnö, ökensand, på havsbotten, i olja utvunnen från stora djup och till och med i vatten från varma källor med en temperatur på cirka 80ºC. De lever på växter, frukter, olika djur och hos människor i tarmarna, munhålan, extremiteterna och på kroppens yta.

Bakterier är de minsta och mest talrika levande varelserna. På grund av sin lilla storlek tränger de lätt in i sprickor, sprickor eller porer. Mycket tålig och anpassad till olika levnadsförhållanden. De tål uttorkning, extrem kyla och uppvärmning upp till 90ºC utan att förlora sin livskraft.

Det finns praktiskt taget ingen plats på jorden där bakterier inte finns, utan i olika mängder. Bakteriers livsvillkor är varierande. Vissa av dem kräver atmosfäriskt syre, andra behöver det inte och kan leva i en syrefri miljö.

I luften: bakterier stiger till den övre atmosfären upp till 30 km. och mer.

Det finns särskilt många av dem i jorden. 1 g jord kan innehålla hundratals miljoner bakterier.

I vatten: i ytskikten av vatten i öppna reservoarer. Nyttiga vattenbakterier mineraliserar organiska rester.

I levande organismer: patogena bakterier kommer in i kroppen från den yttre miljön, men endast under gynnsamma förhållanden orsakar sjukdomar. Symbiotiska lever i matsmältningsorganen, hjälper till att bryta ner och absorbera mat och syntetisera vitaminer.

Extern struktur

Bakteriecellen är täckt med ett speciellt tätt skal - en cellvägg, som utför skyddande och stödjande funktioner, och ger också bakterien en permanent, karakteristisk form. En bakteries cellvägg liknar väggen i en växtcell. Den är genomtränglig: genom den näringsämnen passerar fritt in i cellen och metaboliska produkter släpps ut i miljön. Ofta producerar bakterier ett extra skyddande lager av slem ovanpå cellväggen - en kapsel. Tjockleken på kapseln kan vara många gånger större än diametern på själva cellen, men den kan också vara mycket liten. Kapseln är inte en väsentlig del av cellen den bildas beroende på de förhållanden som bakterierna befinner sig i. Det skyddar bakterierna från att torka ut.

På ytan av vissa bakterier finns långa flageller (en, två eller många) eller korta tunna villi. Flagellans längd kan vara många gånger större än bakteriens kropp. Bakterier rör sig med hjälp av flageller och villi.

Inre struktur

Inuti bakteriecellen finns tät, orörlig cytoplasma. Den har en skiktad struktur, det finns inga vakuoler, därför finns olika proteiner (enzymer) och reservnäringsämnen i själva cytoplasmans substans. Bakterieceller har ingen kärna. Ett ämne som bär ärftlig information är koncentrerat i den centrala delen av deras cell. Bakterier, - nukleinsyra - DNA. Men detta ämne bildas inte till en kärna.

Den inre organisationen av en bakteriecell är komplex och har sina egna specifika egenskaper. Cytoplasman separeras från cellväggen av det cytoplasmatiska membranet. I cytoplasman finns en huvudsubstans, eller matris, ribosomer och ett litet antal membranstrukturer som utför en mängd olika funktioner (analoger av mitokondrier, endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparat). Bakteriecellers cytoplasma innehåller ofta granulat olika former och storlekar. Granulerna kan vara sammansatta av föreningar som fungerar som en källa för energi och kol. Fettdroppar finns också i bakteriecellen.

I den centrala delen av cellen är kärnämnet lokaliserat - DNA, som inte är avgränsat från cytoplasman av ett membran. Detta är en analog av kärnan - en nukleoid. Nukleoiden har inte ett membran, en nukleolus eller en uppsättning kromosomer.

Ätmetoder

Bakterier har olika matningsmetoder. Bland dem finns autotrofer och heterotrofer. Autotrofer är organismer som självständigt kan producera organiska ämnen för sin näring.

Växter behöver kväve, men kan inte själva ta upp kväve från luften. Vissa bakterier kombinerar kvävemolekyler i luften med andra molekyler, vilket resulterar i ämnen som är tillgängliga för växter.

Dessa bakterier sätter sig i cellerna hos unga rötter, vilket leder till att det bildas förtjockningar på rötterna, så kallade knölar. Sådana knölar bildas på rötterna av växter av baljväxtfamiljen och några andra växter.

Rötterna förser bakterierna med kolhydrater, och bakterierna förser rötterna med kvävehaltiga ämnen som kan tas upp av växten. Deras samboskap är ömsesidigt fördelaktigt.

Växtrötter utsöndrar mycket organiskt material(socker, aminosyror och annat) som bakterier livnär sig på. Därför sätter sig särskilt många bakterier i jordlagret som omger rötterna. Dessa bakterier omvandlar döda växtrester till växttillgängliga ämnen. Detta jordlager kallas rhizosfären.

Det finns flera hypoteser om penetration av knölbakterier i rotvävnad:

• genom skada på epidermal och cortexvävnad;
• genom rothår;
• endast genom det unga cellmembranet;
• tack vare sällskapsbakterier som producerar pektinolytiska enzymer;
• på grund av stimulering av syntesen av B-indolättiksyra från tryptofan, alltid närvarande i växtrotsekret.

Processen för införande av knölbakterier i rotvävnad består av två faser:

• infektion av rothår;
• process av knölbildning.

I de flesta fall förökar sig den invaderande cellen aktivt, bildar så kallade infektionstrådar och rör sig i form av sådana trådar in i växtvävnaden. Knölbakterier som kommer från infektionstråden fortsätter att föröka sig i värdvävnaden.

Fylld med snabbt förökande celler av knölbakterier växtceller börja dela sig kraftigt. Kopplingen av en ung knöl med roten av en baljväxt sker tack vare vaskulära fibrösa buntar. Under funktionsperioden är knölarna vanligtvis täta. När optimal aktivitet inträffar får knölarna en rosa färg (tack vare leghemoglobinpigmentet). Endast de bakterier som innehåller leghemoglobin kan fixera kväve.

Knölbakterier skapar tiotals och hundratals kilo kvävegödselmedel per hektar jord.

Ämnesomsättning

Bakterier skiljer sig från varandra i sin ämnesomsättning. I vissa sker det med deltagande av syre, i andra - utan det.

De flesta bakterier livnär sig på färdiga organiska ämnen. Endast ett fåtal av dem (blågröna eller cyanobakterier) kan skapa organiska ämnen från oorganiska. De spelade en viktig roll i ackumuleringen av syre i jordens atmosfär.

Bakterier absorberar ämnen från utsidan, river sina molekyler i bitar, sätter ihop sitt skal från dessa delar och fyller på innehållet (så här växer de) och kastar ut onödiga molekyler. Bakteriens skal och membran gör att den endast absorberar de nödvändiga ämnena.

Om skalet och membranet på en bakterie var helt ogenomträngliga skulle inga ämnen komma in i cellen. Om de var genomsläppliga för alla ämnen skulle innehållet i cellen blandas med mediet – lösningen som bakterien lever i. För att överleva behöver bakterier ett skal som låter nödvändiga ämnen passera igenom, men inte onödiga ämnen.

Bakterien tar upp näringsämnen som finns nära den. Vad händer sen? Om det kan röra sig självständigt (genom att flytta ett flagellum eller trycka tillbaka slem), så rör det sig tills det hittar de nödvändiga ämnena.

Om den inte kan röra sig, väntar den tills diffusion (förmågan hos molekyler av ett ämne att tränga in i snåret av molekyler av ett annat ämne) för de nödvändiga molekylerna till det.

Bakterier utför tillsammans med andra grupper av mikroorganismer ett enormt kemiskt arbete. Genom att omvandla olika föreningar får de den energi och de näringsämnen som behövs för deras liv. Metaboliska processer, metoder för att erhålla energi och behovet av material för att bygga ämnen i deras kroppar är olika i bakterier.

Andra bakterier tillgodoser alla behov av kol som behövs för syntesen av organiska ämnen i kroppen på bekostnad av organiska föreningar. De kallas autotrofer. Autotrofa bakterier kan syntetisera organiska ämnen från oorganiska. Bland dem finns:

Kemosyntes

Användningen av strålningsenergi är det viktigaste, men inte det enda sättet att skapa organiskt material från koldioxid och vatten. Det är kända bakterier som inte använder solljus som energikälla för sådan syntes, utan energin från kemiska bindningar som uppstår i organismers celler under oxidation av vissa oorganiska föreningar - svavelväte, svavel, ammoniak, väte, salpetersyra, järnföreningar av järn och mangan. Bildas med hjälp av detta kemisk energi De använder organiskt material för att bygga upp kroppens celler. Därför kallas denna process kemosyntes.

Den viktigaste gruppen av kemosyntetiska mikroorganismer är nitrifierande bakterier. Dessa bakterier lever i jorden och oxiderar ammoniak som bildas under sönderfall av organiska rester till salpetersyra. Den senare reagerar med mineralföreningar i jorden och förvandlas till salter av salpetersyra. Denna process sker i två faser.

Järnbakterier omvandlar järnhaltigt järn till järnoxid. Den resulterande järnhydroxiden sedimenterar och bildar den så kallade myrjärnmalmen.

Vissa mikroorganismer existerar på grund av oxidationen av molekylärt väte, vilket ger en autotrof näringsmetod.

Ett karakteristiskt drag hos vätebakterier är förmågan att byta till en heterotrof livsstil när de förses med organiska föreningar och frånvaron av väte.

Således är kemoautotrofer typiska autotrofer, eftersom de självständigt syntetiserar från oorganiska ämnen nödvändiga organiska föreningar, snarare än att ta dem färdiggjorda från andra organismer, som heterotrofer. Kemoautotrofa bakterier skiljer sig från fototrofa växter i deras fullständiga oberoende av ljus som energikälla.

Bakteriell fotosyntes

Vissa pigmenthaltiga svavelbakterier (lila, gröna), som innehåller specifika pigment - bakterioklorofyller, kan absorbera solenergi, med hjälp av vilken vätesulfid i deras kroppar bryts ner och frigör väteatomer för att återställa motsvarande föreningar. Denna process har mycket gemensamt med fotosyntes och skiljer sig endast genom att hos lila och gröna bakterier är vätedonatorn svavelväte (ibland karboxylsyror), och i gröna växter är det vatten. I båda av dem utförs separationen och överföringen av väte på grund av energin från absorberade solstrålar.

Denna bakteriella fotosyntes, som sker utan frigöring av syre, kallas fotoreduktion. Fotoreduktion av koldioxid är förknippad med överföring av väte inte från vatten, utan från vätesulfid:

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

Den biologiska betydelsen av kemosyntes och bakteriell fotosyntes på planetarisk skala är relativt liten. Endast kemosyntetiska bakterier spelar en betydande roll i processen för svavelcykling i naturen. Absorberas gröna växter i form av svavelsyrasalter reduceras svavel och blir en del av proteinmolekyler. Vidare, när döda växt- och djurrester förstörs av förruttnande bakterier, frigörs svavel i form av vätesulfid, som oxideras av svavelbakterier till fritt svavel (eller svavelsyra), vilket bildar sulfiter i jorden som är tillgängliga för växter. Kemo- och fotoautotrofa bakterier är viktiga i kväve- och svavelcykeln.

Sporulation

Sporer bildas inuti bakteriecellen. Under sporuleringsprocessen genomgår bakteriecellen ett antal biokemiska processer. Mängden fritt vatten i den minskar, enzymatisk aktivitet. Detta säkerställer sporernas motståndskraft mot ogynnsamma miljöförhållanden (hög temperatur, hög saltkoncentration, torkning, etc.). Sporulation är karakteristisk för endast en liten grupp bakterier.

Tvister är inte ett nödvändigt steg livscykel bakterie. Sporulation börjar endast med brist på näringsämnen eller ackumulering av metaboliska produkter. Bakterier i form av sporer kan länge sedan vara i vila. Bakteriesporer tål långvarig kokning och mycket lång frysning. När gynnsamma förhållanden uppstår gror sporen och blir livskraftig. Bakteriesporer är en anpassning för att överleva under ogynnsamma förhållanden.

Fortplantning

Bakterier förökar sig genom att dela en cell i två. Efter att ha nått en viss storlek delar sig bakterien i två identiska bakterier. Sedan börjar var och en av dem mata, växer, delar sig och så vidare.

Efter cellförlängning bildas gradvis en tvärgående septum, och sedan separeras dottercellerna; I många bakterier, under vissa förhållanden, efter delning, förblir celler anslutna i karakteristiska grupper. I det här fallet, beroende på delningsplanets riktning och antalet delningar, uppstår olika former. Reproduktion genom knoppning sker som ett undantag hos bakterier.

Under gynnsamma förhållanden sker celldelning hos många bakterier var 20-30:e minut. Med en sådan snabb fortplantning kan avkomman från en bakterie på 5 dagar bilda en massa som kan fylla alla hav och oceaner. En enkel beräkning visar att 72 generationer (720 000 000 000 000 000 000 celler) kan bildas per dag. Om omvandlas till vikt - 4720 ton. Detta händer dock inte i naturen, eftersom de flesta bakterier snabbt dör under påverkan av solljus, uttorkning, brist på mat, uppvärmning till 65-100ºC, som ett resultat av kamp mellan arter, etc.

Bakterien (1), som har absorberat tillräckligt med mat, ökar i storlek (2) och börjar förbereda sig för reproduktion (celldelning). Dess DNA (i en bakterie är DNA-molekylen sluten i en ring) fördubblas (bakterien producerar en kopia av denna molekyl). Båda DNA-molekylerna (3,4) befinner sig fästa vid bakteriens vägg och, när bakterien förlängs, flyttas de isär (5,6). Först delar sig nukleotiden, sedan cytoplasman.

Efter divergensen av två DNA-molekyler uppstår en förträngning på bakterien, som gradvis delar upp bakteriekroppen i två delar som var och en innehåller en DNA-molekyl (7).

Det händer (kl Bacillus hö), två bakterier håller ihop, och en bro bildas mellan dem (1,2).

Bygeln transporterar DNA från en bakterie till en annan (3). Väl i en bakterie flätas DNA-molekyler samman, klibbar ihop på vissa ställen (4) och byter sedan sektioner (5).

Bakteriernas roll i naturen

Gyre

Bakterier är den viktigaste länken i det allmänna kretsloppet av ämnen i naturen. Växter skapar komplexa organiska ämnen från koldioxid, vatten och mineralsalter i jorden. Dessa ämnen återgår till marken med döda svampar, växter och djurkroppar. Bakterier bryter ner komplexa ämnen till enkla, som sedan används av växter.

Bakterier förstör komplexa organiska ämnen från döda växter och djurkroppar, utsöndringar av levande organismer och olika avfall. När de livnär sig på dessa organiska ämnen förvandlar saprofytiska sönderfallsbakterier dem till humus. Det här är ett slags ordnare på vår planet. Således deltar bakterier aktivt i kretsloppet av ämnen i naturen.

Markbildning

Eftersom bakterier sprids nästan överallt och finns i ett stort antal, bestämmer de till stor del olika processer, som förekommer i naturen. På hösten faller löven på träd och buskar, grässkott ovan jord dör, gamla grenar faller av och då och då faller stammarna av gamla träd. Allt detta förvandlas gradvis till humus. I 1 cm3. Ytskiktet av skogsjord innehåller hundratals miljoner saprofytiska jordbakterier av flera arter. Dessa bakterier omvandlar humus till olika mineraler, som kan tas upp från jorden av växtrötter.

Vissa jordbakterier kan ta upp kväve från luften och använda det i livsviktiga processer. Dessa kvävefixerande bakterier lever självständigt eller bosätter sig i baljväxternas rötter. Efter att ha penetrerat baljväxternas rötter orsakar dessa bakterier tillväxten av rotceller och bildandet av knölar på dem.

Dessa bakterier producerar kväveföreningar som växter använder. Bakterier får kolhydrater och mineralsalter från växter. Det finns alltså en nära relation mellan baljväxten och knölbakterierna, vilket är fördelaktigt för både den ena och den andra organismen. Detta fenomen kallas symbios.

Tack vare symbios med knölbakterier berikar baljväxter jorden med kväve, vilket bidrar till att öka avkastningen.

Utbredning i naturen

Mikroorganismer finns överallt. De enda undantagen är kratrarna av aktiva vulkaner och små områden vid epicentra av exploderade atombomber. Varken låga temperaturer I Antarktis stör varken kokande jetstrålar av gejsrar eller mättade saltlösningar i saltbassänger, eller stark insolering av bergstoppar eller hård bestrålning av kärnreaktorer förekomsten och utvecklingen av mikrofloran. Alla levande varelser interagerar ständigt med mikroorganismer, ofta inte bara deras förråd, utan också deras distributörer. Mikroorganismer är infödda på vår planet och utforskar aktivt de mest otroliga naturliga substraten.

Jordens mikroflora

Antalet bakterier i jorden är extremt stort - hundratals miljoner och miljarder individer per gram. Det finns mycket fler av dem i jord än i vatten och luft. Det totala antalet bakterier i jordar förändras. Antalet bakterier beror på typen av jord, deras tillstånd och djupet på lagren.

På ytan av jordpartiklar finns mikroorganismer i små mikrokolonier (20-100 celler vardera). De utvecklas ofta i tjockleken av proppar av organiskt material, på levande och döende växtrötter, i tunna kapillärer och inuti klumpar.

Jordens mikroflora är mycket varierande. Här finns olika fysiologiska grupper av bakterier: förruttnelsebakterier, nitrifierande bakterier, kvävefixerande bakterier, svavelbakterier etc. bland dem finns aeroba och anaeroba, spor- och icke-sporformer. Mikroflora är en av faktorerna i jordbildningen.

Området för utveckling av mikroorganismer i jorden är zonen som gränsar till rötterna av levande växter. Den kallas rhizosfären, och den totala mängden mikroorganismer som finns i den kallas rhizosfärens mikroflora.

Mikroflora av reservoarer

Vatten - naturlig miljö, vart i stora mängder mikroorganismer utvecklas. Huvuddelen av dem kommer in i vattnet från jorden. En faktor som bestämmer antalet bakterier i vattnet och närvaron av näringsämnen i det. Det renaste vattnet kommer från artesiska brunnar och källor. Öppna reservoarer och floder är mycket rika på bakterier. Det största antalet bakterier finns i ytskikten av vatten, närmare stranden. När du rör dig bort från stranden och ökar i djup minskar antalet bakterier.

Rent vatten innehåller 100-200 bakterier per ml, och förorenat vatten innehåller 100-300 tusen eller mer. Det finns många bakterier i bottenslammet, särskilt i ytskiktet, där bakterierna bildar en hinna. Denna film innehåller mycket svavel- och järnbakterier, som oxiderar svavelväte till svavelsyra och därigenom förhindrar att fiskar dör. Det finns fler sporbärande former i silt, medan icke-sporbärande former dominerar i vatten.

När det gäller artsammansättning liknar vattenmikrofloran jordmikrofloran, men det finns också specifika former. Genom att förstöra olika avfall som kommer ut i vattnet genomför mikroorganismer successivt den så kallade biologiska reningen av vatten.

Luftmikroflora

Luftens mikroflora är mindre talrik än mikrofloran av jord och vatten. Bakterier stiger upp i luften med damm, kan stanna där en tid och sedan slå sig ner på jordens yta och dö av brist på näring eller under påverkan av ultravioletta strålar. Antalet mikroorganismer i luften beror på geografiskt område, terräng, tid på året, dammföroreningar, etc. varje dammfläck är en bärare av mikroorganismer. De flesta bakterier finns i luften ovanför industriföretag. Luften på landsbygden är renare. Den renaste luften finns över skogar, berg och snöiga områden. De övre luftlagren innehåller färre mikrober. Luftmikrofloran innehåller många pigmenterade och sporbärande bakterier, som är mer resistenta än andra mot ultravioletta strålar.

Mikroflora i människokroppen

Människokroppen, även en helt frisk, är alltid en bärare av mikroflora. När människokroppen kommer i kontakt med luft och jord, kommer olika mikroorganismer, inklusive patogena (stelkrampsbaciller, gas gangren och så vidare.). De mest utsatta delarna av människokroppen är förorenade. E. coli och stafylokocker finns på händerna. Det finns över 100 typer av mikrober i munhålan. Munnen är med sin temperatur, luftfuktighet och näringsrester en utmärkt miljö för utveckling av mikroorganismer.

Magen har en sur reaktion, så majoriteten av mikroorganismerna i den dör. Börjar med tunntarm reaktionen blir alkalisk, dvs. gynnsamt för mikrober. Mikrofloran i tjocktarmen är mycket varierande. Varje vuxen utsöndrar cirka 18 miljarder bakterier dagligen i avföring, d.v.s. fler individer än människor på jorden.

Inre organ som inte är kopplade till den yttre miljön (hjärna, hjärta, lever, urinblåsa etc.) är vanligtvis fria från mikrober. Mikrober kommer in i dessa organ endast under sjukdom.

Bakterier i ämnens kretslopp

Mikroorganismer i allmänhet och bakterier i synnerhet spelar en stor roll i de biologiskt viktiga kretsloppen av ämnen på jorden och genomför kemiska omvandlingar som är helt otillgängliga för varken växter eller djur. Olika stadier av kretsloppet av element utförs av organismer av olika typer. Varje existens separat grupp organismer beror på den kemiska omvandlingen av grundämnen som utförs av andra grupper.

Kvävets kretslopp

Den cykliska omvandlingen av kvävehaltiga föreningar spelar en primär roll för att tillföra de nödvändiga formerna av kväve till organismer i biosfären med olika näringsbehov. Över 90 % av den totala kvävefixeringen beror på den metaboliska aktiviteten hos vissa bakterier.

Kolets kretslopp

Biologisk omvandling av organiskt kol till koldioxid, åtföljd av minskningen av molekylärt syre, kräver den gemensamma metaboliska aktiviteten hos olika mikroorganismer. Många aeroba bakterier utföra fullständig oxidation av organiska ämnen. Under aeroba förhållanden bryts organiska föreningar initialt ned genom jäsning, och de organiska slutprodukterna från jäsningen oxideras ytterligare genom anaerob andning om oorganiska väteacceptorer (nitrat, sulfat eller CO 2 ) är närvarande.

Svavelcykel

Svavel är tillgängligt för levande organismer främst i form av lösliga sulfater eller reducerade organiska svavelföreningar.

Järncykeln

I vissa reservoarer med färskvatten Reducerade järnsalter finns i höga koncentrationer. På sådana platser utvecklas en specifik bakteriemikroflora - järnbakterier, som oxiderar reducerat järn. De deltar i bildandet av myrjärnmalmer och vattenkällor rika på järnsalter.

Bakterier är de äldsta organismerna, som förekom för cirka 3,5 miljarder år sedan i arkeiska havet. Under cirka 2,5 miljarder år dominerade de jorden och bildade biosfären och deltog i bildandet av syreatmosfären.

Bakterier är en av de enklast strukturerade levande organismerna (förutom virus). De tros vara de första organismerna som dyker upp på jorden.