Ar auga bakterijos? Bakterinių infekcijų diagnostika

Atliekant ultraplonų pjūvių elektroninę mikroskopiją, citoplazminė membrana yra trijų sluoksnių membrana (2 tamsūs 2,5 nm storio sluoksniai yra atskirti šviesiu tarpiniu). Savo struktūra jis yra panašus į gyvūnų ląstelių plazmalemą ir susideda iš dvigubo fosfolipidų sluoksnio su įterptu paviršiumi ir integruotais baltymais, kurie tarsi prasiskverbia per membranos struktūrą. Esant pernelyg dideliam augimui (palyginti su ląstelės sienelės augimu), citoplazminėje membranoje susidaro invaginacijos – invaginacijos sudėtingų susuktų membraninių struktūrų, vadinamų mezosomomis, pavidalu. Mažiau sudėtingos susuktos struktūros vadinamos intracitoplazminėmis membranomis.

Citoplazma

Citoplazmą sudaro tirpūs baltymai, ribonukleino rūgštys, inkliuzai ir daugybė mažų granulių - ribosomų, atsakingų už baltymų sintezę (vertimą). Bakterijų ribosomų dydis yra apie 20 nm, o sedimentacijos koeficientas – 70S, priešingai nei 80S ribosomos, būdingos eukariotų ląstelėms. Ribosominės RNR (rRNR) yra konservuoti bakterijų elementai (evoliucijos „molekulinis laikrodis“). 16S rRNR yra mažo ribosomų subvieneto dalis, o 23S rRNR yra didelio ribosomų subvieneto dalis. 16S rRNR tyrimas yra genų sistematikos pagrindas, leidžiantis įvertinti organizmų giminingumo laipsnį.
Citoplazmoje yra įvairių intarpų glikogeno granulių, polisacharidų, beta-hidroksisviesto rūgšties ir polifosfatų (volutino) pavidalu. Jie yra rezervinės medžiagos bakterijų mitybos ir energijos poreikiams tenkinti. Volutin turi afinitetą pagrindiniams dažams ir yra lengvai aptinkamas naudojant specialius dažymo metodus (pavyzdžiui, Neisser) metachromatinių granulių pavidalu. Būdingas volutino granulių išsidėstymas difterijos baciloje atsiskleidžia intensyviai dažytų ląstelių polių pavidalu.

Nukleoidas

Nukleoidas yra bakterijos branduolio atitikmuo. Jis yra centrinėje bakterijų zonoje dvigrandės DNR pavidalu, uždarytas žiedu ir sandariai supakuotas kaip rutulys. Bakterijų branduolys, skirtingai nei eukariotai, neturi branduolio apvalkalo, branduolio ir pagrindinių baltymų (histonų). Paprastai bakterijų ląstelėje yra viena chromosoma, kurią vaizduoja DNR molekulė, uždaryta žiede.
Be nukleoido, kurį vaizduoja viena chromosoma, bakterijų ląstelėje yra ekstrachromosominių paveldimumo faktorių - plazmidžių, kurios yra kovalentiškai uždari DNR žiedai.

Kapsulė, mikrokapsulė, gleivės

Kapsulė yra daugiau nei 0,2 mikrono storio gleivinė struktūra, tvirtai susieta su bakterijų ląstelės sienele ir turinti aiškiai apibrėžtas išorines ribas. Kapsulė matoma patologinės medžiagos atspauduose. Grynose bakterijų kultūrose kapsulė susidaro rečiau. Jis aptinkamas specialiais tepinėlio dažymo metodais (pavyzdžiui, pagal Burri-Gins), kurie sukuria neigiamą kapsulės medžiagų kontrastą: rašalas aplink kapsulę sukuria tamsų foną. Kapsulę sudaro polisacharidai (egzopolisacharidai), kartais polipeptidai, pavyzdžiui, juodligės baciloje ji susideda iš D-glutamo rūgšties polimerų. Kapsulė yra hidrofilinė ir apsaugo nuo bakterijų fagocitozės. Kapsulė yra antigeninė: antikūnai prieš kapsulę sukelia jos padidėjimą (kapsulės patinimo reakcija).
Daugelis bakterijų sudaro mikrokapsulę – mažesnio nei 0,2 mikrono storio gleivinę darinį, aptinkamą tik elektroniniu mikroskopu. Reikėtų atskirti nuo kapsulės gleivinius egzopolisacharidus, kurie neturi aiškių ribų. Gleivės tirpsta vandenyje.
Bakteriniai egzopolisacharidai dalyvauja sukibime (prilimpa prie substratų). Be sintezės
egzopolisacharidai, kuriuos sukelia bakterijos, yra dar vienas jų susidarymo mechanizmas: tarpląsteliniams bakterijų fermentams veikiant disacharidus. Dėl to susidaro dekstranai ir levanai.

Flagella

Bakterijų žvyneliai lemia judrumą bakterinė ląstelė. Flagela yra ploni siūlai, kilę iš citoplazminės membranos ir yra ilgesni už pačią ląstelę. Žvynelių storis 12-20 nm, ilgis 3-15 µm. Jie susideda iš 3 dalių: spiralinio siūlelio, kabliuko ir bazinio korpuso, kuriame yra strypas su specialiais diskais (1 pora diskų gramteigiamose bakterijose ir 2 poros diskų gramneigiamose bakterijose). Flagelos yra pritvirtintos prie citoplazminės membranos ir ląstelės sienelės diskais. Taip sukuriamas elektros variklio efektas su variklio strypu, kuris suka žvynelį. Flagella susideda iš baltymo - flagellino (iš flagellum - flagellum); yra H antigenas. Flagellino subvienetai yra susukti spirale.
Žvynelių skaičius įvairių rūšių bakterijose svyruoja nuo vieno (monotrich) Vibrio cholerae iki dešimčių ir šimtų žiuželių, besitęsiančių palei bakterijos (peritrich) perimetrą Escherichia coli, Proteus ir kt. ląstelės pabaiga. Amfitrichija turi vieną žvynelį arba žvynelių pluoštą priešinguose ląstelės galuose.

Išgėrė

Pili (fimbriae, villi) yra į siūlus panašūs dariniai, plonesni ir trumpesni (3-10 nm x 0,3-10 µm) už žiuželius. Pili tęsiasi nuo ląstelės paviršiaus ir susideda iš baltymo pilino, kuris turi antigeninį aktyvumą. Yra pilių, atsakingų už sukibimą, tai yra už bakterijų prijungimą prie paveiktos ląstelės, taip pat pilių, atsakingų už mitybą, vandens-druskų apykaitą ir seksualinį (F-pili), arba konjugacijos pilis. Pili yra daug - keli šimtai vienoje ląstelėje. Tačiau dažniausiai vienoje ląstelėje yra 1-3 lytiniai piliai: juos sudaro vadinamosios „vyriškos“ donorinės ląstelės, turinčios perduodamų plazmidžių (F-, R-, Col-plazmidės). Išskirtinis bruožas genitaliniai piliai yra sąveika su specialiais „vyriškais“ sferiniais bakteriofagais, kurie intensyviai adsorbuojasi ant lytinių organų pilių.

Ginčas

Sporos yra savotiška besiilsinčių firmicute bakterijų forma, t.y. bakterijos
su gramteigiamo tipo ląstelės sienelės struktūra. Sporos susidaro nepalankiomis bakterijoms egzistuoti sąlygomis (džiūvimas, maistinių medžiagų trūkumas ir kt. Bakterijos ląstelės viduje susidaro viena spora (endospora). Sporų susidarymas prisideda prie rūšies išsaugojimo ir nėra dauginimosi būdas , kaip ir sporas formuojančios Bacillus genties bakterijos, kurios neviršija ląstelės skersmens. lat. Clostridium – verpstė mėlyna spalva.

Sporų forma gali būti ovali, sferinė; vieta ląstelėje yra terminalinė, t.y. lazdos gale (stabligės sukėlėjoje), subterminalinis - arčiau lazdelės galo (botulino, dujų gangrenos sukėlėjų) ir centrinėje (juodligės baciloje). Sporos išlieka ilgą laiką dėl daugiasluoksnio apvalkalo, kalcio dipikolinato, mažo vandens kiekio ir vangų medžiagų apykaitos procesų. Esant palankioms sąlygoms, sporos sudygsta, pereina tris iš eilės stadijas: aktyvacijos, iniciacijos, dygimo.

Gyvenimas mūsų planetoje prasidėjo nuo bakterijų. Mokslininkai mano, kad čia viskas ir baigiasi. Yra juokaujama, kad ateiviai tyrinėdami Žemę negalėjo suprasti, kas yra tikrasis jos savininkas – žmogus ar bacila. Žemiau atrinkti įdomiausi faktai apie bakterijas.

Bakterija yra atskiras organizmas, kuris dauginasi dalijantis. Kuo palankesnė buveinė, tuo greičiau dalijasi. Šie mikroorganizmai gyvena visuose gyvuose daiktuose, taip pat vandenyje, maiste, supuvusiuose medžiuose ir augaluose.

Sąrašas tuo neapsiriboja. Bacilos gerai išgyvena ant daiktų, kuriuos palietė žmonės. Pavyzdžiui, ant turėklo viešajame transporte, ant šaldytuvo rankenos, ant pieštuko galo. Įdomūs faktai Apie bakterijas neseniai buvo atrasta Arizonos universitete. Jų pastebėjimais, Marse gyvena „miegantys“ mikroorganizmai. Mokslininkai įsitikinę, kad tai vienas iš gyvybės egzistavimo kitose planetose įrodymų, be to, jų nuomone, Žemėje gali „atgaivinti“ svetimas bakterijas.

Pirmą kartą mikroorganizmą optiniu mikroskopu ištyrė olandų mokslininkas Antonius van Leeuwenhoekas XVII amžiaus pabaigoje. IN šiuo metu žinomos rūšys Bacilų yra apie du tūkstančius. Visus juos galima suskirstyti į:

• kenksmingas;
• naudingas;
• neutralus.

Tuo pačiu metu žalingieji dažniausiai kovoja su naudingais ir neutraliais. Tai viena dažniausių priežasčių, kodėl žmogus suserga.

Įdomiausi faktai

Apskritai vienaląsčiai organizmai dalyvauja visuose gyvenimo procesuose.

Bakterijos ir žmonės

Nuo pat gimimo žmogus patenka į pasaulį, pilną įvairių mikroorganizmų. Vieni padeda jam išgyventi, kiti sukelia infekcijas ir ligas.

Įdomiausi faktai apie bakterijas ir žmones:

Pasirodo, bacila gali arba visiškai išgydyti žmogų, arba sunaikinti mūsų rūšį. Šiuo metu bakterijų toksinai jau egzistuoja.

Kaip bakterijos padėjo mums išgyventi?

Štai keletas įdomesnių faktų apie žmonėms naudingas bakterijas:

• kai kurios bacilų rūšys apsaugo žmones nuo alergijos;
• su bakterijų pagalba galite išmesti pavojingas atliekas (pavyzdžiui, naftos produktus);
• Be mikroorganizmų žarnyne žmogus neišgyventų.

Kaip pasakyti vaikams apie bacilas?

Vaikai yra pasirengę kalbėti apie bacilas 3-4 metų amžiaus. Norint teisingai perteikti informaciją, verta papasakoti įdomių faktų apie bakterijas. Pavyzdžiui, vaikams labai svarbu suprasti, kad yra blogi ir geri mikrobai. Kad gerieji pieną gali paversti raugintu keptu pienu. Ir taip pat, kad jie padeda pilvui virškinti maistą.

Reikia atkreipti dėmesį į piktąsias bakterijas. Pasakykite jiems, kad jie yra labai maži, todėl jų nematyti. Kad kai jie patenka į žmogaus organizmą, greitai atsiranda daug mikrobų, ir jie pradeda mus valgyti iš vidaus.

Vaikas turi žinoti, kad piktasis mikrobas nepatektų į organizmą:

• Išėję į lauką ir prieš valgydami nusiplaukite rankas.
• Nevalgykite daug saldumynų.
• Pasiskiepyk.

Geriausias būdas parodyti bakterijas yra nuotraukos ir enciklopedijos.

Ką turėtų žinoti kiekvienas studentas?

Su vyresniu vaiku geriau kalbėti ne apie mikrobus, o apie bakterijas. Svarbu pagrįsti moksleiviams įdomius faktus. Tai yra, kalbant apie rankų plovimo svarbą, galima pasakyti, kad ant tualeto rankenų gyvena 340 kenksmingų bacilų kolonijų.

Kartu galite rasti informacijos apie tai, kurios bakterijos sukelia dantų ėduonį. Taip pat pasakykite mokiniui, kad šokoladas nedideliais kiekiais turi antibakterinį poveikį.

Net pradinių klasių mokinys gali suprasti, kas yra vakcina. Tai yra tada, kai į organizmą patenka nedidelis viruso ar bakterijų kiekis, o imuninė sistema jį nugali. Štai kodėl taip svarbu pasiskiepyti.

Jau nuo vaikystės turėtų ateiti supratimas, kad bakterijų šalis yra visas pasaulis, kuris dar nėra iki galo ištirtas. Ir kol egzistuoja šie mikroorganizmai, egzistuoja ir pati žmonių rūšis.

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 Maksimalus greitis. 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 paminėtų dalykų

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 būdingi dariniai datuojami 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 skirtingos grupės Prokariotai (ypač dažnai gramteigiamose bakterijose) turi vietines CPM invaginacijas – mezosomas, 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 pasėlių sąlygų ir amžiaus, susidaro fotosintetinės membranos įvairios struktūros- pūslelės, chromatoforai, tilakoidai.

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. Jį supa išorinė membrana, kuri, kaip taisyklė, yra nelygios, išlenktos 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 žiuželių, tarp bakterijų paviršiaus struktūrų būtina paminėti ir 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 – būtina, 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:

• jos 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 keletą kartų.

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 – 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.

Mikrobiologija tiria mažiausių organizmų, vadinamų mikrobais, arba mikroorganizmais, struktūrą, gyvybinę veiklą, gyvenimo sąlygas ir vystymąsi.

„Nematomi, jie nuolat lydi žmogų, įsiveržia į jo gyvenimą arba kaip draugai, arba kaip priešai“, – sakė akademikas V. L. Omelyansky. Iš tiesų, mikrobų yra visur: ore, vandenyje ir dirvožemyje, žmonių ir gyvūnų organizme. Jie gali būti naudingi ir naudojami daugelyje maisto produktų. Jie gali būti kenksmingi, sukelti žmonių ligas, sugadinti maistą ir pan.

Mikrobus atrado olandas A. Leeuwenhoekas (1632-1723) XVII amžiaus pabaigoje, kai pagamino pirmuosius lęšius, kurie padidino 200 ar daugiau kartų. Mikrokosmosas, kurį jis pamatė, jį nustebino, Leeuwenhoekas aprašė ir aprašė mikroorganizmus, kuriuos jis atrado ant įvairių objektų. Jis padėjo pagrindą aprašomajam charakteriui naujas mokslas. Louis Pasteur (1822-1895) atradimai įrodė, kad mikroorganizmai skiriasi ne tik forma ir struktūra, bet ir gyvybinėmis funkcijomis. Pasteras nustatė, kad mielės sukelia alkoholinę fermentaciją, o kai kurie mikrobai gali sukelti žmonių ir gyvūnų infekcines ligas. Pasteuras įėjo į istoriją kaip vakcinacijos nuo pasiutligės ir juodligės metodo išradėjas. Pasaulyje žinomas indėlis į mikrobiologiją yra R. Kochas (1843-1910) - jis atrado tuberkuliozės ir choleros sukėlėjus, I. I. Mechnikova (1845-1916) - sukūrė fagocitinę imuniteto teoriją, virusologijos įkūrėjas D. I. Ivanovskis (1864- 1920), N F. Gamaleya (1859-1940) ir daugelis kitų mokslininkų.

Mikroorganizmų klasifikacija ir morfologija

Mikrobai - Tai mažyčiai, dažniausiai vienaląsčiai gyvi organizmai, matomi tik pro mikroskopą. Mikroorganizmų dydis matuojamas mikrometrais – mikronais (1/1000 mm) ir nanometrais – nm (1/1000 mikronų).

Mikrobams būdinga didžiulė rūšių įvairovė, kurios skiriasi struktūra, savybėmis, gebėjimu egzistuoti skirtingos sąlygos aplinką. Jie gali būti vienaląsčiai, daugialąsčiai Ir neląstelinis.

Mikrobai skirstomi į bakterijas, virusus ir fagus, grybus ir mieles. Yra atskiri bakterijų tipai – riketsijos, mikoplazmos, o specialią grupę sudaro pirmuonys (protozojai).

Bakterijos

Bakterijos- daugiausia vienaląsčiai mikroorganizmai, kurių dydis svyruoja nuo dešimtųjų mikrometrų, pavyzdžiui, mikoplazmos, iki kelių mikrometrų, o spirochetuose - iki 500 mikronų.

Yra trys pagrindinės bakterijų formos: sferinės (kokai), lazdelės (bacilos ir kt.), vingiuotos (vibrios, spirochetos, spirilės) (1 pav.).

Rutulinės bakterijos (kokai) Paprastai jie yra rutulio formos, bet gali būti šiek tiek ovalūs arba pupelės formos. Kokai gali būti pavieniai (mikrokokai); poromis (diplokokai); grandinių (streptokokų) arba vynuogių kekių (stafilokokų) pavidalu, pakuotėje (sarcinai). Streptokokai gali sukelti tonzilitą ir erisipelą, o stafilokokai – įvairius uždegiminius ir pūlingus procesus.

Ryžiai. 1. Bakterijų formos: 1 - mikrokokai; 2 - streptokokai; 3 - sardinės; 4 — lazdelės be sporų; 5 - lazdelės su sporomis (bacilomis); 6 - vibrijos; 7- spirochetos; 8 - spirilla (su žvyneliais); stafilokokai

Strypo formos bakterijos Dažniausiai. Strypai gali būti pavieniai, sujungti poromis (diplobakterijos) arba grandinėmis (streptobakterijos). Prie lazdelės formos bakterijų priklauso Escherichia coli, salmoneliozės, dizenterijos, vidurių šiltinės, tuberkuliozės ir kt. sukėlėjai. Kai kurios lazdelės formos bakterijos gali formuotis. ginčų. Sporas formuojantys strypeliai vadinami bacilos. Verpstės formos bacilos vadinamos klostridijos.

Sporuliacija yra sunkus procesas. Sporos labai skiriasi nuo įprastų bakterijų ląstelių. Jie turi tankų apvalkalą ir labai mažą vandens kiekį, jiems nereikia maistinių medžiagų, o dauginimasis visiškai sustoja. Sporos ilgą laiką gali atlaikyti džiūvimą, aukštą ir žemą temperatūrą ir gali išlikti gyvybingos dešimtis ir šimtus metų (judligės, botulizmo, stabligės ir kt. sporos). Patekusios į palankią aplinką, sporos sudygsta, tai yra virsta įprasta vegetatyvinio dauginimosi forma.

Susuktos bakterijos gali būti kablelio formos - vibrios, su keliomis garbanomis - spirilė, plonos susuktos lazdelės formos - spirochetos. Vibrijai priklauso choleros sukėlėjas, o sifilio sukėlėjas yra spirocheta.

bakterinė ląstelė turi ląstelės sienelę (apvalkalą), dažnai padengtą gleivėmis. Dažnai gleivės sudaro kapsulę. Ląstelės turinys (citoplazma) yra atskirtas nuo membranos ląstelės membrana. Citoplazma yra skaidri baltymų masė koloidinėje būsenoje. Citoplazmoje yra ribosomos, branduolinis aparatas su DNR molekulėmis, įvairūs rezervinių maistinių medžiagų (glikogeno, riebalų ir kt.) intarpai.

Mikoplazma - bakterijos, neturinčios ląstelės sienelės ir kurioms vystytis reikia mielėse esančių augimo faktorių.

Kai kurios bakterijos gali judėti. Judėjimas atliekamas naudojant flagellas - plonus siūlus skirtingi ilgiai atliekant sukamuosius judesius. Flagella gali būti vieno ilgo siūlelio arba ryšulio pavidalo ir gali būti visame bakterijos paviršiuje. Daugelis lazdelės formos bakterijų ir beveik visos išlenktos bakterijos turi žvynelius. Sferinės bakterijos, kaip taisyklė, neturi žvynelių ir yra nejudrios.

Bakterijos dauginasi dalijantis į dvi dalis. Dalijimosi greitis gali būti labai didelis (kas 15-20 min.), sparčiai daugėja bakterijų. Šis greitas pasidalijimas pastebimas maisto produktai ir kitų turtingų substratų maistinių medžiagų.

Virusai

Virusai- speciali mikroorganizmų grupė, kurios neturi ląstelių struktūra. Virusų dydžiai matuojami nanometrais (8-150 nm), todėl juos galima pamatyti tik naudojant elektroninį mikroskopą. Kai kurie virusai susideda tik iš baltymo ir vienos nukleino rūgšties (DNR arba RNR).

Virusai sukelia tokias įprastas žmonių ligas kaip gripas, virusinis hepatitas, tymai, taip pat gyvūnų ligas – snukio ir nagų ligą, gyvūnų marą ir daugelį kitų.

Bakteriniai virusai vadinami bakteriofagai, grybeliniai virusai - mikofagai ir tt Bakteriofagai randami visur, kur yra mikroorganizmų. Fagai sukelia mikrobų ląstelių mirtį ir gali būti naudojami tam tikrų infekcinių ligų gydymui ir profilaktikai.

Grybai yra ypatingi augalų organizmai, neturintys chlorofilo ir nesintetinami organinės medžiagos, bet reikia jau paruoštų organinių medžiagų. Todėl grybai vystosi įvairiuose substratuose, kuriuose yra maistinių medžiagų. Kai kurie grybai gali sukelti augalų ligas (vėžį ir vėlyvąjį bulvių puvimą ir kt.), vabzdžius, gyvūnus ir žmones.

Grybelinės ląstelės skiriasi nuo bakterijų ląstelių branduoliais ir vakuolėmis ir yra panašios į augalų ląsteles. Dažniausiai jie būna ilgų ir išsišakojusių arba susipynusių siūlų pavidalu - hifai. Susidarė iš hifų grybiena, arba grybiena. Grybiena gali būti sudaryta iš ląstelių, turinčių vieną ar kelis branduolius, arba būti neląstelinė, atstovaujanti vienai milžiniškai daugiabranduolei ląstelei. Vaisiakūniai vystosi ant grybienos. Kai kurių grybų kūnas gali būti sudarytas iš pavienių ląstelių, nesusidaręs grybienos (mielės ir kt.).

Grybai gali daugintis įvairiais būdais, įskaitant vegetatyvinį dėl hifų dalijimosi. Dauguma grybų dauginasi nelytiškai ir lytiškai susidarant specialioms dauginimosi ląstelėms – ginčas. Sporos, kaip taisyklė, gali ilgai išlikti išorinėje aplinkoje. Subrendusios sporos gali būti gabenamos dideliais atstumais. Patekusios į maistinę terpę, sporos greitai virsta hifais.

Didelę grybų grupę atstovauja pelėsiai (2 pav.). Gamtoje plačiai paplitę, gali augti ant maisto produktų, sudarydami gerai matomas įvairių spalvų apnašas. Maisto gedimą dažnai sukelia gleivinės grybai, kurie sudaro purią baltą ar pilką masę. Gleivinis grybas Rhizopus sukelia daržovių ir uogų „minkštąjį puvinį“, o botrytis aptraukia ir suminkština obuolius, kriaušes ir uogas. Produktų formavimosi sukėlėjai gali būti Peniillium genties grybai.

Tam tikros grybų rūšys gali ne tik sugadinti maistą, bet ir gaminti žmogui toksiškas medžiagas – mikotoksinus. Tai apima kai kurias Aspergillus genties, Fusarium genties grybų rūšis ir kt.

Naudingos tam tikrų rūšių grybų savybės naudojamos maisto ir farmacijos pramonėje bei kitose pramonės šakose. Pavyzdžiui, Peniillium genties grybai naudojami antibiotikams penicilinui gauti, o sūrių gamyboje (Roquefort ir Camembert) gamyboje naudojami Aspergillus genties grybai. citrinos rūgštis ir daug fermentų preparatų.

Aktinomicetai- mikroorganizmai, turintys bakterijų ir grybelių savybių. Savo struktūra ir biocheminėmis savybėmis aktinomicetai panašūs į bakterijas, o pagal dauginimosi pobūdį ir gebėjimą formuoti hifus bei grybieną – į grybus.

Ryžiai. 2. Pelėsių grybų rūšys: 1 - peniillium; 2- aspergilas; 3 - mukor.

Mielės

Mielės- vienaląsčiai nejudrūs mikroorganizmai, kurių dydis ne didesnis kaip 10-15 mikronų. Mielių ląstelės forma dažnai būna apvali arba ovali, rečiau – lazdelės, pusmėnulio ar citrinos formos. Mielių ląstelės savo struktūra panašios į grybus, jos taip pat turi branduolį ir vakuoles. Mielės dauginasi pumpurų, dalijimosi arba sporų būdu.

Mielės yra plačiai paplitusios gamtoje, jų galima rasti dirvožemyje ir augaluose, ant maisto produktų ir įvairių pramoninių atliekų, kuriose yra cukrų. Maisto produktuose atsiradusios mielės gali sugesti, sukelti fermentaciją arba rūgimą. Kai kurios mielių rūšys turi galimybę cukrų paversti etilo alkoholiu ir anglies dioksidu. Šis procesas vadinamas alkoholiniu fermentavimu ir plačiai naudojamas Maisto pramone ir vyno gamyba.

Kai kurios Candida mielių rūšys sukelia žmonių ligą, vadinamą kandidoze.

Bakterijos yra seniausias organizmas žemėje, taip pat paprasčiausias savo sandara. Jį sudaro tik viena ląstelė, kurią galima pamatyti ir tirti tik mikroskopu. Būdingas bruožas bakterijos yra branduolio nebuvimas, todėl bakterijos priskiriamos prokariotams.

Kai kurios rūšys sudaro mažas ląstelių grupes, tokias grupes gali supti kapsulė (dėklas). Bakterijos dydis, forma ir spalva labai priklauso nuo aplinkos.

Bakterijos pagal formą išsiskiria į lazdelės (bacila), sferines (kokius) ir vingiuotas (spirilla). Yra ir modifikuotų – kubinių, C formos, žvaigždės formos. Jų dydis svyruoja nuo 1 iki 10 mikronų. Kai kurios bakterijų rūšys gali aktyviai judėti naudodamos žiuželius. Pastarosios kartais yra dvigubai didesnės už pačią bakteriją.

Bakterijų formų rūšys

Norėdami judėti, bakterijos naudoja žvynelius, kurių skaičius skiriasi - vieną, porą ar ryšulį. Žiedynų vieta taip pat gali būti skirtinga – vienoje ląstelės pusėje, šonuose arba tolygiai paskirstyta visoje plokštumoje. Taip pat vienas iš judėjimo būdų laikomas slydimu dėl gleivių, kuriomis yra padengtas prokariotas. Dauguma jų turi vakuoles citoplazmoje. Vakuolių dujų talpos reguliavimas padeda joms judėti aukštyn arba žemyn skystyje, taip pat judėti dirvožemio oro kanalais.

Mokslininkai atrado daugiau nei 10 tūkstančių bakterijų veislių, tačiau mokslininkų teigimu, pasaulyje yra daugiau nei milijonas rūšių. bendrosios charakteristikos bakterijos leidžia nustatyti jų vaidmenį biosferoje, taip pat ištirti bakterijų karalystės struktūrą, tipus ir klasifikaciją.

Buveinės

Struktūros paprastumas ir prisitaikymo prie aplinkos sąlygų greitis padėjo bakterijoms išplisti plačiame mūsų planetos diapazone. Jie egzistuoja visur: vandenyje, dirvožemyje, ore, gyvuose organizmuose – visa tai yra priimtiniausia prokariotų buveinė.

Bakterijų buvo rasta ir ant Pietų ašigalis, ir geizeriuose. Jie randami vandenyno dugne, taip pat viršutiniuose Žemės oro apvalkalo sluoksniuose. Bakterijos gyvena visur, tačiau jų skaičius priklauso nuo palankių sąlygų. Pavyzdžiui, daug bakterijų rūšių gyvena atviruose vandens telkiniuose, taip pat dirvožemyje.

Struktūriniai bruožai

Bakterijos ląstelė išsiskiria ne tik tuo, kad neturi branduolio, bet ir tuo, kad nėra mitochondrijų ir plastidžių. Šio prokarioto DNR yra specialioje branduolinėje zonoje ir atrodo kaip nukleoidas, uždarytas žiede. Bakterijose ląstelės struktūrą sudaro ląstelės sienelė, kapsulė, kapsulės tipo membrana, žvyneliai, pilis ir citoplazminė membrana. Vidinę struktūrą sudaro citoplazma, granulės, mezosomos, ribosomos, plazmidės, inkliuzai ir nukleoidas.

Bakterijos ląstelės sienelė atlieka gynybos ir palaikymo funkciją. Dėl pralaidumo per jį gali laisvai tekėti medžiagos. Šiame apvalkale yra pektino ir hemiceliuliozės. Kai kurios bakterijos išskiria specialias gleives, kurios gali padėti apsisaugoti nuo išsausėjimo. Gleivės sudaro kapsulę – polisacharidą cheminė sudėtis. Šioje formoje bakterija gali atlaikyti net labai aukštą temperatūrą. Jis atlieka ir kitas funkcijas, pavyzdžiui, sukibimą su bet kokiais paviršiais.

Bakterijos ląstelės paviršiuje yra plonų baltymų skaidulų, vadinamų pili. Jų gali būti labai daug. Pili padeda ląstelei perduoti genetinę medžiagą ir taip pat užtikrina sukibimą su kitomis ląstelėmis.

Po sienos plokštuma yra trijų sluoksnių citoplazminė membrana. Jis garantuoja medžiagų transportavimą, taip pat vaidina svarbų vaidmenį formuojant sporas.

Bakterijų citoplazma 75 procentai yra sudaryta iš vandens. Citoplazmos sudėtis:

• Žuvytės;
• mezosomos;
• amino rūgštys;
• fermentai;
• pigmentai;
• cukraus;
• granulės ir intarpai;
• nukleoidas

Metabolizmas prokariotuose yra įmanomas tiek su deguonimi, tiek be jo. Dauguma jų minta jau paruoštomis organinės kilmės maisto medžiagomis. Labai nedaug rūšių sugeba sintetinti organines medžiagas iš neorganinių. Tai mėlynai žalios bakterijos ir melsvadumbliai, suvaidinusios reikšmingą vaidmenį formuojant atmosferą ir jos prisotinimą deguonimi.

Reprodukcija

Palankiomis dauginimuisi sąlygomis jis vykdomas pumpurais arba vegetatyviškai. Nelytinis dauginimasis vyksta tokia seka:

1. Bakterijos ląstelė pasiekia maksimalų tūrį ir turi būtinų maistinių medžiagų.
2. Ląstelė pailgėja, o viduryje atsiranda pertvara.
3. Nukleotidų dalijimasis vyksta ląstelės viduje.
4. Pagrindinė ir atskirta DNR skiriasi.
5. Ląstelė dalijasi pusiau.
6. Likutinis dukterinių ląstelių susidarymas.

Taikant šį dauginimosi būdą genetine informacija nesikeičiama, todėl visos dukterinės ląstelės bus tiksli motinos kopija.

Įdomesnis yra bakterijų dauginimosi procesas nepalankiomis sąlygomis. Apie bakterijų lytinio dauginimosi galimybes mokslininkai sužinojo palyginti neseniai – 1946 m. Bakterijos nesiskirsto į moteriškas ir reprodukcines ląsteles. Tačiau jų DNR yra nevienalytė. Kai dvi tokios ląstelės priartėja viena prie kitos, jos suformuoja kanalą DNR pernešimui ir įvyksta vietų apsikeitimas – rekombinacija. Procesas gana ilgas, jo rezultatas – du visiškai nauji asmenys.

Daugumą bakterijų labai sunku pamatyti pro mikroskopą, nes jos neturi savo spalvos. Nedaug veislių yra violetinės arba žalios spalvos dėl bakteriochlorofilo ir bakteriopurpurino kiekio. Nors pažvelgus į kai kurias bakterijų kolonijas paaiškėja, kad jos į aplinką išskiria spalvotas medžiagas ir įgauna ryškią spalvą. Norint išsamiau ištirti prokariotus, jie dažomi.

klasifikacija

Bakterijų klasifikavimas gali būti pagrįstas tokiais rodikliais kaip:

• Forma
• keliavimo būdas;
• energijos gavimo būdas;
• atliekos;
• pavojaus laipsnis.

Bakterijų simbiontai gyvena bendruomenėje su kitais organizmais.

Bakterijos saprofitai gyvena ant jau mirusių organizmų, produktų ir organinės atliekos. Jie prisideda prie puvimo ir fermentacijos procesų.

Puvimas išvalo gamtą nuo lavonų ir kitų organinių atliekų. Be irimo proceso gamtoje nebūtų medžiagų ciklo. Taigi koks yra bakterijų vaidmuo medžiagų cikle?

Puvimo bakterijos yra baltymų junginių, taip pat riebalų ir kitų azoto turinčių junginių skaidymo procese. Atlikę sudėtingą cheminę reakciją, jie nutraukia ryšius tarp organinių organizmų molekulių ir sulaiko baltymų molekules bei aminorūgštis. Skildamos molekulės išskiria amoniaką, sieros vandenilį ir kitas kenksmingas medžiagas. Jie yra nuodingi ir gali sukelti apsinuodijimą žmonėms ir gyvūnams.

Puvimo bakterijos greitai dauginasi joms palankiomis sąlygomis. Kadangi tai ne tik naudingos, bet ir kenksmingos bakterijos, siekdami išvengti ankstyvo produktų puvimo, žmonės išmoko juos apdoroti: džiovinti, marinuoti, sūdyti, rūkyti. Visi šie gydymo metodai naikina bakterijas ir neleidžia joms daugintis.

Fermentacijos bakterijos fermentų pagalba sugeba skaidyti angliavandenius. Žmonės šį gebėjimą pastebėjo dar senovėje ir iki šiol iš tokių bakterijų gamina pieno rūgšties produktus, actą ir kitus maisto produktus.

Bakterijos, dirbdamos kartu su kitais organizmais, atlieka labai svarbų cheminį darbą. Labai svarbu žinoti, kokios yra bakterijų rūšys ir kokią naudą ar žalą jos atneša gamtai.

Reikšmė gamtoje ir žmogui

Didelė daugelio rūšių bakterijų svarba jau buvo pažymėta aukščiau (skilimo ir įvairių tipų fermentacija), t.y. atlieka sanitarinį vaidmenį Žemėje.

Bakterijos taip pat vaidina didžiulį vaidmenį anglies, deguonies, vandenilio, azoto, fosforo, sieros, kalcio ir kitų elementų cikle. Daugelis bakterijų rūšių prisideda prie aktyvaus atmosferos azoto fiksavimo ir paverčia jį organine forma, taip padidindamos dirvožemio derlingumą. Ypač svarbios yra tos bakterijos, kurios skaido celiuliozę, kuri yra pagrindinis dirvožemio mikroorganizmų gyvavimo anglies šaltinis.

Sulfatus redukuojančios bakterijos dalyvauja formuojantis naftai ir vandenilio sulfidui gydomajame purve, dirvožemyje ir jūrose. Taigi, vandenilio sulfido prisotintas vandens sluoksnis Juodojoje jūroje yra sulfatus redukuojančių bakterijų gyvybinės veiklos rezultatas. Šių bakterijų veikla dirvose lemia sodos susidarymą ir dirvožemio įdruskėjimą. Sulfatus mažinančios bakterijos paverčia maistines medžiagas ryžių plantacijų dirvožemyje į formą, kuri tampa prieinama pasėlių šaknims. Šios bakterijos gali sukelti metalinių požeminių ir povandeninių konstrukcijų koroziją.

Dėl gyvybinės bakterijų veiklos dirvožemis išlaisvinamas nuo daugelio produktų ir kenkėjų ir yra pripildytas vertingų maistinių medžiagų. Baktericidiniai preparatai sėkmingai naudojami kovojant su daugelio rūšių vabzdžiais kenkėjais (kukurūzų dygliuokliais ir kt.).

Naudojama daugybė bakterijų rūšių įvairios pramonės šakos acetono, etilo ir butilo alkoholių gamybos pramonė, acto rūgštis, fermentai, hormonai, vitaminai, antibiotikai, baltyminiai-vitamininiai preparatai ir kt.

Be bakterijų neįmanomi odos rauginimo, tabako lapų džiovinimo, šilko, gumos gamybos, kakavos, kavos, kanapių, linų ir kitų karnienos pluoštinių augalų mirkymo, raugintų kopūstų mirkymo, valymo procesai. Nuotekos, metalo išplovimas ir kt.