Trumpa informacija apie bakterijas. Bakterijų karalystė – bendrosios charakteristikos

Žmogaus organizme gyvenančių bakterijų visuma turi bendrą pavadinimą – mikrobiota. Normalioje, sveiko žmogaus mikrofloroje yra keli milijonai bakterijų. Kiekvienas iš jų atlieka svarbų vaidmenį normaliam funkcionavimui Žmogaus kūnas.

Nesant jokios rūšies naudingų bakterijų, žmogus pradeda sirgti, sutrinka virškinamojo trakto ir kvėpavimo takų veikla. Žmogui naudingos bakterijos telkiasi odoje, žarnyne, organizmo gleivinėse. Mikroorganizmų skaičių reguliuoja imuninė sistema.

Paprastai žmogaus organizme yra ir naudingos, ir patogeninės mikrofloros. Bakterijos gali būti naudingos arba patogeniškos.

Yra daug daugiau naudingų bakterijų. Jie sudaro 99 proc iš viso mikroorganizmai.

Esant tokiai situacijai, išlaikoma reikiama pusiausvyra.

Tarp skirtingi tipai Galima išskirti žmogaus organizme gyvenančias bakterijas:

• bifidobakterijos;
• laktobacilos;
• enterokokai;
• coli.

Bifidobakterijos

Šio tipo mikroorganizmai yra labiausiai paplitę ir dalyvauja pieno rūgšties ir acetato gamyboje. Jis sukuria rūgštinę aplinką, taip neutralizuodamas daugumą patogeninių mikrobų. Patogeninė flora nustoja vystytis ir sukelia puvimo bei fermentacijos procesus.

Bifidobakterijos vaidina svarbų vaidmenį vaiko gyvenime, nes jos yra atsakingos už alergines reakcijas maisto produktai. Be to, jie turi antioksidacinį poveikį ir neleidžia vystytis navikams.

Vitamino C sintezė nėra baigta be bifidobakterijų dalyvavimo. Be to, yra informacijos, kad bifidobakterijos padeda pasisavinti vitaminus D ir B, kurie būtini normaliam žmogaus funkcionavimui. Jei yra bifidobakterijų trūkumas, net ir sintetinių šios grupės vitaminų vartojimas neduos jokių rezultatų.

Laktobacilos

Ši mikroorganizmų grupė svarbi ir žmonių sveikatai. Dėl jų sąveikos su kitais žarnyno gyventojais blokuojamas patogeninių mikroorganizmų augimas ir vystymasis bei slopinami žarnyno infekcijų sukėlėjai.

Laktobacilai dalyvauja pieno rūgšties, lizocino ir bakteriocinų susidaryme. Tai puiki pagalba imuninei sistemai. Jei žarnyne šių bakterijų trūksta, labai greitai išsivysto disbiozė.

Laktobacilos apgyvendina ne tik žarnyną, bet ir gleivines. Taigi šie mikroorganizmai yra svarbūs moterų sveikata. Jie palaiko makšties aplinkos rūgštingumą ir neleidžia vystytis bakterinei vaginozei.

Escherichia coli

Ne visi E. coli tipai yra patogeniški. Dauguma jų, atvirkščiai, atlieka apsauginę funkciją. E. coli genties naudingumas slypi kocilino, kuris aktyviai priešinasi didžiajai daliai patogeninės mikrofloros, sintezėje.

Šios bakterijos yra naudingos sintezei skirtingos grupės vitaminų, folio ir nikotino rūgšties. Negalima nuvertinti jų vaidmens sveikatai. Pavyzdžiui, folio rūgštis yra būtina raudonųjų kraujo kūnelių gamybai ir normaliam hemoglobino kiekiui palaikyti.

Enterokokai

Šio tipo mikroorganizmai kolonizuoja žmogaus žarnyną iš karto po gimimo.

Jie padeda įsisavinti sacharozę. Gyvendamos daugiausia plonojoje žarnoje, jos, kaip ir kitos naudingos nepatogeninės bakterijos, apsaugo nuo per didelio kenksmingų elementų dauginimosi. Tuo pačiu metu enterokokai yra sąlyginai saugios bakterijos.

Jei jie pradeda viršyti priimtinus standartus, vystosi įvairios bakterinės ligos. Ligų sąrašas labai ilgas. Pradedant žarnyno infekcijomis, baigiant meningokokinėmis.

Teigiamas bakterijų poveikis organizmui

Naudingos savybės nepatogeninių bakterijų yra labai įvairių. Kol yra pusiausvyra tarp žarnyno ir gleivinių gyventojų, žmogaus organizmas funkcionuoja normaliai.

Dauguma bakterijų dalyvauja vitaminų sintezėje ir skaidyme. Be jų, B grupės vitaminai žarnyne nepasisavinami, o tai sukelia sutrikimus nervų sistema, odos ligos, sumažėjęs hemoglobino kiekis.

Didžiąją dalį nesuvirškintų maisto komponentų, kurie pasiekia storąją žarną, suardo būtent bakterijos. Be to, mikroorganizmai užtikrina vandens ir druskos apykaitos pastovumą. Daugiau nei pusė visos mikrofloros dalyvauja reguliuojant riebalų rūgščių ir hormonų įsisavinimą.

Žarnyno mikroflora formuoja vietinį imunitetą. Būtent čia sunaikinama didžioji dalis patogeninių organizmų ir užblokuojamas kenksmingas mikrobas.

Atitinkamai, žmonės nejaučia pilvo pūtimo ir vidurių pūtimo. Limfocitų padidėjimas skatina aktyvius fagocitus kovoti su priešu ir stimuliuoja imunoglobulino A gamybą.

Naudingi nepatogeniški mikroorganizmai teigiamai veikia plonųjų ir storųjų žarnų sieneles. Jie ten palaiko pastovus lygis rūgštingumą, stimuliuoja limfoidinį aparatą, epitelis tampa atsparus įvairiems kancerogenams.

Žarnyno peristaltika taip pat labai priklauso nuo to, kokie mikroorganizmai jame yra. Puvimo ir fermentacijos procesų slopinimas yra viena iš pagrindinių bifidobakterijų užduočių. Daugybė mikroorganizmų ilgus metus vystosi simbiozėje su patogeninėmis bakterijomis ir taip jas kontroliuoja.

Nuolat su bakterijomis vykstančios biocheminės reakcijos išskiria daug šiluminės energijos, palaiko bendrą organizmo šiluminę pusiausvyrą. Mikroorganizmai minta nesuvirškintomis liekanomis.

Disbakteriozė

Disbakteriozė yra kiekybinių ir kokybiška kompozicija bakterijos žmogaus organizme . Kuriame naudingi organizmai miršta, o kenksmingieji aktyviai dauginasi.

Disbakteriozė pažeidžia ne tik žarnyną, bet ir gleivinę (gali būti burnos ertmės, makšties disbakteriozė). Analizėse vyraus pavadinimai: streptokokas, stafilokokas, mikrokokos.

Normaliomis sąlygomis naudingos bakterijos reguliuoja patogeninės mikrofloros vystymąsi. Oda ir kvėpavimo organai paprastai yra po patikima apsauga. Sutrikus pusiausvyrai, žmogui pasireiškia šie simptomai: vidurių pūtimas žarnyne, pilvo pūtimas, pilvo skausmai, nusivylimas.

Vėliau gali prasidėti svorio mažėjimas, mažakraujystė, vitaminų trūkumas. Iš reprodukcinės sistemos išsiskiria gausios išskyros, kurias dažnai lydi nemalonus kvapas. Ant odos atsiranda dirginimas, šiurkštumas ir įtrūkimai. Disbakteriozė yra šalutinis poveikis po antibiotikų vartojimo.

Pastebėjus tokius simptomus būtinai reikėtų kreiptis į gydytoją, kuris paskirs priemonių kompleksą normaliai mikroflorai atkurti. Tam dažnai reikia vartoti probiotikus.

Tiesa, bakterijos), mikroorganizmai, turintys prokariotinio tipo ląstelių struktūrą: jų genetinis aparatas nėra uždarytas membrana išskirtame ląstelės branduolyje.

Ląstelių dydžiai ir formos. Dauguma bakterijų yra vienaląsčiai organizmai, kurių dydis yra 0,2–10,0 mikrono. Tarp bakterijų taip pat yra „nykštukų“, vadinamųjų nanobakterijų (apie 0,05 mikronų) ir „milžinų“, pavyzdžiui, Achromatium ir Macromonas genčių bakterijos (ilgis iki 100 mikronų), žarnyno gyventojos. chirurginių žuvų Epulopiscium fishelsoni (ilgis iki 600 mikronų) ir Thiomargarita namibiensis, išskirtos iš Namibijos ir Čilės pakrančių jūros vandenų (iki 800 µm). Dažniausiai bakterijos ląstelė yra lazdelės formos, sferinės (kokiai) arba vingiuotos (vibrios, spirilės ir spirochetos) formos. Aptiktos rūšys su trikampėmis, kvadratinėmis, žvaigždinėmis ir plokščiomis (lėkštės formos) ląstelėmis. Kai kuriose bakterijose yra citoplazminių projekcijų, vadinamų prosteks. Bakterijos gali būti pavienės, sudaryti poras, trumpas ir ilgas grandines, grupes, 4, 8 ar daugiau ląstelių paketus (sarcinos), rozetes, tinklus ir grybieną (aktinomicetus). Taip pat žinomos daugialąstės formos, formuojančios tiesias ir šakotas trichomas (mikrokolonijas). Aptinkama ir judrių, ir nejudrių bakterijų. Pirmieji dažniausiai juda padedami žvynelių, kartais – slankiojančiomis ląstelėmis (miksobakterijos, cianobakterijos, spirochetos ir kt.). Taip pat žinomas „šokantis“ judesys, kurio pobūdis nėra aiškus. Judrioms formoms aprašomi aktyvaus judėjimo reiškiniai, reaguojant į fizinių ar cheminių veiksnių veikimą.

Ląstelių cheminė sudėtis ir struktūra. Bakterijos ląstelėje paprastai yra 70–80% vandens. Sausoje liekanoje baltymai sudaro 50%, ląstelės sienelės komponentai 10-20%, RNR 10-20%, DNR 3-4% ir lipidai 10%. Vidutiniškai anglies kiekis yra 50%, deguonies 20%, azoto 14%, vandenilio 8%, fosforo 3%, sieros ir kalio po 1%, kalcio ir magnio po 0,5% ir geležies 0,2%.

Išskyrus kelias išimtis (mikoplazmas), bakterijų ląsteles supa ląstelės sienelė, kuri lemia bakterijos formą ir atlieka mechanines bei svarbias fiziologines funkcijas. Jo pagrindinis komponentas yra kompleksinis biopolimeras mureinas (peptidoglikanas). Priklausomai nuo ląstelės sienelės sudėties ir struktūros ypatybių, bakterijos elgiasi skirtingai, kai dažomos pagal H. K. Gramo (dažymo metodą pasiūliusio danų mokslininko) metodą, kuris buvo pagrindas skirstant bakterijas į gramteigiamas. gramneigiami ir neturintys ląstelės sienelės (pavyzdžiui, mikoplazma). Pirmieji išsiskiria dideliu (iki 40 kartų) mureino kiekiu ir stora sienele; gramneigiamuose jis yra žymiai plonesnis ir iš išorės padengtas išorine membrana, susidedančia iš baltymų, fosfolipidų ir lipopolisacharidų, ir, matyt, dalyvauja medžiagų pernešime. Daugelio bakterijų paviršiuje yra gaurelių (fimbrijų, pilių) ir žvynelių, kurie leidžia joms judėti. Dažnai bakterijų ląstelių sieneles supa įvairaus storio gleivinės kapsulės, kurias daugiausia sudaro polisacharidai (kartais glikoproteinai arba polipeptidai). Daugelyje bakterijų taip pat buvo aptikti vadinamieji S sluoksniai (iš anglų kalbos paviršiaus), išklojantys išorinį ląstelės membranos paviršių tolygiai supakuotomis taisyklingos formos baltymų struktūromis.

Citoplazminė membrana, atskirianti citoplazmą nuo ląstelės sienelės, atlieka osmosinio ląstelės barjero funkciją ir reguliuoja medžiagų pernešimą; joje vyksta kvėpavimo, azoto fiksavimo, chemosintezės ir kt. procesai. Dažnai susidaro invaginacijos – mezosomos. Ląstelės sienelės biosintezė, sporuliacija ir kt. taip pat siejama su citoplazmine membrana ir jos dariniais. Prie jo pritvirtinta vėliavėlė ir genominė DNR.

Bakterijos ląstelė yra organizuota gana paprastai. Daugelio bakterijų citoplazmoje yra intarpų, kuriuos vaizduoja įvairių tipų burbuliukai (pūslelės), susidarę dėl citoplazminės membranos įsiskverbimo. Fototrofinėms, nitrifikuojančioms ir metaną oksiduojančioms bakterijoms būdingas išvystytas citoplazminių membranų tinklas nedalomų pūslelių pavidalu, primenantis eukariotinių chloroplastų graną. Kai kurių vandenyje gyvenančių bakterijų ląstelėse yra dujų vakuolių (aerosomų), kurios veikia kaip tankio reguliatoriai; Daugelyje bakterijų randama rezervinių medžiagų intarpų – polisacharidų, poli-β-hidroksibutirato, polifosfatų, sieros ir kt. Ribosomų yra ir citoplazmoje (nuo 5 iki 50 tūkst.). Kai kurios bakterijos (pavyzdžiui, daugelis cianobakterijų) turi karboksizomes – kūnus, kuriuose yra fermento, dalyvaujančio CO 2 fiksavime. Kai kurių sporas formuojančių bakterijų vadinamuosiuose parasporaliniuose kūnuose yra toksino, kuris naikina vabzdžių lervas.

Bakterijos genomą (nukleoidą) vaizduoja žiedinė DNR molekulė, kuri dažnai vadinama bakterijų chromosoma. Bakterijų genomui būdingas daugelio funkciškai susijusių genų susijungimas į vadinamuosius operonus. Be to, ląstelėje gali būti ekstrachromosominių genetinių elementų – plazmidinės DNR, kurios turi keletą bakterijoms naudingų genų (įskaitant atsparumo antibiotikams genus). Jis gali egzistuoti savarankiškai arba laikinai būti įtrauktas į chromosomą. Tačiau kartais dėl mutacijų ši DNR praranda galimybę palikti chromosomą ir tampa nuolatine genomo dalimi. Naujų genų atsiradimą taip pat gali lemti genetinis perkėlimas, atsirandantis dėl vienakrypčio DNR perkėlimo iš donoro ląstelės į recipiento ląstelę (lytinio proceso analogas). Toks perkėlimas gali įvykti per tiesioginį dviejų ląstelių kontaktą (konjugacija), dalyvaujant bakteriofagams (transdukcija) arba genams patekus į ląstelę iš išorinės aplinkos be tarpląstelinio kontakto. Visa tai turi didelę reikšmę bakterijų mikroevoliucijai ir naujų savybių įgijimui.

Reprodukcija. Dauguma bakterijų dauginasi dalijantis dviem, rečiau pumpurais, o kai kurios (pavyzdžiui, aktinomicetai) – su egzosporų ar grybienos fragmentų pagalba. Yra žinomas daugybinio dalijimosi metodas (kai daugelyje cianobakterijų susidaro mažos reprodukcinės ląstelės-baeocitai). Daugialąsčiai prokariotai gali daugintis atskirdami vieną ar kelias ląsteles nuo trichomų. Kai kurioms bakterijoms būdingas sudėtingas vystymosi ciklas, kurio metu gali pakisti ląstelių morfologija ir formuotis ramybės formos: cistos, endosporos, akinetės. Miksobakterijos gali formuoti vaisiakūnius, dažnai keistų konfigūracijų ir spalvų.

Išskirtinis bakterijų bruožas yra jų gebėjimas greitai daugintis. Pavyzdžiui, Escherichia coli ląstelių padvigubėjimo laikas yra 20 minučių. Skaičiuojama, kad vienos ląstelės palikuonys neriboto augimo atveju vos per 48 valandas Žemės masę viršytų 150 kartų.

Gyvenimo sąlygos. Bakterijos prisitaikė prie skirtingų gyvenimo sąlygų. Jie gali išsivystyti nuo -5 (ir žemesnėje) iki 113 °C temperatūroje. Tarp jų yra: psichofilai, augantys žemesnėje nei 20 ° C temperatūroje (pavyzdžiui, Bacillus psichrophilus didžiausia augimo temperatūra yra -10 ° C), mezofilai (optimalus augimas 20–40 ° C temperatūroje), termofilai (50–60 ° C). C), ekstremalūs termofilai (70 °C) ir hipertermofilai (80 °C ir daugiau). Tam tikrų rūšių bakterijų sporos gali atlaikyti trumpalaikį kaitinimą iki 160-180 °C ir ilgalaikį vėsinimą iki -196 °C ir žemiau. Kai kurios bakterijos yra itin atsparios jonizuojančiai spinduliuotei ir netgi gyvena branduolinių reaktorių aušinimo vandenyje (Deinococcus radiodurans). Nemažai bakterijų (barofilų arba pjezofilų) toleruoja iki 101 tūkst. kPa hidrostatinį slėgį, o kai kurios rūšys neauga esant mažesniam nei 50 tūkst. kPa slėgiui. Tuo pačiu metu yra bakterijų, kurios negali atlaikyti net šiek tiek padidėjusio atmosferos slėgio. Dauguma bakterijų rūšių nesivysto, jei druskų (NaCl) koncentracija terpėje viršija 0,5 mol/l. Optimalios sąlygos vidutinių ir ekstremalių halofilų vystymuisi stebimos aplinkoje, kurioje NaCl koncentracija yra atitinkamai 10 ir 30 %; jie gali augti net sočiuose druskos tirpaluose.

Paprastai bakterijos teikia pirmenybę neutralioms aplinkos sąlygoms (pH apie 7,0), nors yra ir ekstremalių acidifilų, galinčių augti esant 0,1–0,5 pH, ir šarminių, kurių pH yra iki 13,0.

Didžioji dauguma tirtų bakterijų yra aerobinės. Kai kurie iš jų gali augti tik esant mažoms O 2 koncentracijoms – iki 1,0-5,0 % (mikroaerofilai). Fakultatyviniai anaerobai auga tiek esant O 2, tiek jo nesant; jie sugeba pakeisti medžiagų apykaitą iš aerobinio kvėpavimo į fermentaciją arba anaerobinį kvėpavimą (enterobakterijos). Aerotolerantiškų anaerobų augimas neslopinamas esant nedideliam O 2 kiekiui, nes jie jo nenaudoja gyvenimo procese (pavyzdžiui, pieno rūgšties bakterijos). Griežtiems anaerobams net O 2 pėdsakai buveinėje yra destruktyvūs.

Daugelis bakterijų išgyvena nepalankiomis aplinkos sąlygomis, formuoja ramybės formas.

Dauguma bakterijų, kurios naudoja azoto junginius, paprastai naudoja redukuotas formas (dažniausiai amonio druskas), kai kurioms reikia paruoštų aminorūgščių, o kitos taip pat pasisavina oksiduotas formas (daugiausia nitratus). Nemaža dalis laisvai gyvenančių ir simbiotinių bakterijų sugeba fiksuoti molekulinį azotą (žr. straipsnį Azoto fiksacija). Fosforą, kuris yra nukleorūgščių ir kitų ląstelių junginių dalis, bakterijos gauna daugiausia iš fosfatų. Sieros, reikalingos aminorūgščių ir kai kurių fermentų kofaktorių biosintezei, šaltinis dažniausiai yra sulfatai; Kai kurioms bakterijų rūšims reikia sumažintų sieros junginių.

Taksonomija. Nėra oficialiai priimtos bakterijų klasifikacijos. Iš pradžių šiems tikslams buvo naudojama dirbtinė klasifikacija, pagrįsta jų morfologinių ir fiziologinių savybių panašumu. Pažangesnė filogenetinė (natūrali) klasifikacija sujungia susijusias formas pagal jų bendrą kilmę. Toks požiūris tapo įmanomas pasirinkus 16S rRNR geną kaip universalų žymeklį ir atsiradus nukleotidų sekų nustatymo ir palyginimo metodams. 16S rRNR (mažojo prokariotinės ribosomos subvieneto dalis) koduojantis genas yra visuose prokariotuose ir pasižymi dideliu nukleotidų sekos išsaugojimo laipsniu ir funkciniu stabilumu.

Dažniausiai naudojama determinanto Bergi (Bergi) periodikoje paskelbta klasifikacija; taip pat žiūrėkite svetainę internete - http://141. 150.157.117:8080/prokPUB/index.htm. Pagal vieną iš esamų sistemų organizmai, bakterijos kartu su archėjomis sudaro prokariotų karalystę. Daugelis tyrinėtojų laiko juos domenu (arba superkaralyste) kartu su archejų ir eukariotų sritimis (arba superkaralystėmis). Šioje srityje didžiausi bakterijų taksonai yra phyla: Proteobakterijos, įskaitant 5 klases ir 28 būrius; Actinobacteria (5 klasės ir 14 kategorijų) ir Firmicutes (3 klasės ir 9 kategorijų). Be to, išskiriamos žemesnio rango taksonominės kategorijos: šeimos, gentys, rūšys ir porūšiai.

Pagal šiuolaikines koncepcijas, bakterijų padermės, kurių nukleotidų sekos genuose, koduojančiuose 16S rRNR, sutampa daugiau nei 97%, o nukleotidų sekų homologiškumo lygis genome viršija 70%, priskiriamos vienai rūšiai. Nebuvo aprašyta daugiau nei 5000 bakterijų rūšių, kurios sudaro tik nedidelę dalį tų, kurios gyvena mūsų planetoje.

Bakterijos aktyviai dalyvauja mūsų planetos biogeocheminiuose cikluose (įskaitant daugumos cheminiai elementai). Šiuolaikinis geocheminis bakterijų aktyvumas taip pat yra pasaulinio pobūdžio. Pavyzdžiui, iš 4,3 10 10 tonų (gigatonų) organinės anglies, fiksuotos fotosintezės metu Pasaulio vandenyne, apie 4,0 10 10 tonų mineralizuojasi vandens storymėje, o 70-75 % jų yra bakterijos ir kai kurie kiti mikroorganizmai. bendra redukuotos sieros gamyba vandenynų nuosėdose siekia 4,92·10 8 tonas per metus, o tai beveik tris kartus viršija visą žmonijos naudojamų visų rūšių sieros turinčių žaliavų metinę gamybą. Didžiąją dalį šiltnamio efektą sukeliančių dujų metano, patenkančio į atmosferą, gamina bakterijos (metanogenai). Bakterijos yra pagrindinis dirvožemio formavimosi veiksnys, sulfidų ir sieros nuosėdų oksidacijos zonos, geležies ir mangano nuosėdinių uolienų susidarymas ir kt.

Kai kurios bakterijos sukelia sunkias žmonių, gyvūnų ir augalų ligas. Jie dažnai daro žalą žemės ūkio produktams, sunaikina požemines pastatų dalis, vamzdynus, metalines konstrukcijas kasyklos, povandeninės struktūros ir kt. Šių bakterijų gyvenimo ypatybių tyrimas leidžia vystytis veiksmingi būdai apsauga nuo jų daromos žalos. Tuo pačiu metu negalima pervertinti teigiamo bakterijų vaidmens žmogui. Bakterijų, vyno, pieno produktų, starterių kultūrų ir kitų produktų, acetono ir butanolio, acto ir citrinos rūgštis, kai kurie vitaminai, nemažai fermentų, antibiotikų ir karotinoidų; bakterijos dalyvauja transformuojant steroidinius hormonus ir kitus junginius. Jie naudojami baltymams (įskaitant fermentus) ir daugeliui aminorūgščių gaminti. Bakterijų panaudojimas žemės ūkio atliekas perdirbant į biodujas ar etanolį leidžia sukurti iš esmės naujus atsinaujinančius energijos išteklius. Bakterijos naudojamos metalams (įskaitant auksą) išgauti, naftos išgavimui didinti (žr. straipsnius Bakterijų išplovimas, Biogeotechnologija). Bakterijų ir plazmidžių dėka tapo įmanoma plėtoti genų inžineriją. Bakterijų tyrimas suvaidino didžiulį vaidmenį plėtojant daugelį biologijos, medicinos, agronomijos ir kt. sričių. Jų reikšmė genetikos raidai yra didžiulė, nes jie tapo klasikiniu objektu tiriant genų prigimtį ir jų veikimo mechanizmus. Įvairių junginių ir kt. medžiagų apykaitos kelių nustatymas yra susijęs su bakterijomis.

Bakterijų potencialas yra praktiškai neišsemiamas. Gilinant žinias apie jų gyvenimo veiklą, atsiveria naujos kryptys efektyviam bakterijų panaudojimui biotechnologijų ir kitose pramonės šakose.

Lit.: Schlegel G. Bendroji mikrobiologija. M., 1987; Prokariotai: elektroninis leidimas 3.0-3.17-. N. Y., 1999-2004-; Zavarzin G. A., Kolotilova N. N. Įvadas į gamtos istorijos mikrobiologiją. M., 2001; Madigan M. T., Martinko J., Parker J. Brock mikroorganizmų biologija. 10-asis leidimas Upper Saddle River, 2003; Mikroorganizmų ekologija. M., 2004 m.

Augimo tempas ir bakterijų augimas ir kiti mikroorganizmai priklauso nuo aplinkos sąlygų. Temperatūra, šviesa, deguonis, drėgmė ir pH (rūgštingumo ar šarmingumo lygis) kartu su mityba turi įtakos bakterijų augimo greičiui. Iš jų temperatūra ypač domina technikus ir inžinierius. Kiekvienai bakterijų rūšiai yra nustatyta minimali temperatūra, kurioje jos gali augti. Žemiau šios slenksčio bakterijos žiemoja ir negali daugintis. Kiekvienam lygiai tas pats bakterijų rūšys yra maksimali temperatūros riba. Kai temperatūra viršija šią ribą, bakterijos sunaikinamos. Tarp šių ribų yra optimali temperatūra, kurioje bakterijos dauginasi maksimaliu greičiu. Optimali temperatūra daugumai bakterijų, kurios minta gyvūnų išmatomis ir negyvais gyvūnų bei augalų audiniais (saprofitais), nuo 24 iki 30 °C. Daugumos bakterijų, kurios sukelia infekcijas ir ligas šeimininke (patogeninės bakterijos), optimali temperatūra yra apie 38°C. Daugeliu atvejų galite žymiai sumažinti bakterijų augimo greitis, jei aplinka. Galiausiai, yra keletas bakterijų veislių, kurios geriausiai klesti vandens temperatūroje, o kitos klesti žemoje temperatūroje.

Papildymas prie aukščiau pateikto

Kilmė, evoliucija, vieta gyvybės Žemėje raidoje

Eukariotai atsirado dėl simbiogenezės iš bakterijų ląstelių daug vėliau: maždaug prieš 1,9–1,3 milijardo metų. Bakterijų evoliucijai būdingas ryškus fiziologinis ir biocheminis šališkumas: esant santykiniam gyvybės formų skurdumui ir primityviai struktūrai, jos įvaldė beveik visus šiuo metu žinomus biocheminius procesus. Prokariotinėje biosferoje jau buvo visi šiuo metu egzistuojantys medžiagos transformavimo būdai. Į ją įsiskverbę eukariotai pakeitė tik kiekybinius savo funkcionavimo aspektus, bet ne kokybinius daugelyje elementų etapų, bakterijos vis dar išlaiko monopolinę padėtį.

Kai kurios iš seniausių bakterijų yra cianobakterijos. Prieš 3,5 milijardo metų susidariusiose uolienose buvo aptikti jų gyvybinės veiklos produktai – neginčijami melsvabakterių egzistavimo įrodymai datuojami prieš 2,2–2,0 milijardo metų. Jų dėka atmosferoje pradėjo kauptis deguonis, kuris prieš 2 milijardus metų pasiekė koncentraciją, pakankamą aerobiniam kvėpavimui pradėti. Oficialiam aerobiniam metallogeniui būdingos formacijos datuojamos šiais laikais.

Deguonies atsiradimas atmosferoje padarė rimtą smūgį anaerobinėms bakterijoms. Jie arba išmiršta, arba persikelia į lokaliai išsaugotas zonas, kuriose nėra deguonies. Šiuo metu mažėja bendra bakterijų rūšių įvairovė.

Daroma prielaida, kad dėl lytinio proceso nebuvimo bakterijų evoliucija vyksta visiškai kitokiu mechanizmu nei eukariotų. Nuolatinis horizontalus genų perkėlimas sukelia dviprasmybių evoliucinių ryšių paveiksle. baseinas.

Struktūra

Iš privalomų ląstelių struktūrų išskiriamos trys:

• nukleoidas
• ribosomos
• citoplazminė membrana (CPM)

Protoplasto struktūra

Vienas iš pagrindinių skirtumų tarp bakterinės ląstelės ir eukariotinės ląstelės yra branduolinės membranos nebuvimas ir, griežtai tariant, bendras intracitoplazminių membranų, kurios nėra CPM dariniai, nebuvimas. Tačiau skirtingose ​​prokariotų grupėse (ypač dažnai gramteigiamose bakterijose) yra vietinių CPM invaginacijų – mezosomų, kurios ląstelėje atlieka įvairias funkcijas ir padalija ją į funkciškai skirtingas dalis. Daugelis fotosintetinių bakterijų turi išvystytą fotosintetinių membranų tinklą, gautą iš CPM. Violetinėse bakterijose jie išlaikė ryšį su CPM, kuris lengvai aptinkamas elektroniniu mikroskopu, cianobakterijose šį ryšį sunku aptikti arba jis buvo prarastas evoliucijos procese. Priklausomai nuo kultūros sąlygų ir amžiaus, fotosintetinės membranos sudaro įvairias struktūras – pūsleles, chromatoforus, tilakoidus.

Visa bakterijų gyvybei reikalinga genetinė informacija yra vienoje DNR (bakterijų chromosomoje), dažniausiai kovalentiškai uždaro žiedo pavidalu (linijinės chromosomos randamos Streptomyces ir Borrelia). Jis yra prijungtas prie CPM viename taške ir dedamas į struktūrą, kuri yra atskirta, bet neatskiriama membrana nuo citoplazmos, ir vadinama nukleoidu. Išskleista DNR yra ilgesnė nei 1 mm. Bakterijų chromosoma paprastai pateikiama viena kopija, tai yra, beveik visi prokariotai yra haploidiniai, nors tam tikromis sąlygomis vienoje ląstelėje gali būti kelios jos chromosomos kopijos, o Burkholderia cepacia turi tris skirtingas žiedo chromosomas (3,6, 3,2 ir 1,1 mln. bazinių porų ilgio). Prokariotų ribosomos taip pat skiriasi nuo eukariotų ir jų nusėdimo konstanta yra 70 S (80 S eukariotuose).

Be šių struktūrų, citoplazmoje gali būti ir rezervinių medžiagų intarpų.

Ląstelių membranos ir paviršiaus struktūros

Bakterijose yra du pagrindiniai ląstelių sienelės struktūros tipai, būdingi gramteigiamoms ir gramneigiamoms rūšims.

Gramteigiamų bakterijų ląstelių sienelė yra vienalytis 20–80 nm storio sluoksnis, sudarytas daugiausia iš peptidoglikano su mažesniu kiekiu techo rūgščių ir nedideliu kiekiu polisacharidų, baltymų ir lipidų (vadinamasis lipopolisacharidas). Ląstelės sienelėje yra 1-6 nm skersmens poros, todėl ji pralaidi daugeliui molekulių.

Gramneigiamose bakterijose peptidoglikano sluoksnis yra laisvai greta CPM ir yra tik 2–3 nm storio. Jis apsuptas išorinė membrana, kuris, kaip taisyklė, yra nelygios, lenktos formos. Tarp CPM, peptidoglikano sluoksnio ir išorinės membranos yra erdvė, vadinama periplazmine erdve, kuri užpildyta tirpalu, kuriame yra transportavimo baltymų ir fermentų.

Ląstelės sienelės išorėje gali būti kapsulė – amorfinis sluoksnis, palaikantis ryšį su sienele. Gleiviniai sluoksniai neturi ryšio su ląstele ir yra lengvai atskiriami, o dangalai nėra amorfiniai, bet turi smulkią struktūrą. Tačiau tarp šių trijų idealizuotų atvejų yra daug pereinamųjų formų.

Gali būti nuo 0 iki 1000 bakterijų žiuželių. Galimi variantai: viename poliuje (monopoliarinė monotrichinė), žiuželių ryšulėlis viename (monopolinis peritrichinis arba lofotrichinis žiuželis) arba du poliai (bipolinė peritrichialinė arba amfitrichinė). taip pat daugybė žvynelių visame ląstelės paviršiuje (peritrich). Žiedyno storis 10-20 nm, ilgis - 3-15 µm. Jo sukimasis atliekamas prieš laikrodžio rodyklę 40–60 aps./s. dažniu.

Be žvynelių, tarp bakterijų paviršinių struktūrų būtina paminėti gaureles. Jie yra plonesni už žvynelius (skersmuo 5-10 nm, ilgis iki 2 µm) ir yra būtini bakterijoms pritvirtinti prie substrato, dalyvauja metabolituose ir specialiuose gaureliai - F-pili - siūlų pavidalo dariniuose, plonesni ir trumpesni ( 3-10 nm x 0, 3-10 µm) nei žvyneliai – jie būtini, kad donoro ląstelė perneštų DNR recipientui konjugacijos metu.

Matmenys

Tačiau buvo aprašytos nanobakterijos, kurios yra mažesnės už „priimtiną“ dydį ir labai skiriasi nuo įprastų bakterijų. Jie, skirtingai nei virusai, gali savarankiškai augti ir daugintis (labai lėtai). Jie iki šiol mažai tyrinėti, abejojama jų gyvąja prigimtimi.

Linijiškai didėjant ląstelės spinduliui, jos paviršius didėja proporcingai spindulio kvadratui, o tūris – proporcingai kubui, todėl mažuose organizmuose paviršiaus ir tūrio santykis yra didesnis nei didesniuose, o tai pirmiesiems reiškia aktyvesnį medžiagų apykaitą su aplinka. Metabolinis aktyvumas, matuojamas įvairiais rodikliais, vienam biomasės vienetui yra didesnis mažose formose nei didelėse. Todėl net ir mikroorganizmų maži dydžiai suteikia bakterijoms ir archejoms pranašumų augimo ir dauginimosi greičiui, palyginti su sudėtingesniais eukariotais, ir lemia jų svarbų ekologinį vaidmenį.

Daugialąsteliškumas bakterijose

Daugialąstis organizmas turi atitikti šias sąlygas:

• jo ląstelės turi būti agreguotos,
• tarp ląstelių turi būti padalintos funkcijos,
• tarp agreguotų ląstelių turi būti sukurti stabilūs specifiniai kontaktai.

Bakterijų dauginimasis

Dalijantis dauguma gramteigiamų bakterijų ir gijinių cianobakterijų sintezuoja skersinę pertvarą nuo periferijos iki centro, dalyvaujant mezosomoms. Gramneigiamos bakterijos dalijasi susiaurėjimo būdu: dalijimosi vietoje nustatomas palaipsniui didėjantis CPM ir ląstelės sienelės kreivumas į vidų. Džiostant pumpurą formuojasi ir auga viename iš motininės ląstelės polių, motininė ląstelė turi senėjimo požymių ir dažniausiai negali gaminti daugiau nei 4 dukterines ląsteles. Pumpurai atsiranda įvairiose bakterijų grupėse ir, tikėtina, evoliucijos eigoje atsirado kelis kartus.

Bakterijos taip pat dauginasi lytiškai, tačiau primityviausia forma. Lytinis bakterijų dauginimasis skiriasi nuo lytinio eukariotų dauginimosi tuo, kad bakterijos nesudaro gametų ir nevyksta ląstelių susiliejimo. Tačiau šiuo atveju įvyksta ir svarbiausias lytinio dauginimosi įvykis, būtent genetinės medžiagos mainai. Šis procesas vadinamas genetine rekombinacija. Dalis DNR (labai retai visa DNR) iš donoro ląstelės perkeliama į recipiento ląstelę, kurios DNR genetiškai skiriasi nuo donoro DNR. Šiuo atveju perkelta DNR pakeičia dalį recipiento DNR. DNR pakeitimo procese dalyvauja fermentai, kurie suskaido ir vėl sujungia DNR grandines. Taip susidaro DNR, kurioje yra abiejų pirminių ląstelių genai. Ši DNR vadinama rekombinantine. Palikuoniuose arba rekombinantuose pastebimi žymūs genų poslinkio sukeltų bruožų skirtumai. Ši savybių įvairovė yra labai svarbi evoliucijai ir yra pagrindinis lytinio dauginimosi privalumas. Yra žinomi 3 rekombinantų gavimo būdai. Tai – jų atradimo tvarka – transformacija, konjugacija ir transdukcija.

Bakterijos yra mažiausi senovės mikroorganizmai, nematomi plika akimi. Tik mikroskopu galima ištirti jų struktūrą, išvaizdą ir sąveiką tarpusavyje. Pirmieji mikroorganizmai turėjo primityvią struktūrą, jie išsivystė, mutavo, kūrė kolonijas ir prisitaikė prie besikeičiančios aplinkos. Skirtingų rūšių bakterijos tarpusavyje keičiasi aminorūgštimis, kurios būtinos augimui ir vystymuisi.

Bakterijų rūšys

IN mokykliniai vadovėliai biologijoje yra įvairių tipų bakterijų, kurios skiriasi forma:

1. Cocci yra sferiniai organizmai, kurie skiriasi santykinė padėtis. Žvelgiant į mikroskopą, pastebima, kad streptokokai sudaro kamuoliukų grandinę, diplokokai gyvena poromis, o stafilokokai – atsitiktinės formos sankaupomis. Nemažai kokų, patekę į žmogaus organizmą, sukelia įvairius uždegiminius procesus (gonokokai, stafilokokai, streptokokai). Ne visi žmogaus organizme gyvenantys kokai yra patogeniški. Sąlygiškai patogeniškos rūšys dalyvauja formuojant organizmo apsaugą nuo išorinių poveikių ir yra saugios, jei palaikoma floros pusiausvyra.
2. Strypo formos skiriasi forma, dydžiu ir gebėjimu formuoti sporas. Sporas formuojančios rūšys vadinamos bacilomis. Prie bacilų priklauso: stabligės bacila, juodligės bacila. Sporos yra dariniai mikroorganizmo viduje. Sporos nejautrios cheminiam apdorojimui ir atsparios išorinių poveikių– raktas į rūšies išsaugojimą. Yra žinoma, kad sporos sunaikinamos, kai aukštos temperatūros(virš 120ºС).

Lazdelės formos mikrobų formos:

• su smailiais poliais, pavyzdžiui, fusobakterijos, kurios yra normalios viršutinių kvėpavimo takų mikrofloros dalis;
• su sustorėjusiais poliais, panašiais į klubą, kaip korinebakterija - difterijos sukėlėjas;
• suapvalintais galais, pvz., E. coli, kurios būtinos virškinimo procesui;
• tiesiais galais, kaip juodligės bacila.

Dauguma lazdelės formos bacilų ir bakterijų išsidėstę chaotiškai viena kitos atžvilgiu. Galime atskirti streptobakterijas (streptobacilas), kurios išsidėsčiusios grandinėje, ir diplobakterijas (diplobacillus), kurios egzistuoja poromis.

3. Spirilė ir spirochetos yra susisukę mikroorganizmai. Jie nesudaro sporų ir yra labai judrūs. Po mikroskopu galite pamatyti greitus jų judesius. Dauguma spirilų yra saugios žmonėms ir gyvūnams. Jie yra saprofitai ir minta negyvu substratu. Išimtis yra rūšys, sukeliančios sodoku. Spirochetai pavojingesni žmonėms ir gyvūnams, gali sukelti odos, kvėpavimo takų, virškinimo trakto ligas. Spirilės nuo spirochetų skiriasi tuo, kad turi mažiau suktukų, o ašigaliuose yra žvynelių.

4. Vibrijos yra vibruojantys mikrobai. Žiūrint pro mikroskopą, matosi jų vibruojantys judesiai. Mikroorganizmas keičiasi priklausomai nuo aplinkos sąlygų. Vibrijos būna spiralės, strypo formos, sriegio formos ir sferinės formos. Pavojingiausia žmogui yra vibriocholera.

Gramas (+) ir gramas (-)

Danų mikrobiologas Hansas Gramas daugiau nei prieš 100 metų atliko eksperimentą, po kurio visos bakterijos buvo pradėtos skirstyti į gramteigiamus ir gramneigiamus. Gramteigiami organizmai sukuria ilgalaikį stabilų ryšį su dažamąja medžiaga, kuri sustiprinama veikiant jodui. Gramneigiami, priešingai, nėra jautrūs dažams, jų apvalkalas yra tvirtai apsaugotas.

Gramneigiami mikrobai yra chlamidijos, riketsijos, o gramteigiamų – stafilokokai, streptokokai ir korinebakterijos.

Šiandien medicinoje plačiai naudojamas gram(+) ir gram(-) bakterijų testas. Gramo dažymas yra vienas iš gleivinių tyrimo metodų, siekiant nustatyti mikrofloros sudėtį.

Aerobinis ir anaerobinis

Primityviausios bakterijos gyvena giliai po vandeniu. Jiems vystytis nereikia prieigos prie deguonies. Labiau išsivysčiusios kolonijos pasiekė žemę ir gyvena paviršiuose. Norint daugintis ir vystytis kolonijai, šiems mikroorganizmams reikia deguonies. Atsižvelgiant į jų priklausomybę nuo deguonies, mikroorganizmų grupės vadinamos aerobinėmis ir anaerobinėmis.

Aerobiniams mikroorganizmams vystytis ir kvėpuoti reikalingas deguonis:

Privalomi aerobai – šios bakterijos laisvai gyvena išorinėje aplinkoje. Pavyzdys – aplinkai atspari tuberkuliozės bacila, vandenyje išsilaiko iki 5 mėnesių, o drėgnoje, šiltoje ir tamsioje patalpoje – iki 7 metų.

Mikroaerofilai – šiems mikrobams normaliam gyvenimui ir vystymuisi reikia 2 % deguonies. Tai streptokokai, kurie sukelia faringitą, skarlatina ir gyvena kvėpavimo takai. Kai mikrobai auga skystoje aplinkoje, šie organizmai kaupiasi arti paviršiaus, kur deguonies kiekis yra mažas.

Anaerobiniai mikroorganizmai gali augti ir daugintis be deguonies:

• privalomi anaerobai vengia molekulinio deguonies (pavyzdžiui, fusobakterijų);
• fakultatyviniai gali augti ir vystytis esant deguoniui ir be jo, tai gali būti streptokokai, gonokokai;
• aerotolerantiški mikroorganizmai vystymuisi nenaudoja deguonies, nors jie auga esant molekuliniam deguoniui, kaip ir pieno rūgšties fermentacijos bakterijos.

Kaip gyvena bakterijos

Biologai bakterijas apibrėžia kaip atskirą karalystę, jos skiriasi nuo kitų gyvų būtybių. Tai vienaląstis organizmas, kurio viduje nėra branduolio. Jų forma gali būti rutulio, kūgio, pagaliuko ar spiralės pavidalo. Prokariotai judėjimui naudoja žvynelius.

Bioplėvelė yra mikroorganizmų miestas ir išgyvena kelis formavimosi etapus:

• Adhezija arba sorbcija – tai mikroorganizmo prisitvirtinimas prie paviršiaus. Paprastai plėvelės susidaro dviejų terpių sąsajoje: skysčio ir oro, skysčio ir skysčio. Pradinis etapas yra grįžtamas ir galima išvengti plėvelės susidarymo.
• Fiksavimas – bakterijos išskiria polimerus, užtikrindamos tvirtą jų fiksaciją, suformuodamos tvirtumo ir apsaugos matricą.
• Brendimas – mikrobai susilieja, keičiasi maistinėmis medžiagomis, vystosi mikrokolonijos.
• Augimo stadija – bakterijos kaupiasi, susilieja ir pasislenka. Mikroorganizmų skaičius svyruoja nuo 5 iki 35%, likusią erdvę užima tarpląstelinė matrica.
• Dispersija – mikroorganizmai periodiškai atsiskiria nuo plėvelės, prisitvirtina prie kitų paviršių ir sudaro bioplėvelę.

Bioplėvelėje vykstantys procesai skiriasi nuo to, kas vyksta su mikrobu, kuris nėra kolonijos dalis. Kolonijos yra stabilios, mikrobai organizuojasi vieninga sistema elgesio reakcijos, lemiančios narių sąveiką matricos viduje ir už filmo ribų. Žmogaus gleivinėse gyvena daug mikroorganizmų, kurie gamina gelį apsaugai ir užtikrina organų funkcionavimo stabilumą. Pavyzdys yra skrandžio gleivinė. Yra žinoma, kad Helicobacter pylori, kuri laikoma skrandžio opų priežastimi, yra daugiau nei 80% ištirtų žmonių, tačiau ne visi suserga pepsinėmis opomis. Daroma prielaida, kad Helicobacter pylori, kaip kolonijos nariai, dalyvauja virškinime. Jų gebėjimas pakenkti pasireiškia tik susidarius tam tikroms sąlygoms.

Bakterijų sąveika bioplėvelėse vis dar menkai suprantama. Tačiau šiandien kai kurie mikrobai tapo žmogaus padėjėjais atliekant restauravimo darbus ir didinant dangų stiprumą. Europoje dezinfekcinių priemonių gamintojai siūlo paviršius apdoroti bakteriniais tirpalais, kuriuose yra saugių mikroorganizmų, neleidžiančių vystytis patogeninei florai. Bakterijos naudojamos polimeriniams junginiams kurti ir galiausiai generuos elektros energiją.

Struktūra

Bakterijos yra labai maži gyvi organizmai. Juos galima pamatyti tik mikroskopu su labai dideliu padidinimu. Visos bakterijos yra vienaląstės. Vidinė struktūra Bakterijų ląstelės nėra panašios į augalų ir gyvūnų ląsteles. Jie neturi nei branduolio, nei plastidžių. Branduolinės medžiagos ir pigmentai yra, bet „išpurkštos“. Forma įvairi.

Bakterijos ląstelė yra padengta specialiu tankiu apvalkalu - ląstelės sienele, kuri atlieka apsaugines ir atramines funkcijas, taip pat suteikia bakterijai nuolatinę, būdingą formą. Bakterijos ląstelės sienelė primena augalo ląstelės sienelę. Jis pralaidus: per jį maistinių medžiagų laisvai patenka į ląstelę, o medžiagų apykaitos produktai patenka į aplinką. Dažnai bakterijos ant ląstelės sienelės gamina papildomą apsauginį gleivių sluoksnį – kapsulę. Kapsulės storis gali būti daug kartų didesnis nei pačios ląstelės skersmuo, bet gali būti ir labai mažas. Kapsulė nėra esminė ląstelės dalis, ji susidaro priklausomai nuo sąlygų, kuriose atsiduria bakterijos. Jis apsaugo bakterijas nuo išdžiūvimo.

Kai kurių bakterijų paviršiuje yra ilgos žvyneliai (viena, dvi ar daug) arba trumpi ploni gaureliai. Žvynelių ilgis gali būti daug kartų didesnis už bakterijos kūno dydį. Bakterijos juda žievelių ir gaurelių pagalba.

Bakterijos ląstelės viduje yra tanki, nejudri citoplazma. Jis yra sluoksniuotos struktūros, nėra vakuolių, todėl įvairūs baltymai (fermentai) ir rezervinės maistinės medžiagos yra pačios citoplazmos medžiagoje. Bakterijų ląstelės neturi branduolio. Medžiaga, nešanti paveldimą informaciją, yra sutelkta centrinėje jų ląstelės dalyje. Bakterijos – nukleorūgštis – DNR. Tačiau ši medžiaga nesusidaro į branduolį.

Bakterinės ląstelės vidinė organizacija yra sudėtinga ir turi savo specifinių savybių. Citoplazmą nuo ląstelės sienelės skiria citoplazminė membrana. Citoplazmoje yra pagrindinė medžiaga arba matrica, ribosomos ir nedidelis skaičius membraninių struktūrų, kurios atlieka įvairias funkcijas (mitochondrijų analogai, endoplazminis tinklas, Golgi aparatas). Bakterijų ląstelių citoplazmoje dažnai būna įvairių formų ir dydžių granulių. Granulės gali būti sudarytos iš junginių, kurie yra energijos ir anglies šaltinis. Bakterijos ląstelėje taip pat yra riebalų lašelių.

Ginčas dėl išsilavinimo

Sporos susidaro bakterijų ląstelės viduje. Sporuliacijos proceso metu bakterijų ląstelėje vyksta daugybė biocheminių procesų. Jame sumažėja laisvo vandens kiekis ir sumažėja fermentinis aktyvumas. Taip užtikrinamas sporų atsparumas nepalankioms aplinkos sąlygoms (aukštai temperatūrai, didelei druskų koncentracijai, džiūvimui ir kt.). Sporuliacija būdinga tik nedidelei bakterijų grupei. Sporos yra neprivalomas bakterijų gyvenimo ciklo etapas. Sporuliacija prasideda tik trūkstant maistinių medžiagų arba susikaupus medžiagų apykaitos produktams. Sporų pavidalo bakterijos ilgą laiką gali išlikti ramybės būsenoje. Bakterijų sporos gali atlaikyti ilgalaikį virimą ir labai ilgą šaldymą. Susidarius palankioms sąlygoms, sporos sudygsta ir tampa gyvybingos. Bakterijų sporos yra prisitaikymas išgyventi nepalankiomis sąlygomis. Bakterijų sporos padeda išgyventi nepalankiomis sąlygomis. Jie susidaro iš ląstelės turinio vidaus. Tuo pačiu metu aplink sporą susidaro naujas, tankesnis apvalkalas. Sporos gali toleruoti labai žemą (iki -273 °C) ir labai aukštą temperatūrą. Verdantis vanduo sporų nežudo.

Mityba

Daugelis bakterijų turi chlorofilo ir kitų pigmentų. Jie, kaip ir augalai (cianobakterijos, purpurinės bakterijos), vykdo fotosintezę. Kitos bakterijos energiją gauna iš neorganinių medžiagų – sieros, geležies junginių ir kitų, tačiau anglies šaltinis, kaip ir fotosintezėje, yra anglies dioksidas.

Reprodukcija

Bakterijos dauginasi dalijant vieną ląstelę į dvi. Pasiekusi tam tikrą dydį, bakterija dalijasi į dvi identiškas bakterijas. Tada kiekvienas iš jų pradeda maitintis, auga, dalijasi ir pan. Po ląstelės pailgėjimo palaipsniui susidaro skersinė pertvara, tada atsiskiria dukterinės ląstelės; Daugelyje bakterijų tam tikromis sąlygomis po dalijimosi ląstelės lieka susijungusios į būdingas grupes. Šiuo atveju, priklausomai nuo padalijimo plokštumos krypties ir padalijimų skaičiaus, skirtingos formos. Bakterijų dauginimasis pumpuravimo būdu vyksta kaip išimtis.

Esant palankioms sąlygoms, ląstelių dalijimasis daugelyje bakterijų vyksta kas 20-30 minučių. Taip sparčiai dauginantis, vienos bakterijos palikuonys per 5 dienas gali suformuoti masę, galinčią užpildyti visas jūras ir vandenynus. Paprastas skaičiavimas rodo, kad per dieną gali susidaryti 72 kartos (720 000 000 000 000 000 000 ląstelių). Perskaičiavus į svorį – 4720 tonų. Tačiau gamtoje tai neįvyksta, nes dauguma bakterijų greitai miršta saulės šviesa, džiovinimo metu, maisto trūkumas, kaitinimas iki 65-100ºС, dėl rūšių kovos ir kt.

Bakterijų vaidmuo gamtoje. Paskirstymas ir ekologija

Bakterijos pasiskirsto visur: vandens telkiniuose, ore, dirvožemyje. Ore jų mažiau (bet ne perpildytose vietose). Upių vandenyse gali būti iki 400 000 1 cm 3, o dirvožemyje - iki 1 000 000 000 1 g Bakterijos turi skirtingą požiūrį į deguonį: vieniems jis yra būtinas, kitiems - destruktyvus. Daugumai bakterijų palankiausia temperatūra nuo +4 iki +40 °C. Tiesioginiai saulės spinduliai naikina daugybę bakterijų.

Aptinkamas didžiulis skaičius (jų rūšių skaičius siekia 2500), bakterijos atlieka nepaprastai svarbų vaidmenį daugelyje natūralių procesų. Kartu su grybais ir dirvožemio bestuburiais jie dalyvauja augalų liekanų (krentančių lapų, šakų ir kt.) skilimo iki humuso procesuose. Dėl saprofitinių bakterijų veiklos susidaro mineralinės druskos, kurias pasisavina augalų šaknys. Kandžių šaknų audiniuose gyvenančios mazginės bakterijos, taip pat kai kurios laisvai gyvenančios bakterijos turi nepaprastą savybę pasisavinti atmosferos azotą, kuris augalams nepasiekiamas. Taigi, bakterijos dalyvauja medžiagų cikle gamtoje.

Dirvožemio mikroflora. Bakterijų skaičius dirvožemyje itin didelis – šimtai milijonų ir milijardai individų viename grame. Dirvožemyje jų daug daugiau nei vandenyje ir ore. Bendras bakterijų skaičius dirvožemyje skiriasi. Bakterijų skaičius priklauso nuo dirvožemio tipo, jų būklės ir sluoksnių gylio. Dirvožemio dalelių paviršiuje mikroorganizmai išsidėstę nedidelėmis mikrokolonijomis (po 20-100 ląstelių). Jie dažnai susidaro organinių medžiagų krešulių storyje, ant gyvų ir mirštančių augalų šaknų, plonuose kapiliaruose ir gumulėlių viduje. Dirvožemio mikroflora yra labai įvairi. Čia yra įvairių fiziologinių bakterijų grupių: puvimo bakterijos, nitrifikuojančios bakterijos, azotą fiksuojančios bakterijos, sieros bakterijos ir kt. Tarp jų yra aerobų ir anaerobų, sporinių ir nesporinių. sporų formos. Mikroflora yra vienas iš dirvožemio formavimosi veiksnių. Mikroorganizmų vystymosi sritis dirvožemyje yra zona, esanti greta gyvų augalų šaknų. Ji vadinama rizosfera, o joje esančių mikroorganizmų visuma – rizosferos mikroflora.

Vandens telkinių mikroflora. Vanduo yra natūrali aplinka, kurioje dauginasi mikroorganizmų. Didžioji jų dalis į vandenį patenka iš dirvožemio. Veiksnys, lemiantis bakterijų skaičių vandenyje ir maistinių medžiagų buvimą jame. Švariausi vandenys yra iš artezinių šulinių ir šaltinių. Atviruose rezervuaruose ir upėse labai daug bakterijų. Daugiausia bakterijų randama paviršiniuose vandens sluoksniuose, arčiau kranto. Tolstant nuo kranto ir didėjant gyliui, bakterijų mažėja. Tyras vanduo 1 ml yra 100-200 bakterijų, o užterštoje - 100-300 tūkst. ir daugiau. Dugno dumble yra daug bakterijų, ypač paviršiniame sluoksnyje, kur bakterijos sudaro plėvelę. Šioje plėvelėje yra daug sieros ir geležies bakterijų, kurios oksiduoja vandenilio sulfidą į sieros rūgštį ir taip neleidžia žuvims žūti. Dumble yra daugiau sporinių formų, o vandenyje vyrauja nesporingos formos. Pagal rūšinę sudėtį vandens mikroflora panaši į dirvožemio mikroflorą, tačiau yra ir specifinių formų. Naikinant įvairias atliekas, patekusias į vandenį, mikroorganizmai palaipsniui atlieka vadinamąjį biologinį vandens valymą.

Oro mikroflora. Oro mikroflora yra mažesnė nei dirvožemio ir vandens mikroflora. Bakterijos pakyla į orą su dulkėmis, gali ten išbūti kurį laiką, o vėliau nusėsti žemės paviršiuje ir žūti dėl mitybos stokos ar veikiamos ultravioletinių spindulių. Mikroorganizmų skaičius ore priklauso nuo geografinės zonos, reljefo, metų laiko, užterštumo dulkėmis ir kt. Kiekviena dulkių dėmė yra mikroorganizmų nešiotoja. Daugiausia bakterijų yra ore virš pramonės įmonių. Oras kaimo vietovėsšvaresnis. Dauguma grynas oras virš miškų, kalnų, snieguotų vietovių. Viršutiniuose oro sluoksniuose yra mažiau mikrobų. Oro mikrofloroje yra daug pigmentuotų ir sporas turinčių bakterijų, kurios yra atsparesnės nei kitos ultravioletiniams spinduliams.

Žmogaus kūno mikroflora.Žmogaus kūnas, net ir visiškai sveikas, visada yra mikrofloros nešiotojas. Žmogaus organizmui kontaktuojant su oru ir dirvožemiu, ant drabužių ir odos nusėda įvairūs mikroorganizmai, tarp jų ir patogeniniai (stabligės bacilos, dujų gangrena ir kt.). Dažniausiai užterštos žmogaus kūno dalys yra užterštos. E. coli ir stafilokokai randami ant rankų. Burnos ertmėje yra daugiau nei 100 rūšių mikrobų. Burnos ertmė su savo temperatūra, drėgme ir maistinių medžiagų likučiais yra puiki aplinka mikroorganizmams vystytis. Skrandyje vyksta rūgštinė reakcija, todėl dauguma jame esančių mikroorganizmų žūva. Pradedant nuo plonosios žarnos, reakcija tampa šarminė, t.y. palanki mikrobams. Storųjų žarnų mikroflora yra labai įvairi. Kiekvienas suaugęs žmogus kasdien su ekskrementais išskiria apie 18 milijardų bakterijų, t.y. daugiau asmenų nei žmonių pasaulyje. Vidaus organai, nesusiję su išorine aplinka (smegenys, širdis, kepenys, šlapimo pūslė ir tt) paprastai nėra mikrobų. Mikrobai į šiuos organus patenka tik sergant.

Bakterijų svarba žmogaus gyvenime

Fermentacijos procesai turi didelę reikšmę; Tai paprastai vadinama angliavandenių skaidymu. Taigi dėl fermentacijos pienas virsta kefyru ir kitais produktais; Pašarų silosavimas taip pat yra fermentacija. Fermentacija vyksta ir žmogaus žarnyne. Be atitinkamų bakterijų (pavyzdžiui, E. coli) žarnynas negali normaliai funkcionuoti. Gamtoje naudingas puvimas kasdieniame gyvenime yra itin nepageidaujamas (pavyzdžiui, mėsos gaminių gedimas). Fermentacija (pavyzdžiui, rūgštus pienas) ne visada naudinga. Kad maistas nesugestų, jie sūdomi, džiovinami, konservuojami, laikomi šaldytuvuose. Tai sumažina bakterijų aktyvumą.

Patogeninės bakterijos