Отрицателна и положителна роля на бактериите. бактерии

Полезните бактерии, които обитават човешкото тяло, се наричат ​​микробиота. По отношение на техния брой те са доста обширни - на един човек се падат милиони. В същото време всички те регулират здравето и нормалния живот на всеки индивид. Учените казват, че не полезни бактерии, или както ги наричат ​​още мутуалисти, гастро- чревния тракт, кожата, дихателните пътища моментално ще бъдат атакувани от патогенни микроби и ще бъдат унищожени.

Какъв трябва да бъде балансът на микробиотата в тялото и как може да се коригира, за да се избегне развитие тежки заболявания, попита AiF.ru изпълнителен директорбиомедицински холдинг на Сергей Мусиенко.

чревни работници

Една от важните части на местоположението на полезните бактерии са червата. Нищо чудно, че се смята, че тук е положена цялата човешка имунна система. И ако бактериалната среда е нарушена, тогава отбранителни силитялото е значително намалено.

Полезните чревни бактерии създават буквално непоносими условия за живот на болестотворните микроби – кисела среда. В допълнение, полезните микроорганизми помагат за смилането на растителни храни, тъй като бактериите се хранят с растителни клетки, съдържащи целулоза, но чревните ензими сами по себе си не могат да се справят с това. Също така, чревните бактерии допринасят за производството на витамини B и K, които осигуряват метаболизма в костите и съединителната тъкан, както и освобождават енергия от въглехидратите и допринасят за синтеза на антитела и регулирането на нервната система.

Най-често, говорейки за полезни чревни бактерии, те имат предвид 2-та най-популярни вида: бифидус и лактобацили. В същото време, както смятат много хора, е невъзможно да ги наречем основните - техният брой е само 5-15% от общия брой. Те обаче са много важни, тъй като са доказани положително влияниекъм други бактерии, когато такива бактерии могат да бъдат важни факториблагосъстоянието на цялата общност: ако се хранят или внасят в тялото с помощта ферментирали млечни продукти- кефири или кисели млека, те помагат на други важни бактерии да оцелеят и да се размножават. Така например е много важно да се възстанови тяхната популация по време на дисбактериоза или след курс на антибиотици. В противен случай ще бъде проблематично да се повишат защитните сили на организма.

биологичен щит

Бактериите, които обитават човешката кожа и дихателните пътища, всъщност стоят на стража и надеждно защитават своята зона на отговорност от проникването на патогени. Основните са микрококите, стрептококите и стафилококите.

Микробиомата на кожата се е променила през последните стотици години, когато хората преминаха от естествен живот в контакт с природата към редовно миене със специални продукти. Смята се, че сега човешката кожа е обитавана от напълно различни бактерии, които са живели преди. Имунната система на организма може да различи опасни от неопасни. Но, от друга страна, всеки стрептокок може да стане патогенен за хората, например, ако попадне в порязване или друг отворена ранавърху кожата. Излишък от бактерии или тяхната патологична активност върху кожата и в респираторен трактможе да доведе до развитие различни заболявания, и към външния вид лоша миризма. Днес има разработки, базирани на бактерии, които окисляват амония. Използването им ви позволява да засите микробиома на кожата с напълно нови организми, в резултат на което не само миризмата изчезва (резултат от метаболизма на градската флора), но и структурата на кожата се променя - порите се отварят и т.н.

Спасението на микросвета

Микрокосмосът на всеки човек се променя доста бързо. И това има несъмнени предимства, тъй като броят на бактериите може да се актуализира независимо.

Различните бактерии се хранят с различни вещества – колкото по-разнообразна е храната на човек и колкото по-съобразена е със сезона, толкова по-голям избор има за полезни микроорганизми. Въпреки това, ако храната е силно натоварена с антибиотици или консерванти, бактериите няма да оцелеят, защото тези вещества са предназначени просто да ги унищожат. Освен това няма никакво значение, че повечето от бактериите не са патогенни. В резултат на това се унищожава многообразието на вътрешния свят на човека. И след това започват различни заболявания - проблеми с изпражненията, кожни обриви, метаболитни нарушения, алергични реакциии т.н.

Но на микробиотата може да се помогне. Освен това ще отнеме само няколко дни за лесна корекция.

Има голям брой пробиотици (с живи бактерии) и пребиотици (вещества, които поддържат бактериите). Но основният проблем е, че те работят по различен начин за всеки. Анализът показва, че ефективността им при дисбактериоза е до 70-80%, тоест едно или друго лекарство може да действа, а може и да не действа. И тук трябва внимателно да наблюдавате хода на лечението и приема - ако средствата работят, веднага ще забележите подобрения. Ако ситуацията остане непроменена, струва си да промените програмата за лечение.

Като алтернатива можете да се подложите на специално изследване, което изучава геномите на бактериите, определя техния състав и съотношение. Това ви позволява бързо и компетентно да изберете правилната опция за храна и допълнителна терапияза възстановяване на крехкия баланс. Въпреки че човек не усеща леки нарушения в баланса на бактериите, те все още засягат здравето - в този случай могат да се отбележат чести заболявания, сънливост и алергични прояви. Всеки жител на града в една или друга степен има дисбаланс в тялото и ако не направи нищо конкретно за възстановяване, тогава със сигурност с определена възрастще има здравословни проблеми.

Гладуване, разтоварване, повече зеленчуци, каша от естествени зърнени култури сутрин - това са само няколко варианта. хранително поведениеблагоприятстван от полезни бактерии. Но за всеки човек диетата трябва да е индивидуална, съобразена със състоянието на организма и начина му на живот – само така той ще може да поддържа оптимален баланс и винаги да се чувства добре.

В количествено отношение тези най-малки живи организми са най-многобройни в моретата и атмосферата. Според учените стотици милиони бактерии могат да живеят само в един грам почва. Да, и по отношение на селището заемат почетно първо място. В крайна сметка те са се появили на планетата преди повече от 3,7 милиарда години. И някои от тях дори са се променили малко оттогава! Каква е ролята на бактериите в природата? В какви глобални процеси участват тези микроскопични същества? Кои от тях са полезни и кои са вредни за човешкия организъм? Ще се опитаме да дадем кратки отговори на всички тези въпроси в тази статия.

Малко за бактериите

Природата, създавайки бактерии, им предостави безпрецедентна граница на безопасност и много качества, които отсъстват от повечето други жители на планетата Земя. Те са в състояние да издържат на високи и ниски температури, тихо съществуват на високи и ниски атмосферно наляганепрактически без кислород. Микроорганизмите, така да се каже, са предназначени да населят нови светове, да се установят в непознати, необитаеми територии. С доста примитивна структура (по-голямата част са едноклетъчни), бактериите имат огромна граница на безопасност и са може би най-ефективните от известните съществуващи формиживот.

Къде живеят

Тези микроорганизми са повсеместни, живеят навсякъде: на сушата, в океаните и моретата, във въздуха и дори в други организми. Има много от тях, безброй. Въпреки че стана „познат“ на човека едва наскоро, след изобретяването на оптично устройство, което увеличава обектите многократно. Тогава учените успяха да ги видят, както се казва, със собствените си очи. А преди това огромни колонии от бактерии съществуваха незабелязани, невидимо помагайки или вредящи на цялото човечество. Кои от тях помагат и кои вредят? Да погледнем през микроскопа!

Положителната роля на бактериите

Тези древни жители на планетата изглежда се грижат за местообитанието си, носейки голяма ползацялата планета като цяло и човечеството в частност. Положителната роля на бактериите може да се проследи в различни полетавлияние: върху природата, атмосферата, човека. Нека разгледаме по-подробно всеки от тях.

санитари на природата

Работата е там, че много бактерии ядат мъртвите останки на други същества, като са своеобразни "чистачки", които почистват природата от ненужни боклуци и не позволяват на отпадъчните продукти да се натрупват. В науката това явление се нарича сапротрофия. Без този вид бактерии светът просто би се задушил от масата отпадъци, които трябва постоянно да се изхвърлят. Това правят много микроорганизми, действайки като санитари.

синьо зелени водорасли

И тези цианобактерии, по-рано погрешно наричани водорасли, могат да участват във фотосинтезата. Положителната роля на бактериите от този типе масовото производство на кислород. Учените са установили, че в началото на времето именно тези малки организми са започнали да формират земната атмосфера. В резултат на това се оказа точно такъв, какъвто го чувствахме. Разбира се, в съвременни условия заобикаляща средакислород в резултат на фотосинтеза се произвежда не само от синьо-зелени водорасли. Но все пак първенството и лъвският пай - за тях. И без тези бактерии формирането на флората и фауната на планетата във формата, в която съществуват днес, би било невъзможно.

Кръговрат на веществата

Друг положителна ролябактерии - участие в глобалния кръговрат на веществата в природата. На сушата и в морето, във въздуха непрекъснато се извършва глобален обмен на елементи. Всички вещества на планетата Земя преминават от един организъм в друг. Без микроорганизми такъв преход просто би бил невъзможен. Най-изследван от науката е процесът на азотния цикъл, който се състои от няколко етапа: фиксация, окисление, възстановяване (чрез разпад или амонификация). И в трите случая процесите се извършват с помощта на определени групибактерии. Това са нодулни и аеробни микроорганизми, които участват в процесите на разграждане и превръщане на протеини. Учените разкриха участието на тези микроскопични същества в размножаването и трансформацията въглероден двуокис, сяра, желязо, фосфор. В момента тече допълнителни изследваниятези явления.

хранителни вериги

Каква е ролята на бактериите в контекста на храненето на живите същества? Въпреки че тези организми са микроскопично малки, те служат за храна на някои по-големи същества. Които пък се хранят с други. Разбира се, например, за хората бактериите не са по никакъв начин значителна частхранене. Но косвено, ние все още ги ядем, без да го забелязваме. Ярък пример са продуктите за консервиране на бъчви и цялото „кисело мляко“ (между другото, бирата и виното също са резултат от работата на бактерии и гъбички). Такива продукти винаги присъстват в националните кухни на народите по света.

За човек

Каква е ролята на бактериите в живота (за хората)? Микроорганизмите, живеещи в червата, са приятелски настроени и добродушни „съседи“. Те включват бифидобактерии и бактероиди, както и Е. coli, ентерококи, лактобацили. Всички те изграждат полезна микрофлора и изпълняват защитна и храносмилателни функции. Установено е, че в цялото черво масата на микроорганизмите е около три килограма. Това е доста като процент.

Отрицателната роля на бактериите

Друга негативна роля на бактериите е участието им в развалянето на храната. При определени условия те са в състояние да "ядат" храна, оставена извън хладилника за доста време бързо време. След това тези продукти стават неподходящи за хората.

Веднъж Хипократ каза, че всички болести започват в червата - и беше прав. Наскоро учени, изследователи и лекари осъзнаха как червата влияят на цялостното здраве. Установено е, че в човешкото тяло има около 10 пъти повече бактерии, отколкото собствените клетки на тялото. Техните видове са стотици, а всички чревни бактерии съставляват екосистема, която играе огромна роля за състоянието на тялото. В тази статия сайтът ще разгледа кои органи, функции и показатели за здравето на тялото ни са засегнати от чревните бактерии.

Защо здравословният баланс на чревните бактерии е толкова важен?

Не всички бактерии, обитаващи човешките черва, са полезни. Лекарите определят здравословния баланс на чревните бактерии като 80% полезен към 20% вредни бактерии. При определени условия този баланс се нарушава, например в случай на:

• честа употреба на антибиотици;
• злоупотреба с продукти високо съдържаниеСахара;
• честа консумация на продукти, замърсени с пестициди и химикали;
• прекомерна консумация на глутен;
• пиене на хлорирана и/или флуорирана чешмяна вода;
• чест стрес.

Здравословен баланс на чревни бактерии - 80% добри бактерии и 20% лоши бактерии.

Ако балансът на чревните бактерии е нарушен, могат да възникнат следните проблеми:

• чести настинки;
• автоимунни заболявания;
• хронична умора;
• главоболие;
• хранителни алергии;
• киселинен рефлукс;
• диария;
• запек;
• депресия;
• загуба или наддаване на тегло;
• акне
• розацея;
• екзема;
• болка в ставите;
• бял налеп върху езика.

Сайтът по-долу разглежда по-отблизо как влияят чревните бактерии:

• храносмилане;
• имунна система;
• настроение и психично здраве;
• кожата.

Как чревните бактерии влияят на храносмилането?

Очевидно е, че за нормално храносмиланенеобходими здрав стомашно-чревен тракт. Здравословният баланс на чревните бактерии осигурява правилна чревна подвижност. Днес изключително често срещаните заболявания на стомашно-чревния тракт са:

• синдром на раздразнените черва;
• възпалително заболяване на червата (особено болест на Crohn, улцерозен колит).

Доминирането на вредни бактерии е една от причините за развитието на горните заболявания. До този извод са стигнали учени в хода на проучвания, насочени към изучаване на ефекта от трансплантацията на фекална микробиота от здрави донори на болни пациенти. Според данни, публикувани в списание Gatroenterology Hepatology, фекална трансплантация е ефективна при лечението на стомашно-чревни заболявания или премахване на техните симптоми в 93% от случаите.

Как състоянието на имунната система зависи от чревната микрофлора?

Червата са тясно свързани с имунната система, тъй като 80% от последната се намира в това тялоа именно в чревната лигавица. Честото боледуване е един от признаците за дисбаланс на чревните бактерии в резултат на излагане на гореописаните фактори.

Чревният имунитет позволява на полезните бактерии да не напускат червата и да ги неутрализират своевременно. патогенни микроорганизми. Ето защо е толкова важно да се осигури комфортни условияза полезни чревни бактерии и избягвайте фактори, които предизвикват растежа на вредни чревни бактерии.

Как чревните бактерии влияят на настроението и психичното здраве?

Както знаете, червата се наричат ​​вторият мозък на човешкото тяло, тъй като стените на червата съдържат около 500 милиона неутрона, които изграждат чревната нервна система (ENS). ENS произвежда около 30 различни невротрансмитери, отговорни за настроението, включително серотонин (90% от обща сумав организма).

В хода на изследването учените наблюдават промени в настроението на гризачите след промяна в баланса на бактериите в червата. Изследователи от Калифорнийския университет установиха, че хората с нормален бактериален баланс в червата са емоционално стабилни и в добро настроение.

Някои учени също смятат, че дисбактериозата може да е една от причините за късен аутизъм и други мозъчни заболявания.

Как микробиомът на червата влияе върху теглото на човек?

Редица проучвания показват, че бактериите в червата влияят върху апетита за храна, метаболизма и количеството хранителни вещества, абсорбирани от храната.

За да се поддържа здравословно тегло, микробиомът на червата трябва да бъде разнообразен. Това показва проучване, проведено през 2013 г слаби хораброят на чревните бактерии и техните видове е по-голям, отколкото при хората със затлъстяване.

Проучванията показват също, че пациентите със затлъстяване имат около 20% повече бактерии, наречени firmicutes, в сравнение с хората с нормално тегло - те помагат за преобразуването на калории от сложни захари в телесни мазнини. Установено е също, че в червата на слабите хора има значително количество бактероиди - бактерии, които помагат за разграждането на нишестето и фибрите.

Проучванията показват, че фирмикутите и бактероидите са единствените бактерии, които влияят на теглото на човек.

Как състоянието на кожата зависи от чревните бактерии?

В развитието на акне, розацея и екзема съществена роля играе състоянието на червата. Така беше установено, че употребата на ферментирали храни, богати на пробиотици, може значително да намали тежестта на акнето.

Проучване от 2008 г. също показа, че децата под 18-месечна възраст са по-склонни да развият екзема, когато имат недостатъчно разнообразен чревен микробиом. А чрез приема на храни, богати на пробиотици, рискът от развитие на екзема се намалява.

За да се поддържа здравословен баланс на чревните бактерии, трябва да се внимава от правилното хранене, ограничете въздействието на стреса върху тялото, не приемайте антибиотици без лекарско предписание, включете в диетата ферментирали храни. Пробиотичните добавки също ще помогнат за възстановяване на баланса на бактериите в червата, но техният прием трябва да бъде съгласуван с лекаря.

микроби, които живеят в човешкото тяломоже дори да са приятели. Хармонията на взаимоотношенията в организма, както и нормалната микрофлора могат да бъдат нарушени под натиска на различни неблагоприятни фактори. Причините за разстройството са например заболявания на стомашно-чревния тракт, както и остри инфекции и особено чревни - Коремен тиф, дизентерия и др. Причинителите на тези заболявания винаги причиняват възпаление на чревната лигавица, те допринасят за възпроизводството на условно патогенна микрофлора, която измества основните обитатели на червата.

Влиянието на микробите върху здравето

Видовият състав, разпространението, както и броят на микроорганизмите, които влизат в чревния тракт, зависят до голяма степен от естеството на храненето. Например, някои от тях с храна и напитки престават да получават необходимите хранителни вещества и техните колонии рязко намаляват. Други, напротив, получаване засилено хранене, бързо се размножават и населяват нови части на червата. И това води до появата на хранителна дисбактериоза, която се характеризира с нарушаване на работата на нашите черва. Понякога се наблюдава хранителна дисбактериоза при кърмачета, когато се прехвърлят от кърмене към смесено хранене. Въпреки това, ако допълващите храни се извършват правилно, тогава тези явления бързо преминават, храносмилането се нормализира.

Еднообразната диета може да доведе и до хранителна дисбактериоза, например лудост по модерни диети, когато някои храни са напълно изключени от диетата. И неслучайно понякога най-строгите терапевтични диетилекарят предписва само в периода на обостряне на заболяването.

Нищо не активира толкова условно патогенната микрофлора, колкото неправилният прием на антибиотици. Изглежда, че антибиотиците са страхотно и ефективно оръжие срещу вредни микроорганизми. Но много от тези лекарства имат пагубен ефект не само върху патогенните микроорганизми, но и върху полезната микрофлора.

Докато полезни видовебактериите се потискат от антибиотици, много разновидности на ентеропатогенни колибързо започват да се размножават, стават агресивни врагове - започват да произвеждат токсични вещества, както и да унищожават червените кръвни клетки (това са червени кръвни клетки). Също така много други представители полезна микрофлорагубят свойствата си, биват изтласкани от червата от размножаващи се резистентни на антибиотици микроби, те вече не могат да изпълняват напълно своите функции. Те губят способността си да регулират и контролират растежа на опортюнистични микроби, а това води до активиране на стафилококи, Proteus vulgaris, патогенни гъбички от вида Candida и др. Развилата се в такъв случай дисбактериоза протича много по-трудно от храната. Чревната лигавица става почти напълно беззащитна срещу опортюнистични и патогенни микроби. Поради това острите чревни инфекции често се присъединяват към дисбактериоза, която придобива продължителен, хроничен характер. Ето защо експертите не се уморяват да напомнят какво бедствие за организма може да се окаже самолечението с толкова мощни средства като антибиотиците.

Някои може да се чудят: изключени ли са такива дисбаланси в чревната микрофлора, когато човек приема антибиотици по препоръка на лекар? Лекарите се стремят да сведат до минимум тази възможност. Провеждат рационална антибиотична терапия, важен принципкоето се счита за запазване на полезната чревна микрофлора. В клиниката и експериментите се практикуват методи за рационална антибиотична терапия, внимателно се изучава ефектът на дадено лекарство върху различни представители на микрофлората и се подбират комбинации от антибиотици, така че да се намалят и изравнят техните странични ефекти. Понастоящем селективната деконтаминация все повече се въвежда в клиничната практика. Този метод на лекарствена терапия се основава главно на селективното унищожаване на опортюнистичната микрофлора, както и на почти пълно запазванеполезни микроорганизми.

Има ситуации, когато не е нужно да избирате, трябва да пожертвате част, за да спасите цялото. Под част се разбира полезна микрофлора, като цяло е организъм. Например, когато животът на човек е в опасност и това се случва със сепсис - микробна инфекция на кръвта или сериозно инфекциозно заболяване, обикновено се прибягва до огромни дози широкоспектърни антибиотици. Тези мерки са напълно оправдани, в противен случай просто няма да работят. тежко заболяванеспечели - спаси човек. Въпреки това, веднага щом опасността премине, лекарите предприемат мерки за възстановяване на нормалната чревна микрофлора, заселването й с полезни микроорганизми.

У нас се произвеждат биологично ефективни препарати от живи бактерии, които са част от нормалната микрофлора. Например бификол, колибактерин и други, с помощта на които може да се постигне нормализиране на микробната флора. Лечението се предписва в зависимост от резултатите от изследването (бактериологично), което позволява да се определи "микробния климат".

В днешно време се обръща много голямо внимание на подобряването на методите за диагностициране на дисбактериозата. Сравнително наскоро група специалисти от Института по микробиология и епидемиология разработи оригинален метод за определяне на изчезването на полезната микрофлора, който предотвратява възпроизвеждането на опортюнистични микроби. Специалистите, като се фокусират върху тежестта на дисбактериозата, определят точните дози на биологичните препарати, както и продължителността на тяхното приложение.

Трябва да се отбележи, че дисбактериозата е много упорито заболяване, което изисква продължително и целенасочено лечение. Възстановяването на нормално съотношение между микробите е половината от битката, трябва да се работи много повече, за да се поддържа и поддържа. На първо място, трябва да се уверите, че храната е разнообразна. Не забравяйте да включите в диетата млечнокисели продукти - кефир, ацидофилус, кисело мляко и др. Млечнокисели бактерии, съдържащи се в такива продукти, са антагонисти на гнилостната, а също и на условно патогенната микрофлора.

Не трябва да допускате запек: забавянето на храната в червата води до факта, че процесите на гниене започват да преобладават в тялото и страдат от това нормална микрофлора. Също така продуктите на гниене, които не са отстранени навреме от тялото, могат да се абсорбират в кръвта, отравяйки тялото. Редовността на изпразването трябва да се наблюдава особено от възрастните хора, тъй като те са по-склонни да имат запек.

Бих искал да подчертая, че нормалното състояние на чревната микрофлора зависи от много фактори, както и от това колко компетентно се отнасяме към препоръките на специалист за приемане на определени лекарства, как е организирано храненето и целия ни начин на живот. Струва си да запомните, че нормалната микрофлора винаги се нуждае от подкрепа.

БАКТЕРИИ
обширна група от едноклетъчни микроорганизми, характеризиращи се с липсата на клетъчно ядро, заобиколено от мембрана. В същото време генетичният материал на една бактерия (дезоксирибонуклеинова киселина или ДНК) заема много специфично място в клетката - зона, наречена нуклеоид. Организмите с такава клетъчна структура се наричат ​​прокариоти („предядрени“), за разлика от всички останали – еукариоти („истински ядрени“), чиято ДНК се намира в ядрото, заобиколено от обвивка. Бактериите, някога считани за микроскопични растения, сега се класифицират като отделно царство, Monera, едно от петте в настоящата система за класификация, заедно с растения, животни, гъби и протисти.

фосилни доказателства. Бактериите са може би най-старата известна група организми. Слоести каменни структури - строматолити - датирани в някои случаи в началото на археозоя (архей), т.е. възникнали преди 3,5 милиарда години - резултат от жизнената дейност на бактериите, обикновено фотосинтетични, т.нар. синьо-зелени водорасли. Подобни структури (бактериални филми, импрегнирани с карбонати) все още се образуват, главно край бреговете на Австралия, Бахамските острови, в Калифорнийския и Персийския залив, но те са относително редки и не достигат големи размери, защото се хранят с тревопасни организми, като коремоноги. Днес строматолитите растат главно там, където тези животни отсъстват поради високата соленост на водата или по други причини, но преди появата на тревопасните форми в хода на еволюцията те биха могли да достигнат огромни размери, съставлявайки съществен елемент от океанската плитка вода , сравнимо със съвременните коралови рифове. В някои древни скали са открити малки овъглени сфери, които също се смятат за останки от бактерии. Първият ядрен, т.е. еукариотни, клетките са се развили от бактерии преди около 1,4 милиарда години.
Екология.Има много бактерии в почвата, на дъното на езера и океани – навсякъде, където се натрупва органична материя. Те живеят на студено, когато термометърът е малко над нулата, и в горещи киселинни извори с температури над 90 ° C. Някои бактерии понасят много висока соленост на околната среда; по-специално, то единични организминамерени в Мъртво море. В атмосферата те присъстват във водни капки и тяхното изобилие там обикновено корелира със запрашеността на въздуха. Така в градовете дъждовната вода съдържа много повече бактерии, отколкото в провинция. Има малко от тях в студения въздух на планините и полярните региони, но те се намират дори в долния слой на стратосферата на надморска височина от 8 км. Гъсто колонизиран от бактерии (обикновено безвреден) храносмилателен трактживотни. Експериментите показват, че те не са необходими за живота на повечето видове, въпреки че могат да синтезират някои витамини. Но при преживните (крави, антилопи, овце) и много термити те участват в храносмилането на растителни храни. Освен това имунната система на животно, отгледано в стерилни условия, не се развива нормално поради липсата на стимулация от бактерии. Нормалната бактериална "флора" на червата също е важна за потискането на вредните микроорганизми, които навлизат там.

СТРУКТУРА И ЖИВОТ НА БАКТЕРИИТЕ

Бактериите са много по-малки от клетките на многоклетъчните растения и животни. Дебелината им обикновено е 0,5-2,0 микрона, а дължината им е 1,0-8,0 микрона. Някои форми едва могат да се видят с разделителната способност на стандартните светлинни микроскопи (около 0,3 микрона), но има и видове, по-дълги от 10 микрона и ширина, която също надхвърля тези граници, а редица много тънки бактерии могат да надхвърлят 50 микрона в дължина. Четвърт милион средни представители на това царство ще се поберат на повърхността, съответстваща на точката, поставена с молив.
Структура.Според особеностите на морфологията се разграничават следните групи бактерии: коки (повече или по-малко сферични), бацили (пръчици или цилиндри със заоблени краища), спирила (твърди спирали) и спирохети (тънки и гъвкави косми). Някои автори са склонни да обединят последните две групи в една – спирила. Прокариотите се различават от еукариотите главно по липсата на добре оформено ядро ​​и наличието, в типичен случай, само на една хромозома - много дълга кръгла ДНК молекула, прикрепена в една точка към клетъчната мембрана. Прокариотите също нямат свързани с мембрана вътреклетъчни органели, наречени митохондрии и хлоропласти. При еукариотите митохондриите произвеждат енергия по време на дишането, а фотосинтезата се извършва в хлоропластите (виж също CELL). При прокариотите цялата клетка (и преди всичко клетъчната мембрана) поема функцията на митохондриите, а при фотосинтезиращите форми едновременно с това и хлоропласта. Подобно на еукариотите, вътре в бактерията има малки нуклеопротеинови структури - рибозоми, необходими за синтеза на протеини, но те не са свързани с никакви мембрани. С много малко изключения, бактериите не са в състояние да синтезират стероли, основни компоненти на еукариотните клетъчни мембрани. Извън клетъчната мембранаповечето бактерии са заобиколени от клетъчна стена, донякъде наподобяваща целулозна стена растителни клетки, но се състои от други полимери (те включват не само въглехидрати, но и аминокиселини и вещества, специфични за бактериите). Тази обвивка предпазва бактериалната клетка от спукване, когато водата навлезе в нея поради осмоза. На върха на клетъчната стена често има защитна мукозна капсула. Много бактерии са оборудвани с флагели, с които активно плуват. Бактериалните флагели са по-прости и донякъде различни от подобни еукариотни структури.

„ТИПИЧНА“ БАКТЕРИАЛНА КЛЕТКАи неговите основни структури.

Сензорни функции и поведение.Много бактерии имат химически рецептори, които откриват промените в киселинността на околната среда и концентрацията различни вещества, като захари, аминокиселини, кислород и въглероден диоксид. Всяко вещество има свой тип такива "вкусови" рецептори и загубата на един от тях в резултат на мутация води до частична "вкусова слепота". Много подвижни бактерии също реагират на температурни колебания, а фотосинтезиращи видове - на промени в светлината. Някои бактерии усещат посоката на силовите линии магнитно поле, включително магнитното поле на Земята, с помощта на магнетитни частици (магнитна желязна руда - Fe3O4), присъстващи в техните клетки. Във водата бактериите използват тази способност да плуват по силови линии в търсене на благоприятна среда. Условни рефлексибактериите са непознати, но имат определен вид примитивна памет. Докато плуват, те сравняват възприеманата интензивност на стимула с предишната му стойност, т.е. определете дали е станал по-голям или по-малък и въз основа на това поддържайте посоката на движение или я променяйте.
Възпроизвеждане и генетика.Бактериите се възпроизвеждат безполово: ДНК в тяхната клетка се репликира (удвоява), клетката се дели на две и всяка дъщерна клетка получава едно копие от ДНК на родителя. Бактериалната ДНК може също да се прехвърля между неделящи се клетки. В същото време тяхното сливане (както при еукариотите) не се случва, броят на индивидите не се увеличава и обикновено само малка част от генома (пълният набор от гени) се прехвърля в друга клетка, за разлика от „истински“ полов процес, при който потомъкът получава пълен набор от гени от всеки родител. Такъв трансфер на ДНК може да се извърши по три начина. По време на трансформацията бактерията абсорбира "гола" ДНК от околната среда, която е попаднала там по време на унищожаването на други бактерии или умишлено "подхлъзнала" от експериментатора. Процесът се нарича трансформация, защото ранни стадиинеговото изследване се фокусира върху трансформацията (трансформацията) по този начин на безвредни организми в вирулентни. Фрагменти от ДНК могат да се прехвърлят и от бактерия на бактерия чрез специални вируси - бактериофаги. Това се нарича трансдукция. Съществува и процес, който наподобява оплождането и се нарича конюгация: бактериите се свързват помежду си чрез временни тръбести израстъци (копулаторни фимбрии), през които ДНК преминава от „мъжката“ клетка към „женската“. Понякога бактериите съдържат много малки допълнителни хромозоми - плазмиди, които също могат да се прехвърлят от индивид на индивид. Ако в същото време плазмидите съдържат гени, които причиняват резистентност към антибиотици, те говорят за инфекциозна резистентност. Важен е от медицинска гледна точка, защото може да се разпространи между различни видовеи дори родове бактерии, в резултат на което цялата бактериална флора, да речем червата, става резистентна към действието на някои лекарства.

МЕТАБОЛИЗЪМ

Отчасти поради малкия размер на бактериите, интензивността на техния метаболизъм е много по-висока от тази на еукариотите. Най-много благоприятни условиянякои бактерии могат да удвоят общата си маса и изобилие приблизително на всеки 20 минути. Това се дължи на факта, че редица от техните най-важни ензимни системи функционират с много висока скорост. И така, на заека му трябват няколко минути, за да синтезира протеинова молекула, а на бактериите - секунди. Въпреки това, в естествената среда, например в почвата, повечето бактерии са "на гладна диета", така че ако клетките им се делят, тогава не на всеки 20 минути, а на всеки няколко дни.
Хранене.Бактериите са автотрофи и хетеротрофи. Автотрофите ("самохранещи се") не се нуждаят от вещества, произведени от други организми. Те използват въглероден диоксид (CO2) като основен или единствен източник на въглерод. Включвайки CO2 и други неорганични вещества, по-специално амоняк (NH3), нитрати (NO-3) и различни серни съединения, в сложни химични реакции те синтезират всички биохимични продукти, от които се нуждаят. Хетеротрофите („хранещи се с други“) използват като основен източник на въглерод (някои видове също се нуждаят от CO2) органични (съдържащи въглерод) вещества, синтезирани от други организми, по-специално захари. Окислени, тези съединения доставят енергия и молекули, необходими за растежа и жизнената дейност на клетките. В този смисъл хетеротрофните бактерии, които включват по-голямата част от прокариотите, са подобни на хората.
основни източници на енергия.Ако за образуването (синтезата) на клетъчните компоненти се използва главно светлинна енергия (фотони), тогава процесът се нарича фотосинтеза, а видовете, способни на него, се наричат ​​фототрофи. Фототрофните бактерии се делят на фотохетеротрофи и фотоавтотрофи, в зависимост от това кои съединения - органични или неорганични - служат като основен източник на въглерод. Фотоавтотрофните цианобактерии (синьо-зелени водорасли), подобно на зелените растения, разделят водните молекули (H2O), използвайки светлинна енергия. Това освобождава свободен кислород (1/2O2) и произвежда водород (2H+), за който може да се каже, че превръща въглеродния диоксид (CO2) във въглехидрати. В зелените и лилавите серни бактерии светлинната енергия не се използва за разграждане на вода, а на други неорганични молекули, като сероводород (H2S). В резултат на това се произвежда и водород, намалявайки въглеродния диоксид, но кислородът не се отделя. Такава фотосинтеза се нарича аноксигенна. Фотохетеротрофните бактерии, като лилавите несерни бактерии, използват светлинна енергия за производство на водород от органични вещества, по-специално изопропанол, но газообразният H2 също може да служи като негов източник. Ако основният източник на енергия в клетката е окисляването на химикали, бактериите се наричат ​​хемохетеротрофи или хемоавтотрофи, в зависимост от това кои молекули служат като основен източник на въглерод - органични или неорганични. В първите органичните вещества осигуряват както енергия, така и въглерод. Хемоавтотрофите получават енергия от окисление неорганични вещества, например водород (към вода: 2H4 + O2 в 2H2O), желязо (Fe2+ в Fe3+) или сяра (2S + 3O2 + 2H2O в 2SO42- + 4H+), и въглерод - от CO2. Тези организми се наричат ​​още хемолитотрофи, като по този начин се подчертава, че се "хранят" с камъни.
Дъх.Клетъчното дишане е процес на освобождаване на химическа енергия, съхранявана в "хранителни" молекули, за по-нататъшното й използване в жизненоважни реакции. Дишането може да бъде аеробно и анаеробно. В първия случай се нуждае от кислород. Необходим е за работата на т.нар. електронна транспортна система: електроните се движат от една молекула към друга (освобождава се енергия) и в крайна сметка се прикрепят към кислорода заедно с водородните йони - образува се вода. Анаеробните организми не се нуждаят от кислород, а за някои видове от тази група той е дори отровен. Освободените по време на дишането електрони се свързват с други неорганични акцептори, като нитрат, сулфат или карбонат, или (в една от формите на такова дишане - ферментация) с определена органична молекула, по-специално с глюкоза. Вижте също МЕТАБОЛИЗЪМ.

КЛАСИФИКАЦИЯ

При повечето организми един вид се счита за репродуктивно изолирана група от индивиди. В широк смисъл това означава, че представители на даден вид могат да дадат плодородно потомство, чифтосвайки се само със себеподобни, но не и с индивиди от други видове. По този начин гените на даден вид по правило не излизат извън неговите граници. Бактериите обаче могат не само да обменят гени между индивидите различни видове, но и от различни родове, така че дали е легитимно да се прилагат обичайните концепции за еволюционен произход и родство тук не е напълно ясно. Във връзка с тази и други трудности все още не съществува общоприета класификация на бактериите. По-долу е един от широко използваните му варианти.
ЦАРСТВОТО НА МОНЕРА

Тип Gracilicutes (тънкостенни Грам-отрицателни бактерии)

Клас Scotobacteria (нефотосинтетични форми, напр. миксобактерии) Клас Anoxyphotobacteria (освобождаващи кислород фотосинтетични форми, напр. лилави серни бактерии) Клас Oxyphotobacteria (освобождаващи кислород фотосинтетични форми, напр. цианобактерии)

Phylum Firmicutes (дебелостенни Грам-положителни бактерии)

Клас Firmibacteria (твърдоклетъчни форми като клостридии)
Клас Thallobacteria (разклонени форми, напр. актиномицети)

Tenericutes phylum (грам-отрицателни бактерии без клетъчна стена)

Клас Mollicutes (мекоклетъчни форми, напр. микоплазми)

Тип Mendosicutes (бактерии с дефектна клетъчна стена)

Клас Archaebacteria (древни форми, напр. образуващи метан)

Домейни.Последните биохимични изследвания показват, че всички прокариоти са ясно разделени на две категории: малка група археобактерии (Archaebacteria - "древни бактерии") и всички останали, наречени еубактерии (Eubacteria - "истински бактерии"). Смята се, че архебактериите са по-примитивни от еубактериите и по-близо до общия прародител на прокариотите и еукариотите. Те се различават от другите бактерии по няколко важни начина, включително състава на молекулите на рибозомната РНК (pRNA), участващи в синтеза на протеини, химичната структура на липидите (мастноподобни вещества) и присъствието в клетъчна стенавместо белтъчно-въглехидратния полимер муреин на някои други вещества. В горната класификационна система архебактериите се считат за само един от видовете на едно и също царство, което включва всички еубактерии. Въпреки това, според някои биолози, разликите между архебактериите и еубактериите са толкова дълбоки, че е по-правилно да се разглеждат архебактериите в Monera като отделно подцарство. Наскоро се появи още по-радикално предложение. Молекулярният анализ разкри толкова значителни разлики в структурата на гените между тези две групи прокариоти, че някои смятат присъствието им в едно и също царство организми за нелогично. В тази връзка беше предложено да се създаде таксономична категория (таксон) от още по-висок ранг, наречена домейн, и да се разделят всички живи същества на три домейна - Eucarya (еукариоти), Archaea (археи) и бактерии (сегашни еубактерии ).

ЕКОЛОГИЯ

Двете най-важни екологични функции на бактериите са фиксацията на азота и минерализацията на органичните остатъци.
Фиксиране на азот.Свързването на молекулярен азот (N2) с образуването на амоняк (NH3) се нарича фиксиране на азот, а окисляването на последния до нитрит (NO-2) и нитрат (NO-3) се нарича нитрификация. Това са жизненоважни процеси за биосферата, тъй като растенията се нуждаят от азот, но те могат да усвояват само неговите свързани форми. В момента приблизително 90% (около 90 милиона тона) от годишното количество такъв "фиксиран" азот се осигурява от бактерии. Останалата част се произвежда от химически заводи или възниква по време на мълния. Азотът във въздуха, който е ок. 80% от атмосферата, свързана главно с грам-отрицателния род Rhizobium (Rhizobium) и цианобактерии. Видовете Rhizobium симбиозират с приблизително 14 000 вида бобови растения (семейство Leguminosae), които включват например детелина, люцерна, соя и грах. Тези бактерии живеят в т.нар. нодули - подувания, които се образуват по корените при тяхно присъствие. Бактериите получават органична материя (хранене) от растението и в замяна доставят на гостоприемника свързан азот. За една година по този начин се фиксират до 225 кг азот на хектар. Небобовите растения, като елша, също влизат в симбиоза с други азотфиксиращи бактерии. Цианобактериите фотосинтезират като зелени растения, отделяйки кислород. Много от тях също са способни да фиксират атмосферния азот, който след това се поема от растенията и в крайна сметка от животните. Тези прокариоти служат като важен източник на фиксиран азот в почвата като цяло и по-специално в оризовите полета на Изток, както и като основен доставчик за океанските екосистеми.
Минерализация.Това е името, дадено на разлагането на органични остатъци във въглероден диоксид (CO2), вода (H2O) и минерални соли. От химическа гледна точка този процес е еквивалентен на горене, така че изисква голямо количество кислород. IN горен слойпочвата съдържа от 100 000 до 1 милиард бактерии на 1 g, т.е. около 2 тона на хектар. Обикновено всички органични остатъци, веднъж попаднали в земята, бързо се окисляват от бактерии и гъбички. По-устойчиво на разлагане е кафеникаво органично вещество, наречено хуминова киселина, което се образува главно от лигнин, съдържащ се в дървото. Натрупва се в почвата и подобрява нейните свойства.

БАКТЕРИИ И ПРОМИШЛЕНОСТ

Като се има предвид разнообразието от химични реакции, катализирани от бактерии, не е изненадващо, че те се използват широко в производството, в някои случаи от древни времена. Прокариотите споделят славата на такива микроскопични човешки помощници с гъбите, предимно дрождите, които осигуряват повечетопроцеси алкохолна ферментациякато например при производството на вино и бира. Сега, когато стана възможно въвеждането на полезни гени в бактериите, принуждавайки ги да синтезират ценни вещества, като инсулин, промишленото използване на тези живи лаборатории получи мощен нов тласък. Вижте също ГЕННО ИНЖЕНЕРСТВО.
Хранително-вкусовата промишленост.В момента бактериите се използват от тази индустрия главно за производството на сирена, други ферментирали млечни продукти и оцет. Основните химични реакции тук са образуването на киселини. Така че, когато се получи оцет, бактериите от рода Acetobacter се окисляват етанолсъдържащи се в сайдер или други течности до оцетна киселина. Подобни процеси се случват при ецване на зеле: анаеробни бактерииферментират захарите, съдържащи се в листата на това растение, до млечна киселина, както и до оцетна киселина и различни алкохоли.
Излугване на руди.Бактериите се използват за излужване на бедни руди, т.е. прехвърляне от тях в разтвор на соли на ценни метали, предимно мед (Cu) и уран (U). Пример за това е обработката на халкопирит или меден пирит (CuFeS2). Купищата от тази руда периодично се поливат с вода, съдържаща хемолитотрофни бактерии от рода Thiobacillus. В хода на своята жизнена дейност те окисляват сярата (S), образувайки разтворими медни и железни сулфати: CuFeS2 + 4O2 до CuSO4 + FeSO4. Такива технологии значително опростяват производството на ценни метали от руди; по принцип те са еквивалентни на процесите, протичащи в природата при изветрянето на скалите.
Рециклиране.Бактериите също така служат за превръщане на отпадъци, като канализация, в по-малко опасни или дори полезни продукти. Отпадъчните води са една от остри проблемисъвременното човечество. Пълната им минерализация изисква огромни количества кислород, а в обикновените водоеми, където е обичайно да се изхвърлят тези отпадъци, вече не е достатъчно да се "неутрализират". Решението е в допълнителната аерация на отпадъчните води в специални басейни (аеротенкове): в резултат на това минерализиращите бактерии имат достатъчно кислород, за да разградят напълно органичната материя и един от крайни продуктипроцес в най-благоприятните случаи става пия вода. Неразтворимата утайка, останала по пътя, може да бъде подложена на анаеробна ферментация. За да заемат възможно най-малко пространство и средства подобни пречиствателни станции, е необходимо добро познаване на бактериологията.
Други употреби.Други важни области на промишлено приложение на бактериите включват например ленен лоб, т.е. отделяне на въртящите се влакна от други части на растението, както и производството на антибиотици, по-специално стрептомицин (бактерии от рода Streptomyces).

КОНТРОЛ НА БАКТЕРИИТЕ В ПРОМИШЛЕНОСТТА

Бактериите са не само полезни; борбата срещу тяхното масово възпроизвеждане, например в хранителни продукти или във водните системи на целулозни и хартиени заводи, се превърна в цяла област на дейност. Храната се разваля от бактерии, гъбички и техните собствени ензими за автолиза („самосмилане“), освен ако не са инактивирани чрез топлина или други средства. Тъй като главната причинаразвалянето все още е от бактерии, разработването на ефективни системи за съхранение на храни изисква познаване на границите на издръжливостта на тези микроорганизми. Една от най-разпространените технологии е пастьоризацията на млякото, която убива бактериите, причиняващи например туберкулоза и бруцелоза. Млякото се поддържа при 61-63°C за 30 минути или при 72-73°C само за 15 секунди. Това не влошава вкуса на продукта, но инактивира патогенни бактерии. Виното, бирата и плодовите сокове също могат да бъдат пастьоризирани. Ползите от съхранението са известни отдавна хранителни продуктина студено. Ниски температурине убиват бактериите, но не им позволяват да растат и да се размножават. Вярно е, че при замразяване, например до -25 ° C, броят на бактериите намалява след няколко месеца, но голям брой от тези микроорганизми все още оцеляват. При температури малко под нулата бактериите продължават да се размножават, но много бавно. Техните жизнеспособни култури могат да се съхраняват почти неограничено време след лиофилизация (замразяване - сушене) в среда, съдържаща протеин, като кръвен серум. Други добре известни методи за консервиране на храни включват сушене (сушене и опушване), добавяне големи количествасол или захар, което е физиологично еквивалентно на дехидратация, и ецване, т.е. поставени в концентриран киселинен разтвор. При киселинност на средата, съответстваща на pH 4 и по-ниска, жизнената активност на бактериите обикновено е силно инхибирана или спряна.

БАКТЕРИИ И БОЛЕСТИ

ИЗСЛЕДВАНЕ НА БАКТЕРИИ

Много бактерии лесно се развиват в т.нар. културална среда, която може да включва месен бульон, частично усвоен протеин, соли, декстроза, цяла кръв, нейния серум и други компоненти. Концентрацията на бактерии в такива условия обикновено достига около милиард на кубичен сантиметър, което води до мътна среда. За да се изследват бактериите, е необходимо да могат да се получат техните чисти култури или клонинги, които са потомство на една клетка. Това е необходимо, например, за да се определи кой тип бактерии е заразил пациента и кой антибиотик този видчувствителен. Микробиологичните проби, като тампони, взети от гърлото или рани, проби от кръв, вода или други материали, се разреждат силно и се нанасят върху повърхността на полутвърда среда: от отделни клетки върху нея се развиват кръгли колонии. Агентът, който втвърдява културалната среда, обикновено е агар, полизахарид, получен от определени морски водораслии е почти несмилаем от всякакъв вид бактерии. Агарните среди се използват под формата на "шишчета", т.е. наклонени повърхности, образувани в епруветки, стоящи под голям ъгъл, когато разтопената хранителна среда се втвърди, или под формата на тънки слоеве в стъклени петриеви панички - плоски кръгли съдове, затворени с капак със същата форма, но малко по-голям в диаметър. Обикновено след един ден бактериалната клетка има време да се размножи толкова много, че образува колония, която лесно се вижда с невъоръжено око. Може да бъде прехвърлен в друга среда за по-нататъшно проучване. Всички хранителни среди трябва да бъдат стерилни преди отглеждането на бактериите и след това трябва да се вземат мерки за предотвратяване на заселването на нежелани микроорганизми върху тях. За да се изследват бактериите, отгледани по този начин, тънка телена бримка се калцинира върху пламък, първо докосва колонията или намазката, а след това капка вода, нанесена върху предметно стъкло. Равномерно разпределяйки взетия материал в тази вода, стъклото се изсушава и бързо се прекарва над пламъка на горелката два или три пъти (страната с бактериите трябва да е обърната нагоре): в резултат на това микроорганизмите, без да се повредят, се закрепват здраво за субстрата. Върху повърхността на препарата се накапва багрило, след което стъклото се измива във вода и отново се изсушава. Сега пробата може да се види под микроскоп. Чистите култури от бактерии се идентифицират главно по техните биохимични характеристики, т.е. определят дали образуват газ или киселини от определени захари, дали могат да усвояват протеини (втечняват желатина), дали имат нужда от кислород за растеж и т.н. Проверяват и дали са оцветени със специфични бои. чувствителност към определени лекарства, например антибиотици, могат да бъдат намерени чрез поставяне на малки дискове от филтърна хартия, напоени с тези вещества върху повърхност, заразена с бактерии. Ако някое химично съединение убива бактериите, около съответния диск се образува зона, свободна от тях.

Енциклопедия на Collier. - Отворено общество. 2000 .