Сообщение о 1 бактерии

Обновлено: 19.05.2024

Полезные бактерии в организме человека

Совокупность бактерий, населяющих человеческий организм, имеет общее название – микробиота. В нормальной, здоровой микрофлоре человека насчитывается несколько миллионов бактерий. Каждая из них играет важную роль для нормального функционирования человеческого тела. При отсутствии какого-либо вида полезных бактерий человек начинает заболевать, нарушается работа ЖКТ, дыхательных путей. Полезные бактерии для человека концентрируются на коже, в кишечнике, на слизистых оболочках тела. Количество микроорганизмов регулируется с помощью иммунной системы.

В норме, тело человека содержит как полезную, так и патогенную микрофлору. Полезных бактерий намного больше. Они составляют 99% от общего числа микроорганизмов. При таком положении соблюдается необходимый баланс. Среди разных видов бактерий, обитающих на теле человека можно выделить:

бифидобактерии; лактобактерии; энтерококки; кишечная палочка.

Бифидобактерии

Этот вид микроорганизмов самый распространённый, участвует в процессе выработки молочной кислоты и ацетата. Он создаёт кислую среду, этим самым нейтрализует большинство болезнетворных микробов. Патогенная флора перестаёт развиваться и вызывать процессы гниения и брожения. Бифидобактерии играют важную роль в жизни ребёнка, так как именно они отвечают за наличие аллергической реакции на какие-либо пищевые продукты. Кроме того они оказывают антиоксидантное действие, предотвращают развитие опухолей. Синтез витамина С не обходится без участия бифидобактерий. К тому же, есть информация, что бифидобактерии помогают усваиваться витаминам D и B, которые необходимы человеку для нормальной жизнедеятельности. При наличии дефицита бифидобактерий даже приём синтетических витаминов этой группы не принесёт никакого результата.

Лактобактерии

Эта группа микроорганизмов также важна для здоровья человека. Благодаря их взаимодействию с другими обитателями кишечника блокируется рост и развитие патогенных микроорганизмов, подавляются возбудители кишечных инфекций. Лактобактерии участвуют в образовании молочной кислоты, лизоцина, бактериоцинов. Это отличная помощь иммунной системе. Если в кишечнике есть дефицит этих бактерий, то очень быстро развивается дисбактериоз. Лактобактерии заселяют не только кишечник, но и слизистые. Так эти микроорганизмы важны для женского здоровья. Они поддерживают кислотность среды влагалища, не допускают развития бактериального вагиноза.

Кишечная палочка

Не все виды кишечной палочки являются болезнетворными. Большинство из них наоборот выполняют защитную функцию. Полезность рода кишечная палочка состоит в синтезе коцилина, который активно противостоит основной массе патогенной микрофлоры. Данные бактерии полезны для синтеза разных групп витаминов, фолиевой и никотиновой кислоты. Нельзя недооценивать их роль для здоровья. Например, фолиевая кислота необходима для производства красных кровяных телец и поддержания нормального уровня гемоглобина.

Энтерококки

Этот вид микроорганизмов заселяет кишечник человека сразу после рождения. Они помогают усваиваться сахарозе. Обитая в основном в тонком кишечнике, они, как и другие полезные не патогенные бактерии обеспечивают защиту от чрезмерного размножения вредоносных элементов. В то же время, энтерококки относятся к условно безопасным бактериям. Если они начинают превышать допустимые нормы, развиваются разные бактериальные заболевания. Список болезней очень большой. Начиная от кишечных инфекций, заканчивая менингитом.

Положительное влияние бактерий на организм

Полезные свойства не патогенных бактерий очень многообразно. До тех пор пока существует баланс между обитателями кишечника и слизистых, организм человека нормально функционирует. Большинство бактерий участвует в процессах синтеза и расщепления витаминов. Без их присутствия витамины группы В не усваиваются кишечником, что приводит к нарушениям со стороны нервной системы, заболеваниям кожи, понижению гемоглобина. Основная масса не переваренных компонентов пищи, достигших толстого кишечника, расщепляется именно благодаря бактериям. Кроме того, микроорганизмами обеспечивается постоянство водно-солевого обмена. Более половины всей микрофлоры участвует в регуляции всасывания жирных кислот, гормонов. Микрофлора кишечника формирует местный иммунитет. Именно здесь происходит уничтожение основной массы патогенных организмов, блокируется вредоносный микроб. Соответственно, люди не ощущают вздутия и метеоризма. Увеличение лимфоцитов провоцирует активные фагоциты для борьбы с врагом, стимулируют продуцирование иммуноглобулина А.

Полезные не патогенные микроорганизмы положительно влияют на стенки тонкого и толстого кишечника. Они поддерживают там постоянный уровень кислотности, стимулируют лимфоидный аппарат, эпителий становится устойчивым к разным канцерогенам. Перистальтика кишечника также во многом зависит от того, какие бывают микроорганизмы в нём.

Подавление процессов гниения и брожения – одна из основных задач бифидобактерий. Многие микроорганизмы долгие годы развиваются в симбиозе с болезнетворными бактериями, тем самым, контролируя их. Биохимические реакции, которые постоянно происходят с бактериями, выделяют много тепловой энергии, поддерживая общий тепловой баланс организма. Питаются микроорганизмы не переваренными остатками.

Дисбактериоз

Дисбактериоз – это изменение количественного и качественного состава бактерий в организме человека. При этом полезные организмы погибают, а вредоносные активно размножаются. Дисбактериоз затрагивает не только кишечник, но и слизистые (может быть дисбактериоз ротовой полости, влагалища). В анализах будут превалировать названия: стрептококк, стафилококк, микрококк. В нормальном состоянии полезные бактерии регулируют развитие патогенной микрофлоры. Кожные покровы, органы дыхания обычно находятся под надёжной защитой. Когда нарушается баланс, человек ощущает следующие симптомы: метеоризм кишечника, вздутие, боли в животе, расстройство. Позже может начаться снижение веса, анемия, авитаминоз. Со стороны половой системы наблюдаются обильные выделения, часто сопровождающиеся неприятным запахом. На коже появляются раздражения, шероховатости, трещинки. Дисбактериоз - побочное действие после приёма антибиотиков. При обнаружении подобных симптомов нужно обязательно обратиться к врачу, который назначит комплекс мероприятий по восстановлению нормальной микрофлоры. Часто для этого требуется приём пробиотиков.

Бактерии — это микроорганизмы, встречающиеся во всех средах и играющие важную роль в организме.

Они исчисляются квинтиллионами, и по понятным причинам нам известна только лишь их часть. Бактерии также присутствуют в организме человека, и на их долю может приходиться до 2 килограммов общей массы тела. По этой причине к ним стоит присмотреться повнимательнее.

Что такое бактерии?

Бактерии — это прокариотические организмы, в основном одноклеточные. В них нет ядра, но есть молекулы ДНК разного размера. Они могут иметь разную форму, например круглую (наиболее распространенную), продолговатую или булавовидную. Интересно, что некоторые из них встречаются поодиночке, а другие — группами, образуя колонии.

большая молекула ДНК;
более мелкие молекулы;
клеточная мембрана;
клеточная стенка;
жгутики;
реснички.

Функции бактерий

Бактерии выполняют разные функции в зависимости от среды, в которой они живут. Они удобряют почву, участвуют в очистке воды и служат пищей для других организмов. В пищеварительной системе человека и животных они могут поддерживать процессы, регулирующие переваривание пищи. Более того, некоторые бактерии также могут способствовать лучшему усвоению питательных веществ и витаминов и регулировать иммунные процессы во всем организме.

Но бактерии также могут вызывать инфекции и болезни.

Полезные бактерии в микрофлоре кишечника

Это так называемые хорошие бактерии, поддерживающие естественный иммунитет. Если их много, они размножаются на эпителии кишечника, создавая таким образом кишечный барьер, защищающий организм от действия болезнетворных бактерий. Повышает иммунитет и укрепляет иммунную систему.

Плохие бактерии в микрофлоре кишечника

Хорошие бактерии уравновешиваются плохими бактериями, которые могут быть патогенными. По этой причине стоит позаботиться о кишечнике, чтобы поддерживать баланс микрофлоры кишечника. Он влияет на всю иммунную систему организма, а также отвечает за связь по оси кишечник-мозг.

Пробиотические бактерии

Полезные бактерии в микрофлоре кишечника называются пробиотиками. Они поступают извне через пищу (определенные продукты) или лекарства. Пробиотические бактерии — это в основном штаммы Lactobacillus и Bifidobacterium. Их можно найти в йогуртах, кефирах, сырах (но только не пастеризованных), маринованных огурцах, капусте, квасе.

Эти бактерии способны восстанавливать баланс микрофлоры кишечника после перенесенной болезни, укреплять естественный иммунитет, улучшать процессы пищеварения. Кроме того, они стимулируют организм вырабатывать антитела, защищающие его от другой инфекции. Нарушенная микрофлора кишечника может способствовать более частому заражению инфекциями, как вирусными, так и бактериальными.

Заболевания и инфекции, вызванные бактериями

Бактерии могут вызывать самые разные заболевания. К ним относятся, например, болезнь Лайма и гонорея, а также туберкулез и столбняк.

Бактериальные заболевания развиваются иначе, чем вирусные. Чаще всего для них характерно быстрое течение — болезнь может начаться внезапно и сразу вызвать высокую температуру и симптомы слабости организма. В отличие от вирусных инфекций, болезнь не проходит со временем, и симптоматическое лечение не будет эффективным. В этом случае необходима антибактериальная терапия.

Впервые бактерии были обнаружены в XVII в. благодаря изобретению увеличительных приборов.

Антони ван Левенгук

Голландский ученый Антони ван Левенгук (1632-1723) (Рис.1) впервые открыл мельчайшие живые существа, рассматривая под микроскопом разнообразные микропрепараты: стоячая вода, капли морской воды, перцовый настой и др. Первоначальные сведения о формах, объемах и движении бактерий Левенгук отправил в Лондонское королевское общество в 1683 году.

Рис.1 Антони ван Левенгук

Луи Пастер

Благодаря открытию французского ученого Луи Пастера в 1870-1880 гг. (Рис.2), стало известно, что микроорганизмы вызывают порчу пищевых продуктов и вызывают заболевания человека. Кроме того Пастер доказал, что в процессе брожения вина, пива и прочих пищевых продуктов происходит выделение ядовитых веществ.

Рис.2 Луи Пастер

Открытия Луи Пастера внесли огромный вклад в развитие микробиологии. Для уничтожения микроорганизмов ученым была предложена технология однократного нагревания продуктов до 70°С, в частности всех молочных. Это технология получила название — пастеризация.

Клеточное строение и жизнедеятельность бактерий.

Клеточное строение бактерии представлено клеточной мембраной, прочной клеточной стенкой и цитоплазмой (Рис.3).

Рис.3 Строение бактериальной клетки (Kirill Borisenko, CC BY-SA 4.0)

Определенную форму, а также функции защиты и опоры для бактериальной клетки придает клеточная стенка.

В зависимости от строения клеточной стенки выделяют две группы бактерий:

Грамположительные — имеют внутреннюю мембрану и более толстый слой пептидогликана (окрашиваются в синий или фиолетовый цвет по методу Г.Грама).
Грамотрицательные — имеют три слоя: внутренняя мембрана, тонкий слой пептидогликана и наружная мембрана (окрашиваются в розовый или красный цвет) (Рис.4).

Рис.4 Строение клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий

Клеточная стенка многих бактерий покрыта капсулой — особый слой, защищающий от высыхания (за счет нее некоторые цианобактерии могут жить в пустыне).

Цитоплазма включает в себя белки, жиры и кольцевую молекулу ДНК — нуклеоид (основное наследственное вещество бактерии). Оформленного ядра нет.

Передвижение бактериальной клетки обеспечивает один или несколько жгутиков.

Формы и цвет бактерий:

По форме бактерии подразделяют на три группы: шаровидные, палочковидные и извитые. Наиболее простыми считаются шаровидные, их называют кокками. (Рис.5)

Рис.5 Формы бактериальных клеток (Kirill Borisenko, CC BY-SA 4.0)

Кокки могут группироваться попарно — диплококки; по 4 — тетракокки; по 8 и более — сарцины. Формы в виде виноградной грозди называют — стафилококки, в виде цепочки — стрептококки.

По цвету бактерии в основном бесцветны, однако есть и с пигментами (зеленые и пурпурные, способные к фотосинтезу).

Распространение и среда обитания бактерий

Наиболее благоприятная для бактерий влажная среда с температурой +10-40°С. Некоторые представители бактерий способны выдерживать высокие температуры горячих источников (около +100°С) и низких температур ледников. В экспериментах споры бактерий выдерживали холод в -200°С.

Бактерии распространены повсеместно. Больше всего их можно встретить в плодородном слое почты (чернозем). Меньше всего их в воздухе на высоте более 5 км. Очень много бактерий находится на покровах живых и мертвых организмов. Хемосинтезирующие бактерии обнаружены в почве на глубине 5 и более метров, а также на глубине до 1000 метров дна океанов.

Образование спор у бактерий

При недостатке питания, влаги, резком понижении или повышении температуры, бактерии способны образовывать споры. Это временная защитная форма бактерий, когда клетка не двигается и не питается, находясь в состоянии покоя долгое время (Рис.6).

Рис.6 Образование спор у бактерий.

Цианобактерии

Именно цианобактерии стали одними из первых представителей живых организмов на Земле. Некоторые ископаемые останки цианобактерий имеют возраст превышающий 3 мдрд лет (Рис.7).

Рис.7 Цианобактерии (синезеленые водоросли)

Второе название цианобактерий — синезеленые водоросли. У них отсутствует ядро, что объединяет их с бактериями, а возможность фотосинтезировать относит к водорослям. Именно благодаря фотосинтезу, они первыми обогатили атмосферу нашей планеты кислородом, что сделало ее пригодной для существования живых организмов.

Цианобактерии представлены как одноклеточными, так и многоклеточными формами.

Носток — съедобная синезеленая водоросль, употребляемая в пищу в разных странах (Китай, Монголия, Южная Америка) (Рис.8).

Рис.8 Носток (Lamiot, CC BY 3.0)

Питание бактерий

По способу питания (получения энергии) бактерии подразделяются на две основные группы:

Отношение бактерий к кислороду

По отношению к кислороду все бактерии, как и другие организмы, делятся на две большие группы:

1. Анаэробы — бактерии способные обходиться без кислорода полностью или частично.

Бактерии, которые могут жить как в присутствии кислорода, так и без него — называют факультативными (от фр. факультатиф — необязательный, возможный) анаэробами. К ним относят бактерии гниения или уксуснокислые бактерии.

Микроаэрофильные бактерии лучше растут в атмосфере с низким содержанием кислорода.

Бактерии, для которых кислород губителен, называют облигатными (от лат. облигатус — обязательный, непременный) анаэробами. К ним относят винные бактерии или бактерии ботулизма.

2. Аэробы — дышащие кислородом бактерии (синегнойные, лактобактерии и др.). Дыхание многих бактерий похоже на дыхание растений и животных. Они поглощают кислород воздуха и выделяют углекислый газ и энергию.

Отношение бактерий к азоту

Определенная часть бактерий способна обходиться без органического азота, входящего в состав белковой пищи, так как они самостоятельно могут его усваивать из атмосферы.

Благодаря такой группе азотфиксирующих бактерий, азот входящий в состав воздуха, усваивается растениями, далее через пищевую цепь он поступает в другие живые организмы, встраиваясь в органические соединения (белки и нуклеиновые кислоты). Подобные бактерии образуют симбиоз с корнями бобовых растений (клубеньковые бактерии).

Размножение бактерий

Рис.9 Размножение бактерий поперечным делением клеток (перетяжкой)

Темп деления бывает очень высоким. Процесс деления может следовать один за другим через 20-30 мин. При наступлении неблагоприятных условий, бактерии прекращают деление, теряя свою жизнеспособность, что приводит к их гибели или образовании споры.

Бактериальные заболевания

Болезнетворные (патогенные) бактерии — это паразитические представители, способные вызвать заболевания людей, животных и растений. Они являются причиной таких инфекционных заболевании, как чума, столбняк, туберкулез, тиф, холера, сибирская язва, скарлатина и др. (таблица 1).

Таблица 1. Бактериальные заболевания, пути заражения и меры профилактики

После того как болезнетворные бактерии проникнут в организм человека, они начинают очень быстро размножаются. Бактерии выделяют ядовитые вещества (токсины), вызывающие отравление организма. Токсины разносятся кровью по всему телу вызывая серьезные последствия.

Организм человека наделен защитными функциями, которые позволяют многим людям долгие годы не прибегать к помощи врачей. Так, проникновению микробов в организм препятствует наша кожа. В носу микробов улавливают реснички и слизь. В ушах их задерживает ушная сера.

Слезная жидкость содержит небольшое количество солей и белки, которые помогают уничтожать болезнетворные организмы, оказавшиеся на поверхности глаза. Миндалины и аденоиды убивают микробов в горле, а соляная кислота в составе желудочного сока — в желудке.

Внутри организма с ними борются иммунные клетки крови.
Болезнетворные бактерии распространены в воде, воздухе, почве. Чем чище воздух в помещениях, тем меньше люди болеют. Необходимо ежедневно проветривать и дом, и классные комнаты.

Туберкулезные палочки вместе с пылью распространяются по воздуху. Они сохраняют жизнеспособность до 3 месяцев. Бактерии брюшного тифа сохраняются в почве тоже до 3 месяцев. Массовое поражение людей инфекционными заболеваниями называется эпидемией.

Туберкулез считается опасным инфекционным заболеванием. Передается он воздушно-капельным путем, поражая ткани легких (Рис 10).

Рис.10 Флюрография грудной клетки человека

При заболевании скота туберкулезом возбудители болезни могут передаваться человеку через молоко.

В 1882 г. немецкий микробиолог Р. Кох открыл возбудителя туберкулеза (палочка Коха), за что в 1905 был награжден Нобелевской премией.

Возбудителями тифа и сальмонеллеза человек заражается через продукты питания и воду.

Возбудителями дизентерии являются дизентерийные бактерии (а также одноклеточные животные — дизентерийные амебы). При употреблении сырого молока от больных коров человек может заразиться бруцеллезом.

Иногда при консервировании овощей, даже после их стерилизации при высоких температурах, могут сохраниться бактерии. В процессе развития они выделяют ядовитые вещества. Употребление таких продуктов вызывает у людей тяжелое отравление ботулизм.

Только благодаря интенсивному развитию медицины и микробиологии были найдены методы борьбы с микробами. Получены необходимые лекарства. Они убивают бактерий и очищают человеческий организм от болезнетворных микроорганизмов.

Так, при употреблении антибиотиков (пенициллин, ампициллин, бисептол) погибают многие бактерии. При простуде в человеческом организме также увеличивается количество болезнетворных бактерий. С помощью антибиотиков можно ускорить выздоровление.

В сладкой, а также соленой среде бактерии не развиваются. Поэтому, заготавливая впрок мясо, рыбу и овощи, их солят, из ягод и фруктов делают варенье и др.

Растения также поражаются многими видами бактерий. Такие заболевания растений называют бактериозами. Они поражают корни, стебли, листья и плоды овощных, бахчевых, фруктово-ягодных и технических культур, нанося тем самым огромный вред.

Основными мерами борьбы с бактериозами являются обработка семян ядохимикатами перед посевом, отбор устойчивых к болезням сортов.

Ученые установили, что вещества, выделяемые листьями грецкого ореха, лоха, черемухи, тополя, сосны, уничтожают бактерий. Поэтому наряду с использованием этих деревьев в озеленении населенных пунктов их нужно садить и вблизи скотных дворов.

Значение бактерий в природе и жизни человека

Бактерии играют большую роль в круговороте веществ в природе. Бактерии гниения (сапрофиты) наряду с некоторыми растениями, животными и грибами санитары нашей планеты.

Они участвуют в разложении растительных остатков, мертвых тел и выделений животных, в образовании и почве перегноя.

Почвенные бактерии способствуют питанию растений. Они превращают перегной в минеральные вещества, которыми затем питаются растения. Бактерии не только обогащают почву минеральными веществами, но и улучшают ее структуру.

Чем плодороднее почва, тем больше в ней бактерий. В 1 г чернозема содержится 5-6 млрд бактерий. Почвенные бактерии оказывают влияние на рост и развитие растений. Многие бактерии развиваются на корнях растений и вблизи от них, воздействуя на жизнедеятельность растений.

Некоторые виды бактерий поглощают из воздуха азот и обогащают почву его соединениями. К ним относятся клубеньковые бактерии. Они живут в симбиозе с люцерной, горохом, донником, соей и другими бобовыми растениями. Другой вид бактерий выделяет азот в воздух.

Азот — основной компонент воздуха (78%). Он входит в состав всех живых организмов. На его основе строятся белки. Азот постоянно циркулирует между атмосферой и живыми организмами. Попав в почву, он преобразуется в нитраты, которые затем поглощаются растениями. Животные поедают растения и используют эти белки.

Вместе с отходами животных, а также в процессе разложения растений и животных после их смерти соединения азота возвращаются в почву. Внося удобрения, земледельцы повышают уровень содержания нитратов в почве, необходимый для роста растений.

Цианобактерии обогащают воздух молекулами кислорода, осуществляя фотосинтез. Образование в недрах земли селитры (азотное удобрение), железной руды, торфа и угля, я в море — сероводородов также связано с жизнедеятельностью бактерий. Тем самым бактерии, принимают участие в круговороте веществ, способствуют непрерывности жизни на Земле.

Велика роль бактерий и в народном хозяйстве. Их издавна использовали в хлебопечении, кожевенном производстве и т. д. Молочнокислые бактерии используются в сыродельном производстве, в молочной промышленности, при квашении овощей и фруктов, силосовании кормов.

Бактерии сбраживают углеводы. При этом образуется молочная кислота (например, при скисании молока, квашении капусты и др.), которая предотвращает порчу капусты и силоса. Одни бактерии обязательно необходимы для производства вина (винные), другие вызывают его порчу (уксусные).

Некоторые виды болезнетворных бактерий, наряду с вирусами и грибами, выращиваются на специальных питательных средах и применяются в качестве бактериологического оружия, что является преступлением против человечества.

Во многих странах в специальных водохранилищах выращивается цианобактерия спирулина для производства пищевого белка.

Открытие было сделано в необычном месте.
Фото PxHere.

Обнаруженная бактерия в сравнении с другими организмами.
Иллюстрация Volland et al./bioRxiv, 2022.

Мы привыкли думать, что микробы – это нечто невидимое глазу, и их можно разглядеть только в микроскоп. Но это совершенно не соответствует действительности в случае бактерии Thiomargarita magnifica, которую учёные нашли в мангровых лесах Карибского бассейна.

Единственная нитевидная клетка этого удивительного организма может вырастать до длины два сантиметра (больше некоторых мух и червей!). Она примерно в 5000 раз больше, чем большинство микробов планеты.

Более того, у этого гиганта в мире микроорганизмов огромный геном, который к тому же не свободно плавает внутри клетки, как у других бактерий, а вместо этого заключён в мембрану — новшество, характерное для гораздо более сложных клеток, таких как клетки человеческого организма.

Открытие было сделано учёными из Франции и США.

"Когда дело доходит до бактерий, я никогда не говорю "никогда", но эта [бактерия] точно в 10 раз превышает то, что мы считали верхним пределом [размера]", ‒ восхищается Верена Карвалью (Verena Carvalho), микробиолог из Массачусетского университета в Амхерсте.

Это открытие "фантастическое и поучительное", считает Виктор Низе (Victor Nizet), учёный из Калифорнийского университета в Сан-Диего, изучающий инфекционные заболевания. Обычно такие как Низе в ходе своих исследований заражают бактериями модельные организмы, такие как плодовые мушки и черви-нематоды. Но T. magnifica больше них.

Поучительным Низе называет открытие ещё и потому, что меняет наше представление о том, насколько большими и сложными могут стать микробы. Эта бактерия вполне может оказаться "недостающим звеном в эволюции сложных клеток".

Поясним, что исследователи уже давно разделили формы жизни на две большие группы (домена): прокариоты и эукариоты.

К прокариотам относятся бактерии и одноклеточные микроорганизмы, известные как археи. К эукариотам причисляют все остальные организмы: от дрожжей (грибков) до большинства форм многоклеточной жизни, включая человека.

Ключевое отличие прокариот от эукариот в том, что у первых ДНК свободно плавает по всей клетке. Эукариоты же прячут свою ДНК в ядро клетки.

Эукариоты также имеют более сложное содержимое клетки: в них встречаются "рабочие элементы" (органеллы клетки), выполняющие разные функции, которые также производят и обмениваются самыми разными молекулами на благо выживания клетки. Прокариоты же не способны на такие сложности.

Но недавно обнаруженный микроб стирает грань между прокариотами и эукариотами. "Это суперкрутая история", ‒ делится Петра Левин (Petra Levin), микробиолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

С чего же началось это выдающееся открытие? Около 10 лет назад Оливье Гро (Olivier Gros), морской биолог из Университета Французских Антильских островов в Пуэнт-а-Питр, наткнулся на странный организм. Он рос в виде тонких нитей на поверхности разлагающихся листьев мангровых лесов.

Только по прошествии пяти лет Гро и его коллеги поняли, что эти длинные нити являются бактериями. Собственно, и тогда, учёные не опознали, насколько особенными были эти микробы. Лишь недавно аспирант Жан-Мари Фолланд (Jean-Marie Volland) попытался охарактеризовать находку и пришёл к волнительным выводам.

Первое: нити эти не состоят из колоний клеток. Подобные образуют слизевики и сине-зеленые водоросли. Но Фолланд и коллеги использовали различные методы микроскопии и окрашивания и убедились, что нити T. magnifica состоят из одной клетки.

Второе: эта клетка носит внутри себя два мешочка из мембран, один из которых содержит всю ДНК клетки.

Фолланд называет этот мешочек органеллой. И это "большой новый шаг", который подразумевает, что две ветви жизни не так различны, как считалось ранее, поясняет Карвалью.

Кстати, второй огромный мешок, предположительно заполненный водой, не менее интересен для науки. Возможно, он определяет, как бактерия вырастает такой большой.

Раньше микробиологи считали, что бактерии должны быть маленькими, отчасти потому, что они "едят", "дышат" и избавляются от токсинов, отправляя молекулы из внешнего пространства во внутрь клетки и обратно. Однако эти молекулы не могут преодолевать слишком большое расстояние.

Затем, в 1999 году, у побережья Намибии исследователи обнаружили гигантского микроба размером примерно с маковое зернышко (750 микрометров) и назвали его Thiomargarita namibiensis. Как выяснилось позднее, он мог становиться настолько большим, потому что содержимое его клетки было прижато к внешней клеточной стенке гигантским наполненным водой и нитратами мешком.

Благодаря этому, молекулам было проще добраться во внешнее пространство, объясняет Карвалью, который также изучал этот микроб.

Ещё позже учёные обнаружили и более крупные бактерии, но их длинные нити состояли из нескольких клеток.

Как и микроорганизм, обнаруженный в Намибии, новая мангровая бактерия также имеет огромный мешок, предположительно состоящий из воды, который занимает 73% её общего объёма.

Это сходство, а также генетический анализ клетки заставили исследователей отнести находку к тому же роду, что и большинство других микробов-гигантов (Thiomargarita), и предложить новому виду название Thiomargarita magnifica.

Средний размер клеток T. magnifica, изученных Фолландом, составлял 9 000 микрометров. Но одна самая большая клетка достигала в длину двух сантиметров! Однако, по мнению Карвалью, и это не предел: если бактерию не топтать, не есть, не сдувать ветром и не смывать волной, то она вполне может вырасти до ещё больших размеров, уверен учёный.

Мы уже написали, что геном бактерии также огромен: 11 миллионов оснований кодируют около 11 тысяч чётко различимых генов. Как правило, бактериальные геномы содержат порядка четырёх миллионов оснований и около 3900 генов.

Правда, геном бактерии настолько велик, потому что в нём присутствует более 500 тысяч копий одних и тех же участков ДНК.

Ранее учёные сообщали о том, как бактерии собрались в живой кристалл, о том, как сальмонелла прячет свой "хвост", а также о необычном микроорганизме, который научился управлять кальмаром. Также мы рассказывали о том, как у бактерий был найден новый механизм запоминания.

Больше удивительных новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах "Наука" и "Медицина" на медиаплатформе "Смотрим".

Царство Бактерии иди Дробянки объединяет солидную группу микроорганизмов. Их связывают некоторые общие черты, но есть и отличительные особенности: процессы жизнедеятельности, образ жизни и нюансы строения. Маленькие живые организмы, несмотря на простую организацию, доставляют человеку много хлопот, вызывая болезни, против которых ежегодно создаются сотни новых препаратов.

Царство Бактерии, строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе

Рис. 1 Одна из разновидностей бактерии

Бактерии образуют три подцарства:

Архебактерии;
Настоящие бактерии (эубактерии);
Цианобактерии (сине-зеленые водоросли).

Архебактерии представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл, со свойственным им биохимическим составом и физиологическими особенностями (образованы 40 видами). Многочисленная группа – это эубактерии, которые характеризуются общим строением.

Бактерии открыл Антони ванн Левенгук, который с помощью оптического микроскопа увидел и описал удивительные мелкие организмы. Это событие произошло в 17 веке. А в 19 веке Луи Пастер выяснил, что микробы подразделяются на полезные и вредные. Дальнейшее развитие микробиологии стало возможно благодаря трудам Роберта Коха.

Характерные внешние черты бактерий

Отличительные внешние черты бактериальных микроорганизмов состоят в следующем:

Органоиды

Строение и функции

Оболочка

Состоит из двух слоев: мембраны и клеточной стенки из муреина. Некоторые формируют третий слой – слизистую капсулу.

Цитоплазма

Объединяет органоиды и обеспечивает приток питательных веществ.

Ядерное вещество

Одноцепочечная кольцевая ДНК. Она не всегда присутствует в одном экземпляре. В клетку способны встраиваться плазмиды – дополнительные маленькие кольцевые молекулы ДНК.

Рибосомы

Обеспечивают синтез белковых молекул.

Клеточные включения

Дополнительный источник питания: крахмал, гликоген, жиры, гранулы волютина.

Жгутик

Сформирован как вырост одноклеточной оболочки и позволяет клетке перемещаться в пространстве. Бактерия формирует от 1 до 1000 жгутиков (в зависимости от конкретного вида). Жгутики подразделяются на одиночные, расположенные в виде пучка или равномерно распределенные по поверхности. Иногда образуются ворсинки – приспособление для прикрепления к субстрату.

На заметку:Бактерии относятся к прокариотам (доядерным организмам). Они устроены просто и уступают по уровню развития клеткам эукариот. Несмотря на примитивное строение, они отлично приспособлены к жизни во внешней среде и вольготно чувствуют себя в организме человека.

Форма простейших микроорганизмов

Бактерии в зависимости от вида различаются формой и размерами.

Различие бактерий по типу питания

Живой мир приспособился получать энергию тремя способами. Их освоили простейшие микроорганизмы: это процессы дыхания, брожения и фотосинтеза. Но в эти химические превращения они включают некоторые соединения, недоступные для других видов организмов

По способу питания бактерии разделяют на две группы:

Гетеротрофы— они не способны синтезировать органическое вещество, а питаются готовым.
Автотрофы — способны синтезировать органические вещества из неорганических.
- сапрофиты — бактерии, которые питаются органическими веществами отмерших организмов (молочно-кислые бактерии, бактерии гниения);
- паразиты — бактерии, которые питаются органическими веществами живых организмов (менингококки, гонококки);
- симбионты — тесное сожительство бактерий с живыми организмами, приносящие пользу друг другу (клубеньковые бактерии на корнях бобовых).

Гетеротрофы окисляют органику для построения тела двумя основными способами:

при участии кислорода в процессе дыхания;
в результате брожения без доступа кислорода (анаэробные условия).

Благодаря микроорганизмам происходит спиртовое, молочнокислое, масляное и другие виды брожений. Спирты и органические кислоты, метанобразующие микроорганизмы превращают в метан и углекислоту.

Значение в природе

Большинство бактерий задействовано в круговороте веществ. В цепи питания играют роль редуцентов, разлагающих продуты жизнедеятельности других организмов, поэтому в основной своей массе они содержатся в почве. На 1 г почвы приходится до 200-500 млн. бактерий гниения. Это группы азотфиксирующих, нитрифицирующих, серобактерий и других микроорганизмов.

На заметку:Хищные бактерии, способные бороться с болезнетворными формами, помогают найти выход из сложившейся ситуации. Современные болезнетворные бактерии устойчивы к линии антибиотиков, что делает их неуязвимыми и опасными паразитами. Биохимики не успевают разрабатывать лекарства против вновь возникающих опасных штаммов.

Пути размножения

Микроорганизмы этого царства способны к делению следующими способами.

Деление пополам или удвоение, которое может повторяться неоднократно и привести к образованию до 1000 и более особей за короткий промежуток времени.
Почкование – это способность отделения части материнской клетки с цитоплазмой и органоидами.
Споры – бактериальные клетки, покрытые плотной оболочкой. Образуются из материнской клетки в больших количествах. В таком виде существуют в окружающей среде продолжительно, так как защищены плотной оболочкой от внешних неблагоприятных условий: кипячения, УФ-лучей; радиации, ультразвукового воздействия.

Несмотря на бесполое размножение бактерии способны к изменчивости. Это связано не только с мутациями (перестройкой ДНК по определенным причинам), но и с процессом конъюгации, когда клетки обмениваются участками и даже целыми хромосомами. Иногда они поглощают ДНК, найденное во внешней среде.

К сведению:Размер клеток бактерий уступает клеткам других организмов. Это мелкие живые существа от 0,5 до 10 мкм (1 мкм=1/1000мм) и за счет небольших параметров отличаются высокой скоростью деления. При наличии питательного субстрата они размножаются каждые 15-20 мин. Процессы метаболизма в маленьких клетках происходят быстрее.

Бактерии – возбудители заболеваний

К вызывающим заболевания или патогенным бактериям относятся паразитические разновидности. Среди шаровидных бактерий известны болезнетворные кокки:

Стафилококки, которые образуют скопления, похожие на виноградные гроздья. Среди них наиболее опасен золотистый стафилококк – источник гнойных воспалений и пищевых отравлений.
Стрептококки представляют собой цепочку клеток, которая сохраняется после деления. Вызывают серьезные воспалительные инфекции: ангину, отит, эндокардит и другие.

Бактерии в форме палочек образуют бациллы, окруженные плотной оболочкой. Способны вызывать ряд опасных заболеваний: сибирскую язву, дифтерию, ботулизм, столбняк, сальмонеллез. Микробы в форме спирали в большинстве безопасны. Известны также условно-патогенные микробы, которые живут в организме человека и никак себя не проявляют до тех пор, пока не ослабнут иммунные, защитные силы организма. С этого момента они становятся источником реальной опасности.

К сведению:Человеческий организм представляет собой вместилище для всевозможных видов бактерий: патогенных, условно-патогенных и симбионтов, которые помогают вытеснить колонии вредных микробов, участвуют в переваривании углеводов и синтезе витаминов.

Профилактика заболеваний, вызываемых бактериями

Бактерии населяют окружающий мир и избежать контакта с ними невозможно. Но свести к минимуму их внедрение в организм реально при соблюдении ряда профилактических правил:

Читайте также: