Вредные и полезные бактерии в природе и жизни человека
Болезнетворные микроорганизмы
Значение бактерий для человека сложно однозначно определить, они играют как положительную, так и отрицательную роль. В основном микроорганизмы вредны для людей. К примеру:
- Ботулинические бациллы являются причиной развития ботулизма, это заболевание часто приводит к летальному исходу. Этот класс микробов попадает в организм человека с плохо вымытыми продуктами питания и развивается при большом количестве белка в бескислородных условиях. Вследствие их жизнедеятельности скапливается сильное ядовитое вещество — ботулин.
- Поверхностные раны могут заражаться стрептококками и стафилококками, вызывающими гнойные воспалительные процессы.
- Дизентерию вызывает шигелла, а брюшной тиф — сальмонелла. Эти микробы разносятся воздушным путем с каплями слюны заболевшего человека во время кашля или чихания. Некоторые патогенные микроорганизмы устойчивы к высыханию и продолжительное время могут сохраняться в пыли.
- Сапрофитные микробы могут испортить продукты. Для сохранения еды её необходимо подвергнуть обработке (стерилизация, термообработка, химическое очищение, высушивание, заморозка). Если этого не сделать, то из-за пищевого отравления может понадобиться серьезная медицинская помощь.
- В земле живут микробы класса клостридиум, которые являются причиной развития столбняка и гангрены.
Многие инфекционные болезни передаются во время физического контакта с зараженным человеком. Нередко патогенные микроорганизмы передаются переносчиками. К примеру, мухи, находясь на нечистотах, могут переносить на лапках сотни микробов, оставляя их на продуктах, которые употребляют в пищу люди.
Заболевания могут вызываться попаданием инфекции через нарушенный кожный покров. В ранах, которые загрязнены почвой, часто развиваются болезнетворные организмы, вызывающие столбняк или гангрену. Это серьезные болезни, они могут закончиться смертью человека.
Открытие патогенных бактерий помогло создать лекарства для борьбы с множеством заболеваний. Но микробы быстро привыкают к лекарственным препаратам, и медики постоянно разрабатывают новые сильнодействующие средства.
Использование человеком
Жизнедеятельность некоторых микроорганизмов активно используется человеком. Отдельные разновидности могут вырабатывать мощные антибиотики (например, тетрациклин) — вещества, которые убивают либо подавляют развитие патогенных микроорганизмов.
Бактерии часто используются человеком для различных целей:
- создание новых лекарств;
- изготовление сыров, йогуртов, ряженки, уксуса, вина.
- создание органических веществ;
- приготовление продуктов;
- бродильные бактерии используются для силосования кормов, закваске огурцов, капусты.
Способность микроорганизмов перерабатывать органические соединения, делая из них сначала перегной, а после неорганические составы, сделало их незаменимыми в круговороте веществ и почвообразовании.
Бактерии играют роль санитаров, очищая канализационные стоки, расщепляя органические соединения и делая из них безвредные экологически чистые неорганические вещества. Такое свойство активно применяется в очистных сооружениях.
Роль в жизни людей
Значение бактерий в природе и жизни человека невозможно недооценить, на эту тему написано множество докладов, сообщений и рефератов, составлены таблицы и маркеры для определения разных видов микробов. Микроорганизмы находятся как снаружи (на кожном покрове) так и внутри (в желудочно-кишечном тракте) любого человека еще с рождения.
Все бактерии, которые находятся в организме, постоянно борются за необходимые питательные элементы, требующиеся им для размножения, причем полезные микроорганизмы могут уничтожать патогенные.
Вне зависимости от вида продуктов, потребляемых людьми, на зубах, языке и в полости рта скапливаются бактерии, которые питаются частичками пищи. Человечество уже более века занимается чисткой зубов, делая это как для избавления от застрявших кусочков еды, так и от появления неприятного запаха изо рта.
Побочный эффект от жизнедеятельности любых микроорганизмов — появление запаха, остаточные продукты распада образуются и от полезных лактобактерий, и от вредных бактерий, которые используются людьми для готовки пищи.
На кожном покрове микробы активно размножаются, когда человек потеет (в жаркие дни или при физических нагрузках) либо же такой процесс начинается на участках появления ран или царапин. Пот был бы без запаха, но железы одновременно выделяют жир, который является пищей для разных микроорганизмов. Запах проявляется, когда они активно перерабатывают питательные вещества.
Для очищения подмышек от микробов всегда советуют использовать мыло и банные процедуры. Также для избавления от запаха можно обработать вспотевший участок перекисью. Если началось покраснение кожного покрова около раны — это признак развития воспаления из-за проникновения микроорганизмов на травмированный участок. Его нужно обработать дезинфицирующим составом (перекись, йод, спирт, зеленка), чтобы избежать в дальнейшем заражения крови.
Особенности размножения
Условия, при которых размножаются различные микроорганизмы, приблизительно одинаковые: им необходима повышенная влажность, высокая температура (+14−36 градусов), питательные вещества, темнота — эти условия находятся на теле каждого человека в районе паха и подмышек.
Определенным патогенным организмам даже не требуется воздух — класс анаэробных микробов может развиваться в консервах, а во время проникновения в организм начинают провоцировать появления ботулизма. Пониженные температуры сделает их малоподвижными, термообработка и солнечные лучи разрушают бактерии.
Сухой горячий воздух позволяет высушить любые организмы, при этом они превращаются в споры, которые продолжительное время могут сохранять возможность к возобновлению жизнедеятельности при благоприятных условиях.
Польза в природе
В естественной среде микроорганизмы перерабатывают отходы жизнедеятельности животных, ускоряя процесс разложения и появления полезных элементов, которые насыщают землю и передаются растительности. Без их вмешательства поверхность планеты находилась бы под большим слоем непереработанных веществ.
Это часто можно видеть на свалках, где скопилось множество искусственных отходов, не являющихся пищей для микроорганизмов. Вода из канализации проходит несколько этапов очищения бактериями на станциях и заново подается в трубопровод.
Без помощи бактерий человек и травоядные животные не могли бы перерабатывать растительную клетчатку в глюкозу, которая дает энергию организму. Обычного пережевывания растительности недостаточно для расщепления клетчатки, из которой синтезируются и усваиваются все полезные микроэлементы.
Такой же процесс требуется во время переваривания мякоти фруктов и ягод, так как она тоже имеет в структуре волокна, тем более, когда речь заходит о кожуре. То, что не подходит в пищу для бактерий, становится причиной развития плесени.
Полезные и вредные бактерии
Бактерии, которые попадают в желудочно-кишечный тракт одновременно с кисломолочными продуктами, улучшают переваривание и усвоение питательных элементов, находящихся в молоке. К младенцам они передаются с материнским молоком сразу после рождения, без них тут же развивается дисбактериоз, появляющийся как при интоксикациях, так и при отсутствии полезных микроорганизмов.
Основное правило при лечении дисбактериоза — определение причины его развития: после лечебного курса антибиотиками в желудочно-кишечном тракте не синтезируются ферменты либо отсутствуют полезные организмы. У взрослого человека, который употребляет свежее молоко, зачастую появляется диарея, а при потреблении кисломолочных продуктов это встречается редко.
Просто пастеризованное молоко не содержит в своем составе лактобактерий, которые изготовители продуктов добавляют лишь на втором этапе — переработка молочной продукции в кисломолочные изделия.
Патогенные микроорганизмы опасны для людей, поскольку это переносчики множества инфекционных болезней. Они передаются через ручки дверей, плохо помытые фрукты, во время чихания или разговора.
Гнилостные организмы, попав в кишечный тракт одновременно с какими-то продуктами, во время размножения выделяют газ, что вызывает вздутие живота, тошноту. Возникает ощущение давления на внутренние органы.
Роль бактерий в жизни человека очень важна. Без этих организмов не обходится ни один круговорот веществ на планете. Бактерии имеют свои плюсы и минусы, так как, помимо вредного воздействия, их использование помогает бороться с множеством заболеваний.
Бактерии – это примитивные одноклеточные живые организмы. Они распространены повсеместно: на поверхности или внутри других организмов (животных, растений, человека), в большом количестве встречаются в почве, водоемах. Прямо или косвенно бактерии играют важную роль в жизни человека.
Одной из сред жизни бактерий являются другие живые организмы, в том числе человек. Отношения, которые возникают при этом могут быть разными. Есть бактерии, которые приносят пользу. Так, в кишечнике человека живут бактерии (к примеру, кишечная палочка), которые способствуют процессам пищеварения, синтезируют некоторые витамины и препятствуют деятельности болезнетворных бактерий. В случае чрезмерного приема антибактериальных препаратов эти полезные бактерии погибают, что негативно отражается на здоровье. Сама же кишечная палочка, благодаря поселению в кишечнике человека, постоянно обеспечена питательными веществами.
В кишечнике домашних жвачных животных, которые составляют основу животноводства, (коров, коз, овец) также живут бактерии. Жвачные животные употребляют растительную пищу, богатую на клетчатку, но самостоятельно переваривать клетчатку не способны. Эту функцию выполняют бактерии.
Болезнетворные бактерии
Среди бактерий есть также немало паразитических видов, которые поселяясь в организме человека, растений и животных, провоцируют развитие разнообразных заболеваний. От больного в другой организм бактерии могут проникать вместе с едой, водой, воздухом, через покровы тела. Самый распространенный путь проникновения бактерий в организм человека – воздушно-капельный.
Болезнетворные бактерии могут переносить и кровососущие насекомые. Так, возбудителя чумы переносят блохи, а сыпного тифа – вши.
У человека бактерии вызывают такие заболевания, как ангину, дифтерию, туберкулез, тиф, дизентерию, холеру, и много других, у животных – бруцеллез, сибирскую язву, т.д. Бактериальные заболевания лечат с помощью антибиотиков и других лекарственных средств.
Бактерии широко используются в хозяйстве человека. Так, с древних времен человек применяет способность некоторых бактерий вызывать брожение для получения определенных продуктов: молочнокислой продукции (йогуртов, сыров, кефира), масляной и уксусной кислот, т.д. Без бактерий невозможно дубление кожи и изготовление льняного волокна.
Применяют определенные группы бактерий и в микробиологической промышленности для получения антибиотиков, витаминов и некоторых других веществ. В сельском хозяйстве их используют для силосования зеленых кормов.
Одна из важных проблем современности – это очищение сточных вод. В очистных сооружениях используют бактерии, которые разлагают органические остатки. Кроме того, изучая численность и видовой состав бактерий в воде можно определить степень загрязненности водоемов. С помощью некоторых бактерий человек борется с кровососущими животными, вредителями сельского и лесного хозяйства. Изобретены специальные бактериальные препараты, которые поражают только определенные виды вредных бактерий.
Бактерии могут наносить вред хозяйственной деятельности человека, к примеру, портить продукты питания. При этом бактерии вырабатывают ядовитые вещества, которые могут отравить организм человека или животного, если они будут употреблять в пищу испорченные продукты. Например, палочка ботулизма может развиваться в консервированных мясных и растительных продуктах, рыбе, колбасе, если при консервировании не придерживаться строгих правил технологического процесса. Чтобы полностью избавиться от бактерий в пищевых продуктах, предназначенных для длительного хранения, их стерилизуют либо пастеризуют
Слово «бактерии», как и «вирусы», и «микробы», для нас с детства таит в себе определенный негативный оттенок, и связано с болезнями. Но так ли это?
Могут ли бактерии быть друзьями, а не врагами, защищать, а не угрожать? И вообще, что они из себя представляют, эти бактерии? Обо всем этом и многом другом – читайте ниже.
Кто такие бактерии в биологии: определение
- Бактериями называются живые микроорганизмы, которые не имеют ядра. Они относятся к домену прокариотов, являясь одной из древнейших жизненных форм на планете. Это также одни из наиболее универсальных «жителей» Земли, способные жить в глубинах почвы и водоемах, в кислой и радиоактивной среде. Несмотря на все старания ученых, человечество до сих пор не может выращивать их все лабораторно (это удается только относительно некоторых видов).
- Длина бактерий составляет считанные микрометры, а форма их может быть самой разнообразной. Наука, которая занимается изучением бактерий, называется бактериологией. Они являются составляющей микрофлоры человека, принося как пользу, так и вызывая различные заболевания. Используются в различных сферах человеческой деятельности: промышленность, животноводство, биотехнологические процессы и т.д.
- Слово происходит из латинского языка, в котором в свою очередь было образовано производное название из греческого, и обозначает понятие «палочка» — именно такими были бактерии, впервые обозначенные учеными.
В биологии
Чем являются бактерии, являются ли они организмами?
- Действительно, бактерии являются организмами, причем, относятся они к наиболее древней группе из всех, которые существуют на сегодняшний день. Их строение достаточно примитивно, многие из бактерий и поныне сохраняют признаки, присущие их предкам, в частности, те виды, которые находятся в особых условиях. Это горячая серная или бескислородная среда.
Таким образом, на сегодняшний день бактерия представляет собой примитивный одноклеточный организм, выделенный в царство с одноименным названием. При этом разнообразие бактерий довольно велико, они различны своей формой, способом передвижения, средой обитания
Кто обнаружил бактерии?
- Первооткрывателем бактерий можно считать голландского ученого Антони ван Левенгука, который первым смог обнаружить их под микроскопом и описать. Это произошло во второй половине 17-го века.
- Еще половину столетие спустя немецкий ученый Христиан Эренберг дал название этим существам, которое мы используем и поныне – бактерии. Оно заменило первое наименование, введенное Левенгуком – анималькули.
- В середине 19-го века французский микробиолог Луи Пастер не просто обнаружил отдельные свойства, присущие бактериям, но и начал изучать их физиологию и метаболизм бактерий.
- Его продолжателем в этом деле стал немецкий коллега Роберт Кох, чьи труды по исследованию возбудителей туберкулеза увенчались нобелевским лауреатством.
Обнаружил особые свойства
Какие бактерии, виды бактерий существуют, и их названия
Бактерии принято классифицировать по форме. В зависимости от этого ученые разделили их на три группы:
- К шаровидным (коккам) относят похожий на виноградные гроздья стафилококк, действие которого провоцирует пищевые отравления, а также гнойные воспаления. А вот стрептококкам, образующим в результате деления цепочку клеток, свойственно провоцировать воспалительные заболевания.
- Похожие формой на обычную палочку бактерии называют палочковидными. Существуют бактерии, образующие своеобразные слои защиты, которые противодействуют влиянию извне – это бациллы.
- Бактерии, имеющие извитую форму, относятся к спиралям, и они преимущественно безвредны. К ним относятся спириллы, спирохеты.
Многие бактерии получили свое название не только по своему строению, но и в зависимости от влияния на определенный орган человека, или по названию вызываемой ними болезни. Как пример можно привести менингококк, поражающий мозговую оболочку и вызывающий менингит, или пневмококк, провоцирующий пневмонию в легких, а ринит (насморк) вызывается риновирусами.
Виды
- Кроме того, существуют названия, связанные с той или иной особенностью. Всем известный вибрион отличается быстрыми колебаниями, а протеус, названный по имени греческого бога, способного приобретать тот или иной облик, характерен тем, что в различных организмах действует по-разному.
- Кроме того, часто бактерии называют именами ученых, открывших их: риккетсии, шигеллы, бруцеллы или, скажем, лямблии с сальмонеллами.
Какие бывают вредные, болезнетворные бактерии, и их названия?
Среди наиболее опасных для человека бактерий можно выделить:
- Возбудитель ботулизма, парализующего нервную систему – клостридия ботулина.
- Сальмонелла брюшного тифа, который проявляется высокой температурой и сильными болями в животе. Бактерия может, кроме того, не проявляться в симптомах, но человек при этом остается носителем заболевания.
- Столбнячной палочке свойственно активное развитие в глубокой ране, способное вызвать столбняк. Эта болезнь, с сильными судорогами, имеет очень высокую смертность.
- Все слышали о палочке Коха, ведущей к туберкулезу, являющимся одной из наиболее частых причин смерти человека. Передается при помощи воздушно-капельных путей, обнаруживается при флюорографическом обследовании.
- Кишечная палочка бывает просто микрофлорой кишечника, однако несколько ее серотипов приводят к кишечным инфекциям.
- Холерный вибрион чаще всего встречается в грязной воде. Холера при отсутствии лечения вполне способна закончиться смертельным исходом.
- Стрептококки – очень опасны, поскольку провоцируют менингит, пневмонию и т.п. Стрептококковый токсический шок сопровождается жаром, отеками конечностей и некрозом.
- Аспергилл дымящий представляет собой плесневый грибок, опасный для людей, имеющих ослабленный иммунитет, поражающий в первую очередь органы дыхания.
- Бледная трепонема провоцирует развитие сифилиса. Сегодня это вполне излечимая на первых стадиях болезнь, но в третичной – чревата необратимыми изменениями в организме и смертью.
- Стафилококк золотистый мы уже давно связываем с пневмонией и менингитом, сепсисом. Его опасность в высокой устойчивости к антибиотикам.
Разделение на плохие и хорошие
Полезные бактерии, и их названия
Бактерии, благотворно влияющие на человеческий организм, имеют название микробиота. В человеке их множество – миллионы:
- В кишечнике в первую очередь полезное действие оказывают лакто- и бифидобактерии. К ним относят ацидофильную палочку, анаэробную молочно-кислую бактерии. Важно поддерживать их необходимое количество, употребляя кисломолочные продукты.
- В коже и дыхательных путях активно действуют микроорганизмы, относящиеся к стафило-, стрепто- и микрококкам. Они помогают в своей среде обитания, но при попадании в рану или, к примеру, при переизбытке приводят к заболеваниям.
Численность бактерий на планете Земля
- Подсчитано, что на Земле свыше 1,4 млн. бактерий. В ходе подсчета этой цифры ученым пришлось прибегнуть к построению филогенетических деревьев, с применением математики и анализом определенных разновидностей РНК. Это дало возможность отследить изменение видов и эволюцию бактерий.
- Выяснилось, что некоторые бактерии исчезают в процессе эволюции, их общее число постоянно возрастает, и сегодня, если взять за точку отсчета общую биомассу на Земле, бактерии уступают только растениям.
Формы бактерий, внешний вид: примеры
- Как уже говорилось, бактерии могут быть сферическими. Их представляют кокки. Микро – это клетки, которые расположены отдельно; дипло – парами, стафило — гроздьями, стрепто – цепочкой; а также сарцина (пакеты от 8 клеток). Их размер – до 1 мкм.
- Палочковидным бактериям характерна прямая форма, они имеют до 8 мкм в длину и до 2 мкм – в толщину. Форма может быть неправильной, вплоть до ветвящейся, какую имеют, к примеру, актиномицет. Если палочка немного изогнутой формы – ее называют вибрионом.
Формы
- Также можно назвать риккетсию, хламидию, которая вне пределов клетки является сферической, микоплазмы, у которых отсутствует клеточная стенка и т.д.
- Бактерии извитых форм напоминают спираль, как, например, спирилла, похожая на штопор. А вот хеликобактер похож своими изгибами на крылья чайки в полете. Также близка к этому виду бактерий спирохета, имеющая спиралевидную форму и обладающая подвижностью. Лептоспира же – с частыми завитками, которые напоминают закрученную веревку.
Из чего состоят бактерии?
- Клеточная стенка бактерии содержит полисахариды, белки, липиды. В основном же стенка состоит из многослойного пептидогликана. Также стенка содержит наружную мембрану, которая своей трехслойной структурой похожа на цитоплазматическую (внутреннюю) мембрану. Обе мембраны состоят преимущественно из липидов.
- Наружная мембрана изнутри состоит из фосфолипидов, наружный слой – это липополисахариды. Пространство между мембранами заполнено ферментами. Внутренняя мембрана имеет три слоя, ее структура – это фосфолипиды в два слоя и интегральные белки.
Состав
- Цитоплазму составляют белки, рибонуклеиновые кислоты, рибосомы. Также наличествуют запасные питательные вещества: гликоген, волютин, полисахариды.
- Аналогом ядра можно назвать нуклеоид, находящийся в центре и представляющий собой закольцованную двунитевую ДНК. У нуклеоида отсутствует ядерная оболочка и ядрышко. Не представлены и гистоны.
- В составе бактерий также можно наблюдать слизистую структуру с четкими границами, которую называют капсулой. В ее составе полисахариды, полипептиды.
- Жгутик – это тонкая нить, длиннее самой клетки (до 15 мкм), начинающаяся с внутренней мембраны. Жгутики достигают в толщину всего 20 нм и имеют диски, с помощью которых крепятся к стенке.
- И, наконец, неблагоприятные условия для бактерии могут провоцировать образование спор в бактериальной клетке, которые способны не только длительное время сохраняться, но и прорастать.
В каких условиях могут существовать бактерии?
- Как показывает практика – практически в любых, от клокочущих гейзеров, внутри которых температурные условия те же, что и в кипящем чайнике – до 100 С°. Нефть, кислота – эта среда также не пугает бактерии, и они могут существовать в тех условиях, где не выживет более совершенный организм.
- Есть предположение, что космос также заселен некоторыми видами бактерий, и эта гипотеза стала основанием для одной из версий, поясняющей происхождение жизни на Земле.
Как делятся, размножаются бактерии: схема
- Способ размножения бактерий присущ всем одноклеточным организмам – это деление. Оно дает существование двум дочерним клеткам, которые в свою очередь повторяют этот процесс, тем самым каждый раз удваивая количество.
- Существует также процесс, при котором образовываются споры. Это происходит при наличии неблагоприятных условий, когда цитоплазма способна образовать, покинув материнскую оболочку, новую, которая является более плотной. Такая клетка называется спорой. Если она попадает в благоприятную среду, то возможно ее прорастание и образование полноценной бактерии.
Размножение
Время размножения бактерий
- Как и любое явление, деление бактерии подчиняется законам термодинамики, по которым время размножения связано с количеством выделяемой наружу теплоты и составляет около шестой части выделяемой теплоты.
- Проще говоря, создание для бактерии идеальных условий может заставить бактерию делиться практически каждые полчаса. Если бы это было возможно, в течение суток дочерние клетки одной бактерии достигли бы массы в почти 2 тыс. тонн, а за 5 дней заселили бы все водное пространство планеты.
- Известно, что в качестве опыта использовалась морская псевдомонада, помещенная в оптимальные условия: ее популяция удваивалась практически через 10 минут.
Бактерии в жизни человека
- Бактерии влияют практически на любой аспект жизни природы и человека. Именно они «работают» над кругооборотом веществ, разлагая и видоизменяя органические вещества, способствуя почвообразовательным процессам, очищая водоемы.
- Негативное влияние на живые организмы оказывают болезнетворные бактерии, описанные выше – они вызывают заболевания не только у людей, но влияют и на животных, и на растения.
Роль
- Бактерии используются в фармакологии, являясь компонентами лекарственных препаратов, в пищевой промышленности, способствуя производству кисломолочных продуктов, заквасок, сыров. Процесс маринования также не обходится без участия бактерий, как и винодельческое ремесло.