Бактерии разные виды. Полезные бактерии для кишечника

Организм бактерии представлен одной единственной клеткой. Формы бактерий разнообразны. Строение бактерий отличается от строения клеток животных и растений.

В клетке отсутствует ядро, митохондрии и пластиды. Носитель наследственной информации ДНК, расположена в центре клетки в свернутом виде. Микроорганизмы, которые не имеют настоящего ядра, относятся к прокариотам. Все бактерии — прокариоты.

Предполагается, что на земле существует свыше миллиона видов этих удивительных организмов. К настоящему времени описано около 10 тыс. видов.

Бактериальная клетка имеет стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с включениями и нуклеотид. Из дополнительных структур некоторые клетки имеют жгутики, пили (механизм для слипания и удержания на поверхности) и капсулу. При неблагоприятных условиях некоторые бактериальные клетки способны образовывать споры. Средний размер бактерий 0,5-5 мкм.

Внешнее строение бактерий

Рис. 1. Строение бактериальной клетки.

Клеточная стенка

• Клеточная стенка бактериальной клетки является для нее защитой и опорой. Она придает микроорганизму свою, специфическую форму.
• Клеточная стенка проницаема. Через нее проходят питательные вещества внутрь и продукты обмена (метаболизма) наружу.
• Некоторые виды бактерий вырабатывают специальную слизь, которая напоминает капсулу, предохраняющую их от высыхания.
• У некоторых клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают им передвигаться.
• У бактериальных клеток, которые при окрашивании по Граму приобретают розовую окраску (грамотрицательные ), клеточная стенка более тонкая, многослойная. Ферменты, благодаря которым происходит расщепление питательных веществ, выделяются наружу.
• У бактерий, которые при окрашивании по Граму приобретают фиолетовую окраску (грамположительные ), клеточная стенка толстая. Питательные вещества, которые поступают в клетку, расщепляются в периплазматическом пространстве (пространство между клеточной стенкой и мембраной цитоплазмы) гидролитическими ферментами.
• На поверхности клеточной стенки имеются многочисленные рецепторы. К ним прикрепляются убийцы клеток — фаги, колицины и химические соединения.
• Липопротеиды стенки у некоторых видов бактерий являются антигенами, которые называются токсинами.
• При длительном лечении антибиотиками и по ряду других причин некоторые клетки теряют оболочку, но сохраняют способность к размножению. Они приобретают округлую форму — L-форму и могут длительно сохраняться в организме человека (кокки или палочки туберкулеза). Нестабильные L-формы обладают способностью принимать первоначальный вид (реверсия).

Рис. 2. На фото строение бактериальной стенки грамотрицательных бактерий (слева) и грамположительных (справа).

Капсула

При неблагоприятных условиях внешней среды бактерии образуют капсулу. Микрокапсула плотно прилегает к стенке. Ее можно увидеть только в электронном микроскопе. Макрокапсулу часто образуют патогенные микробы (пневмококки). У клебсиеллы пневмонии макрокапсула обнаруживаются всегда.

Рис. 3. На фото пневмококк. Стрелками указана капсула (электронограмма ультратонкого среза).

Капсулоподобная оболочка

Капсулоподобная оболочка представляет собой образование, непрочно связанное с клеточной стенкой. Благодаря бактериальным ферментам капсулоподобная оболочка покрывается углеводами (экзополисахаридами) внешней среды, благодаря чему обеспечивается слипание бактерий с разными поверхностями, даже совершенно гладкими.

Например, стрептококки, попадая в организм человека, способны слипаться с зубами и сердечными клапанами.

Функции капсулы многообразны:

• защита от агрессивных условий внешней среды,
• обеспечение адгезии (слипанию) с клетками человека,
• обладая антигенными свойствами, капсула оказывает токсический эффект при внедрении в живой организм.

Рис. 4. Стрептококки способны слипаться с эмалью зубов и вместе с другими микробами являются причиной кариеса.

Рис. 5. На фото поражение митрального клапана при ревматизме. Причина — стрептококки.

Жгутики

• У некоторых бактериальных клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают передвигаться. В составе жгутиков находится сократительный белок флагелин.
• Количество жгутиков может быть разным — один, пучок жгутиков, жгутики на разных концах клетки или по всей поверхности.
• Движение (беспорядочное или вращательное) осуществляется в результате вращательного движения жгутиков.
• Антигенные свойства жгутиков оказывают токсический эффект при заболевании.
• Бактерии, не имеющие жгутиков, покрываясь слизью, способны скользить. У водных бактерий содержатся вакуоли в количестве 40 — 60, наполненные азотом.

Они обеспечивают погружение и всплытие. В почве бактериальная клетка передвигается по почвенным каналам.

Рис. 6. Схема прикрепления и работы жгутика.

Рис. 7. На фото разные типы жгутиковых микробов.

Рис. 8. На фото разные типы жгутиковых микробов.

Пили

• Пили (ворсинки, фимбрии) покрывают поверхность бактериальных клеток. Ворсинка представляет собой винтообразно скрученную тонкую полую нить белковой природы.
• Пили общего типа обеспечивают адгезию (слипание) с клетками хозяина. Их количество огромно и составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч. С момента прикрепления начинается любой .
• Половые пили способствуют переносу генетического материала от донора реципиенту. Их количество от 1 до 4-х на одну клетку.

Рис. 9. На фото кишечная палочка. Видны жгутики и пили. Фото сделано при помощи туннельного микроскопа (СТМ).

Рис. 10. На фото видны многочисленные пили (фимбрии) у кокков.

Рис. 11. На фото бактериальная клетка с фимбриями.

Цитоплазматическая мембрана

• Цитоплазматическая мембрана располагается под клеточной стенкой и представляет собой липопротеин (до 30% липидов и до 70% протеинов).
• У разных бактериальных клеток разный липидный состав мембран.
• Мембранные белки выполняют множество функций. Функциональные белки представляют собой ферменты, благодаря которым на цитоплазматической мембране происходит синтез разных ее компонентов и др.
• Цитоплазматическая мембрана состоит из 3-х слоев. Двойной фосфолипидный слой пронизан глобулинами, которые обеспечивают транспорт веществ в бактериальную клетку. При нарушении ее работы клетка погибает.
• Цитоплазматическая мембрана принимает участие в спорообразовании.

Рис. 12. На фото отчетливо видна тонкая клеточная стенка (КС), цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) и нуклеотид в центре (бактерия Neisseria catarrhalis).

Внутреннее строение бактерий

Рис. 13. На фото строение бактериальной клетки. Строение клетки бактерии отличается от строения клеток животных и растений — в клетке отсутствует ядро, митохондрии и пластиды.

Цитоплазма

Цитоплазма на 75% состоит из воды, остальные 25% приходится на минеральные соединения, белки, РНК и ДНК. Цитоплазма всегда густая и неподвижная. В ней содержатся ферменты, некоторые пигменты, сахара, аминокислоты, запас питательных веществ, рибосомы, мезосомы, гранулы и всевозможные другие включения. В центре клетки концентрируется вещество, которое несет наследственную информацию — нуклеоид.

Гранулы

Гранулы состоят из соединений, которые являются источником энергии и углерода.

Мезосомы

Мезосомы — производные клетки. Имеют разную форму — концентрические мембраны, пузырьки, трубочки, петли и др. Мезосомы имеют связь с нуклеоидом. Участие в делении клетки и спорообразовании — их основное предназначение.

Нуклеоид

Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.

Рис. 14. На фото срез бактериальной клетки. В центральной части виден нуклеотид.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой автономные молекулы, свернутые в кольцо, двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.

Рис. 15. На фото бактериальная плазмида. Фото сделано с помощью электронного микроскопа.

Рибосомы

Рибосомы бактериальной клетки участвуют в синтезе белка из аминокислот. Рибосомы бактериальных клеток не объединены в эндоплазматическую сеть, как у клеток, имеющих ядро. Именно рибосомы часто становятся «мишенью» для многих антибактериальных препаратов.

Включения

Включения — продукты метаболизма ядерных и безъядерных клеток. Представляют собой запас питательных веществ: гликоген, крахмал, сера, полифосфат (валютин) и др. Включения часто при окраске приобретают иной вид, чем цвет красителя. По валютину можно диагностировать .

Формы бактерий

Форма бактериальной клетки и ее размер имеет большое значение при их идентификации (распознании). Самые распространенные формы — шаровидная, палочковидная и извитая.

Таблица 1. Основные формы бактерий.

Шаровидные бактерии

Шаровидные бактерии называют кокками (от греческого coccus — зерно). Располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками и как гроздья винограда. Данное расположение зависит от способа деления клетки. Самые вредные микробы — стафилококки и стрептококки.

Рис. 16. На фото микрококки. Бактерии круглые, гладкие, имеют белую, желтую и красную окраску. В природе микрококки распространены повсеместно. Живут в разных полостях человеческого организма.

Рис. 17. На фото бактерии диплококки — Streptococcus pneumoniae.

Рис. 18. На фото бактерии сарцины. Кокковидные бактерии соединяются в пакеты.

Рис. 19. На фото бактерии стрептококки (от греческого «стрептос» — цепочка).

Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Рис. 20. На фото бактерии «золотистые» стафилококки. Располагаются, как «гроздья винограда». Скопления имеют золотистую окраску. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Палочковидные бактерии

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они имеют цилиндрическую форму. Самым ярким представителем этой группы является бацилла . К бациллам относятся чумные и гемофильные палочки. Концы палочковидных бактерий могут быть заострены, закруглены, обрублены, расширены или расщеплены. Форма самих палочек может быть правильной и неправильной. Они могут располагаться по одной, по две или образовывать цепочки. Некоторые бациллы называют коккобациллами, так как они имеют округлую форму. Но, все же, их длина превышает ширину.

Диплобациллы — сдвоенные палочки. Сибиреязвенные палочки образовывают длинные нити (цепочки).

Образование спор изменяет форму бацилл. В центре бацилл споры образуются у маслянокислых бактериях, придавая им вид веретена. У столбнячных палочек — на концах бацилл, придавая им вид барабанных палочек.

Рис. 21. На фото бактериальная клетка палочковидной формы. Видны множественные жгутики. Фото сделано с помощью электронного микроскопа. Негатив.

Рис. 22. На фото бактерии палочковидной формы, образующие цепочки (сибиреязвенные палочки).

Существуют бактерии, которые очень полезны. В организме каждого человека находится от полутора до двух с половиной килограмм таких бактерий. Сообщества бактерий называют микробиотой, их численность достигает нескольких миллионов. Они влияют на здоровую и нормальную жизнедеятельность организма. Без них кожа, ЖКТ, дыхательные пути были бы разрушены под действием патогенных микроорганизмов.

Полезные бактерии, живущие в кишечнике

От нормального функционирования желудочно-кишечного тракта зависит вся иммунная система организма. Защитные процессы снижаются и дестабилизируется иммунная система в случае, если видовой состав микробиоты в организме нарушен. Полезные бактерии создают в кишечнике кислую среду, которая является пагубной для болезнетворных микроорганизмов. Кроме этого, полезные бактерии помогают переваривать и усваивать растительную пищу, с которой кишечные ферменты сами по себе не справляются. Эти бактерии участвуют в выработке витаминов, поддерживающих обменные процессы в соединительной ткани, помогают добывать энергию из углеводов, регулируют деятельность нервной системы, способствуют выработке антигенов.

Когда говорят о полезных бактериях кишечника подразумевают два вида бактерий - это бифидо- и лактобактерии, которые составляют от 5% до 15% от общего числа бактерий кишечника. Их деятельность крайне важна, поскольку они положительно влияют на другие микроорганизмы, стабилизируют кишечную микрофлору. Важно поддерживать численность кисломолочных бактерий употребляя в пищу кефир и йогурты, которые будут способствовать размножению и укреплению кишечной микрофлоры. Крайне важно употреблять продукты, содержащие лактобактерии при дисбактериозе, после приема антибиотиков. В противном случае восстановить иммунные процессы очень сложно

Биологический щит

Много полезных бактерий населяют эпителиальные ткани человека, как внутренние, так и внешние. Они находятся в авангарде защиты и препятствуют проникновению патогенных микроорганизмов. Основными из таких бактерий являются стафилококки стрептококки и микрококки.

Микрофлора человека значительно изменилась, поскольку он перешел от жизни в естественных условиях к городской, и часто использует моющие средства. Таким образом, бактерии современного человека и человека жившего в прошлом значительно отличаются. Организм научился отличать опасные виды от не опасных, но при этом любой стрептококк при попадании в кровь может вызывать серьезные заболевания. Следует заметить, что избыток бактерий как на коже, так и в дыхательных путях может стать причиной появления различных недугов и неприятного запаха. На сегодняшний день выявлены специальные микроорганизмы способные окислять аммоний. Регулярное применение препаратов с такими бактериями способствует заселению кожи новыми организмами в результате чего не только исчезают заболевания и неприятный запах, но и меняется структура кожи, например, открываются поры.

Микрофлора каждого человека изменяется очень быстро в зависимости от индивидуальных особенностей организма и окружающей среды в которой он находится. В этом можно увидеть как плюсы, так и минусы, поскольку численность и видовой состав бактерий может изменяться самостоятельно. Различные микроорганизмы требуют различных веществ. Чем разнообразие пища человека, чем больше она привязана к сезонному спектру продуктов, тем больше будет полезных микроорганизмов. Но если еда насыщенна антибиотиками, консервантами, различными химическими красителями, то бактерии не выдерживают такой нагрузки и могут погибнуть. При этом исчезают как патогенные, так и полезные организмы. В результате микрофлора человека уничтожается, что влечет за собой появление различных болезней.

Однако микробам организма можно помочь. Для этого не нужно долгих месяцев и потребуется всего лишь несколько дней. Сегодня биотехнологическим производством создано большое количество пробиотиков, которые содержат живые бактерии и пребиотиков - продуктов, поддерживающих жизнедеятельность бактерий. Единственная проблема в том, что у каждого человека такие вещества действуют по-разному. Исследования показывают, что применение этих продуктов при дисбактериозе может улучшить состояние организма на 80%, а может вообще не оказывает никакого действия. Как только вещества начнут действовать - человек сразу почувствует улучшение своего состояния. Однако если ситуация не меняется, то стоит корректировать систему лечения. Существуют специальные тесты, которые направлены на определение генома бактерий. Они помогают выявить необходимый вариант питания и дополнительную бактериальную терапию для установления баланса микроорганизмов в организме.

Часто человек не ощущает нарушение бактериального микроклимата, однако если есть сонливость, частые болезни или аллергические реакции, то всё это указывает на дисбактериоз. Особенно к таким разладам микрофлоры организма подвержены жители городов и мегаполисов, и если ничего не делать, то непременно возникают проблемы со здоровьем. На микрофлору положительно влияют разгрузочные диеты, голодание, пища, обогащенная овощами, натуральными крупами и кашами, кисломолочными продуктами и т. д.

Вредные микроорганизмы

Первые микроорганизмы появились на Земле несколько миллиардов лет назад. Путем эволюции они совершенствовались и осваивали новые ареалы обитания. Сейчас прокариоты распространены повсеместно. Высокая степень выживаемости обусловлена наличием «прыгающих генов», которые несут в себе приобретённые достижения. Микроорганизмы способны передавать друг другу такие гены из поколения в поколение.

Микрофлора человека

Человек и бактерии существуют друг с другом нераздельно. Простейшие способны приносить как пользу, так и вред. Из всех известных бактерий, находящихся на поверхности и внутри человеческого организма 99% - это полезные и только 1% относится к патогенной микрофлоре. Однако именно эта малая часть наносит значительный ущерб здоровью и поэтому одно упоминание слова «бактерия» носит негативный характер. Микробы существуют везде: в мочевом пузыре, влагалище, дыхательных путях, кишечнике, на слизистых оболочках и т. д. Нужный баланс поддерживается специальными бактериями, обеспечивающими иммунитет, защищающими организм человека от действия патогенов.

Вредные бактерии, передающиеся по воздуху

Поскольку воздушная среда не является естественной средой обитания бактерий они пребывают в воздухе временно, попадая в него из почвы, от растений животных. Инфекция распространяется воздушно-капельным путем. Так могут передаваться бактериальные и вирусные инфекции, различные простейшие, грибы. Эти микроорганизмы вызывают такие заболевания, как ветряная оспа, грипп, скарлатина, туберкулез, коклюш, стрептококковые инфекции и др.

Вредоносные бактерии, находящиеся в воде

Водная среда является хорошим местом обитания для различных бактерий. В одном кубическом сантиметре насчитывается миллион различных микробов. Вредные микробы попадают в воду из промышленных предприятий, с сельскохозяйственными отходами, выбросами жизнедеятельности населённых пунктов. Зараженная вода является опасным источником холеры, дизентерии, дифтерии, кори и других опасных заболеваний. Нужно отметить, что возбудители холеры или туберкулеза в водной среде могут пребывать значительное количество времени.

Вредные почвенные бактерии

Почва является естественным местом обитания бактерий. В поверхностном слое (30 см) одного гектара земли находится около 30 тонн микроорганизмов. Среди них могут быть полезные, расщепляющие растительные остатки до аминокислот. Таким образом они берут активное участие в процессах гниения. Однако многие из бактерий являются вредными для человека, например, поражают продукты питания. Для предупреждения порчи нужна специальная обработка продуктов, например, стерилизация, копчение, замораживание или засолка. Некоторые виды настолько активны, что могут поражать даже замороженные или соленые продукты, вызывая опасные заболевания, например, ботулизм, столбняк, различные виды гангрен и сибирскую язву.

Вредные бактерии, повреждающие древесину

Микроорганизмы естественным путем, благодаря наличию специальных ферментов способны разлагать целлюлозную клетчатку. К таким сапрофитам относят грибы. Некоторые могут окрашивать древесину в разные цвета, при этом поражая деревянные постройки, что способствует скорейшему их разрушению. Особенно активна деятельность таких грибов в деревянных сельскохозяйственных сооружениях.

Вредные бактерии пищевых продуктов

Продукты в которых находятся вредные бактерии являются опасными источниками болезней и могут вызывать такие заболевания, как сальмонеллёз, дизентерия, брюшной тиф, холера и многие другие. Например, токсины ботулизма вызывают сильные токсикологические поражения организма, маслянокислые бактерии портят сыры и молочную продукцию вызывая их порчу, появление неприятного запаха, изменение цвета. Уксусная палочка вызывает прокисание слабоалкогольной продукции, например, пива и вина. Микрококки вызывают гниение белков, появление гнилостного запаха. Широко распространены плесневые грибы, поражающие белковую и углеводную продукцию, изготавливаемую человеком.

Большинство людей рассматривают разные организмы-бактерии исключительно как вредные частицы, способные провоцировать развитие разных патологических состояний. Тем не менее, как утверждают ученые, мир этих организмов очень разнообразен. Существуют откровенно опасные бактерии, несущие опасность нашему телу, но есть и полезные – те, которые обеспечивают нормальное функционирование наших органов и систем. Попробуем немного разобраться в этих понятиях и рассмотреть отдельные виды подобных организмов. Поговорим про бактерии в природе вредные и полезные для человека.

Полезные бактерии

Ученые говорят о том, что бактерии стали самыми первыми жителями нашей большой планеты, и именно благодаря им на Земле сейчас есть жизнь. В течение многих миллионов лет эти организмы постепенно подстраивались под постоянно меняющиеся условия существования, они меняли свой вид и среду обитания. Бактерии смогли приспособиться к окружающему пространству и смогли выработать новые и уникальные методики жизнеобеспечения, среди которых многократные биохимические реакции – катализ, фотосинтез и даже казалось бы простое дыхание. Сейчас бактерии сосуществуют с человеческими организмами, и такое сотрудничество отличается некоторой гармоничностью, ведь такие организмы способны приносить настоящую пользу.

После того, как маленький человек появляется на свет, бактерии тут же начинают проникать внутрь его организма. Они внедряются сквозь дыхательные пути вместе с воздухом, попадают в тело вместе с грудным молоком и пр. Весь организм оказывается пропитан разными бактериями.

Их число точно подсчитать невозможно, однако некоторые ученые смело говорят о том, что количество таких организмом сравнимо с количеством всех клеточек. Один лишь пищеварительный тракт является домом для четырехсот разновидностей разных живых бактерий. Считается, что определенная их разновидность может расти лишь в конкретном месте. Так молочнокислые бактерии способны расти и размножаться в кишечнике, прочие оптимально чувствуют себя в ротовой полости, еще какие-то проживают лишь на коже.

За много лет сосуществования человек и такие частицы смогли воссоздать оптимальные для обеих групп условия сотрудничества, которые можно охарактеризовать как полезный симбиоз. При этом бактерии и наш организм объединяют свои возможности, при этом каждая из сторон остается в плюсе.

Бактерии способны собирать на своей поверхности частицы различных клеточек, именно поэтому иммунитет не воспринимает их враждебно и не атакует. Однако после того, как органы и системы подвергаются воздействию вредных вирусов, полезные бактерии поднимаются на защиту и попросту преграждают путь возбудителям болезни. При существовании в пищеварительном тракте, такие вещества также приносят ощутимую пользу. Они занимаются переработкой остатков пищи, выделяя при этом значительное количество тепла. Оно в свою очередь передается близлежащим органам, да и переносится по всему телу.

Дефицит полезных бактерий в организме либо изменение их количества становится причиной развития разных патологических состояний. Такая ситуация может развиться на фоне приема антибиотиков, которые эффективно уничтожают, как вредные, так и полезные бактерии. Для коррекции количества полезных бактерий могут потребляться специальные препараты - пробиотики.

Вредные бактерии

Однако стоит помнить о том, что далеко не все бактерии – это друзья человека. Среди них хватает и опасных разновидностей, способных приносить лишь вред. Такие организмы после проникновения в наше тело становятся причиной развития разнообразных бактериальных недугов. Таковыми являются разные простуды, некоторые разновидности пневмонии, а кроме того сифилис, столбняк и прочие болезни, даже смертельно опасные. Также есть заболевания подобного типа, которые передаются воздушно-капельным путем. Это опасный туберкулез, коклюш и пр.

Значительное количество недугов, провоцируемых вредными бактериями, развиваются по причине потребления недостаточно качественной пищи, немытых и необработанных овощей и фруктов, сырой воды, недостаточно прожаренного мяса. От таких заболеваний можно уберечься, соблюдая нормы и правила гигиены. Примером подобных опасных недугов являются дизентерия, брюшной тиф и пр.

Проявления заболеваний, развившихся в результате атаки бактерий – это результат патологического влияния ядов, которые продуцируют данные организмы, либо которые формируются на фоне их разрушения. Человеческий организм способен избавиться от них благодаря естественной защите, которая основывается на процессе фагоцитоза бактерий белыми тельцами крови, а также на иммунной системе, которая синтезирует антитела. Последние проводят связку чужеродных белков и углеводов, а затем попросту устраняют их из кровотока.

Также вредные бактерии могут уничтожаться при помощи природных и синтетических медикаментов, наиболее известным из которых является пенициллин. Все лекарства подобного типа являются антибиотиками, они отличаются в зависимости от активного компонента и от схемы действия. Некоторые из них способны разрушать клеточные оболочки бактерий, другие же приостанавливают процессы их жизнедеятельности.

Итак, в природе есть масса бактерий, способных приносить человеку пользу и вред. К счастью, современный уровень развития медицины, позволяет справиться с большинством патологических организмов такого рода.

Строение

Бактерии - очень мелкие живые организмы. Их можно видеть только под микроскопом с очень сильным увеличением. Все бактерии одноклеточные. Внутреннее строение клетки бактерий не похоже на клетки растений и животных. У них нет ни ядра, ни пластид. Ядерное вещество и пигменты имеются, но в "распыленном" состоянии. Форма разнообразна.

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой – клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи – капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула – не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, - нуклеиновая кислота – ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

Образование спор

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий. Споры – не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий – это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях. Споры у бактерий служат для перенесения неблагоприятных условий. Они образуются из внутренней части содержимого клетки. При этом вокруг споры формируется новая, более плотная оболочка. Споры могут переносить очень низкие температуры (до - 273 °С) и очень высокие. Споры не погибают при кипячении воды.

Питание

Многие бактерии имеют хлорофилл и другие пигменты. Они осуществляют фотосинтез, подобно растениям (цианобактерии, пурпурные бактерии). Другие бактерии получают энергию из неорганических веществ - серы, соединений железа и других, но источник углерода, как и при фотосинтезе, - углекислый газ.

Размножение

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее. После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес – 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.

Роль бактерий в природе. Распространение и экология

Бактерии распространены повсеместно: в водоемах, воздухе, почве. В воздухе их меньше всего (но не в местах скопления людей). В водах рек их может быть до 400 000 в 1 см 3 , а в почве - до 1 000 000 000 в 1 г. Бактерии по-разному относятся к кислороду: для одних он необходим, для других губителен. Для большинства бактерий наиболее благоприятны температуры между +4 и +40 °С. Прямой солнечный свет вызывает гибель многих бактерий.

Встречаясь в огромном количестве (число их видов достигает 2500), бактерии играют исключительно важную роль во многих природных процессах. Вместе с грибами и почвенными беспозвоночными животными они участвуют в процессах разложения растительных остатков (опадающие листья, ветки и т.п.) до перегноя. Деятельность сапрофитных бактерий приводит к образованию минеральных солей, которые усваиваются корнями растений. Клубеньковые бактерии, живущие в тканях корней мотыльковых, а также некоторые свободноживущие бактерии обладают замечательной способностью усваивать атмосферный азот, недоступный для растений. Таким образом, бактерии участвуют в круговороте веществ в природе.

Микрофлора почвы. Количество бактерий в почве чрезвычайно велико – сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв. На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков. Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора – один из факторов образования почв. Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, - ризосферной микрофлорой.

Микрофлора водоёмов. Вода – природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается. Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая – 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные. По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.

Микрофлора воздуха. Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Микрофлора организма человека. Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками – прекрасная среда для развития микроорганизмов. Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре. Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.

Значение бактерий в жизни человека

Большое значение имеют процессы брожения; так называют в основном разложение углеводов. Так, в результате брожения молоко превращается в кефир и другие продукты; силосование кормов - тоже брожение. Брожение происходит и в кишечнике человека. Без соответствующих бактерий (например, кишечной палочки) кишечник нормально не может функционировать. Гниение, полезное в природе, крайне нежелательно в быту (например, порча мясных продуктов). Не всегда полезно и брожение (например, скисание молока). Чтобы продукты не портились, их солят, сушат, консервируют, держат в холодильниках. Таким образом снижают деятельность бактерий.

Патогенные бактерии

Где в теле человека обосновались бактерии:

1. Большинство из них населяют кишечник, обеспечивая гармоничную микрофлору.
2. Они живут на слизистых, в том числе, в ротовой полости.
3. Множество микроорганизмов населяют кожные покровы.

За что отвечают микроорганизмы:

1. Они поддерживают иммунную функцию. При недостатке полезных микробов организм сразу же подвергается атаке вредных.
2. Питаясь компонентами растительной пищи, бактерии помогают пищеварению. Основная доля продуктов, которая достигает толстого кишечника, переваривается именно благодаря бактериям.
3. Пользакишечных микроорганизмов - в синтезе витаминов группы В, антител, всасывании жирных кислот.
4. Микробиота поддерживает водно-солевой баланс.
5. Бактерии на коже защищают покровы от проникновения в них вредоносных микроорганизмов. То же касается и населения слизистых оболочек.

Что произойдёт, если убрать бактерий из организма человека? Витамины не будут усваиваться, в крови упадёт гемоглобин, начнут прогрессировать болезни кожи, ЖКТ, органов дыхания и т.д. Вывод: основная функция бактерий в теле человека - защитная. Разберёмся подробнее, какие существуют виды микроорганизмов и как поддержать их работу.

Основные группы полезных бактерий

Полезные бактерии для человека могут быть разделены на 4 основные группы:

• бифидобактерии;
• лактобактерии;
• энтерококки;
• кишечная палочка.

Самый распространённый вид полезной микробиоты. Задача - создание кислой среды в кишечнике. В таких условиях патогенная микрофлора выживать не может. Бактерии вырабатывают молочную кислоту и ацетат. Таким образом, кишечному тракту не страшны процессы брожения и гниения.

Ещё одно свойство бифидобактерий - противоопухолевое. Микроорганизмы участвуют в синтезе витамина С - главного антиоксиданта в организме. Витамины D и В-группа усваиваются благодаря этому виду микробов. Ускоряется и переваривание углеводов. Бифидобактерии повышают способность кишечных стенок всасывать ценные вещества, в том числе, ионы кальция, магния и железа.

От ротовой полости до толстой кишки в пищеварительном тракте живут лактобактерии. Совместное действие этих бактерий и других микроорганизмов контролирует размножение патогенной микрофлоры. У возбудителей кишечных инфекций гораздо меньше шансов поразить систему, если лактобактерии населяют её в достаточном количестве.

Задача маленьких трудяг - нормализация работы кишечного тракта и поддержка иммунной функции. Микробиота используется в пищевой и медицинской промышленности: от полезных кефиров до препаратов для нормализации микрофлоры кишечника.

Особенно ценны лактобактерии для женского здоровья: кислая среда слизистых половой системы не позволяет развиваться бактериальному вагинозу.

Совет! Биологи утверждают, что иммунная система начинается в кишечнике. От состояния тракта зависит способность организма сопротивляться вредоносным бактериям. Поддерживайте ЖКТ в норме, и тогда не только улучшится усвоение пищи, но и повысятся защитные силы организма.

Энтерококки

Место обитания энтерококков - тонкий кишечник. Они блокируют размножение патогенных микроорганизмов, помогают усваиваться сахарозе.

Журнал «Пользатеево» выяснил, что есть промежуточная группа бактерий - условно патогенные. В одном состоянии они приносят пользу, а при изменении каких-либо условий становятся вредными. К таким и относятся энтерококки. Обитающие на коже стафилококки тоже имеют двоякое действие: защищают покровы от попадания вредных микробов, но и сами способны попасть в ранку и вызвать патологический процесс.

Кишечная палочка часто вызывает негативные ассоциации, но вред приносят лишь некоторые виды из этой группы. Большинство кишечных палочек воздействуют на тракт благотворно.

Эти микроорганизмы синтезируют ряд витаминов группы В: фолиевую и никотиновую кислоту, тиамин, рибофлавин. Косвенное влияние такого синтеза - улучшение состава крови.

Какие бактерии вредны

Вредные бактерии известны шире, чем полезные, так как они представляют прямую угрозу. Многие знают, чем опасна сальмонелла, чумная палочка и холерный вибрион.

Самые опасные бактерии для человека:

1. Столбнячная палочка: обитает на коже, способна вызвать столбняк, мышечные спазмы и нарушения работы органов дыхания.
2. Палочка ботулизма. Если съесть испорченный продукт с этим патогенным микроорганизмом, то можно заработать смертельно опасное отравление. Часто ботулизм развивается в просроченных колбасах и рыбе.
3. Золотистый стафилококк способен вызывать сразу несколько недугов в организме, устойчив ко многим антибиотикам и невероятно быстро приспосабливается к препаратам, становится к ним нечувствителен.
4. Сальмонелла - причина острых кишечных инфекций, в том числе, очень опасного заболевания - брюшного тифа.

Профилактика дисбактериоза

Жизнь в городских условиях с плохой экологией и питанием значительно повышает риск дисбактериоза - нарушения баланса бактерий в организме человека. Чаще всего от дисбактериоза страдает кишечник, реже - слизистые. Признаки нехватки полезных бактерий: газообразование, вздутие, боли в животе, расстройство стула. Если запустить болезнь, может развиться авитаминоз, анемия, неприятный запах слизистых половой системы, снижение веса, дефекты кожного покрова.

Дисбактериоз легко развивается и в условиях приёма антибиотических препаратов. Для восстановления микробиоты назначают пробиотики - составы с живыми организмами и пребиотики - препараты с веществами, стимулирующими их развитие. Полезными считаются и кисломолочные напитки с содержанием живых бифидо- и лактобактерий.

Помимо терапии, полезная микробиота хорошо отзывается на разгрузочные дни, употребление свежих фруктов и овощей, цельных круп.

Роль бактерий в природе

Царство бактерий - одно из самых многочисленных на планете. Эти микроскопические существа приносят пользу и вред не только человеку, но и всем другим видами, обеспечивают множество процессов в природе. Бактерии находятся в воздухе и в почве. Азотобактер - очень полезные обитатели почвы, которые синтезируют азот из воздуха, превращая его в ионы аммония. В таком виде элемент легко усваивается растениями. Эти же микроорганизмы очищают почвы от тяжёлых металлов и наполняют их биологически активными веществами.

Не стоит бояться бактерий: наше тело так устроено, что не может нормально функционировать без этих крошечных работяг. Если их количество в норме, то иммунная, пищеварительная и ряд других функций организма будут в порядке.