Гнилостные бактерии. Гнилостные микроорганизмы. Бактерии, участвующие в маслянокислом брожении

Дисбактериоз кишечника ― это состояние, при котором соотношение бактерий, населяющих человеческий кишечник, нарушается. В такой ситуации полезных микроорганизмов становится меньше, а вредных ― больше. Это может привести к появлению болезней и нарушению работы ЖКТ.

Причины нарушений

Развитие патогенных микробов могут вызвать такие действия:

К сожалению, первая и вторая степень дисбактериоза практически не диагностируется. Поэтому симптомы развития бактерий в кишечнике можно определить только на третьей и четвертой стадии заболевания.

Нарушение стула:

Страдающие дисбактериозом жалуются на постоянную диарею. Это происходит из-за усиления перистальтики кишечника и чрезмерного выделения кислот. Иногда стул может быть с примесями крови или же слизи. Экскременты имеют запах гнили;
Возрастное нарушение работы ЖКТ может привести к развитию запоров. Отсутствие нормальной флоры значительно снижает перистальтику.

Вздутие живота:

Спазматическая боль. Чрезмерное образование газов способствует увеличению давления в кишечнике. Если пациент страдает от расстройства тонкого кишечника, он зачастую жалуется на спазматические боли в районе пупка. Если же нарушение микрофлоры наблюдается в толстом кишечнике, боль в животе с правой стороны;
Расстройства. Тошнота, отсутствие аппетита и рвота свидетельствуют о нарушении пищеварительных процессов;
Сухость, а также бледность кожных покровов, ухудшение состояния ногтей и волос, стоматит;
Аллергия. Нередко у пациентов появляются кожные высыпания и зуд. Как правило, их вызывают продукты, которые ранее нормально усваивались организмом;
Интоксикация. Быстрая утомляемость, головная боль, а также температура говорят о накоплении в организме продуктов распада.

Могут ли быть осложнения?

Развитие гнилостных бактерий в человеческом кишечнике может спровоцировать и осложнения:

Сепсис. Если патогенные микроорганизмы всосутся в кровь человека, это может вызвать ее заражение;
Энтероколит. Если пациент вовремя не обратился к врачу, у него может развиться хроническое воспаление толстого и тонкого кишечников;
Анемия. Отсутствие нормальной флоры не позволяет достаточному количеству микроэлементов и витаминов всасываться в кровь, что отражается на уровне гемоглобина в ней;
Перитонит. Большое количество «плохих» болезнетворных бактерий кишечника деструктивно влияет ткани ЖКТ, это может привести к выбросу содержимого в брюшную полость;
Снижение веса. Поскольку аппетит у человека снижается, это приводит к значительной потере веса.

Как лечить?

Лечение кишечника от вредных бактерий проводится с помощью специальных препаратов, которые угнетают развитие патогенной флоры. Виды медикаментов, их дозировку и продолжительность курса лечения могут определяться только врачами. Поэтому перед приемом лекарство обязательно проконсультируйтесь с доктором.

Препараты, применяемые при дисбактериозе:

Пробиотики. Лекарства содержат живые полезные бактерии, которые восстанавливают микрофлору. Их используют для лечения недуга на 2-4 стадии;
Пребиотики. Данные препараты имеют бифидогенное свойство. Они способны стимулировать размножение «хороших» микробов, которые впоследствии вытесняют «вредные» микроорганизмы;
Симбиотики. Это комбинированные виды препаратов, которые включают в себя и пребиотики, и прибиотики. Такие лекарства стимулируют рост и развитие недостающих полезных бактерий;
Сорбенты. Назначают во время интоксикации организма для вывода продуктов метаболизма;
Антибактериальные медикаменты. Чаще всего их назначают уже на 4-й степени заболевания, когда необходимо бороться с развитием вредных кишечных бактерий;
Противогрибковые лекарства. Если в экскрементах обнаруживаются грибковые образования по типу Кандиды, врач назначит противогрибковый препарат, который ликвидирует любые дрожжеподобные образования;
Ферменты. При нарушениях ЖКТ ферменты «помогают» полезным бактериям в переработке пищи.

Соблюдение диеты

Для коррекции микрофлоры очень важно соблюдать диету, которая назначается лечащим врачом. Первым делом из рациона нужно исключить любые виды спиртных напитков, жирную и слишком острую пищу, сладости (пирожные, торты, леденцы, конфеты), копченые продукты и соления.

Все эти продукты только увеличивают бродильные процессы, а это сказывается и на флоре кишечника.

Питаться необходимо часто, но при этом порции не должны быть огромными. Желательно в течение дня иметь от 4 до 5 приемов пищи. Чтобы улучшить работу ЖКТ, старайтесь не употреблять во время еды воду, кофе и газированные напитки. Любая жидкость уменьшает концентрацию желудочного сока, а это заставляет еду перевариваться дольше.

Продукты, которые увеличивают метеоризм, обязательно исключите:

фасоль;
горох;
газированная вода;
хлебобулочные изделия с отрубями;

А вот белки в рационе следовало бы увеличить. Отдавайте предпочтение только нежирному мясу, которое лучше есть либо в тушеном, либо в вареном виде.

Чтобы «активировать» работу своего кишечника, старайтесь чаще использовать зелень: петрушку, зеленый лук, укроп и сельдерей. «Зеленые помощники» усилят действие нормальной микрофлоры, что поможет в борьбе с развитием патогенной.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 8 г. Поронайска

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

ГНИЛОСТНЫЕ БАКТЕРИИ, БАКТЕРИЯ СЕННАЯ ПАЛОЧКА

Выполнили: Коноватникова Александра,

Мхитарян Арам, Мхитарян Арпине

Руководитель: учитель биологии

Поронайск, 2013

ВВЕДЕНИЕ

Бактерии – очень древние организмы, появившиеся около трёх миллиардов лет назад. Бактерии микроскопически малы, но их скопления или колонии видны невооружённым глазом. В природе бактерии встречаются повсюду, и выполняю на планете гигантскую работу.

Бактерии являются разрушителями органического вещества, очищая планету от остатков погибших животных и растений. Встречаются бактерии-симбионты, которые живут в организмах растений и животных, принося им пользу (клубеньковые бактерии). Известны и хищные бактерии, поедающие других бактерий.

Цель работы: используя методику получения культуры гнилостных бактерий и культуры сенной палочки, вырастить и пронаблюдать указанные микроорганизмы.

Задачи работы:

составить представление о гниении;

изучить методику выращивания культуры гнилостных бактерий и сенной палочки;

выполнить и описать лабораторные работы, наблюдение культур.

Метод работы: теоретический и экспериментальный

Практическая значимость:

научимся ставить микробиологические опыт, работать с электронным микроскопом, писать небольшие исследовательские работы.

I. ГНИЕНИЕ

Гниение – распад белковых и других азотистых веществ под влиянием гнилостных бактерий сопровождающийся образованием зловонных продуктов. Развитию процессов гниения способствуют: влажности , надлежащая t°. Белки под влиянием гниения подвергаются глубоким и сложным изменениям, в результате которых белковая молекула распадается на длинный ряд мелких молекул. Начало изучению процессов гниения белков было положено Ненцким, Бауманом, братьями Зальковскими, Готье, Этаром и Бригером. Гнилостное расщепление вызывается разложением белковых веществ микроорганизмами. Белки являются важнейшей составной частью живого и отмершего органического мира, содержатся во многих пищевых продуктах.

Способность разрушать белковые вещества присуща многим микроорганизмам. Одни микроорганизмы вызывают неглубокое расщепление белка, другие могут разрушать его более глубоко. Гнилостные процессы постоянно протекают в природных условиях и нередко возникают в продуктах и изделиях, содержащих белковые вещества. Конечными продуктами гниения являются аминокислоты и газообразные зловонные продукты (аммиак , сероводород, индол, скатол, меркаптаны и др.).

Чаще других гниение вызывают следующие аэробные бактерии (живут в кислородной среде): бациллус субтилис (сенная палочка) и бациллус мезентерикус (картофельная палочка). Обе эти бактерии подвижны и образуют споры, отличающиеся устойчивостью к высоким температурам.

Сенная палочка постоянно обитает на сене, благодаря чему и получила своё название. Развивается на сенном настое в виде пленки. Сенная палочка способна вырабатывать антибиотические вещества, подавляющие жизнедеятельность многих болезнетворных и неболезнетворных бактерий. При разложении ею белков выделяется много аммиака.

Картофельная палочка обладает большей активностью в разрушении белков, чем сенная. Картофельная палочка (сенная палочка в меньшей мере) способна вызывать картофельную болезнь печеного хлеба, вследствие чего он становится тягучим и липким. Такой хлеб в пищу непригоден. Обе бактерии могут вызывать порчу многих других продуктов – молочных и кондитерских изделий, картофеля, плодов и др.

Оптимальная температура развития для большей части гнилостных микроорганизмов находится в пределах 25-35°С. Низкие температуры не вызывают их гибели, а лишь приостанавливают развитие. При температуре 4-6° С жизнедеятельность гнилостных микроорганизмов подавляется.

II. ВЫРАЩИВАНИЕ КУЛЬТУРЫ ГНИЛОСТНЫХ БАКТЕРИЙ И СЕННОЙ ПАЛОЧКИ

1. Лабораторные работы «Выращивание культуры микроорганизмов»

А) Методика приготовления элективной накопительной культуры гнилостных бактерий

Ход работы

1) В простерилизованную баночку положить кусочек любого мяса, кусочек вареной колбасы

2) Плотно закрыть крышкой, пробкой.

3) Поставить в тёплое место

4) По окончании опыта микроскопировать культуру.

В соответствии с описанием работы были выполнены все действия, в течение недели проводились наблюдения за ростом колоний сенной палочки и гнилостных бактерий.

Таблица 1. Наблюдения Мхитарян Арпине

	Наблюдения Мхитарян Арпине
Куриное мясо	Варёная колбаса
	Заложен опыт	Заложен опыт
	Изменений нет	Колбаса стала белой. Неприятный запах.
	Мясо почернело. На поверхности появилась плёнка. Неприятный запах.	Колбаса стала белой. Неприятный запах.
	Мясо почернело, вздулось. На поверхности мяса появилась плёнка. Неприятный запах.	Колбаса стала белой. Неприятный запах.
	Почерневшее мясо плавает в дурно пахнущей жидкости, появилась серая плёнка	На поверхности дурно пахнущей колбасы появилась серая плёнка

	Микроскопирование

Таблица 2. Наблюдения Мхитарян Арама.

	Наблюдения Мхитарян Арама
Мясо рыбы	Варёная колбаса
	Заложен опыт	Заложен опыт
	Изменений нет	Колбаса стала белой. Неприятный запах.
	Мясо побелело, неприятный запах	Баночку с гниющей колбасой вынесли на холод

	Баночку с гниющим мясом вынесли на холод
	Баночку с гниющим мясом вынесли на холод	Баночку с гниющей колбасой вынесли на холод
	Микроскопирование

Таблица 3. Наблюдения Коноватниковой Александры.

	Наблюдения Коноватниковой Александры
Куриное Мясо	Варёная колбаса
	Заложен опыт	Заложен опыт
	Изменений нет	Колбаса стала белой. Неприятный запах.
	Мясо вздулось, выделяется жёлтая жидкость	Колбаса стала белой. Неприятный запах.
	Мясо вздулось, выделяется жёлтая жидкость, сильный гнилостный запах	Колбаса стала белой. Неприятный запах. Образовалась белая плёнка
	На кусочке мяса образовалась плёнка
	Баночку с гниющим мясом вынесли на холод	Баночку с гниющей колбасой вынесли на холод
	Микроскопирование

Таким образом, процессы гниения во всех опытах протекают одинаково, сопровождаются выделением дурно пахнущих веществ, образованием налёта и жидкости

Б) Методика приготовления элективной накопительной культуры сенной палочки (Bacillus subtilis)

Накопительными элективными культурами называются такие, в которых создаются условия для роста микроорганизмов одного вида и подавляется рост других видов. В данной работе кипячение является фактором, убивающим неспороносные формы, вследствие чего сенная палочка образует настоящую колонию

Оборудование и материалы: колба термостойкая на 250 мл, стеклянная палочка, ватно-марлевая пробка, сенная труха или солома, толченый мел, электроплитка или водяная баня, кипяток, стеклограф, ножницы.

Ход работы:

Получение культуры сенной палочки

1) Простерилизовать посуду.

2) Отвесить навеску 10-15 г сена или соломы.

3) Поместить в колбу. Залить кипятком, так, чтобы солома была полностью покрыта водой.

4) Засыпать 0,5 ч. л. мела. Кипятить 15 мин.

5) Закрыть пробкой и поставить в шкаф.

6) По окончании микроскопировать.

На поверхности сенного отвара через 5 дней появилась сероватая пленка, состоящая из особей сенной палочки.

2. Наблюдение микроорганизмов

Приготовление микропрепаратов

Оборудование:

1. Предметные стёкла, покровные стёкла, пипетка, салфетка, стакан.

2. Вычистили покровные стёкла.

3. Из колбы, где находились культуры, слили раствор с микроорганизмами в стакан.

4. Капельку с культурой наносили на предметное стекло, окрашивали лакмусом, метиловым оранжевым накрывали покровным стеклом.

Рисунок 2. 1, 2 – гнилостных бактерии. Альтами школьный.

Увеличение в 400 раз. Выполнила Мхитарян Арпине

https://pandia.ru/text/78/151/images/image008_26.gif" width="236" height="15">

Рисунок 3. 1, 2 - гнилостные бактерии. Фото Альтами школьный.

Увеличение в 400 раз. Выполнил Мхитарян Арам

Вывод: работа с микропрепаратами позволяет сделать вывод о том, что гнилостные бактерии и бактерии сенной палочки имеют одинаковую форму, движение. Установлено сходство бактерий с картофельной палочкой, что позволяет предположить, что мы получили культуры микроорганизмов сходные и, возможно, одинаковые.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённой исследовательской работы мы научились выращивать культуры микроорганизмов гнилостных бактерий и сенной палочки, готовить окрашенные микропрепараты, наблюдать бактерии в микроскоп, делать фотографии, описывать результаты работы.

В процессе работы поняли, что гниение в природе играет большую положительную роль. Оно является составной частью круговорота веществ. Гнилостные процессы обеспечивают обогащение почвы такими формами азота, которые необходимы растениям. Однако гнилостные микроорганизмы могут вызывать порчу многих пищевых продуктов и материалов, содержащих белковые вещества. Для предотвращения порчи продуктов гнилостными микроорганизмами следует обеспечивать такой режим их хранения, который исключал бы развитие этих микроорганизмов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соколов, животных, первый том [Текст] / . – М.: Просвещение, 1984. – 463 с.

2. Гиляров, словарь юного биолога [Текст] / . – М.: Педагогика, 1896. – 352 с.

3. Википедия [Электронный ресурс] /

Бактерии обитают везде: на земле и на воде, под землей и под водой, в воздушной среде, в телах других созданий природы. Так, к примеру, в организме здорового взрослого представителя рода людского обитает свыше 10 тысяч видов микроорганизмов, а общая их масса составляет от 1 до 3 процентов всего веса человека. Часть микроскопических созданий в качестве питания используют органику. Среди них значимое место занимают бактерии гниения. Они разрушают останки мертвых тел животных и растений, питаясь данной материей.

Естественный процесс

Разложение органики является естественным процессом и к тому же обязательным, словно бы четко запланированным самой природой. Без гниения невозможен был бы на Земле. И в любом случае признаки разложения означают появление новой жизни, зарождающейся вначале. Бактерии гниения здесь - важные персоны! Среди всего богатства органических форм жизни именно они отвечают за этот трудоемкий и незаменимый процесс.

Что такое гниение

Суть в том, что сложнейшая по своему составу материя распадается на более простые элементы. Современное представление ученых об этом процессе, превращающем в неорганические, можно описать следующими действиями:

Бактерии гниения обладают метаболизмом, что разрывает химическим путем связи молекул органики, содержащих азот. Процесс питания происходит в форме захвата молекул белка и аминокислот.
Ферменты, что выработаны микроорганизмами, в процессе расщепления высвобождают аммиак, амины, сероводород из молекул белка.
Продукты, поступающие в гниения, используются для получения энергии.

Высвобождая аммиак

Круговорот азота - важная составляющая жизни на Земле. А микроорганизмы, в нем участвующие, - одна из самых многочисленных групп. В природных экосистемах они играют основную восстанавливающую роль в минерализации почвы. Отсюда и название - редуцент (что означает "восстанавливающий"). Здесь широко представлены бактерии разложения и гниения аммонифицирующие, то есть способные высвобождать азот из мертвой органики. Это неспорообразующие энтеробактерии, бациллы, спорообразующие клостридии.

Сенная палочка

Bacillus subtilis - одна из самых распространенных и изученных исследователями бактерий. Живет в почве, в основном осуществляет дыхание при помощи кислорода. Состав тела - одна Это довольно крупный микроорганизм, изображение которого можно получить при помощи простого увеличения. Для питания сенная палочка вырабатывает протеазы - ферменты катализации, которые пребывают на внешней оболочке ее клетки. С помощью ферментов бактерия разрушает структуру молекулы белка (пептидную связку аминокислот), тем самым высвобождается аминогруппа. Как правило, этот процесс происходит в несколько этапов и приводит к синтезу энергии в клетке (АТФ). Разложение, вызванное бактериями (гниение), сопровождается образованием токсичных соединений, вредных для человека.

Что это за вещества

В первую очередь это конечные продукты: аммиак и сероводород. Также при неполной минерализации образуются:

(кадаверин, например);
соединения ароматического характера (скатол, индол);
при гниении аминокислот, содержащих серу, образуются тиолы, диметилсульфоксид.

Вообще-то, в рамках, контролируемых иммунитетом, процесс разложения - часть пищеварительного процесса для многих животных и для человека. Он происходит, как правило, в толстом кишечнике, и бактерии, вызывающие гниение, играют в нем первостепенную роль. Но в больших масштабах отравление продуктами гниения может привести к плачевным результатам. Человек нуждается в срочной медицинской помощи, и восстанавливающей микрофлору терапии. К тому же накопление в организме аммиака может инициироваться некоторыми видами бактерий, в том числе и В результате в некоторых тканях накапливается аммиак. Но при нормальном функционировании всех систем он связывается до мочевины и затем выводится из организма человека.

Сапротрофы

Бактерии гниения относят к сапротрофам, наряду с бактериями брожения. И те и другие расщепляют органические соединения - азотсодержащие и углеродсодержащие соответственно. В обоих случаях высвобождается энергия, используемая для питания и жизнеобеспечения микроорганизмов. Без бактерий брожения (к примеру, кисломолочных) человечество не получило бы таких важнейших продуктов питания, как кефир или сыр. Также широко они нашли применение в кулинарии и виноделии.

Но сапротрофные бактерии гниения могут вызывать и Данный процесс, как правило, сопровождается обширным выделением углекислот, аммиака, энергии, ядовитых для человека веществ, а также нагреванием субстрата (иногда до самовоспламенения). Поэтому люди научились создавать условия, при которых бактерии гниения утрачивают способность к размножению или просто погибают. К таким предохраняющим продукты мерам можно отнести стерилизацию и пастеризацию, благодаря которым консервация может сохраняться относительно долгое время. Утрачивают свои свойства бактерии и при заморозке продукта. А в древности, когда еще не были известны современные способы, от порчи патогенной микрофлорой продукты предохраняли при помощи высушивания, соления, засахаривания, так как в соленой и сахарной среде микроорганизмы прекращают свою жизнедеятельность, а при сушке удаляется большая часть воды, нужной для размножения бактерий.

Бактерии гниения: значение микроорганизмов в биосфере

Роль бактерий такого рода для всего живого на Земле трудно переоценить. В биосфере, благодаря их аммонифицирующей жизнедеятельности, постоянно идет процесс разложения умерших животных и растений с последующей их минерализацией. Образовавшиеся в результате этого простые вещества и соединения неорганического характера, среди которых углекислый газ, аммиак, сероводород и другие, участвуют в круговороте веществ, служат питанием для растений, замыкают переход энергии от одного представителя флоры и фауны Земли к другому, предоставляя возможность зарождения новой жизни.

Высвобождение азота недоступно для высших растений, и без участия бактерий гниения они не смогли бы полноценно питаться и развиваться.

Бактерии гниения напрямую участвуют в почвообразовательных процессах, разлагая отмершую органику на составные части. Это их свойство играет незаменимую роль в сельском хозяйстве и других видах деятельности человека.

Наконец, без упомянутой жизнедеятельности микроорганизмов поверхность Земли, включая водные пространства, была бы усеяна не разложившимися трупами животных и растений, а их за время существования планеты умерло немалое количество!

Смрад выгребных ям и свалок, гниющие органические останки - все это вызывает у людей стойкое чувство отвращения. Но, когда первая реакция проходит, и включается здравый смысл, приходит понимание, что это обязательный процесс жизни. За любым гниением можно увидеть зарождающуюся новую жизнь. Это вечный круговорот веществ в природе. И как ни разнообразны живые организмы на планете, удивительно, что единственные из них, которые отвечают за разложение - это бактерии гниения.

Что разлагается

Процессы разложения - это весь спектр реакций, в результате которых сложные вещества разлагаются до простых и более стойких. Процессом гниения (аммонификацией) называют разложение до простых молекул органических веществ, содержащих азот и серу. Сходный процесс - брожение - это разложение безазотистых органических веществ - сахаров или углеводов. И тот и другой процессы осуществляют микроорганизмы. Выяснение механизма данных процессов началось с опытов Луи Пастера (1822-1895). Если же посмотреть на бактерии гниения исключительно с химической точки зрения, то мы увидим, что причинами этих процессов является нестойкость органических соединений и микроорганизмы выступают лишь как возбудители химических реакций. Но и белок, и кровь, и животные под воздействием бактерий подвергаются разным типам гниения, то главенствующая роль именно микроорганизмов неоспорима.

Изучение предмета продолжается

Гниение имеет огромное значение как в экономии природы, так и в человеческой деятельности: от технических производств до развития болезней. Прикладная бактериология родилась всего порядка 50 лет назад, трудности изучения и сегодня громадны. Но перспективы огромны:

Кто же они - эти деструкторы?

Бактерии - это целое царство одноклеточных прокариотических (не имеющих ядра) организмов, которое начитывает порядка 10 тысяч видов. Но это нам известных, а вообще предполагается существование более миллиона видов. Они появились на планете задолго до нас (3-4 миллиона лет назад), были первыми ее обитателями и во многом именно благодаря им Земля стала пригодной для развития других форм жизни. Впервые в собственноручно деланный микроскоп «анималькули» увидел в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Только в 1828 году они получили свое название благодаря работам Христиана Эренберга. Развитие увеличительной техники позволило Луи Пастеру в 1850 году описать физиологию и метаболизм бактерий гниения и брожения, в том числе болезнетворных. Именно Пастер, изобретатель вакцины против сибирской язвы и бешенства, читается основателем бактериологии - науки о бактериях. Второй выдающийся бактериолог - немецкий врач Роберт Кох (1843-1910), открывший холерный вибрион и туберкулезную палочку.

Такие простые и такие сложные

По форме бактерии могут быть шаровидные (кокки), прямые палочки (бациллы), выгнутые (вибрионы), спиральные (спириллы). Они могут объединяться - диплококки (два кокка), стрептококки (цепочка кокков), стафилококки (гроздь кокков). Клеточная стенка из муреина (полисахарида в соединении аминокислотами) придает форму организму и защищает содержимое клетки. Мембрана клетки из фосфолипидов может впячиваться и одержит комплексы органов движения (жгутиков). В клетках нет ядра, а в цитоплазме находятся рибосомы и кольцевая ДНК (плазмид). Органелл нет, а функции митохондрий, хлоропластов выполняют мезосомы - выпячивания мембраны. У некоторых имеются вакуоли: газовые выполняют функцию перемещения в толще воды, а в запасающих находятся гликоген или крахмал, жиры, полифосфаты.

Как они питаются

По типу питания бактерии бывают автотрофные (сами синтезируют органические вещества) и гетеротрофные (потребляют готовые органические вещества). Автотрофы могут быть фотосинтетиками (зеленые и пурпурные) и хемосинтетиками (нитрифицирующие, серобактерии, железобактерии). Гетеротрофы бывают сапротрофами (используют продукты жизнедеятельности, отмершие останки животных и растений) и симбионты (используют органику живых организмов). Гниение и брожение осуществляют сапротрофные бактерии. Для осуществления обмена веществ одним бактериям необходим кислород (аэробы), а другим он не нужен (анаэробы).

Армии нашей не счесть

Бактерии обитают везде. Буквально. В каждой капле воды, в каждой луже, на камнях, в воздухе и почве. Перечислим лишь некоторые группы:

Оптимальные условия

Для гниения необходимы определенные условия, и именно лишение бактерий этих условий лежит в основе нашей кулинарии (стерилизация, пастеризация, консервирование и так далее). Для интенсивного процесса гниения необходимо:

Наличие самих бактерий.
Внешние условия - влажная среда, температура +30-40 °С.

Варианты возможны различные. Но вода является неотъемлемым атрибутом гидролиза органических веществ. А ферменты работают только в определенном температурном режиме.

Главные аммонификаторы

Бактерии гниения, живущие в почве земли, это самая распространенная группа прокариот. Они играют важную роль в круговороте азота и возвращают в почву минеральные вещества (минерализуют) так необходимые растениям для процессов фотосинтеза. Форма бактерий, их отношение к наличию кислорода и способы питания разнообразны. Основные представители данной группы это спорообразующие клостридии, бациллы и неспорообразующие энтеробактерии.

Этапы разложения органики

Стадии разложения органических веществ бактериями гниения с химической точки зрения довольно сложны. В целом этот процесс осуществляется следующим образом:

Сенная палочка

Самая изученная бактерия - Bacillus subtilis, очень эффективный аммонификатор. Лучше нее изучена только кишечная палочка (Escherichia coli), наш кишечный симбионт. Сенная палочка - это аэробная бактерия гниения. На ее поверхности находятся ферменты-катализаторы протеазы, выработанные бактерией и используемые для получения жизненной энергии. Протеазы вступают в реакции гидролиза с белками внешней среды и разрушают его пептидные вязи с высвобождением начала крупных цепочек аминокислот, а потом все более мелких. Все, что ей необходимо, поступает в клетку, а что не нужно, отдается. И остаются токсичные вещества - сероводород и аммиак. Именно из-за этих газов места обитания сенных палочек так неприятно пахнут.

Наши соседи

В нашем кишечнике живет примерно 50 триллионов различных микроорганизмов, это где-то два килограмма. А это в 1,5 раза больше, чем общее количество клеток всего организма человека. И кто здесь хозяин, а кто симбионт? Это, конечно, шутка. Но среди этого многообразия соседей есть и бактерии гниения. Польза и вред для организма от них зависит от их количества и патогенности. В нашей ротовой полоти обитает до сорока тысяч бактерий. Кислую среду нашего желудка могут выдержать лактобациллы, некоторые стрептококки и сарцины. В двенадцатиперстную кишку выделяется сок поджелудочной железы с агрессивными пищеварительными ферментами (липазы и амилазы) и делают ее почти полностью стерильной.

В тонком и толстом кишечнике среда щелочная, тут сосредоточена вся масса микрофлоры. Именно тут бактерии помогают нам усваивать витамины (бифидобактерии), синтезировать витамины (К и В) и подавлять патогенную флору (кишечная палочка), расщеплять крахмал и целлюлозу, белки и жиры (аммонифицирующие бактерии) и это далеко не весь список полезных функций наших соседей. С калом каждый человек выделяет порядка 18 миллиардов бактерий, а это больше, чем людей на всей планете. Но те же бактерии могут при определенных условиях вызвать болезни. Именно поэтому многие из них считаются условно патогенными.

Значение бактерий гниения

Первые живые организмы этой планеты, самые эффективные в части занятия всех существующих на планете Земля экологических ниш - бактерии. Они минерализуют почву, делая ее плодородной. Возвращают в круговорот неорганические вещества. Утилизируют трупы и продукты жизнедеятельности всех живых организмов планеты. Обеспечивают человечество природными ресурсами. Делают нашу жизнь легче и помогают в усвоении пищевых компонентов. Этот список можно продолжать еще долго. Конечно, негативное значение гнилостных бактерий также велико. Но природа знала, что делала и наша задача на этой планете не нарушить то хрупкое равновесие, к которому пришел за эти почти четыре миллиона лет мир вокруг нас.

Оказывается, у гнилостных бактерий , как вообще у многих бактерий, имеются органы движения, знакомые уже нам жгутики, при посредстве которых они могут самостоятельно передвигаться.

Как ни благодетельствуют нас эти наши друзья, без которых самая жизнь наша была бы невозможна, однако, надо быть с ними настороже; все бактерии коварны. В то время как тело животного только что начало разлагаться и еще нисколько не напоминает собой порченного мяса, в нем могут под влиянием бактерий образоваться страшные яды, унесшие в могилу немало людей, съевших такое ядовитое мясо. Особенно часты случаи отравления так называемым рыбным ядом, который при страшной силе действия на организм, ничем не выдает своего присутствия. При дальнейшем тлении трупов, эти яды сами разлагаются и исчезают.

Животное уже при жизни выбрасывает значительное количество воспринятых питательных элементов в виде кала и мочи. Все эти отбросы также перерабатываются микробами и минерализируются, после чего могут служить пищей для растений. Уже выше было сказано, что в кишечнике человека и животных имеется колоссальное количество бактерий. Они разлагают гнилостными процессами каловые массы уже внутри тела, а затем довершают разложение после того, как они извергнуты наружу.

Когда мы отвозим навоз в поле, мы часто не знаем, что это удобрение становится доступным для наших культурных растений только после переработки его микробами, незаметными кормильцами растений. Значительная часть азота, принятого в пищу животным, выделяется в виде мочи.

Азот - самый ценный для растений элемент, которого они жадно ищут повсюду и с которым обходятся крайне бережно. И вот, азот мочи становится доступным для растений, благодаря особому виду бактерий, производящих брожение мочи, открытое Пастером. Эти оригинальные химики разлагают главную составную часть мочи человека, мочевину, на углекислый газ и аммиак, производя таким образом, ее полную минерализацию. А воспринятый растениями азот аммиака переходит в них в такие питательные вещества, которые поддерживают жизнь животных и человека. Таким образом, бактерии брожения мочи также являются нашими благодетелями.

Безазотистые органические вещества, количество которых особенно велико в растениях, после смерти организма разлагаются прежде всего в громадных количествах в процессах спиртового, молочнокислого и маслянокислого брожения.

Дрожжи, поселяющиеся всегда там, где имеется запас сахара, на оболочках всех плодов, на ягодах винограда и других растений, только и ждут возможности проникнуть внутрь плода и вызвать там массовое разложение сахара с образованием спирта и углекислого газа. Образовавшийся спирт подхватывается сопровождающими дрожжи бактериями уксуснокислого брожения, которые превращают спирт в уксусную кислоту, то есть частично сжигая его. Те же самые бактерии при недостатке спирта действуют дальше и сжигают уксусную кислоту до углекислого газа и воды, но чаще это довершение минерализации сахара производят другие бактерии, не представляющие собой таких узких специалистов как возбудители разных брожений и обеспечивающие себе существование своей неприхотливостью и способностью при дыхании сжигать самое плохое топливо. Совокупность всех только что описанных работ микробов превращает сахар в минеральные продукты - углекислый газ и воду.

Другой путь минерализации безазотистого вещества, имеющий колоссальное распространение в природе, ведет через маслянокислое брожение. Бактерии, производящие это брожение, принадлежат к различным видам.

Поэтому то при брожении виноградного сока можно не прибавлять искусственно дрожжей.

В недрах сырой земли, на дне болот, в топях ила, всюду, куда не проникает живительный луч солнца, где царит мрак и смрад, неустанно работает могучий маслянокислый микроб и количество разложенного им материала значительно превышает те массы растительного происхождения, которые перерабатывает человек в своей технике. Если в искусственной культуре дать микробу хорошо подходящие ему условия, то из сосуда будет течь непрерывная струя газа, результат великолепной химической работы бактерии. Газ состоит из углекислоты и горючего водорода. В несколько минут мы можем набрать полный большой баллон этих газов и в природе такой процесс идет в необъятных размерах, не останавливаясь ни днем, ни ночью. Изумительные работники не знают ни минуты отдыха. Как жалка по своим размерам вся фабрично-заводская техника человечества по сравнению с гигантским размахом химического производства, идущего в природе при содействии различных микробов брожений. II с какой легкостью работают микроорганизмы спиртового и маслянокислого брожений. Как будто ничего не может быть проще превращения сахара и других безазотистых соединений в различные газы и кислоты, или спирты. А между тем, мы, люди, несмотря на все старания, пока еще не в состоянии произвести этих явлений в наших богато обставленных химических лабораториях, хотя бы в малом размере. Мы можем только изумляться…и учиться у бесконечно малых существ. Мы не будем рассматривать здесь всех брожений, число которых весьма велико, мы только познакомимся с парой примеров разрушения крайне прочных веществ, прежде всего с брожением клетчатки. Клетчатка представляет собой вещество, из которого построен остов, скелет растений. Она составляет главную массу тела крупных растений, особенно деревьев и, несомненно, по своей массе стоит на первом месте среди всех горючих органических веществ на земле. В химическом отношении клетчатка замечательна тем, что без нагревания почти не поддается действию самых едких жидкостей и почти ни в чем не растворяется. Даже крепкие кислоты и щелочи не растворяют клетчатки при обыкновенной температуре. Очищенная вата, лучшие сорта пропускной (фильтровальной) бумаги представляют собой почти химически-чистую клетчатку. Бумага непрочна и легко разрывается только потому, что представляет собой войлок тончайших нитей. Если, однако, спаять все эти нити в одну сплошную массу, то получается весьма прочный материал; в Америке такую клетчатку применяют для выделки вагонных шин и других предметов, требующих большой прочности. Древесина представляет собой слегка измененную клетчатку, пропитанную некоторыми веществами, придающими ей большую хрупкость, меньшую гибкость и прочность, но за то также способность всасывать в себя больше воды.

После смерти растения белковые и другие питательные вещества, из которых состоит их живое тело, быстро уничтожаются различными микроорганизмами, а остов, состоящий из клетчатки, остается в течение долгого времени нетронутым, так как вследствие своей прочности легко противостоит натиску мелких живых существ. Всякий, кому приходилось гулять по буковому или дубовому лесу, не мог не обратить внимания на толстый упругий ковер сухих листьев, в которых тонет нога и который накапливается в течение нескольких лет. Это все остовы листьев, состоящие из клетчатки. Однако, с течением времени и клетчатка исчезает, разрушается и переходит в простейшие минеральные соединения. Солома в навозе, также состоящая из клетчатки, при благоприятных условиях также истлевает и уничтожается каким-то способом, который долгое время оставался таинственным. В настоящее время мы знаем, что существуют некоторые бактерии, способные производить брожение клетчатки. Их обнаружить можно так: приготовив раствор необходимых для микробов минеральных солей, прибавляют к нему в качестве питательного материала только нарезанную полосками фильтровальную бумагу и заражают такую жидкость крошечным кусочком навоза. В навозе имеется огромное разнообразие микробов, но почти ни один из них не развивается из-за недостатка пищи. Кормиться одной только бумагой не под силу даже неприхотливым бактериям. Прекрасно чувствуют себя лишь специалисты по сбраживанию клетчатки; они разъедают бумагу и производят брожение, с выделением газов, от которых бумага всплывает на поверхность, увлекаемая током пузырьков. Этот процесс имеет, конечно, колоссальное значение в круговороте веществ: благодаря ему органическое вещество, находившееся в огромном количестве в форме, недоступной для обыкновенных живых существ, минерализируется и снова становится им доступно.

Какова же должна быть мощность тех химических средств, которыми располагают удивительные микробы, так легко и бурно разлагающие такой прочный материал! Еще один случай, наводящий химика на глубокие размышления о том, как бы выведать у бесконечно малых их секрет и применить его в широких размерах на пользу науки и техники.

Существуют в природе и другие способы массовой переработки клетчатки, а также иных близких к ней веществ. При этом происходит как бы медленное тление, сопровождаемое обугливанием. Так накопились огромные массы торфа и каменного угля, фундамент современной техники. Когда эти залежи будут истреблены, промышленность должна будет либо сойти на нет, либо обратиться за помощью к науке, в поисках нового источника энергии. И, по всем видимостям, такой момент должен в конце концов наступить.

Само собой разумеется, что работа всех описанных микроорганизмов, вызывающих брожения, полезна человеку только по случайному совпадению. По существу бактерии направляют свою деятельность на разложение веществ сложного состава, из которых образуются более простые. Это и составляет общий принцип, их деятельности. В некоторых отдельных случаях такое разложение вещества может быть, наоборот, вредно для человека потому, что оно разрушает продукты его техники. Так, например, уксуснокислое брожение может причинить большие убытки, если оно разовьется само собой в ценных напитках, содержащих спирт. Маслянокислое брожение, столь необходимое в природе, весьма нежелательно в том случае, если оно разойдется в пищевых продуктах.

Всегда вредна и нежелательна для человека деятельность некоторых грибков, разрушающих древесину. Из них особой известностью пользуется один вид так называемого домового гриба. Он превращает постройки, особенно сооруженные из сырого дерева, в мягкую труху; это явление сопряжено с растворением клетчатки, которое гриб производит, повидимому, с большой легкостью, так же, как бактерии, с которыми мы только что познакомились, но никакого брожения клетчатки с выделением газов домовый гриб, повидимому, не вызывает. Вследствие тайной работы этого неустанного вредителя, разрушено много деревянных домов и других построек.

Брожение селитры представляет собой очень нежелательное и невыгодное для земледельца явление. Азот в почве часто находится в недостаточном количестве, а потому земледельцу приходится дорожить им больше, чем всеми другими питательными элементами в земле; урожай главным образом зависит от азотного питания растений. Из всех форм, в которых может оказаться азот в почве, наиболее пригодна для растений селитра; не даром ее привозят в огромных количествах из Южной Америки и употребляют в качестве удобрения. Целый ряд бактерий разлагает в почве селитру, пользуясь этим процессом для добывания жизненной энергии. При бактериальном брожении селитры весь азот улетает в воздух и становится недоступным для растении. Таким образом, коварный микроб не только лишает азотного питания другие более высоко организованные растения, но при этом и сам то азотом селитры не пользуется, а только уменьшает и без того небольшие запасы полезного азота в почве.

Все микроорганизмы, вызывающие брожения, почти никогда не производят полной минерализации органического вещества. Они ограничиваются тем, что более сложно составленные соединения разлагают на более простые. Но целая армия других микробов сразу же нападает на продукты брожения и довершает превращение их в простейшие, так называемые минеральные вещества, уже не способные дальше разлагаться с выделением тепла. Все эти организмы, сопровождающие бродильных микробов на подобие того, как шакалы следуют за львом, чтобы доедать остатки его трапезы, чаще всего бывают неприхотливы и неразборчивы в выборе питания. Они не производят строго-специализированных брожений, но они сжигают при своем дыхании разнообразные вещества, на которые среди более разборчивых организмов нашлось бы мало охотников. В общей работе минерализации сложных веществ они играют не показную роль, но они совершенно необходимы для завершения этого важного процесса.

Однако и среди таких микробов, которые производят не брожения, а сжигания простых соединений, встречаются некоторые узкие специалисты, работа которых незаменима и бросается в глаза своей оригинальностью. Чудеса, открытые микробиологией, были бы недостаточно описаны, если бы мы не обратили наше внимание на подобного рода работников, которым мы в первую голову обязаны обеспечением постоянства жизни на земле.

С тех пор, как великий французский химик Лавуазье открыл закон вечности материи, мы знаем, что количество каждого основного простейшего вещества на нашей планете неизменно и определенно. Поэтому, если такое вещество необходимо для построения тела животных и растений, оно неизбежно должно после смерти этих живых существ переходить в такую форму, в которой может быть снова использовано растениями в качестве питательного материала. От растений оно с пищей будет передано животным, после смерти как тех, так и других организмов снова попадет в почву и будет непрерывно совершать все тот же круговорот. Таким образом, ограниченное, строго определенное количество одного физиологически-важного элемента, благодаря круговороту, может поддерживать жизнь животных и растений в течение бесконечно долгого времени, на подобие того, как ограниченное количество денежных знаков при непрерывном круговороте их из казны в частные руки и обратно, может в течение неопределенно долгого времени поддерживать товарообмен в государстве.