Acasă » Bogolyubov » Bacteriile sunt capabile, ca urmare a activității lor de viață. Bacteriile, diversitatea lor. Structura. Activitatea vieții. volumul pieptului scade

Bacteriile sunt capabile, ca urmare a activității lor de viață. Bacteriile, diversitatea lor. Structura. Activitatea vieții. volumul pieptului scade

Solurile care sunt prezente astăzi pe Pământ s-au format ca urmare a activității bacteriilor. Prin prelucrarea particulelor minerale de roci și amestecarea acestora cu produsele prelucrării compușilor organici morți și rezultatul propriei activități vitale, microorganismele au transformat treptat văile stâncoase fără viață ale planetei noastre în pământuri fertile. Microorganismele și bacteriile vii sunt cel mai important element al lanțului ciclului natural din natură. Se crede că ele sunt motorul acestui proces.

Există o mulțime de ele în natură: doar un gram de sol de pădure conține zeci și chiar sute de milioane de bacterii din sol din diferite specii și subspecii.

Ciclul natural

În timpul procesului de creștere, plantele reproduc substanțe organice complexe din substanțe simple: apă, săruri minerale și dioxid de carbon. Microorganismele care trăiesc în sol, ca urmare a activității lor vitale, procesează părțile moarte ale plantelor și organismelor moarte în humus, descompunând astfel substanțele complexe în unele simple. Plantele pot folosi din nou aceste componente pentru dezvoltarea și creșterea lor.

Distribuția microorganismelor din sol

Există o mulțime de bacterii în jurul nostru și sunt distribuite aproape peste tot. Ele nu se găsesc decât în craterele vulcanilor activi și în zone mici ale site-urilor de testare în care au loc explozii de arme atomice. Nicio altă condiție de mediu dure nu interferează cu existența bacteriilor. Ei suportă calm ghețarii Antarcticii și trăiesc în apa izvoarelor fierbinți, se adaptează calm la nisipurile fierbinți ale deșerților fierbinți și trăiesc pe versanții stâncoși ai vârfurilor muntilor. Sunt atât de multe, încât este foarte posibil să nu știm nici măcar unele dintre numele bacteriilor din sol. Pe Pământ, toate ființele vii interacționează în mod constant cu microflora, jucând adesea rolul de gardian și distribuitor al acesteia.

Microflora solului este foarte bogată și diversă. Până la un miliard de bacterii pot fi găsite într-un singur centimetru cub. Cu toate acestea, populația de microorganisme din sol se poate schimba. Aceasta depinde de tipul și compoziția solului, de starea acestuia, precum și de adâncimea stratului studiat.

Cum se hrănesc bacteriile?

Microorganismele din sol pot obține energie în mai multe moduri. Unele dintre bacteriile din acest grup sunt autotrofe, adică pot produce în mod independent propriile substanțe pentru nutriție, iar unele dintre ele folosesc compuși organici ca hrană. Este ultimul grup, reprezentând bacterii heterotrofe, care merită o atenție specială. Printre reprezentanții heterotrofici ai regnului microorganismelor, se disting trei grupuri principale de bacterii:

Fiecare dintre aceste categorii nu numai că are un mod diferit de a mânca, ci și un stil de viață complet diferit. Unele specii pot exista doar într-un mediu aerisit sau cu lapte fermentat, unele microorganisme au nevoie de procesul de putrezire și descompunere pentru a exista pe deplin, iar unii reprezentanți se pot simți grozav într-un spațiu fără aer. Astfel de bacterii pot fi găsite absolut peste tot pe planeta noastră.

Bacteriile din sol

Habitatul acestor bacterii este solul. Sunt cele mai mici microorganisme unicelulare. Aceste creaturi trăiesc în pelicule subțiri de apă din sol din jurul sistemelor radiculare ale diferitelor plante. Datorită dimensiunilor lor mici, ele pot crește, dezvolta și se pot adapta la condițiile de mediu în schimbare rapidă mult mai repede decât alte microorganisme mai mari și mai complexe. Particularitățile formei lor permit acestor bacterii să se adapteze perfect la mediul lor, astfel încât structura lor a rămas neschimbată de-a lungul istoriei evoluției. De obicei, astfel de microorganisme sunt sferice, în formă de tijă sau au o geometrie curbă.

În cea mai mare parte, bacteriile din sol sunt chemosintetice, adică se hrănesc cu produse obținute ca urmare a reacțiilor redox cu participarea dioxidului de carbon. În procesul activității lor de viață, ei produc substanțe necesare creșterii și dezvoltării altor microorganisme.

Familia microorganismelor din sol este destul de diversă. Bacteriile prezente aici sunt:

Fixatori de azot

Capacitatea unică a acestui grup de bacterii din sol este capacitatea de a absorbi moleculele de azot din aer, ceea ce este imposibil pentru plante. Cu toate acestea, ca urmare a sintezei produse de fixatorii de azot, azotul poate fi absorbit de plante. Pe baza modului lor de existență, aceste bacterii sunt împărțite în viață liberă și simbioți, adică cele care trebuie să interacționeze cu alte microorganisme.

Fixatorii de azot nodulali sunt simbioți care au o formă ovală alungită sau în formă de tijă. De obicei, ele interacționează cu leguminoase precum mazărea, lintea, lucerna etc.

După ce s-au instalat în sistemul radicular, formează noduli sferici care sunt vizibili chiar și cu ochiul liber și trăiesc în interiorul lor. Simbioza bacteriilor și plantelor aduce beneficii reciproce. Acest tip de microorganism furnizează azot rizomilor, în timp ce nutriția bacteriilor din sol are loc prin prelucrarea produselor obținute direct din plantă și particulele sale moarte. Pentru multe plante, sigiliile nodulare sunt singura sursă de compuși care conțin azot. Cu toate acestea, în mediile cu un conținut ridicat de azot, microorganismele nodulare încetează să interacționeze cu unele plante. Sunt foarte selective și sunt activate doar la anumite tipuri și soiuri.

Astăzi se obișnuiește să se împartă organismele fixatoare de azot în două grupuri. Primul grup este microbii care pot intra în simbioză cu plantele. Acestea includ specii precum Rhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Sinorhizobium și Azorhizobium, care pot trăi liber fără a interacționa. Al doilea grup de fixatori asociativi de azot din sol sunt cei mai adaptați existenței libere în sol. Exemple de bacterii din sol includ Azospirillum, Pseudomonas, Agrobacterium, Klebsiella, Bacillus, Enterobacter, Flavobacterium Arthrobacter, Clostridium, Azotobacter, Beijerinckia și alte genuri.

Bacteriile putrezite

Saprofitele (bacteriile putrezite) trăiesc de obicei la suprafața solului. Ei trăiesc în straturile superioare ale solului, pe părțile moarte ale sistemelor radiculare ale plantelor și pe suprafața larvelor moarte. Ei folosesc țesut organic mort ca sursă a activității lor vitale: se găsesc în cantități uriașe pe rămășițele animalelor, frunzele căzute și fructele plantelor. Rezultatul activității lor vitale este descompunerea rapidă și eliminarea țesutului mort. Ele îmbunătățesc semnificativ compoziția solului, umplându-l cu nutrienți.

Majoritatea reprezentanților bacteriilor din sol aparțin familiei saprofite. Există două tipuri de astfel de microorganisme. Unii dintre ei trăiesc în medii fără oxigen, în timp ce alții au nevoie cu siguranță de aer pentru o viață deplină. Acestea sunt organisme libere care nu intră niciodată în simbioză.

Saprofitele sunt destul de pretențioase când vine vorba de compuși organici nutritivi. Orice produs pe care îl prelucrează trebuie să conțină anumite componente, ceea ce afectează procesul de creștere, dezvoltare și viață. Compușii nutritivi esențiali sunt:

compuși care conțin azot sau un anumit set de aminoacizi;
vitamine, proteine și compuși de carbohidrați;
peptide, nucleotide.

Cum funcționează procesul

Degradarea materiei organice se produce din cauza faptului ca microorganismele care contribuie la descompunerea materiei au metabolism. Ca rezultat al acestui proces, legăturile chimice ale moleculelor tisulare care conțin compuși de azot sunt distruse. Nutriția microorganismelor se realizează datorită captării elementelor care conțin proteine și aminoacizi. Ca urmare a fermentației produselor care intră în organismul bacteriilor, amoniacul și hidrogenul sulfurat sunt eliberate din compușii proteici. În acest fel, microorganismele primesc energie pentru existența lor ulterioară.

În natură, bacteriile de degradare joacă un rol primordial în refacerea și mineralizarea solului. De aici și numele comun pentru bacteriile de acest tip - descompozitor. În procesul activității lor de viață, descompozitorii transformă substanțele organice și biomasa în cei mai simpli compuși CO 2 , H 2 O , NH 3 și alții. Printre bacteriile putrefactive sunt răspândite microorganismele amonifiante - enterobacterii care nu formează spori, bacili și clostridii care formează spori.

Bacteriile de fermentare

Modul în care bacteriile de fermentație din sol se hrănesc este prin procesarea zaharurilor organice. În mediul natural, se găsesc de obicei pe suprafața plantelor, fructelor și fructelor de pădure, în produsele lactate și în diferite straturi ale epiteliului păsărilor, animalelor, peștilor și oamenilor. Ca urmare a activității lor vitale, produsele se acru cu formarea de acid lactic. Datorită acestei proprietăți, ele sunt utilizate pe scară largă la prepararea tuturor tipurilor de starters și a produselor lactate fermentate. Bacteriile de acid lactic sunt, de asemenea, participanții principali la însilozarea hranei pentru plante pentru animalele de fermă.

Microorganismele de acid lactic din sol au predominant două forme - pot fi alungite sub formă de baston sau au o formă sferică.

Bacterii patogene

Bacteriile de putrefacție (saprofite) și alți microbi oportuniști care pătrund în corpul uman din mediul înconjurător pot provoca, în anumite condiții, boli severe atât la oameni, cât și la animale. Persoanele cu sistem imunitar slăbit și pacienții care suferă de deficiență de vitamine, nevroze și surmenaj constant sunt în mod special susceptibili la acest efect. Există cazuri în care bolile cauzate de microflora rezidentă sunt fatale.

Microorganismele saprofite, care au intrat în corpul uman, pot provoca șoc bacterian, care se dezvoltă ca urmare a pătrunderii în sânge a unui număr mare de microorganisme patogene condiționat și a produselor lor metabolice. De obicei, acest fenomen apare pe fondul infecțiilor focale pe termen lung.

Adesea, reprezentanții microflorei rezidente ale solului contribuie la apariția proceselor inflamatorii și a abceselor purulente în organism.

Cu toate acestea, microorganismele oportuniste pot avea un impact negativ asupra organismului ființelor vii numai atunci când apar factori favorabili activității lor vitale. Pentru a îmbunătăți solurile solului, îmbogățirea și mineralizarea acestora, este necesară o astfel de microfloră. La urma urmei, fără el, pământurile vor înceta deloc să fie fertile, iar acest lucru va deveni, fără îndoială, un factor negativ pentru ciclul natural al vieții pe Pământ.

Luptă împotriva oaspeților rău intenționați

Este bine cunoscut faptul că saprofitele, o dată în mâncare, provoacă alterarea. De regulă, un astfel de proces este însoțit de o eliberare mare de substanțe toxice pentru oameni, hidrogen sulfurat și amoniac. Substratul se poate încălzi, uneori până la arderea spontană. Prin urmare, omul creează condiții în care microorganismele care provoacă putrezirea și descompunerea își pierd capacitatea de a se reproduce sau de a muri cu totul. Astfel de măsuri includ pasteurizarea, sterilizarea, sărarea, afumarea, fierberea, îndulcirea sau uscarea produselor.

Funcțiile și importanța bacteriilor

Microorganismele din sol contribuie la descompunerea rapidă a materiei organice nevii, formând în același timp humus de înaltă calitate în diferite straturi de sol, necesar pentru dezvoltarea normală a plantelor. Unele bacterii sunt capabile să asimileze sursele din sol de azot, fosfor și fier. Ele pot transforma sau redistribui metaboliții între părțile plantei. Microorganismele endorfitice care trăiesc în straturile interioare ale sistemului radicular al plantelor au un efect pozitiv asupra creșterii și dezvoltării lor. Acest grup de bacterii nu numai că luptă cu microorganismele patogene, dar este chiar capabil să producă vitamine și hormoni pentru plantă. Prin urmare, importanța microflorei solului este dificil de supraestimat.

Termină propoziția.

1) Codul genetic conține informații despre...

2) Deoarece sinteza proteinelor nu are loc direct pe ADN, rolul ADN-ului este jucat de..., care este trimis la locul sintezei proteinelor.

3) Procesul de rescriere a informațiilor de la ADN în ARNm se numește.....

4) Translația în timpul biosintezei proteinelor în celulă se realizează în .....

5) Etapa finală a sintezei proteinelor este controlată de un codon numit .....

6) Mărimea regiunii ARNm ocupată de un ribozom în timpul translației corespunde cu……..nucleotidele.

7) Toate substanțele organice de care au nevoie sunt sintetizate folosind energia luminoasă.....

8) Fotosistemele 1 și 2 diferă unul de celălalt, în primul rând.....

9) Reacțiile luminoase ale fotosintezei au loc……

10) Produșii finali ai reacțiilor întunecate ale fotosintezei sunt...

11) Bacteriile nitrificatoare din sol care efectuează chimiosinteza primesc energie pentru funcțiile lor vitale datorită reacțiilor ...

12) Esența respirației celulare este...

13) În cele mai multe cazuri, respirația celulară folosește în principal...

14) În stadiul de oxigen în timpul respirației aerobe, acidul piruvic este oxidat la...

15) Randamentul net al moleculelor de ATP în reacțiile de glicoliză în timpul descompunerii unei molecule de glucoză este...

1. Totalitatea indivizilor aceleiași specii care trăiesc într-un anumit spațiu, se încrucișează liber și produc descendenți este

sistem genetic.

2. Ce definiție a dat Charles Darwin variabilității ereditare?

3. Nume modern pentru variabilitatea individuală (nedefinită).

4. Strămoșul câinelui conform definiției lui Charles Darwin.

5. Ce tip de selecție artificială este selecția inconștientă?

6. Lupta pentru existență între specii.

7. Lupta pentru habitat între păsări din aceeași specie înainte de reproducere.

8. Cum se numește lupta dintre indivizii aceleiași specii pentru hrană, spațiu, lumină, umiditate?

9. Un organ al unui cactus care îndeplinește o funcție fotosintetică.

10. Un organism care intră în hibernare de vară ca urmare a adaptării la condițiile de mediu pentru a-și menține funcțiile vitale.

11. Ce se formează ca rezultat al selecției naturale?

12. Apariția anumitor caracteristici la organisme pentru existența în condiții de mediu.

13. Ce culoare se referă la starea de sănătate a organismelor care trăiesc în zone deschise și care pot fi accesibile inamicilor?

14. Cărui tip de fitness îi aparține culoarea strălucitoare și atractivă a organismelor?

15. Cărui tip de fitness îi aparține asemănarea formei unui căluț de mare și a unui pește pipă cu alge?

16. Ce tip de adaptare include depozitarea alimentelor pentru iarnă și îngrijirea puilor?

17. Un criteriu care arată asemănarea caracteristicilor externe și interne ale indivizilor aceleiași specii.

18. Un criteriu care determină habitatul ocupat al fiecărei specii.

19. Criteriul speciei, arătând neîncrucișarea indivizilor de diferite specii.

20. Un criteriu care determină diferența în comportamentul organismelor.

21. Rezultatul microevoluției.

cuvinte încrucișate:

4.Organisme care folosesc energia substanțelor anorganice pentru viața lor.
5.Organisme care folosesc substanțe organice pentru alimentație.
6. Celula bacteriană are o înveliș dens, adaptat să reziste la condiții nefavorabile.
7. Bacteriile care au o formă întortocheată.

Conținutul articolului

un grup mare de microorganisme unicelulare caracterizate prin absența unui nucleu celular înconjurat de o membrană. În același timp, materialul genetic al bacteriei (acid dezoxiribonucleic sau ADN) ocupă un loc foarte specific în celulă - o zonă numită nucleoid. Organismele cu o astfel de structură celulară sunt numite procariote ("pre-nucleare"), spre deosebire de toate celelalte - eucariote ("cu adevărat nucleare"), al căror ADN este situat într-un nucleu înconjurat de o coajă.

Bacteriile, considerate anterior plante microscopice, sunt acum clasificate în regnul independent Monera - unul dintre cinci din sistemul actual de clasificare, alături de plante, animale, ciuperci și protisti.

Dovezi fosile.

Bacteriile sunt probabil cel mai vechi grup cunoscut de organisme. Structuri de piatră stratificată - stromatolite - datate în unele cazuri de la începutul Arheozoicului (Arheic), adică. apărut în urmă cu 3,5 miliarde de ani, este rezultatul activității vitale a bacteriilor, de obicei fotosintetizante, așa-numitele. Algă verde-albăstruie. Structuri similare (filme bacteriene impregnate cu carbonați) se formează și astăzi, în principal în largul coastei Australiei, Bahamas, în Golful California și Persic, dar sunt relativ rare și nu ating dimensiuni mari, deoarece organismele erbivore se hrănesc cu ele, precum gasteropodele. În zilele noastre, stromatoliții cresc mai ales acolo unde aceste animale sunt absente din cauza salinității ridicate a apei sau din alte motive, dar înainte de apariția formelor erbivore în cursul evoluției, aceștia puteau atinge dimensiuni enorme, constituind un element esențial al apelor oceanice de mică adâncime, comparabil cu cel modern. recif de corali. În unele roci antice, au fost găsite sfere minuscule carbonizate, despre care se crede că sunt, de asemenea, rămășițe de bacterii. Primele nucleare, i.e. eucariote, celulele au evoluat din bacterii cu aproximativ 1,4 miliarde de ani în urmă.

Ecologie.

Bacteriile sunt abundente în sol, pe fundul lacurilor și oceanelor – oriunde se acumulează materia organică. Ei trăiesc în frig, când termometrul este puțin peste zero și în izvoare fierbinți acide cu temperaturi peste 90 ° C. Unele bacterii tolerează salinitate foarte mare; în special, sunt singurele organisme găsite în Marea Moartă. În atmosferă, sunt prezenți în picături de apă, iar abundența lor acolo se corelează de obicei cu praful aerului. Astfel, în orașe, apa de ploaie conține mult mai multe bacterii decât în mediul rural. Sunt puțini dintre ei în aerul rece al munților înalți și al regiunilor polare, cu toate acestea, se găsesc chiar și în stratul inferior al stratosferei la o altitudine de 8 km.

Tractul digestiv al animalelor este dens populat cu bacterii (de obicei inofensive). Experimentele au arătat că nu sunt necesare pentru viața majorității speciilor, deși pot sintetiza unele vitamine. Cu toate acestea, la rumegătoare (vaci, antilope, oi) și multe termite, acestea sunt implicate în digestia hranei vegetale. În plus, sistemul imunitar al unui animal crescut în condiții sterile nu se dezvoltă normal din cauza lipsei de stimulare bacteriană. „Flora” bacteriană normală a intestinelor este, de asemenea, importantă pentru suprimarea microorganismelor dăunătoare care intră acolo.

STRUCTURA SI ACTIVITATEA DE VIATA A BACTERIILOR

Bacteriile sunt mult mai mici decât celulele plantelor și animalelor pluricelulare. Grosimea lor este de obicei de 0,5–2,0 µm, iar lungimea lor este de 1,0–8,0 µm. Unele forme sunt abia vizibile la rezoluția microscoapelor ușoare standard (aproximativ 0,3 microni), dar sunt cunoscute și specii cu o lungime mai mare de 10 microni și o lățime care depășește, de asemenea, limitele specificate, iar un număr de bacterii foarte subțiri pot depășește 50 de microni lungime. Pe suprafața corespunzătoare punctului marcat cu creionul se vor încadra un sfert de milion de reprezentanți de talie medie ai acestui regat.

Structura.

Pe baza caracteristicilor lor morfologice, se disting următoarele grupe de bacterii: coci (mai mult sau mai puțin sferici), bacili (tije sau cilindri cu capete rotunjite), spirilla (spirale rigide) și spirochete (forme subțiri și flexibile asemănătoare părului). Unii autori tind să combine ultimele două grupuri într-unul singur - spirilla.

Procariotele diferă de eucariote în principal prin absența unui nucleu format și prin prezența tipică a unui singur cromozom - o moleculă circulară de ADN foarte lungă atașată într-un punct de membrana celulară. De asemenea, procariotele nu au organele intracelulare închise în membrană numite mitocondrii și cloroplaste. La eucariote, mitocondriile produc energie în timpul respirației, iar fotosinteza are loc în cloroplaste. La procariote, întreaga celulă (și în primul rând membrana celulară) preia funcția de mitocondrie, iar în formele fotosintetice, aceasta preia și funcția de cloroplast. La fel ca eucariotele, în interiorul bacteriilor există mici structuri nucleoproteice - ribozomi, necesari pentru sinteza proteinelor, dar nu sunt asociate cu nicio membrană. Cu foarte puține excepții, bacteriile nu sunt capabile să sintetizeze steroli, componente importante ale membranelor celulare eucariote.

În afara membranei celulare, majoritatea bacteriilor sunt acoperite cu un perete celular, care amintește oarecum de peretele de celuloză al celulelor vegetale, dar constând din alți polimeri (aceștia includ nu numai carbohidrați, ci și aminoacizi și substanțe specifice bacteriilor). Această membrană previne spargerea celulei bacteriene atunci când apa intră în ea prin osmoză. Pe partea de sus a peretelui celular este adesea o capsulă mucoasă protectoare. Multe bacterii sunt echipate cu flageli, cu care înoată activ. Flagelele bacteriene sunt structurate mai simplu și oarecum diferit decât structurile similare ale eucariotelor.

Funcții senzoriale și comportament.

Multe bacterii au receptori chimici care detectează modificări ale acidității mediului și ale concentrației diferitelor substanțe, precum zaharuri, aminoacizi, oxigen și dioxid de carbon. Fiecare substanță are propriul său tip de astfel de receptori „gustului”, iar pierderea unuia dintre ei ca urmare a mutației duce la „orbirea gustului” parțială. Multe bacterii mobile răspund, de asemenea, la fluctuațiile de temperatură, iar speciile fotosintetice răspund la modificările intensității luminii. Unele bacterii percep direcția liniilor câmpului magnetic, inclusiv câmpul magnetic al Pământului, cu ajutorul particulelor de magnetită (minereu de fier magnetic - Fe 3 O 4) prezente în celulele lor. În apă, bacteriile folosesc această capacitate de a înota de-a lungul liniilor de forță în căutarea unui mediu favorabil.

METABOLISM

Parțial datorită dimensiunii mici a bacteriilor, rata lor metabolică este mult mai mare decât cea a eucariotelor. În cele mai favorabile condiții, unele bacterii își pot dubla masa și numărul total aproximativ la fiecare 20 de minute. Acest lucru se explică prin faptul că unele dintre cele mai importante sisteme enzimatice ale acestora funcționează la o viteză foarte mare. Astfel, un iepure are nevoie de câteva minute pentru a sintetiza o moleculă de proteină, în timp ce bacteriile durează câteva secunde. Cu toate acestea, într-un mediu natural, de exemplu în sol, majoritatea bacteriilor sunt „la dietă de foame”, așa că dacă celulele lor se divid, nu se întâmplă la fiecare 20 de minute, ci o dată la câteva zile.

Nutriție.

Bacteriile sunt autotrofe și heterotrofe. Autotrofii („auto-hrănire”) nu au nevoie de substanțe produse de alte organisme. Ei folosesc dioxidul de carbon (CO 2) ca principală sau unică sursă de carbon. Încorporând CO 2 și alte substanțe anorganice, în special amoniacul (NH 3), nitrații (NO – 3) și diferiți compuși ai sulfului, în reacții chimice complexe, ei sintetizează toți produsele biochimice de care au nevoie.

Heterotrofii („se hrănesc cu alții”) folosesc substanțe organice (conținând carbon) sintetizate de alte organisme, în special zaharuri, ca sursă principală de carbon (unele specii au nevoie și de CO 2). Când sunt oxidați, acești compuși furnizează energie și molecule necesare creșterii și funcționării celulelor. În acest sens, bacteriile heterotrofe, care includ marea majoritate a procariotelor, sunt asemănătoare oamenilor.

Principalele surse de energie.

Dacă pentru formarea (sinteza) componentelor celulare se folosește în principal energia luminoasă (fotoni), atunci procesul se numește fotosinteză, iar speciile capabile de aceasta se numesc fototrofe. Bacteriile fototrofe sunt împărțite în fotoheterotrofe și fotoautotrofe în funcție de ce compuși – organici sau anorganici – servesc ca sursă principală de carbon.

Cianobacteriile fotoautotrofe (algele albastre-verzi), precum plantele verzi, descompun moleculele de apă (H 2 O) folosind energia luminii. Aceasta eliberează oxigen liber (1/2 O 2) și produce hidrogen (2H +), despre care se poate spune că transformă dioxidul de carbon (CO 2) în carbohidrați. Bacteriile cu sulf verde și violet folosesc energia luminii pentru a descompune alte molecule anorganice, cum ar fi hidrogenul sulfurat (H2S), mai degrabă decât apa. Rezultatul produce și hidrogen, care reduce dioxidul de carbon, dar nu se eliberează oxigen. Acest tip de fotosinteză se numește anoxigenă.

Bacteriile fotoheterotrofe, cum ar fi bacteriile violete fără sulf, folosesc energia luminii pentru a produce hidrogen din substanțe organice, în special izopropanol, dar sursa lor poate fi și H2 gazos.

Dacă principala sursă de energie din celulă este oxidarea substanțelor chimice, bacteriile sunt numite chimioheterotrofe sau chemoautotrofe, în funcție de faptul că moleculele servesc ca sursă principală de carbon – organic sau anorganic. Pentru prima, materia organică furnizează atât energie, cât și carbon. Chemoautotrofei obțin energie din oxidarea substanțelor anorganice, precum hidrogenul (la apă: 2H 4 + O 2 ® 2H 2 O), fierul (Fe 2+ ® Fe 3+) sau sulful (2S + 3O 2 + 2H 2 O ®). 2SO 4 2 – + 4H +), iar carbonul este din CO 2. Aceste organisme sunt numite și chemolitotrofe, subliniind astfel faptul că se „hrănesc” cu roci.

Suflare.

Respirația celulară este procesul de eliberare a energiei chimice stocate în moleculele „alimente” pentru a fi utilizată în continuare în reacții vitale. Respirația poate fi aerobă și anaerobă. În primul caz, are nevoie de oxigen. Este necesar pentru munca așa-zisului. sistem de transport de electroni: electronii se deplasează de la o moleculă la alta (se eliberează energie) și în cele din urmă unesc oxigenul împreună cu ionii de hidrogen - se formează apa.

Organismele anaerobe nu au nevoie de oxigen, iar pentru unele specii din acest grup este chiar otrăvitoare. Electronii eliberați în timpul respirației se atașează la alți acceptori anorganici, cum ar fi nitrat, sulfat sau carbonat sau (într-o formă de astfel de respirație - fermentație) la o moleculă organică specifică, în special glucoză.

CLASIFICARE

În majoritatea organismelor, o specie este considerată a fi un grup de indivizi izolat din punct de vedere reproductiv. Într-un sens larg, aceasta înseamnă că reprezentanții unei anumite specii pot produce descendenți fertili prin împerecherea numai cu propriul lor soi, dar nu și cu indivizii altor specii. Astfel, genele unei anumite specii, de regulă, nu se extind dincolo de granițele sale. Cu toate acestea, în bacterii, schimbul de gene poate avea loc între indivizi nu numai de specii diferite, ci și de genuri diferite, așa că nu este pe deplin clar dacă este legitim să se aplice aici conceptele obișnuite de origine evolutivă și rudenie. Din cauza acestei dificultăți și a altor dificultăți, nu există încă o clasificare general acceptată a bacteriilor. Mai jos este una dintre variantele utilizate pe scară largă.

REGATUL MONEREI

Tipul I. Gracilicutes (bacterii gram-negative cu pereți subțiri)

Clasa 1. Scotobacterii (forme nefotosintetice, de exemplu mixobacterii)

Clasa 2. Anoxifotobacterii (forme fotosintetice care nu produc oxigen, de exemplu bacterii cu sulf violet)

Clasa 3. Oxifotobacterii (forme fotosintetice producătoare de oxigen, cum ar fi cianobacteriile)

Tipul II. Firmicutes (bacterii gram-pozitive cu pereți groși)

Clasa 1. Firmibacterii (forme cu celule dure, cum ar fi clostridiile)

Clasa 2. Talobacterii (forme ramificate, de exemplu actinomicete)

Tipul III. Tenericute (bacteriile Gram-negative fără perete celular)

Clasa 1. Molicute (forme de celule moi, cum ar fi micoplasmele)

Tipul IV. Mendosicutes (bacterii cu pereții celulari defecte)

Clasa 1. Arheobacterii (forme antice, de exemplu, care formează metan)

Domenii.

Studii biochimice recente au arătat că toate procariotele sunt împărțite în mod clar în două categorii: un grup mic de arheobacterii (Archaebacteria - „bacterii antice”) și toate celelalte, numite eubacterii (Eubacteria - „bacteriile adevărate”). Se crede că arheobacterii, în comparație cu eubacterii, sunt mai primitive și mai apropiate de strămoșul comun al procariotelor și eucariotelor. Ele diferă de alte bacterii prin mai multe caracteristici semnificative, inclusiv compoziția moleculelor de ARN ribozomal (ARNr) implicate în sinteza proteinelor, structura chimică a lipidelor (substanțe asemănătoare grăsimilor) și prezența în peretele celular a altor substanțe în loc de proteine-carbohidrat polimer mureină.

În sistemul de clasificare de mai sus, arhebacteriile sunt considerate doar unul dintre tipurile aceluiași regn, care unește toate eubacteriile. Cu toate acestea, potrivit unor biologi, diferențele dintre arheobacterii și eubacterii sunt atât de profunde încât este mai corect să considerăm arheobacterii din Monera ca un subregn special. Recent, a apărut o propunere și mai radicală. Analiza moleculară a relevat diferențe atât de semnificative în structura genelor între aceste două grupuri de procariote, încât unii consideră prezența lor în același regn de organisme ca fiind ilogică. În acest sens, se propune crearea unei categorii taxonomice (taxon) de rang și mai înalt, numind-o domeniu, și împărțirea tuturor viețuitoarelor în trei domenii - Eucarya (eucariote), Archaea (arheobacterii) și Bacteria (eubacterii actuale) .

ECOLOGIE

Cele mai importante două funcții ecologice ale bacteriilor sunt fixarea azotului și mineralizarea reziduurilor organice.

Fixarea azotului.

Legarea azotului molecular (N 2) cu formarea amoniacului (NH 3) se numește fixare a azotului, iar oxidarea acestuia din urmă la nitriți (NO - 2) și nitrat (NO - 3) se numește nitrificare. Acestea sunt procese vitale pentru biosferă, deoarece plantele au nevoie de azot, dar pot absorbi doar formele sale legate. În prezent, aproximativ 90% (aproximativ 90 de milioane de tone) din cantitatea anuală de astfel de azot „fix” este furnizată de bacterii. Restul este produs de uzine chimice sau are loc în timpul loviturilor de fulger. Azotul din aer, care este de cca. 80% din atmosferă este legată în principal de genul gram-negativ Rhizobium ( Rhizobium) și cianobacteriile. Speciile Rhizobium intră în simbioză cu aproximativ 14.000 de specii de plante leguminoase (familia Leguminosae), care includ, de exemplu, trifoiul, lucerna, soia și mazărea. Aceste bacterii trăiesc în așa-numita. noduli - umflaturi care se formeaza pe radacini in prezenta lor. Bacteriile obțin substanțe organice (nutriție) din plantă și, în schimb, furnizează gazdei cu azot fixat. Pe parcursul unui an se fixează astfel până la 225 kg de azot la hectar. Plantele non-leguminoase, cum ar fi arinul, intră, de asemenea, în simbioză cu alte bacterii fixatoare de azot.

Cianobacteriile fotosintetizează, ca și plantele verzi, eliberând oxigen. Multe dintre ele sunt, de asemenea, capabile să fixeze azotul atmosferic, care este apoi consumat de plante și în cele din urmă de animale. Aceste procariote servesc ca o sursă importantă de azot fix în sol în general și în orezele din Est în special, precum și principalul furnizor pentru ecosistemele oceanice.

Mineralizare.

Acesta este numele dat descompunerii reziduurilor organice în dioxid de carbon (CO 2 ), apă (H 2 O) și săruri minerale. Din punct de vedere chimic, acest proces este echivalent cu arderea, deci necesită cantități mari de oxigen. Stratul superior al solului conține de la 100.000 la 1 miliard de bacterii per 1 g, adică. aproximativ 2 tone la hectar. De obicei, toate reziduurile organice, odată ajunse în pământ, sunt oxidate rapid de bacterii și ciuperci. Mai rezistentă la descompunere este o substanță organică maronie numită acid humic, care se formează în principal din lignina conținută în lemn. Se acumulează în sol și își îmbunătățește proprietățile.

BACTERII ȘI INDUSTRIE

Având în vedere varietatea de reacții chimice pe care bacteriile le catalizează, nu este de mirare că acestea au fost utilizate pe scară largă în producție, în unele cazuri încă din cele mai vechi timpuri. Procariotele împărtășesc gloria unor astfel de asistenți umani microscopici cu ciupercile, în primul rând drojdia, care asigură majoritatea proceselor de fermentație alcoolică, de exemplu, în producția de vin și bere. Acum că a devenit posibilă introducerea genelor utile în bacterii, determinându-le să sintetizeze substanțe valoroase precum insulina, aplicarea industrială a acestor laboratoare vii a primit un nou stimulent puternic.

Industria alimentară.

În prezent, bacteriile sunt folosite de această industrie în principal pentru producția de brânzeturi, alte produse lactate fermentate și oțet. Principalele reacții chimice aici sunt formarea acizilor. Deci, atunci când se prepară oțet, bacterii din gen Acetobacter oxidează alcoolul etilic conținut în cidru sau alte lichide la acid acetic. Procese similare apar atunci când varza murată este varză murată: bacteriile anaerobe fermentează zaharurile conținute în frunzele acestei plante până la acid lactic, precum și acid acetic și diverși alcooli.

Leşierea minereului.

Bacteriile sunt folosite pentru leșierea minereurilor de calitate scăzută, de ex. transformându-le într-o soluție de săruri de metale valoroase, în primul rând cupru (Cu) și uraniu (U). Un exemplu este prelucrarea calcopiritei sau piritei de cupru (CuFeS 2). Mulțile din acest minereu sunt udate periodic cu apă, în care bacteriile chemolitotrofice ale genului Tiobacil. În timpul activității lor de viață, oxidează sulful (S), formând sulfați solubili de cupru și fier: CuFeS 2 + 4O 2 ® CuSO 4 + FeSO 4. Astfel de tehnologii simplifică foarte mult extracția metalelor valoroase din minereuri; în principiu, ele sunt echivalente cu procesele care au loc în natură în timpul intemperiilor rocilor.

Reciclare.

Bacteriile servesc, de asemenea, la transformarea deșeurilor, cum ar fi canalizarea, în produse mai puțin periculoase sau chiar utile. Apele uzate sunt una dintre cele mai stringente probleme ale omenirii moderne. Mineralizarea lor completă necesită cantități uriașe de oxigen, iar în rezervoarele obișnuite în care se obișnuiește să se arunce aceste deșeuri, nu mai există suficient oxigen pentru a le „neutraliza”. Soluția constă în aerarea suplimentară a apelor uzate în bazine speciale (rezervoare de aerare): ca urmare, bacteriile mineralizatoare au suficient oxigen pentru a descompune complet materia organică, iar în cazurile cele mai favorabile, apa potabilă devine unul dintre produsele finale ale procesului. Sedimentul insolubil rămas pe parcurs poate fi supus fermentației anaerobe. Pentru a ne asigura că astfel de stații de tratare a apei ocupă cât mai puțin spațiu și bani, este necesară o bună cunoaștere a bacteriologiei.

Alte utilizări.

Alte domenii importante de aplicare industrială a bacteriilor includ, de exemplu, lobul de in, de exemplu. separarea fibrelor sale de filare de alte părți ale plantei, precum și producția de antibiotice, în special streptomicina (bacteriile din genul Streptomyces).

COMBATEREA BACTERIILOR ÎN INDUSTRIE

Bacteriile nu sunt numai benefice; Lupta împotriva reproducerii lor în masă, de exemplu în produsele alimentare sau în sistemele de apă ale fabricilor de celuloză și hârtie, a devenit un întreg domeniu de activitate.

Alimentele se strică din cauza acțiunii bacteriilor, ciupercilor și a propriilor enzime autolitice („autodigerabile”), dacă nu sunt inactivate prin căldură sau prin alte mijloace. Deoarece bacteriile sunt cauza principală a deteriorării, dezvoltarea unor sisteme eficiente de depozitare a alimentelor necesită cunoașterea limitelor de toleranță ale acestor microorganisme.

Una dintre cele mai comune tehnologii este pasteurizarea laptelui, care ucide bacteriile care cauzează, de exemplu, tuberculoza și bruceloza. Laptele se păstrează la 61–63°C timp de 30 de minute sau la 72–73°C doar 15 secunde. Acest lucru nu afectează gustul produsului, dar inactivează bacteriile patogene. De asemenea, vinul, berea și sucurile de fructe pot fi pasteurizate.

Beneficiile depozitării alimentelor la rece sunt cunoscute de mult. Temperaturile scăzute nu ucid bacteriile, dar le împiedică să crească și să se reproducă. Adevărat, atunci când este înghețat, de exemplu, la –25 ° C, numărul bacteriilor scade după câteva luni, dar un număr mare dintre aceste microorganisme încă supraviețuiesc. La temperaturi sub zero, bacteriile continuă să se înmulțească, dar foarte lent. Culturile lor viabile pot fi păstrate aproape la nesfârșit după liofilizare (uscarea prin congelare) într-un mediu care conține proteine, cum ar fi serul de sânge.

Alte metode cunoscute de păstrare a alimentelor includ uscarea (uscarea și afumarea), adăugarea de cantități mari de sare sau zahăr, care este echivalent fiziologic cu deshidratarea și murarea, de exemplu. plasarea într-o soluție acidă concentrată. Când aciditatea mediului corespunde cu pH-ul de 4 sau mai jos, activitatea vitală a bacteriilor este de obicei foarte inhibată sau oprită.

BACTERII ȘI BOLI

Bacteriile au fost descoperite de A. Leeuwenhoek la sfârșitul secolului al XVII-lea și multă vreme s-a crezut că sunt capabile de generare spontană în resturi putrezite. Acest lucru a împiedicat înțelegerea legăturii dintre procariote și apariția și răspândirea bolilor, prevenind simultan dezvoltarea unor măsuri terapeutice și preventive adecvate. L. Pasteur a fost primul care a stabilit că bacteriile provin doar din alte bacterii vii și pot provoca anumite boli. La sfârşitul secolului al XIX-lea. R. Koch și alți oameni de știință au îmbunătățit semnificativ metodele de identificare a acestor agenți patogeni și au descris multe dintre speciile lor. Pentru a stabili că boala observată este cauzată de o bacterie foarte specifică, se folosesc în continuare (cu modificări minore) „postulatele lui Koch”: 1) acest agent patogen trebuie să fie prezent la toți pacienții; 2) este posibil să se obțină cultura sa pură; 3) atunci când este inoculat, trebuie să provoace aceeași boală la o persoană sănătoasă; 4) poate fi detectat la o persoană nou bolnavă. Progrese suplimentare în acest domeniu sunt asociate cu dezvoltarea imunologiei, ale cărei baze au fost puse de Pasteur (la început, oamenii de știință francezi au făcut multe aici) și cu descoperirea penicilinei în 1928 de către A. Fleming.

Colorație Gram.

Pentru identificarea bacteriilor patogene, metoda de colorare a preparatelor, dezvoltată în 1884 de bacteriologul danez H. Gram, s-a dovedit a fi extrem de utilă. Se bazează pe rezistența peretelui celular bacterian la decolorare după tratamentul cu coloranți speciali. Dacă nu se decolorează, bacteria este numită gram-pozitivă; în caz contrar, este numită gram-negativă. Această diferență este asociată cu caracteristicile structurale ale peretelui celular și cu unele caracteristici metabolice ale microorganismelor. Atribuirea unei bacterii patogene unuia dintre aceste două grupuri îi ajută pe medici să prescrie antibioticul potrivit sau alt medicament. Astfel, bacteriile care provoacă furuncul sunt întotdeauna gram-pozitive, iar agenții cauzali ai dizenteriei bacteriene sunt gram-negativi.

Tipuri de agenți patogeni.

Bacteriile nu pot depăși bariera creată de pielea intactă; ele pătrund în organism prin răni și mucoase subțiri care căptușesc interiorul cavității bucale, tractului digestiv, tractului respirator și genito-urinar etc. Prin urmare, se transmit de la persoană la persoană cu alimente sau apă potabilă contaminate (febră tifoidă, bruceloză, holeră, dizenterie), cu picături de umezeală inhalate eliberate în aer atunci când pacientul strănută, tușește sau pur și simplu vorbește (difterie, ciuma pneumonică, tuberculoză, infecții streptococice, pneumonie) sau prin contactul direct al mucoaselor a două persoane (gonoree, sifilis, bruceloză). Odată ajunși pe membrana mucoasă, agenții patogeni o pot afecta doar (de exemplu, agenții patogeni difterici în tractul respirator) sau pot pătrunde mai adânc, cum ar fi, de exemplu, treponemul în sifilis.

Simptomele infecției bacteriene sunt adesea atribuite substanțelor toxice produse de aceste microorganisme. Ele sunt de obicei împărțite în două grupuri. Exotoxinele sunt eliberate din celula bacteriană, de exemplu, în difterie, tetanos, scarlatina (cauza unei erupții cutanate roșii). Interesant este că, în multe cazuri, exotoxinele sunt produse numai de bacteriile care sunt ele însele infectate cu viruși care conțin genele corespunzătoare. Endotoxinele fac parte din peretele celular bacterian și sunt eliberate numai după moartea și distrugerea agentului patogen.

Intoxicație alimentară.

Bacteria anaerobă Clostridium botulinum, care trăiește de obicei în sol și noroi, este cauza botulismului. Produce spori foarte rezistenți la căldură care pot germina după pasteurizarea și afumarea alimentelor. Pe parcursul vieții, bacteria produce mai multe toxine care sunt similare ca structură și sunt printre cele mai puternice otrăvuri cunoscute. Mai puțin de 1/10.000 mg dintr-o astfel de substanță poate ucide o persoană. Această bacterie infectează ocazional alimentele conservate din fabrică și ceva mai des – cele de casă. De obicei, este imposibil să se detecteze cu ochi prezența acestuia în produsele vegetale sau din carne. În Statele Unite sunt raportate anual câteva zeci de cazuri de botulism, cu o rată a mortalității de 30-40%. Din fericire, toxina botulinica este o proteina, asa ca poate fi inactivata prin fierberea ei pentru scurt timp.

Otrăvirea alimentară mult mai frecventă este cauzată de o toxină produsă de anumite tulpini de Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus). Simptome: diaree și pierderea forței; decesele sunt rare. Această toxină este și o proteină, dar, din păcate, este foarte rezistentă la căldură, așa că este dificil să o inactivăm prin fierberea alimentelor. Dacă produsele nu sunt otrăvite serios de acesta, atunci, pentru a preveni proliferarea stafilococului, se recomandă păstrarea lor până la consum la o temperatură fie sub 4 ° C, fie peste 60 ° C.

Genul de bacterii Salmonella Ele sunt, de asemenea, capabile să dăuneze sănătății prin contaminarea alimentelor. Strict vorbind, aceasta nu este o intoxicație alimentară, ci o infecție intestinală (salmoneloză), ale cărei simptome apar de obicei la 12-24 de ore după ce agentul patogen pătrunde în organism. Rata mortalității din cauza ei este destul de mare.

Intoxicațiile cu stafilococ și salmoneloza sunt asociate în principal cu consumul de produse din carne și salate care au stat la temperatura camerei, în special la picnicuri și sărbători.

Apărarea naturală a organismului.

În organismul animal există mai multe „linii de apărare” împotriva microorganismelor patogene. Unul dintre ele este format din globule albe care fagocită, adică. absorbind bacterii și, în general, particule străine, celălalt este sistemul imunitar. Ambele acţionează interconectate.

Sistemul imunitar este foarte complex și există doar la vertebrate. Dacă o proteină străină sau un carbohidrat cu molecul mare pătrunde în sângele unui animal, devine un antigen aici, adică. o substanță care stimulează producția de către organism a unei substanțe „antagonizante” – un anticorp. Un anticorp este o proteină care se leagă, de exemplu. inactivează un antigen specific acestuia, provocând adesea precipitarea (precipitarea) și îndepărtarea acestuia din fluxul sanguin. Fiecare antigen corespunde unui anticorp strict definit.

Bacteriile, de regulă, provoacă și formarea de anticorpi, care stimulează liza, adică. distrugerea celulelor lor și le face mai accesibile fagocitozei. Este adesea posibil să se imunizeze un individ în avans, crescându-i rezistența naturală la infecția bacteriană.

Pe lângă „imunitatea umorală” oferită de anticorpii care circulă în sânge, există imunitatea „celulară” asociată cu celule albe din sânge specializate, așa-numitele. Celulele T care ucid bacteriile prin contact direct și cu ajutorul substanțelor toxice. Celulele T sunt, de asemenea, necesare pentru a activa macrofagele, un alt tip de globule albe care distrug și bacteriile.

Chimioterapia și antibioticele.

La început, foarte puține medicamente (medicamente chimioterapeutice) au fost folosite pentru combaterea bacteriilor. Dificultatea a fost că, deși aceste medicamente ucid germenii cu ușurință, un astfel de tratament este adesea dăunător pacientului însuși. Din fericire, asemănarea biochimică dintre oameni și microbi, așa cum se știe acum, este încă incompletă. De exemplu, antibioticele din grupa penicilinei, sintetizate de anumite ciuperci și folosite de acestea pentru a lupta împotriva bacteriilor concurente, perturbă formarea peretelui celular bacterian. Deoarece celulele umane nu au un astfel de perete, aceste substanțe sunt dăunătoare doar bacteriilor, deși uneori provoacă o reacție alergică în noi. În plus, ribozomii procarioți, oarecum diferiți de ai noștri (eucarioți), sunt inactivați în mod specific de antibiotice precum streptomicina și cloromicetina. Mai mult, unele bacterii trebuie să se asigure singure cu una dintre vitamine - acidul folic, iar sinteza acestuia în celulele lor este suprimată de medicamentele sulfatice sintetice. Noi înșine obținem această vitamină din alimente, așa că nu suferim cu acest tratament. Medicamente naturale sau sintetice există acum împotriva aproape tuturor agenților patogeni bacterieni.

Sănătate.

Combaterea agenților patogeni la nivel individual de pacient este doar un aspect al aplicării bacteriologiei medicale. Nu mai puțin important este studiul dezvoltării populațiilor bacteriene în afara corpului pacientului, ecologia, biologia și epidemiologia acestora, adică. distribuția și dinamica populației. Se știe, de exemplu, că agentul cauzal al ciumei Yersinia pestis trăiește în corpul rozătoarelor, care servește drept „rezervor natural” al acestei infecții, iar puricii sunt purtătorii ei între animale. Dacă canalul se varsă într-un corp de apă, agenții cauzali ai mai multor infecții intestinale rămân viabile acolo pentru o perioadă de timp. anumită perioadă de timp, în funcție de diferite condiții. Astfel, rezervoarele alcaline din India, unde pH-ul mediului variază în funcție de perioada anului, sunt un mediu foarte favorabil pentru supraviețuirea Vibrio cholerae ( Vibrio cholerae) ().

Acest tip de informații este extrem de important pentru lucrătorii din domeniul sănătății implicați în identificarea focarelor de boală, întreruperea transmiterii bolii, implementarea programelor de imunizare și alte măsuri preventive.

STUDIAREA BACTERIILOR

Multe bacterii sunt ușor de crescut în așa-numitele. mediu de cultură, care poate include bulion de carne, proteine parțial digerate, săruri, dextroză, sânge integral, serul acestuia și alte componente. Concentrația bacteriilor în astfel de condiții ajunge, de obicei, la aproximativ un miliard pe centimetru cub, ceea ce face ca mediul să devină tulbure.

Pentru a studia bacteriile, este necesar să se poată obține culturile lor pure, sau clone, care sunt descendenții unei singure celule. Acest lucru este necesar, de exemplu, pentru a determina ce tip de bacterie a infectat pacientul și la ce antibiotic este sensibil acest tip. Probele microbiologice, cum ar fi tampoanele pentru gât sau pentru răni, sânge, apă sau alte materiale, sunt puternic diluate și aplicate pe suprafața unui mediu semi-solid, unde se dezvoltă colonii rotunde din celule individuale. Agentul de întărire pentru mediul de cultură este de obicei agar, o polizaharidă obținută din anumite alge marine care nu este digerabilă de aproape orice tip de bacterie. Mediul de agar este folosit sub formă de „shoals”, adică. suprafețe înclinate formate în eprubete care stau la un unghi mare când mediul de cultură topit se solidifică, sau sub formă de straturi subțiri în vase Petri din sticlă - vase rotunde plate, închise cu un capac de aceeași formă, dar puțin mai mare ca diametru. De obicei, în decurs de o zi, celula bacteriană reușește să se înmulțească atât de mult încât formează o colonie care este ușor vizibilă cu ochiul liber. Poate fi transferat într-un alt mediu pentru studii ulterioare. Toate mediile de cultură trebuie să fie sterile înainte de a începe să crească bacterii, iar pe viitor ar trebui luate măsuri pentru a preveni depunerea microorganismelor nedorite pe acestea.

Pentru a examina bacteriile crescute în acest fel, încălziți o buclă subțire de sârmă într-o flacără, atingeți-o mai întâi de o colonie sau frotiu și apoi de o picătură de apă aplicată pe o lamă de sticlă. După ce a distribuit uniform materialul luat în această apă, paharul este uscat și trecut rapid peste flacăra arzătorului de două sau trei ori (partea cu bacteriile trebuie să fie în sus): ca urmare, microorganismele, fără a fi deteriorate, sunt ferm. atașat de substrat. Colorantul este picurat pe suprafața preparatului, apoi paharul este spălat în apă și uscat din nou. Acum puteți examina proba la microscop.

Culturile pure de bacterii sunt identificate în principal prin caracteristicile lor biochimice, adică. stabiliți dacă formează gaz sau acizi din anumite zaharuri, dacă sunt capabili să digere proteine (lichefia gelatina), dacă au nevoie de oxigen pentru creștere etc. De asemenea, verifică dacă sunt pătate cu coloranți specifici. Sensibilitatea la anumite medicamente, precum antibioticele, poate fi determinată prin plasarea unor discuri mici de hârtie de filtru înmuiată în aceste substanțe pe o suprafață infestată cu bacterii. Dacă orice compus chimic ucide bacteriile, se formează o zonă fără bacterii în jurul discului corespunzător.

, un grup mare de microorganisme unicelulare caracterizate prin absența unui nucleu celular înconjurat de o membrană. În același timp, materialul genetic al bacteriei (acid dezoxiribonucleic sau ADN) ocupă un loc foarte specific în celulă - o zonă numită nucleoid. Organismele cu o astfel de structură celulară sunt numite procariote ("pre-nucleare"), spre deosebire de toate celelalte - eucariote ("cu adevărat nucleare"), al căror ADN este situat în nucleu înconjurat de o coajă.

Bacteriile, considerate anterior plante microscopice, sunt acum separate într-un regn independent

Monera - unul dintre cinci din sistemul actual de clasificare împreună cu plante, animale, ciuperci și protisti. Dovezi fosile. Bacteriile sunt probabil cel mai vechi grup cunoscut de organisme. Structuri de piatră stratificată - stromatolite - datate în unele cazuri de la începutul Arheozoicului (Arheic), adică. a apărut în urmă cu 3,5 miliarde de ani, - rezultatul activității vitale a bacteriilor, de obicei de fotosinteză, așa-numita. Algă verde-albăstruie. Structuri similare (filme bacteriene impregnate cu carbonați) se formează și astăzi, în principal în largul coastei Australiei, Bahamas, în Golful California și Persic, dar sunt relativ rare și nu ating dimensiuni mari, deoarece organismele erbivore, precum gasteropodele. , hrănește-te cu ele. În zilele noastre, stromatoliții cresc mai ales acolo unde aceste animale sunt absente din cauza salinității ridicate a apei sau din alte motive, dar înainte de apariția formelor erbivore în cursul evoluției, aceștia puteau atinge dimensiuni enorme, constituind un element esențial al apelor oceanice de mică adâncime, comparabil cu cel modern. recif de corali. În unele roci antice, au fost găsite sfere minuscule carbonizate, despre care se crede că sunt, de asemenea, rămășițe de bacterii. Primele nucleare, i.e. eucariote, celulele au evoluat din bacterii cu aproximativ 1,4 miliarde de ani în urmă.Ecologie. Bacteriile sunt abundente în sol, pe fundul lacurilor și oceanelor - oriunde se acumulează materia organică. Ei trăiesc în frig, când termometrul este puțin peste zero și în izvoare calde, acide, cu temperaturi peste 90° C. Unele bacterii tolerează salinitate foarte mare; în special, sunt singurele organisme găsite în Marea Moartă. În atmosferă, sunt prezenți în picături de apă, iar abundența lor acolo se corelează de obicei cu praful aerului. Astfel, în orașe, apa de ploaie conține mult mai multe bacterii decât în mediul rural. Sunt puțini dintre ei în aerul rece al munților înalți și al regiunilor polare, cu toate acestea, se găsesc chiar și în stratul inferior al stratosferei la o altitudine de 8 km.

STRUCTURA SI ACTIVITATEA DE VIATA A BACTERIILOR Bacteriile sunt mult mai mici decât celulele plantelor și animalelor pluricelulare. Grosimea lor este de obicei de 0,5-2,0 microni, iar lungimea lor este de 1,0-8,0 microni. Unele forme sunt abia vizibile la rezoluția microscoapelor ușoare standard (aproximativ 0,3 microni), dar sunt cunoscute și specii cu o lungime mai mare de 10 microni și o lățime care depășește, de asemenea, limitele specificate, iar un număr de bacterii foarte subțiri pot depășește 50 de microni lungime. Pe suprafața corespunzătoare punctului marcat cu creionul se vor încadra un sfert de milion de reprezentanți de talie medie ai acestui regat.Structura. Pe baza caracteristicilor lor morfologice, se disting următoarele grupe de bacterii: coci (mai mult sau mai puțin sferici), bacili (tije sau cilindri cu capete rotunjite), spirilla (spirale rigide) și spirochete (forme subțiri și flexibile asemănătoare părului). Unii autori tind să combine ultimele două grupuri într-unul singur - spirilla.

(Vezi si CELULA). La procariote, întreaga celulă (și în primul rând membrana celulară) preia funcția de mitocondrie, iar în formele fotosintetice, aceasta preia și funcția de cloroplast. La fel ca eucariotele, în interiorul bacteriilor există mici structuri nucleoproteice - ribozomi, necesari pentru sinteza proteinelor, dar nu sunt asociate cu nicio membrană. Cu foarte puține excepții, bacteriile nu sunt capabile să sintetizeze steroli, componente importante ale membranelor celulare eucariote.

Funcții senzoriale și comportament. Multe bacterii au receptori chimici care detectează modificări ale acidității mediului și ale concentrației diferitelor substanțe, precum zaharuri, aminoacizi, oxigen și dioxid de carbon. Fiecare substanță are propriul său tip de astfel de receptori „gustului”, iar pierderea unuia dintre ei ca urmare a mutației duce la „orbirea gustului” parțială. Multe bacterii mobile răspund, de asemenea, la fluctuațiile de temperatură, iar speciile fotosintetice răspund la modificările intensității luminii. Unele bacterii percep direcția liniilor câmpului magnetic, inclusiv câmpul magnetic al Pământului, cu ajutorul particulelor de magnetit (minereu de fier magnetic) prezente în celulele lor. Fe3O4 ). În apă, bacteriile folosesc această capacitate de a înota de-a lungul liniilor de forță în căutarea unui mediu favorabil.

Reflexele condiționate ale bacteriilor sunt necunoscute, dar au un anumit tip de memorie primitivă. În timpul înotului, ei compară intensitatea percepută a stimulului cu valoarea sa anterioară, de exemplu. determinați dacă a devenit mai mare sau mai mic și, pe baza acesteia, mențineți direcția de mișcare sau schimbați-o.

Reproducere și genetică. Bacteriile se reproduc asexuat: ADN-ul din celula lor este replicat (dublat), celula se împarte în două, iar fiecare celulă fiică primește o copie a ADN-ului părinte. ADN-ul bacterian poate fi, de asemenea, transferat între celulele care nu se divizează. În același timp, fuziunea lor (ca la eucariote) nu are loc, numărul de indivizi nu crește și, de obicei, doar o mică parte a genomului (un set complet de gene) este transferată într-o altă celulă, spre deosebire de celulă. proces sexual „real”, în care descendentul primește un set complet de gene de la fiecare părinte.

Acest transfer de ADN poate avea loc în trei moduri. În timpul transformării, bacteria absoarbe ADN-ul „gol” din mediu, care a ajuns acolo în timpul distrugerii altor bacterii sau a fost „alunecat” în mod deliberat de către experimentator. Procesul se numește transformare deoarece în primele etape ale studiului său s-a acordat atenție principală transformării (transformarii) organismelor inofensive în cele virulente în acest fel. Fragmentele de ADN pot fi, de asemenea, transferate de la bacterii la bacterii de către viruși speciali - bacteriofagi. Aceasta se numește transducție. Se mai cunoaște un proces care amintește de fertilizare și numit conjugare: bacteriile sunt conectate între ele prin proiecții tubulare temporare (fimbrie copulatoare), prin care ADN-ul trece de la o celulă „masculină” la una „feminină”.

Uneori, bacteriile conțin cromozomi suplimentari foarte mici - plasmide, care pot fi, de asemenea, transferați de la individ la individ. Dacă plasmidele conțin gene care provoacă rezistență la antibiotice, ele vorbesc despre rezistență infecțioasă. Este importantă din punct de vedere medical deoarece se poate răspândi între diferite specii și chiar genuri de bacterii, în urma cărora întreaga floră bacteriană a, să zicem, intestinele devine rezistentă la acțiunea anumitor medicamente.

METABOLISM Parțial datorită dimensiunii mici a bacteriilor, rata lor metabolică este mult mai mare decât cea a eucariotelor. În cele mai favorabile condiții, unele bacterii își pot dubla masa și numărul total aproximativ la fiecare 20 de minute. Acest lucru se explică prin faptul că unele dintre cele mai importante sisteme enzimatice ale acestora funcționează la o viteză foarte mare. Astfel, un iepure are nevoie de câteva minute pentru a sintetiza o moleculă de proteină, în timp ce bacteriile durează câteva secunde. Cu toate acestea, într-un mediu natural, de exemplu în sol, majoritatea bacteriilor sunt „la dietă de foame”, așa că dacă celulele lor se divid, nu se întâmplă la fiecare 20 de minute, ci o dată la câteva zile.Nutriție . Bacteriile sunt autotrofe și heterotrofe. Autotrofii („auto-hrănire”) nu au nevoie de substanțe produse de alte organisme. Ei folosesc dioxidul de carbon ca principala sau singura sursa de carbon ( CO2). Inclusiv CO2 și alte substanțe anorganice, în special amoniac ( NH3), nitrați (NO - 3 ) și diverși compuși ai sulfului, în reacții chimice complexe, sintetizează toți produsele biochimice de care au nevoie.

Heterotrofei („cei care se hrănesc cu alții”) îl folosesc ca sursă principală de carbon (unele specii au nevoie și de acestea

CO2) substanțe organice (conținând carbon) sintetizate de alte organisme, în special zaharuri. Când sunt oxidați, acești compuși furnizează energie și molecule necesare creșterii și funcționării celulelor. În acest sens, bacteriile heterotrofe, care includ marea majoritate a procariotelor, sunt asemănătoare oamenilor. Dacă pentru formarea (sinteza) componentelor celulare se folosește în principal energia luminoasă (fotoni), atunci procesul se numește fotosinteză, iar speciile capabile de aceasta se numesc fototrofe. Bacteriile fototrofe sunt împărțite în fotoheterotrofe și fotoautotrofe în funcție de ce compuși – organici sau anorganici – servesc ca sursă principală de carbon.

Cianobacteriile fotoautotrofe (alge albastre-verzi), precum plantele verzi, folosesc energia luminii pentru a descompune moleculele de apă (

H2O ). Aceasta eliberează oxigen liber ( 1/2 O 2 ) și se formează hidrogen ( 2H+ ), despre care se poate spune că transformă dioxidul de carbon ( CO2 ) în carbohidrați. Bacteriile cu sulf verde și violet folosesc energia luminii pentru a descompune alte molecule anorganice, cum ar fi hidrogenul sulfurat, mai degrabă decât apa. H2S ). Rezultatul produce și hidrogen, care reduce dioxidul de carbon, dar nu se eliberează oxigen. Acest tip de fotosinteză se numește anoxigenă.

Bacteriile fotoheterotrofe, cum ar fi bacteriile violete fără sulf, utilizează energia luminoasă pentru a produce hidrogen din substanțe organice, în special izopropanol, dar sursa lor poate fi și gazoasă.

H2. Dacă principala sursă de energie din celulă este oxidarea substanțelor chimice, bacteriile sunt numite chimioheterotrofe sau chemoautotrofe, în funcție de faptul că moleculele servesc ca sursă principală de carbon – organic sau anorganic. Pentru prima, materia organică furnizează atât energie, cât și carbon. Chemoautotrofei obțin energie din oxidarea substanțelor anorganice, cum ar fi hidrogenul (la apă: 2H 4 + O 2 ® 2H 2 O), fier (Fe 2+ ® Fe 3+) sau sulf (2S + 3O 2 + 2H 2 O ® 2SO 4 2- + 4H + ), iar carbonul este de la C O2 . Aceste organisme sunt numite și chemolitotrofe, subliniind astfel faptul că se „hrănesc” cu roci.Respiraţie. Respirația celulară este procesul de eliberare a energiei chimice stocate în moleculele „alimente” pentru a fi utilizată în continuare în reacții vitale. Respirația poate fi aerobă și anaerobă. În primul caz, are nevoie de oxigen. Este necesar pentru munca așa-zisului. sistem de transport de electroni: electronii se deplasează de la o moleculă la alta (se eliberează energie) și în cele din urmă unesc oxigenul împreună cu ionii de hidrogen - se formează apa.

Vezi si METABOLISM. CLASIFICARE În majoritatea organismelor, o specie este considerată a fi un grup de indivizi izolat din punct de vedere reproductiv. Într-un sens larg, aceasta înseamnă că reprezentanții unei anumite specii pot produce descendenți fertili prin împerecherea numai cu propriul lor soi, dar nu și cu indivizii altor specii. Astfel, genele unei anumite specii, de regulă, nu se extind dincolo de granițele sale. Cu toate acestea, în bacterii, schimbul de gene poate avea loc între indivizi nu numai de specii diferite, ci și de genuri diferite, așa că nu este pe deplin clar dacă este legitim să se aplice aici conceptele obișnuite de origine evolutivă și rudenie. Din cauza acestei dificultăți și a altor dificultăți, nu există încă o clasificare general acceptată a bacteriilor. Mai jos este una dintre variantele utilizate pe scară largă.REGATUL MONEREI Tip eu. Gracilicutes (bacterii gram-negative cu pereți subțiri) Scotobacterii (forme nefotosintetice, de exemplu mixobacterii) Anoxifotobacteriile (forme fotosintetice care nu produc oxigen, cum ar fi bacteriile cu sulf violet). Oxifotobacteriile (forme fotosintetice producătoare de oxigen, cum ar fi cianobacteriile)Tip II. Firmicutes (bacterii gram-pozitive cu pereți groși) Firmibacteriile (forme cu celule rigide, cum ar fi clostridiile) Talobacterii (forme ramificate, de exemplu actinomicete)Tip III. Tenericute (Bacterii Gram-negative fără perete celular) Molicute (forme de celule moi, cum ar fi micoplasma)Tip IV. Mendosicutele (bacterii cu un perete celular defect) Arhebacterii (forme antice, de exemplu, care formează metan)Domenii. Studii biochimice recente au arătat că toate procariotele sunt clar împărțite în două categorii: un grup mic de arheobacterii ( Arhebacterii - „bacteriile antice”) și toate celelalte numite eubacterii ( Eubacteriile - „bacteriile adevărate”). Se crede că arheobacterii, în comparație cu eubacterii, sunt mai primitive și mai apropiate de strămoșul comun al procariotelor și eucariotelor. Ele diferă de alte bacterii prin mai multe caracteristici semnificative, inclusiv compoziția moleculelor de ARN ribozomal ( p ARN) implicat în sinteza proteinelor, structura chimică a lipidelor (substanțe asemănătoare grăsimilor) și prezența unor alte substanțe în peretele celular în locul polimerului protein-carbohidrat mureina.

Monera ca un sub-regn special. Recent, a apărut o propunere și mai radicală. Analiza moleculară a relevat diferențe atât de semnificative în structura genelor între aceste două grupuri de procariote, încât unii consideră prezența lor în același regn de organisme ca fiind ilogică. În acest sens, s-a propus crearea unei categorii taxonomice (taxon) de rang și mai înalt, numind-o domeniu și împărțirea tuturor viețuitoarelor în trei domenii - Eucarya (eucariote), Archaea (arhebacterii) și Bacterii (eubacteriile actuale). ECOLOGIE Cele mai importante două funcții ecologice ale bacteriilor sunt fixarea azotului și mineralizarea reziduurilor organice.Fixarea azotului. Fixarea azotului molecular (N 2 ) cu formarea de amoniac ( NH3 ) se numește fixare a azotului, iar oxidarea acestuia din urmă la nitriți ( NO - 2) și nitrat (NO - 3 ) - nitrificare. Acestea sunt procese vitale pentru biosferă, deoarece plantele au nevoie de azot, dar pot absorbi doar formele sale legate. În prezent, aproximativ 90% (aproximativ 90 de milioane de tone) din cantitatea anuală de astfel de azot „fix” este furnizată de bacterii. Restul este produs de uzine chimice sau are loc în timpul loviturilor de fulger. Azotul din aer, care este de cca. 80% din atmosferă este legată în principal de genul gram-negativ Rhizobium (Rhizobium ) și cianobacteriile. Speciile Rhizobium intră în simbioză cu aproximativ 14.000 de specii de plante leguminoase (familie Leguminozae ), care includ, de exemplu, trifoiul, lucerna, soia și mazărea. Aceste bacterii trăiesc în așa-numita. noduli - umflaturi formate pe radacini in prezenta lor. Bacteriile obțin substanțe organice (nutriție) din plantă și, în schimb, furnizează gazdei cu azot fixat. Pe parcursul unui an se fixează astfel până la 225 kg de azot la hectar. Plantele non-leguminoase, cum ar fi arinul, intră, de asemenea, în simbioză cu alte bacterii fixatoare de azot.

Mineralizare. Acesta este numele dat descompunerii reziduurilor organice în dioxid de carbon ( CO2), apă (H2O ) și săruri minerale. Din punct de vedere chimic, acest proces este echivalent cu arderea, deci necesită cantități mari de oxigen. Stratul superior al solului conține de la 100.000 la 1 miliard de bacterii per 1 g, adică. aproximativ 2 tone la hectar. De obicei, toate reziduurile organice, odată ajunse în pământ, sunt oxidate rapid de bacterii și ciuperci. Mai rezistentă la descompunere este o substanță organică maronie numită acid humic, care se formează în principal din lignina conținută în lemn. Se acumulează în sol și își îmbunătățește proprietățile. BACTERII ȘI INDUSTRIE Având în vedere varietatea de reacții chimice pe care bacteriile le catalizează, nu este de mirare că acestea au fost utilizate pe scară largă în producție, în unele cazuri încă din cele mai vechi timpuri. Procariotele împărtășesc gloria unor astfel de asistenți umani microscopici cu ciupercile, în primul rând drojdia, care asigură majoritatea proceselor de fermentație alcoolică, de exemplu, în producția de vin și bere. Acum că a devenit posibilă introducerea genelor utile în bacterii, determinându-le să sintetizeze substanțe valoroase precum insulina, aplicarea industrială a acestor laboratoare vii a primit un nou stimulent puternic.Vezi si INGINERIE GENETICĂ.Industria alimentară. În prezent, bacteriile sunt folosite de această industrie în principal pentru producția de brânzeturi, alte produse lactate fermentate și oțet. Principalele reacții chimice aici sunt formarea acizilor. Deci, atunci când se prepară oțet, bacterii din genAcetobacter oxidează alcoolul etilic conținut în cidru sau alte lichide la acid acetic. Procese similare apar atunci când varza este varză murată: bacteriile anaerobe fermentează zaharurile conținute în frunzele acestei plante în acid lactic, precum și acid acetic și diverși alcooli.Leşierea minereului. Bacteriile sunt folosite pentru leșierea minereurilor de calitate scăzută, de ex. transformându-le într-o soluție de săruri de metale valoroase, în primul rând cupru(Cu) și uraniu (U ). Un exemplu este prelucrarea calcopiritei sau piritei de cupru ( CuFeS 2 ). Mulțile din acest minereu sunt udate periodic cu apă, în care bacteriile chemolitotrofice ale genuluiTiobacil . În procesul activității lor de viață, ei oxidează sulful ( S ), formând sulfați solubili de cupru și fier: CuFeS 2 + 4O 2 ® CuSO 4 + FeSO 4 . Astfel de tehnologii simplifică foarte mult extracția metalelor valoroase din minereuri; în principiu, ele sunt echivalente cu procesele care au loc în natură în timpul intemperiilor rocilor.Reciclare. Bacteriile servesc, de asemenea, la transformarea deșeurilor, cum ar fi canalizarea, în produse mai puțin periculoase sau chiar utile. Apele uzate sunt una dintre cele mai stringente probleme ale omenirii moderne. Mineralizarea lor completă necesită cantități uriașe de oxigen, iar în rezervoarele obișnuite în care se obișnuiește să se arunce aceste deșeuri, nu mai există suficient oxigen pentru a le „neutraliza”. Soluția constă în aerarea suplimentară a apelor uzate în bazine speciale (rezervoare de aerare): ca urmare, bacteriile mineralizatoare au suficient oxigen pentru a descompune complet materia organică, iar în cazurile cele mai favorabile, apa potabilă devine unul dintre produsele finale ale procesului. Sedimentul insolubil rămas pe parcurs poate fi supus fermentației anaerobe. Pentru a ne asigura că astfel de stații de tratare a apei ocupă cât mai puțin spațiu și bani, este necesară o bună cunoaștere a bacteriologiei.Alte utilizări. Alte domenii importante de aplicare industrială a bacteriilor includ, de exemplu, lobul de in, de exemplu. separarea fibrelor sale de filare de alte părți ale plantei, precum și producția de antibiotice, în special streptomicina (bacteriile din genulStreptomyces ). COMBATEREA BACTERIILOR ÎN INDUSTRIE Bacteriile nu sunt numai benefice; Lupta împotriva reproducerii lor în masă, de exemplu în produsele alimentare sau în sistemele de apă ale fabricilor de celuloză și hârtie, a devenit un întreg domeniu de activitate.

Una dintre cele mai comune tehnologii este pasteurizarea laptelui, care ucide bacteriile care cauzează, de exemplu, tuberculoza și bruceloza. Laptele se păstrează la 61-63

° C timp de 30 de minute sau la 72-73° De la doar 15 s. Acest lucru nu afectează gustul produsului, dar inactivează bacteriile patogene. De asemenea, vinul, berea și sucurile de fructe pot fi pasteurizate.

° După câteva luni, numărul bacteriilor scade, dar un număr mare dintre aceste microorganisme încă supraviețuiesc. La temperaturi sub zero, bacteriile continuă să se înmulțească, dar foarte lent. Culturile lor viabile pot fi păstrate aproape la nesfârșit după liofilizare (uscarea prin congelare) într-un mediu care conține proteine, cum ar fi serul de sânge.

Intoxicație alimentară. Bacteria anaerobăClostridium botulinum , care trăiește de obicei în sol și noroi, este cauza botulismului. Produce spori foarte rezistenți la căldură care pot germina după pasteurizarea și afumarea alimentelor. Pe parcursul vieții, bacteria produce mai multe toxine care sunt similare ca structură și sunt printre cele mai puternice otrăvuri cunoscute. Mai puțin de 1/10.000 mg dintr-o astfel de substanță poate ucide o persoană. Această bacterie infectează ocazional alimentele conservate din fabrică și ceva mai des - alimentele de casă. De obicei, este imposibil să se detecteze cu ochi prezența acestuia în produsele vegetale sau din carne. În Statele Unite se raportează anual câteva zeci de cazuri de botulism, cu o rată a mortalității de 30-40%. Din fericire, toxina botulinica este o proteina, asa ca poate fi inactivata prin fierberea ei pentru scurt timp.

Otrăvirea alimentară mult mai frecventă este cauzată de o toxină produsă de anumite tulpini de Staphylococcus aureus (

Staphylococcus aureus ). Simptome: diaree și pierderea forței; decesele sunt rare. Această toxină este și o proteină, dar, din păcate, este foarte rezistentă la căldură, așa că este dificil să o inactivăm prin fierberea alimentelor. Dacă produsele nu sunt otrăvite serios de acesta, atunci, pentru a preveni proliferarea stafilococului, se recomandă păstrarea lor până la consum la o temperatură de sau sub 4.° C sau peste 60 ° CU.

Genul de bacterii

Salmonella Ele sunt, de asemenea, capabile să dăuneze sănătății prin contaminarea alimentelor. Strict vorbind, aceasta nu este o intoxicație alimentară, ci o infecție intestinală (salmoneloză), ale cărei simptome apar de obicei la 12-24 de ore după ce agentul patogen pătrunde în organism. Rata mortalității din cauza ei este destul de mare.

Intoxicațiile cu stafilococ și salmoneloza sunt asociate în principal cu consumul de produse din carne și salate care au stat la temperatura camerei, în special la picnicuri și sărbători.

Apărarea naturală a organismului. În organismul animal există mai multe „linii de apărare” împotriva microorganismelor patogene. Unul dintre ele este format din globule albe care fagocită, adică. absorbind bacterii și, în general, particule străine, celălalt este sistemul imunitar. Ambele acţionează interconectate.

Sistemul imunitar este foarte complex și există doar la vertebrate. Dacă o proteină străină sau un carbohidrat cu molecul mare pătrunde în sângele unui animal, devine un antigen aici, adică. o substanță care stimulează producția de către organism a unei substanțe „antagonizante” - un anticorp. Un anticorp este o proteină care se leagă, de exemplu. inactivează un antigen specific acestuia, provocând adesea precipitarea (precipitarea) și îndepărtarea acestuia din fluxul sanguin. Fiecare antigen corespunde unui anticorp strict definit.

Pe lângă „imunitatea umorală” oferită de anticorpii care circulă în sânge, există imunitatea „celulară” asociată cu celule albe din sânge specializate, așa-numitele.

T -celule care ucid bacteriile prin contact direct cu acestea si cu ajutorul unor substante toxice. T -celulele sunt si ele necesare pentru a activa macrofagele - un alt tip de globule albe care distrug si bacteriile.Chimioterapia și antibioticele. La început, foarte puține medicamente (medicamente chimioterapeutice) au fost folosite pentru combaterea bacteriilor. Dificultatea a fost că, deși aceste medicamente ucid germenii cu ușurință, un astfel de tratament este adesea dăunător pacientului însuși. Din fericire, asemănarea biochimică dintre oameni și microbi, așa cum se știe acum, este încă incompletă. De exemplu, antibioticele din grupa penicilinei, sintetizate de anumite ciuperci și folosite de acestea pentru a lupta împotriva bacteriilor concurente, perturbă formarea peretelui celular bacterian. Deoarece celulele umane nu au un astfel de perete, aceste substanțe sunt dăunătoare doar bacteriilor, deși uneori provoacă o reacție alergică în noi. În plus, ribozomii procarioți, oarecum diferiți de ai noștri (eucarioți), sunt inactivați în mod specific de antibiotice precum streptomicina și cloromicetina. Mai mult, unele bacterii trebuie să se asigure singure cu una dintre vitamine - acidul folic, iar sinteza acestuia în celulele lor este suprimată de medicamentele sulfatice sintetice. Noi înșine obținem această vitamină din alimente, așa că nu suferim cu acest tratament. Medicamente naturale sau sintetice există acum împotriva aproape tuturor agenților patogeni bacterieni.Sănătate. Combaterea agenților patogeni la nivel individual de pacient este doar un aspect al aplicării bacteriologiei medicale. Nu mai puțin important este studiul dezvoltării populațiilor bacteriene în afara corpului pacientului, ecologia, biologia și epidemiologia acestora, adică. distribuția și dinamica populației. Se știe, de exemplu, că agentul cauzal al ciumeiYersinia pestis trăiește în corpul rozătoarelor, care servesc drept „rezervor natural” al acestei infecții, iar puricii sunt purtătorii ei între animale.Vezi si EPIDEMIE.

Dacă apele uzate se varsă într-un corp de apă, agenții patogeni ai unui număr de infecții intestinale rămân viabile acolo pentru o anumită perioadă de timp, în funcție de diferite condiții. Astfel, rezervoarele alcaline din India, unde

pH Mediul se modifică în funcție de perioada anului - un mediu foarte favorabil pentru supraviețuirea Vibrio cholerae (Vibrio cholerae ). Acest tip de informații este extrem de important pentru lucrătorii din domeniul sănătății implicați în identificarea focarelor de boală, întreruperea transmiterii bolii, implementarea programelor de imunizare și alte măsuri preventive. STUDIAREA BACTERIILOR Multe bacterii sunt ușor de crescut în așa-numitele. mediu de cultură, care poate include bulion de carne, proteine parțial digerate, săruri, dextroză, sânge integral, serul acestuia și alte componente. Concentrația bacteriilor în astfel de condiții ajunge, de obicei, la aproximativ un miliard pe centimetru cub, ceea ce face ca mediul să devină tulbure.

Pentru a studia bacteriile, este necesar să se poată obține culturile lor pure, sau clone, care sunt descendenții unei singure celule. Acest lucru este necesar, de exemplu, pentru a determina ce tip de bacterie a infectat pacientul și la ce antibiotic este sensibil acest tip. Probele microbiologice, cum ar fi tampoanele pentru gât sau pentru răni, sânge, apă sau alte materiale, sunt puternic diluate și aplicate pe suprafața unui mediu semi-solid, unde se dezvoltă colonii rotunde din celule individuale. Agentul de întărire pentru mediul de cultură este de obicei agar, o polizaharidă obținută din anumite alge marine și nedigerabilă de aproape orice tip de bacterie. Mediul de agar este folosit sub formă de „shoals”, adică. suprafețe înclinate formate în eprubete care stau la un unghi mare când mediul de cultură topit se solidifică, sau sub formă de straturi subțiri în vase Petri din sticlă - vase rotunde plate, închise cu un capac de aceeași formă, dar puțin mai mare ca diametru. De obicei, în decurs de o zi, celula bacteriană reușește să se înmulțească atât de mult încât formează o colonie care este ușor vizibilă cu ochiul liber. Poate fi transferat într-un alt mediu pentru studii ulterioare. Toate mediile de cultură trebuie să fie sterile înainte de a începe să crească bacterii, iar pe viitor ar trebui luate măsuri pentru a preveni depunerea microorganismelor nedorite pe acestea.

Bacteriile sunt cel mai vechi organism de pe pământ și, de asemenea, cel mai simplu în structura lor. Este format dintr-o singură celulă, care poate fi văzută și studiată doar la microscop. O trăsătură caracteristică a bacteriilor este absența unui nucleu, motiv pentru care bacteriile sunt clasificate ca procariote.

Unele specii formează grupuri mici de celule; astfel de grupuri pot fi înconjurate de o capsulă (carcasa). Mărimea, forma și culoarea bacteriei depind în mare măsură de mediu.

Bacteriile se disting prin forma lor în formă de baston (bacil), sferice (coci) și întortocheate (spirila). Există și altele modificate - cubice, în formă de C, în formă de stea. Dimensiunile lor variază de la 1 la 10 microni. Anumite tipuri de bacterii se pot mișca activ folosind flageli. Acestea din urmă au uneori de două ori dimensiunea bacteriei în sine.

Tipuri de forme de bacterii

Pentru a se deplasa, bacteriile folosesc flageli, al căror număr variază - unul, o pereche sau un mănunchi de flageli. Locația flagelilor poate fi, de asemenea, diferită - pe o parte a celulei, pe părțile laterale sau distribuite uniform pe întregul plan. De asemenea, una dintre metodele de mișcare este considerată a fi alunecare datorită mucusului cu care este acoperit procariota. Majoritatea au vacuole în interiorul citoplasmei. Reglarea capacității de gaz a vacuolelor le ajută să se deplaseze în sus sau în jos în lichid, precum și să se deplaseze prin canalele de aer ale solului.

Oamenii de știință au descoperit peste 10 mii de soiuri de bacterii, dar conform cercetătorilor științifici, există peste un milion de specii în lume. Caracteristicile generale ale bacteriilor fac posibilă determinarea rolului lor în biosferă, precum și studierea structurii, tipurilor și clasificării regnului bacterian.

Habitate

Simplitatea structurii și viteza de adaptare la condițiile de mediu au ajutat bacteriile să se răspândească pe o gamă largă a planetei noastre. Ele există peste tot: apă, sol, aer, organisme vii - toate acestea sunt cel mai acceptabil habitat pentru procariote.

Bacteriile au fost găsite atât la polul sud, cât și în gheizere. Ele se găsesc pe fundul oceanului, precum și în straturile superioare ale învelișului aerian al Pământului. Bacteriile trăiesc peste tot, dar numărul lor depinde de condițiile favorabile. De exemplu, un număr mare de specii bacteriene trăiesc în corpuri de apă deschise, precum și în sol.

Caracteristici structurale

O celulă bacteriană se distinge nu numai prin faptul că nu are nucleu, ci și prin absența mitocondriilor și a plastidelor. ADN-ul acestei procariote este situat într-o zonă nucleară specială și are aspectul unui nucleoid închis într-un inel. La bacterii, structura celulară constă dintr-un perete celular, capsulă, membrană asemănătoare capsulei, flageli, pili și membrană citoplasmatică. Structura internă este formată din citoplasmă, granule, mezosomi, ribozomi, plasmide, incluziuni și nucleoizi.

Peretele celular al unei bacterii îndeplinește funcția de apărare și sprijin. Substanțele pot curge liber prin ea datorită permeabilității. Această coajă conține pectină și hemiceluloză. Unele bacterii secretă un mucus special care poate ajuta la protejarea împotriva uscării. Mucusul formează o capsulă - un polizaharid în compoziție chimică. În această formă, bacteria poate tolera chiar și temperaturi foarte ridicate. Îndeplinește și alte funcții, cum ar fi aderența la orice suprafață.

Pe suprafața celulei bacteriene există fibre proteice subțiri numite pili. Poate fi un număr mare de ele. Pili ajută celula să transmită materialul genetic și, de asemenea, asigură aderența la alte celule.

Sub planul peretelui se află o membrană citoplasmatică cu trei straturi. Garantează transportul substanțelor și joacă, de asemenea, un rol important în formarea sporilor.

Citoplasma bacteriilor este făcută în proporție de 75% din apă. Compoziția citoplasmei:

Fishsomes;
mezosomi;
aminoacizi;
enzime;
pigmenți;
zahăr;
granule și incluziuni;
nucleoid.

Metabolismul la procariote este posibil atât cu cât și fără participarea oxigenului. Majoritatea se hrănesc cu nutrienți gata preparati de origine organică. Foarte puține specii sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice. Acestea sunt bacterii și cianobacterii albastru-verzui, care au jucat un rol semnificativ în formarea atmosferei și în saturarea acesteia cu oxigen.

Reproducere

În condiții favorabile reproducerii, se realizează prin înmugurire sau vegetativ. Reproducerea asexuată are loc în următoarea secvență:

Celula bacteriană atinge volumul maxim și conține aportul necesar de nutrienți.
Celula se alungește și apare un sept în mijloc.
Diviziunea nucleotidelor are loc în interiorul celulei.
ADN-ul principal și cel separat diverg.
Celula se împarte în jumătate.
Formarea reziduală a celulelor fiice.

Cu această metodă de reproducere, nu există schimb de informații genetice, astfel încât toate celulele fiice vor fi o copie exactă a mamei.

Procesul de reproducere bacteriană în condiții nefavorabile este mai interesant. Oamenii de știință au aflat relativ recent despre capacitatea de reproducere sexuală a bacteriilor - în 1946. Bacteriile nu au diviziune în celule feminine și reproducătoare. Dar ADN-ul lor este eterogen. Când două astfel de celule se apropie una de cealaltă, ele formează un canal pentru transferul ADN-ului și are loc un schimb de situsuri - recombinare. Procesul este destul de lung, al cărui rezultat sunt doi indivizi complet noi.

Majoritatea bacteriilor sunt foarte greu de văzut la microscop, deoarece nu au propria lor culoare. Puține soiuri au culoarea violet sau verde datorită conținutului lor de bacterioclorofilă și bacteriopurpurină. Deși dacă ne uităm la unele colonii de bacterii, devine clar că acestea eliberează substanțe colorate în mediul lor și capătă o culoare strălucitoare. Pentru a studia procariotele mai detaliat, acestea sunt colorate.

Clasificare

Clasificarea bacteriilor se poate baza pe indicatori precum:

Formă
mod de a călători;
metoda de obtinere a energiei;
Deseuri;
gradul de pericol.

Simbioți de bacterii trăiesc în comunitate cu alte organisme.

Bacteriile saprofite trăiesc din organisme deja moarte, produse și deșeuri organice. Ele promovează procesele de putrezire și fermentare.

Putreirea curăță natura cadavrelor și a altor deșeuri organice. Fără procesul de degradare nu ar exista un ciclu de substanțe în natură. Deci, care este rolul bacteriilor în ciclul substanțelor?

Bacteriile putrezite sunt un asistent în procesul de descompunere a compușilor proteici, precum și a grăsimilor și a altor compuși care conțin azot. După efectuarea unei reacții chimice complexe, ele rup legăturile dintre moleculele organismelor organice și captează molecule de proteine și aminoacizi. Când sunt defalcate, moleculele eliberează amoniac, hidrogen sulfurat și alte substanțe nocive. Sunt otrăvitori și pot provoca otrăvire la oameni și animale.

Bacteriile putrezite se înmulțesc rapid în condiții favorabile acestora. Întrucât acestea nu sunt doar bacterii benefice, ci și dăunătoare, pentru a preveni putrezirea prematură a produselor, oamenii au învățat să le prelucreze: uscare, decapare, sărare, afumare. Toate aceste metode de tratament ucid bacteriile și le împiedică să se înmulțească.

Bacteriile de fermentare cu ajutorul enzimelor sunt capabile să descompună carbohidrații. Oamenii au observat această abilitate încă din cele mai vechi timpuri și încă folosesc astfel de bacterii pentru a face produse cu acid lactic, oțet și alte produse alimentare.

Bacteriile, lucrând împreună cu alte organisme, efectuează lucrări chimice foarte importante. Este foarte important să știm ce tipuri de bacterii există și ce beneficii sau daune aduc naturii.

Înțeles în natură și pentru oameni

Importanța mare a multor tipuri de bacterii (în procesele de degradare și diferite tipuri de fermentație) a fost deja remarcată mai sus, adică. îndeplinind un rol sanitar pe Pământ.

Bacteriile joacă, de asemenea, un rol imens în ciclul carbonului, oxigenului, hidrogenului, azotului, fosforului, sulfului, calciului și altor elemente. Multe tipuri de bacterii contribuie la fixarea activă a azotului atmosferic și îl transformă în formă organică, contribuind la creșterea fertilității solului. De o importanță deosebită sunt acele bacterii care descompun celuloza, care este principala sursă de carbon pentru viața microorganismelor din sol.

Bacteriile reducătoare de sulfat sunt implicate în formarea petrolului și a hidrogenului sulfurat în noroiul medicinal, soluri și mări. Astfel, stratul de apă saturat cu hidrogen sulfurat din Marea Neagră este rezultatul activității vitale a bacteriilor sulfato-reducătoare. Activitatea acestor bacterii în sol duce la formarea sifonului și a salinizării solului. Bacteriile reducătoare de sulfat transformă nutrienții din solurile plantațiilor de orez într-o formă care devine disponibilă pentru rădăcinile culturii. Aceste bacterii pot provoca coroziunea structurilor subterane și subacvatice din metal.

Datorită activității vitale a bacteriilor, solul este eliberat de multe produse și organisme dăunătoare și este saturat cu nutrienți valoroși. Preparatele bactericide sunt folosite cu succes pentru combaterea multor tipuri de insecte dăunătoare (foricul porumbului etc.).

Multe tipuri de bacterii sunt folosite în diverse industrii pentru a produce acetonă, alcooli etilici și butilici, acid acetic, enzime, hormoni, vitamine, antibiotice, preparate proteico-vitamine etc.

Fără bacterii, sunt imposibile procesele de tăbăcire a pieilor, uscarea frunzelor de tutun, producerea mătăsii, cauciucului, prelucrarea cacaoului, cafelei, înmuierea cânepei, inului și a altor plante cu fibre liberene, varză murată, tratarea apelor uzate, levigarea metalelor etc.

Vizualizări