Бактерии в природе вредные и полезные для человека. Бактерии наиболее полезные для человека

Вокруг нас и внутри нашего организма находится множество бактерий. Ежедневно мы вдыхаем их вместе с воздухом, едим вместе с пищей, являемся для многих средой обитания. Среди них есть полезные и не очень полезные бактерии для любого человека.

Значение бактерий в жизни человека

От наших знаний о пользе и вреде микробов зависит извлечение пользы от них и то, как уберечь себя от тех, что наносят вред нашему организму.

Внутри нашего организма вредные и полезные микробы постоянно конкурируют между собой. В результате чего мы получаем иммунитет от многих инфекционных заболеваний.

В начале жизни наш организм стерилен, и уже с первого вздоха начинается заселение организма бактериями. С молоком матери в первые часы жизни младенец получает первые полезные бактерии, заселяющие его кишечник и создающие особую микрофлору внутри него.

участвуют в процессе пищеварения;
предотвращают многие инфекционные заболевания;
используются во многих лекарственных препаратах;
участвуют в круговороте веществ и снабжении нашей планеты кислородом.

Вредные бактерии приводят к:

инфекционным заболеваниям;
питания;
заражению растений и животных.

Чтобы знать, какие полезные, а какие неполезные , нужно иметь понятие о самых значимых представителях той и другой группы.

Микроорганизмы, приносящие пользу

Молочнокислые бактерии

Отдельную группу занимают молочнокислые бактерии: L. Acidophilus, L. Delbrueckii, L. Plantarum, L. Bulgaricus и другие.

Они являются постоянными жителями молока, и их участие приводит к целому ряду биохимических процессов. Размножаясь, они накапливают в свежем продукте молочную кислоту, под действием которой молоко начинает скисать. Так получается простокваша. На производстве, прежде чем получить кисломолочные продукты, молоко подвергается пастеризации, потом в него добавляют специальные закваски, состоящие из бактерий. Такие молочные продукты отличаются высоким качеством и не содержат вредных микробов.

Молочнокислые бактерии применяют при хлебопечении, квашении, в кондитерском производстве, в изготовлении безалкогольных напитков.

Бифидобактерии

Эти микроорганизмы живут в нашем кишечнике и препятствуют развитию в нем патогенной среды для нашего организма. На сегодняшний день выявлено 24 штамма бифидобактерий. Больше всего в нашем кишечнике B. bifidum, B. infantis, B. Longum, которые появляются в нем еще в младенчестве при вскармливании грудью. Кроме защиты, с их помощью в нашем организме происходит сбраживание углеводов, растворяется клетчатка и осуществляется гидролиз белков. С их участием происходит синтез аминокислот, усвоение кальция и витамина D. Также они регулируют уровень кислотности.

При их недостатке наблюдается дисбактериоз. При длительном дисбактериозе возможно развитие таких заболеваний: диарея, запоры, гастрит, язва, аллергия.

Кишечная палочка

Местом обитания E. Coli является толстый кишечник. Она помогает в расщеплении неусвоенных веществ и вырабатывает биотин и витамин К. Но, попадая в мочевую систему, вызывает такие заболевания: цистит, уретрит, пиелонефрит.

Стрептомицеты

Средой обитания Streptomycetaceae является почва, вода, органика. В природе они участвуют в круговороте веществ и в переработке органики. Их широко применяют в изготовлении различных антибиотиков.

Вредоносные микроорганизмы

Вредные бактерии наносят вред организму и становятся причиной многих заболеваний. При этом они долгое время могут находиться внутри него и ждать, когда ослабнет иммунитет.

Золотистый стафилококк

Носителями этого микроорганизма является от 25% до 40% людей. Он живет на нашей коже и слизистых и обладает высокой устойчивостью ко многим антибиотикам. Опасен для человека тем, что способен вызывать несколько видов инфекционных заболеваний. В течение длительного времени он может находиться в организме человека и ждать, когда ослабнет иммунитет.

Возбудитель тифа

Возбудитель тифа Salmonella typhi в основном живет в воде, но может размножаться на продуктах питания и в молоке. Хорошо переносит неблагоприятные для своего развития условия и, попадая в наш организм, вызывает его интоксикацию. У человека начинается сильный озноб, лихорадка, появляются высыпания на коже, увеличивается печень. При несвоевременном лечении человек умирает.

Возбудитель столбняка

Clostridium tetani считается одной из наиболее . При неблагоприятных условиях образует споры, которые долгое время могут находиться в почве. Попадает в организм через ранки. Несмотря на то что противостолбнячная сыворотка создана еще в 1890 году, ежегодно от столбняка умирает до 60 тысяч людей.

Возбудитель туберкулеза

Хеликобактер пилори

Сосуществуя с бактериями, в наших силах получить как можно больше выгоды от полезных бактерий. Имея знания о и применяя их в своей жизни, мы в силах оградить себя от них и от неправильного применения антибиотиков, которые не всегда приносят пользу для нашего здоровья.

Бактерии - самые многочисленные жители планеты Земля. Они заселили ее в глубокой древности и продолжают существовать поныне. Некоторые виды даже мало изменились с тех пор. Бактерии полезные и вредные буквально окружают нас везде (и даже проникают внутрь других организмов). При довольно примитивном одноклеточном строении они являются одной из самых, наверное, эффективных форм живой природы и выделяются в особое царство.

Запас прочности

Эти микроорганизмы, что называется, в воде не тонут и в огне не горят. Буквально: выдерживают температуры до плюс 90 градусов, заморозку, отсутствие кислорода, давление - высокое и низкое. Можно сказать, что в них природа вложила огромный запас прочности.

Бактерии, полезные и вредные для человеческого организма

Как правило, бактериям, в изобилии населяющим наши тела, не уделяется должного внимания. Ведь они настолько малы, что, кажется, не имеют никакого существенного значения. Те, кто думает так, в значительной мере ошибаются. Бактерии полезные и вредные давно и надежным образом «колонизировали» другие организмы, успешно сосуществуют с ними. Да, их нельзя увидеть без помощи оптики, но они могут или причинить вред нашему телу.

Кто в кишечнике живет?

Врачи говорят, что если сложить вместе только лишь бактерии, обитающие в кишечнике, и взвесить - получится что-то около трех килограммов! С такой огромной армией нельзя не считаться. В непрерывно попадали многие из микроорганизмов, но только некоторые виды находят там благоприятные условия для проживания и жизнедеятельности. А в процессе эволюции даже образовали постоянную микрофлору, которая призвана выполнять важные физиологические функции.

«Мудрые» соседи

Бактерии в давно уже играют важную роль, хотя до самого последнего времени человек об этом и не догадывался. Они помогают своему хозяину в пищеварении и выполнении ряда других функций. Что же представляют собой эти невидимые соседи?

Постоянная микрофлора

99% населения постоянно проживают в кишечнике. Они ярые приверженцы и помощники человека.

Основные полезные бактерии. Названия: бифидобактерии и бактероиды. Их подавляющее большинство.
Сопутствующие полезные бактерии. Названия: кишечная палочка, энтерококки, лактобактерии. Их количество должно составлять 1-9% от общего числа.

Необходимо знать также, что при соответствующих негативных условиях все эти представители флоры кишечника (исключение - бифидобактерии) могут вызвать заболевания.

Что они делают?

Основные функции этих бактерий - помочь нам в процессе пищеварения. Замечено, что у человека при неправильном питании может возникать дисбактериоз. Как результат - застои и запоры и прочие неудобства. При нормализации сбалансированности питания болезнь, как правило, отступает.

Еще одна функция этих бактерий - сторожевая. Они следят за тем, какие бактерии полезные. За тем, чтобы «чужаки» не проникали в их сообщество. Если, к примеру, в кишечник пытается проникнуть возбудитель дизентерии - шигелла Зонне, они убивают ее. Однако, стоит заметить, что такое происходит только в организме относительно здорового человека, с хорошим иммунитетом. В противном случае - риск заболеть увеличивается в разы.

Непостоянная микрофлора

Примерно 1% в организме здорового индивидуума составляют так называемые условно-патогенные микробы. Они относятся к непостоянной микрофлоре. При нормальных условиях они выполняют определенные функции, не приносящие вред человеку, работают на благо. Но в определенной ситуации могут проявить себя в качестве вредителей. Это в основном стафилококки и различного рода грибы.

Дислокация в ЖКТ

Вообще-то, весь пищеварительный тракт имеет неоднородную и непостоянную микрофлору - бактерии полезные и вредные. Пищевод содержит таких же обитателей, как и в ротовой полости. В желудке находятся лишь некоторые, устойчивые к кислоте: лактобациллы, хеликобактеры, стрептококки, грибы. В тонкой кишке микрофлора также немногочисленна. Больше всего бактерий находится в толстой кишке. Так, испражняясь, человек способен выделять свыше 15 триллионов микроорганизмов в сутки!

Роль бактерий в природе

Она также, безусловно, велика. Выделяют несколько глобальных функций, без которых все живое на планете наверняка уже давно бы прекратило свое существование. Самая важная - санитарная. Бактерии поедают отмершие организмы, находящиеся в природе. Они, по сути своей, работают своеобразными дворниками, не позволяя накапливаться отложениям мертвых клеток. По-научному их называют сапротрофы.

Еще одна немаловажная роль бактерий - участие во всемирном на суше и на море. На планете Земля все вещества в биосфере переходят от одного организма к другому. Без некоторых бактерий этот переход попросту стал бы невозможен. Неоценима роль бактерий, например, в круговороте и воспроизводстве такого важного элемента, как азот. В почве существуют определенные бактерии, которые делают из азота в воздухе азотистые удобрения для растений (микроорганизмы проживают прямо в их корнях). Такой симбиоз между растениями и бактериями изучается наукой.

Участие в пищевых цепочках

Как уже было сказано, бактерии - самые многочисленные жители биосферы. А соответственно, могут и должны участвовать в свойственных природе животных и растений. Конечно же, для человека, например, бактерии не являются основной частью рациона (разве что можно использовать в качестве пищевой добавки). Однако существуют организмы, питающиеся бактериями. Этими организмами, в свою очередь, питаются другие животные.

Цианобактерии

Эти (устаревшее название данных бактерий, в корне неправильное с научной точки зрения) способны вырабатывать огромное количество кислорода в результате фотосинтеза. Когда-то давно именно они начали насыщать нашу атмосферу кислородом. Цианобактерии продолжают успешно это делать и по сей день, образуя определенную часть кислорода в современной атмосфере!

Вся совокупность бактерий, которые живут в организме человека, получила название микробиоты. Здоровая микрофлора кишечника состоит из множества бактерий. Их насчитывается более миллиона. Каждый микроорганизм играет огромную роль в нормализации функционирования всего организма. Если нарушается баланс и происходит нехватка какой-либо бактерии, это приводит к нарушениям в работе ЖКТ. Болезнетворный процесс начинает стремительно развиваться. Все полезные микроорганизмы находятся по большей части в кишечнике, а также на поверхности кожи и слизистых. Иммунная система способна регулировать необходимое количество полезных бактерий.

Микрофлора организма человека населена как полезными, так и патогенными организмами. В определенной концентрации это считается нормой. Существуют полезные и патогенные бактерии. Конечно же, в кишечнике намного больше полезных микроорганизмов. Баланс соблюдается только в том случае, когда хорошая микрофлора составляет более 95 процентов всех микроорганизмов. Выделяют такие виды бактерий, которые живут в человеческом организме:

лактобактерии;
бифидобактерии;
энтерококки;
кишечные палочки.

Бифидобактерии

Являются самым распространенным видом бактерий. Принимают непосредственно участие в образовании молочной кислоты и ацетата. Бифидобактерии способствуют созданию кислой среды, что помогает нейтрализовать практически все болезнетворные бактерии. В этом случае патогенная флора уже не может дальше развиваться. В организме прекращаются процессы гниения и брожения.

Бифидобактерии очень важны для детского организма. Они отвечают за аллергические реакции на различные продукты питания. Также оказывают хорошее антиоксидантное действие, препятствуют развитию опухолей.

Данный вид бактерий принимает участие в синтезе витамина С. Они помогают быстрому усвоению витаминов В и Д, которые принимают участие в формировании детского организма. Если бифидобактерий в организме мало, то даже синтетические витамины не смогут в полной мере восполнить их необходимое количество.

Лактобактерии

Данные микроорганизмы также играют довольно важную роль в нормальном функционировании организма. Они способны взаимодействовать с другими хорошими бактериями, населяющими кишечник. При этом блокируют развитие патогенной микрофлоры и подавляют жизнедеятельность бактерий, вызывающих болезни кишечника.

Лактобактерии принимают участие в образовании лизоцима, молочной кислоты и некоторых витаминов. Они являются отличными помощниками для иммунной системы. Дефицит данных бактерий практически всегда приводит к развитию дисбактериоза.

Часто лактобактерии можно обнаружить не только в кишечнике, но и на слизистых. Это является очень важным фактором, особенно для женского здоровья. С их помощью поддерживается необходимая кислотность во влагалище. Это помогает предотвратить развитие такого заболевания, как бактериальный вагиноз.

Энтерококки

Появляются в организме человека в первые дни после рождения. Способствуют хорошему усвоению сахарозы. Чаще всего энтерококки обнаруживаются в тонком кишечнике. Взаимодействуя с другими хорошими бактериями, они защищают организм от развития патогенной микрофлоры. Однако данный вид микроорганизмов принято относить к условно безопасным. В случае превышения их концентрации развиваются болезни кишечника.

Кишечная палочка

Многие виды таких микроорганизмов не способствуют развитию каких-либо заболеваний. В некоторых случаях они выполняют и защитную функцию. Их полезность заключается в синтезе коцилина, который создает препятствие для размножения патогенной микрофлоры. Кишечная палочка принимает участие в синтезе многих витаминов, а также никотиновой и фолиевой кислоты. Это очень важно, поскольку фолиевая кислота отвечает за образование красных кровяных телец в организме, что способствует поддержанию уровня гемоглобина.

Положительное воздействие бактерий на человеческий организм

Хорошие бактерии имеют массу полезных и нужных свойств. Организм способен функционировать нормально пока в нем поддерживается нужный баланс между бактериями, населяющими кишечник и слизистые. Очень много их участвует в важнейшем процессе синтеза витаминов. Витамины группы В не могут нормально усваиваться без воздействия на них полезных бактерий. Из-за этого может понижаться уровень гемоглобина в крови, страдают кожные покровы, наблюдаются нарушения нервной системы.

Бактерии способны расщеплять непереваренные компоненты пищи, которые достигают толстого кишечника. Полезные микроорганизмы способствуют поддержанию водно-солевого баланса в организме.

Микрофлора кишечника принимает участие в формировании местного иммунитета. Помогает блокировать размножение патогенных микроорганизмов. Поэтому люди не ощущают вздутия живота и развития метеоризма. Рост числа лимфоцитов провоцирует работу фагоцитов, которая заключается в борьбе с вредоносными микробами. При этом некоторые бактерии активно участвуют в синтезе иммуноглобулина А.

Полезные микроорганизмы положительно влияют на работу толстого и тонкого кишечника. С их помощью возможно поддержание необходимой кислотности, вследствие чего эпителий становится более устойчивым к воздействию вредоносных факторов. От микроорганизмов зависит и перистальтика кишечника. Бифидобактерии принимают участие в блокировании процессов гниения и брожения в организме. Множество бактерий постоянно находятся в симбиозе с болезнетворными микроорганизмами, контролируя их влияние на организм.

Общий баланс организма поддерживается биохимическими реакциями, происходящими в организме при участии бактерий. При этом выделяется тепловая энергия. Основу питания полезных бактерий составляют остатки непереваренной пищи.

Дисбактериоз

Дисбактериозом принято называть изменения в количестве и качестве бактерий. В этом случае большое количество хороших бактерий просто погибает, а плохие начинают быстро размножаться. Дисбактериоз во многих случаях охватывает не только кишечник. Он может проявляться в полости рта или на слизистых. В анализах могут быть обнаружены стрепто- и стафилококки.

При нормальном состоянии организма полезные бактерии способны полностью регулировать размножение болезнетворных микроорганизмов. Обычно дыхательные пути и кожа находятся под защитой. Но в случае нарушения баланса человек начинает ощущать некоторые симптомы развивающегося заболевания. Появляется боль в животе, вздутие, возможно развитие метеоризма и диареи. Позже начинаются авитаминоз, анемия. Из-за отсутствия аппетита стремительно снижается вес. У женщин могут развиваться нарушения в половой сфере. Появляются обильные выделения из влагалища. Часто они имеют неприятный запах. Кожа становится сухой. На ней можно обнаружить шероховатости и трещинки. Практически во всех случаях дисбактериоз является одним из проявлений длительного приема антибиотиков.

При первых признаках заболевания желательно сразу обращаться к врачу. Доктор назначит все необходимые обследования, на основании которых будет определено максимально эффективное лечение дисбактериоза. Наиболее часто в лечебных целях применяют различные пробиотики.

Маслов Арсений

Исследовательская работа ученика 3 класса по теме "Бактерии: вредные и полезные".

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Актуальность… Однажды я своим родителям задал вопрос, почему люди болеют? Мама сказала, что это бактерии попадают в организм и человек болеет. И тогда я задумался, а что такое бактерии, где они живут, как размножаются и чем опасны? И все ли бактерии вредны? Цель исследования: изучить особенности жизни бактерий и выяснить могут ли они быть полезными и вредными. Задачи: изучить литературу по выбранной теме познакомиться с разнообразием и классификацией бактерий выяснить какие бывают вредные и полезные бактерии приготовить домашний кефир

Объект и предмет исследования Объект исследования: бактерии Предмет исследования: значение бактерий для человека Гипотеза Гипотеза: предположим, что множество бактерий живет в организме человека, они бывают как полезные, так и вредные и их можно размножить в домашних условиях. Методы исследования: Работа с дополнительными источниками, поиск необходимой информации; Наблюдения и анализ полученной информации; Опыты; Тест; Обработка данных

История возникновения бактерий Впервые бактерий увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан Эренберг. Изучением бактерий и их строения занимается микробиология, которая сформировалась во второй половине 19 века как наука о возбудителях болезней, то есть как раздел медицины. Трудно найти место на Земле, где не было бы бактерий. Они встречаются в самых разнообразных местах: в атмосфере и на дне океанов, в быстротекущих реках и в вечной мерзлоте, в парном молоке и в ядерных реакторах; однако особенно много их в почве

Строение бактерий Бактерия имеет сложное строение Стенка клетки защищает одноклеточный организм от внешнего воздействия, придает определенную форму, обеспечивает питание и сохранение его внутреннего содержимого П лазматическая мембрана содержит ферменты, участвует в процессе размножения, биосинтезе компонентов. Жгутиками называют поверхностные структуры, служащие для передвижения клеток в жидкой среде или по твердой поверхности Цитоплазма служит для выполнения жизненно важных функций. У многих видов в цитоплазме содержится ДНК, рибосомы, различные гранулы. Пили – нитевидные образования, намного тоньше и меньше жгутиков. Они бывают различных типов, различаются по назначению, строению. Пили нужны для прикрепления организма к поражаемой клетке.

Виды бактерий кокки (имеют округлую форму); бациллы (имеют палочковидную форму); спириллы (имеют форму спирали); спириллы (имеют форму спирали);

Классификация бактерий Полезные бактерии кишечная палочка Является неотъемлемой частью флоры кишечника человека и большинства животных. Ее пользу трудно переоценить: расщепляет неусваиваемые моносахариды, способствуя пищеварению; предотвращает развитие патогенных и болезнетворных микроорганизмов в кишечнике. Молочнокислые бактерии Представители этого отряда присутствуют в молоке, молочных и ферментированных продуктах, и в то же время являются частью микрофлоры кишечника и ротовой полости. Способны сбраживать углеводы и в частности лактозу и вырабатывать молочную кислоту, которая является основным источником углеводов для человека. Посредством поддержания постоянно кислой среды сдерживают рост неблагоприятных бактерий. Бифидобактерии По средством выработки молочной и уксусных кислот они полностью предотвращают развитие гнилостных и болезнетворных микробов в детском организме. Кроме того бифидобактерии: способствуют перевариванию углеводов; обеспечивают защиту кишечного барьера от проникновения микробов и токсинов во внутреннюю среду организма

Вредные бактерии Сальмонелла Эта бактерия является возбудителем очень острой кишечной инфекции, брюшного тифа. Сальмонелла вырабатывает токсины опасные исключительно для людей. Столбнячная палочка Эта бактерия - одна из самых стойких и одновременно самых опасных в мире. Вырабатывает чрезвычайно токсичный яд, столбнячный экзотоксин, приводящий к практически полному поражению нервной системы. Микобактерии Микобактерии - семейство бактерий, часть из которых являются патогенными. Различные представители этого семейства вызывают такие опасные заболевания как туберкулез, микобактериоз, лепра (проказа) - все они передаются воздушно-капельным путем.

Мои опыты… Приготовление домашнего кефира

Выращивание сенной палочки К числу бактерий, которые широко распространены в природе, относится и сенная палочка. Впервые она была описана в 1835 году. А название своё получила из-за того, что изначально культуру выделяли из прелого сена. Эта бактерия – одна из самых крупных. Она имеет прямую вытянутую форму с тупыми закруглёнными концами и обычно бесцветна. Эту бактерию довольно просто получить в домашних условиях. Для работы мне понадобилось следующее: сено (его можно купить в зоомагазине), кастрюля с водой, банка с широким горлышком, марля для процеживания. На один литр воды нужно взять 10 грамм сена. Кипятим сено в течение 20 минут. Получившийся отвар процеживаем и переливаем в банку, разбавляя 1:1 с отстоянной холодной водой. В другую банку я решил налить неразбавленный отвар и посмотреть, что из этого получится. Банки ставим в тёплое место. Наилучшие условия для жизни сенной палочки – большое количество растворённых органических веществ, обилие кислорода и температура около +30 градусов. При таких условиях на поверхности отвара сена уже через двое суток должна образоваться плёнка, сплошь состоящая из бактерий.

Результаты теста «Бактерии» Оказалось, что многие ребята не знают, о царстве бактерий и о существовании полезных бактерий в наших молочных продуктах.

Заключение Изучая бактерии, я познакомился с их разнообразием и классификацией, смог самостоятельно вырастить бактерии в домашних условиях. Узнал, что существует огромное количество полезных бактерий, которые мы употребляем каждый день с кисломолочными продуктами и о вредных бактериях (опасных для человека) Я выяснил, что бактерии являются незаменимой частью нашей жизни и всего живого. Они находятся абсолютно везде и во всём, играют колоссальную роль в жизни человека. Люди научились использовать бактерии: На основании выше изложенного материала и проведенных исследованиях, считаю, что моя гипотеза подтвердилась: « Множество бактерий живет в организме человека, они бывают как полезные, так и вредные и их можно размножить в домашних условиях»

Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.

Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.

Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.

Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.

Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.

Форма тела

Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.

Название бактерии	Форма бактерии	Изображение бактерии
Кокки		Шарообразная
Бацилла		Палочковидная
Вибрион		Изогнутая в виде запятой
Спирилла		Спиралевидная
Стрептококки		Цепочка из кокков
Стафилококки		Грозди кокков
Диплококки		Две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле

Способы передвижения

Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.

Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.

У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.

Место обитания

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.

Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.

Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.

В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

Внешнее строение

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.

Внутреннее строение

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.

В центральной части клетки локализовано ядерное вещество — ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра — нуклеоид. Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом.

Способы питания

У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.

Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.

Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.

Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.

Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.

Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:

через повреждения эпидермальной и коровой ткани;
через корневые волоски;
только через молодую клеточную оболочку;
благодаря бактериям-спутникам, продуцирующим пектинолитические ферменты;
благодаря стимуляции синтеза В-индолилуксусной кислоты из триптофана, всегда имеющегося в корневых выделениях растений.

Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:

инфицирование корневых волосков;
процесс образования клубеньков.

В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.

Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.

Обмен веществ

Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.

Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.

Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.

Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.

Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.

Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.

Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.

Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

Хемосинтез

Использование лучистой энергии — важнейший, но не единственный путь создания органического вещества из углекислого газа и воды. Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений — сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное. Образованная гидроокись железа оседает и образует так называемую болотную железную руду.

Некоторые микроорганизмы существуют за счёт окисления молекулярного водорода, обеспечивая тем самым автотрофный способ питания.

Характерной особенностью водородных бактерий является способность переключаться на гетеротрофный образ жизни при обеспечении их органическими соединениями и отсутствии водорода.

Таким образом, хемоавтотрофы являются типичными автотрофами, так как самостоятельно синтезируют из неорганических веществ необходимые органические соединения, а не берут их в готовом виде от других организмов, как гетеротрофы. От фототрофных растений хемоавтотрофные бактерии отличаются полной независимостью от света как источника энергии.

Бактериальный фотосинтез

Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты — бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка — карбоновые кислоты), а у зелёных растений — вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.

Такой бактериальный фотосинтез, который происходит без выделения кислорода, называется фоторедукцией. Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды, а от сероводорода:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Биологическое значение хемосинтеза и бактериального фотосинтеза в масштабах планеты относительно невелико. Только хемосинтезирующие бактерии играют существенную роль в процессе круговорота серы в природе. Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серной кислоты, сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул. Далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода, который окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), образующий в почве доступные для растения сульфиты. Хемо- и фотоавтотрофные бактерии имеют существенное значение в круговороте азота и серы.

Спорообразование

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.

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.

Бактерия (1), поглотившая достаточно пищи, увеличивается в размерах (2) и начинает готовиться к размножению (делению клетки). Её ДНК (у бактерии молекула ДНК замкнута в кольцо) удваивается (бактерия производит копию этой молекулы). Обе молекулы ДНК (3,4) оказываются, прикреплены к стенке бактерии и при удлинении бактерии расходятся в стороны (5,6). Сначала делится нуклеотид, затем цитоплазма.

После расхождения двух молекул ДНК на бактерии появляется перетяжка, которая постепенно разделяет тело бактерии на две части, в каждой из которых есть молекула ДНК (7).

Бывает (у сенной палочки), две бактерии слипаются, и между ними образуется перемычка (1,2).

По перемычке ДНК из одной бактерии переправляется в другую (3). Оказавшись в одной бактерии, молекулы ДНК сплетаются, слипаются в некоторых местах (4), после чего обмениваются участками (5).

Роль бактерий в природе

Круговорот

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Почвообразование

Поскольку бактерии распространены практически повсеместно и встречаются в огромном количестве, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья деревьев и кустарников, отмирают надземные побеги трав, опадают старые ветки, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см 3 . поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Распространение в природе

Микроорганизмы распространены повсеместно. Исключение составляют лишь кратеры действующих вулканов и небольшие площадки в эпицентрах взорванных атомных бомб. Ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов не мешают существованию и развитию микрофлоры. Все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Микроорганизмы — аборигены нашей планеты, активно осваивающие самые невероятные природные субстраты.

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.

Бактерии в круговороте веществ

Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.

Круговорот азота

Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий.

Круговорот углерода

Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии осуществляют полное окисление органических веществ. В аэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путём сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО 2).

Круговорот серы

Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.

Круговорот железа

В некоторых водоёмах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора — железобактерии, окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа.

Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.

Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых организмов (кроме вирусов). Полагают, что они - первые организмы, появившиеся на Земле.