Bakterije – opća karakteristika. Podjela, građa, prehrana i uloga bakterija u prirodi. Što bakterije nemaju: je li nedostatak organa kritičan?

U elektronskoj mikroskopiji ultratankih rezova, citoplazmatska membrana je troslojna membrana (2 tamna sloja debljine 2,5 nm odvojena su svijetlim međuslojem). U strukturi je sličan plazmalemi životinjskih stanica i sastoji se od dvostrukog sloja fosfolipida s ugrađenim površinskim i integralnim proteinima, kao da prodiru kroz strukturu membrane. Pretjeranim rastom (u usporedbi s rastom stanične stijenke) citoplazmatska membrana stvara invaginate - invaginacije u obliku složenih upletenih membranskih struktura, zvanih mezosomi. Manje složene uvijene strukture nazivaju se intracitoplazmatske membrane.

Citoplazma

Citoplazma se sastoji od topljivih proteina, ribonukleinskih kiselina, inkluzija i brojnih male granule- ribosomi odgovorni za sintezu (prevođenje) proteina. Bakterijski ribosomi imaju veličinu od oko 20 nm i koeficijent sedimentacije 70S, za razliku od 80S ribosoma koji su karakteristični za eukariotske stanice. Ribosomske RNA (rRNA) su konzervirani elementi bakterija ("molekularni sat" evolucije). 16S rRNA dio je male ribosomske podjedinice, a 23S rRNA dio je velike ribosomske podjedinice. Proučavanje 16S rRNA temelj je genske sistematike, što omogućuje procjenu stupnja srodnosti organizama.
Citoplazma sadrži različite inkluzije u obliku granula glikogena, polisaharide, beta-hidroksimaslačnu kiselinu i polifosfate (volutin). Oni su rezervne tvari za ishranu i energetske potrebe bakterija. Volutin ima afinitet prema osnovnim bojama i lako se detektira posebnim metodama bojenja (na primjer, Neisser) u obliku metakromatskih granula. Karakterističan raspored granula volutina otkriva se kod bacila difterije u obliku intenzivno obojenih staničnih polova.

Nukleoid

Nukleoid je ekvivalent jezgre u bakterijama. Nalazi se u središnjoj zoni bakterije u obliku dvolančane DNA, zatvorene u prsten i zbijene poput lopte. Jezgra bakterija, za razliku od eukariota, nema jezgrinu, jezgricu i bazične bjelančevine (histone). Tipično, bakterijska stanica sadrži jedan kromosom, predstavljen molekulom DNA zatvorenom u prsten.
Osim nukleoida, predstavljenog jednim kromosomom, bakterijska stanica sadrži ekstrakromosomske čimbenike nasljednosti - plazmide, koji su kovalentno zatvoreni prstenovi DNA.

Kapsula, mikrokapsula, sluz

Kapsula je sluzava struktura debljine više od 0,2 mikrona, čvrsto povezana sa staničnom stijenkom bakterije i ima jasno definirane vanjske granice. Kapsula je vidljiva u razmazima otisaka patološkog materijala. U čistim bakterijskim kulturama kapsula se stvara rjeđe. Otkriva se kada posebne metode bojanje razmaza (na primjer, prema Burri-Ginsu), stvarajući negativan kontrast tvari čahure: tinta stvara tamnu pozadinu oko čahure. Čahura se sastoji od polisaharida (egzopolisaharida), ponekad i od polipeptida, npr. kod bacila antraksa sastoji se od polimera D-glutaminske kiseline. Kapsula je hidrofilna i sprječava fagocitozu bakterija. Kapsula je antigena: protutijela protiv kapsule uzrokuju njezino povećanje (reakcija bubrenja kapsule).
Mnoge bakterije tvore mikrokapsule - sluzavu tvorevinu debljine manje od 0,2 mikrona, koja se može otkriti samo elektronskim mikroskopom. Od kapsule treba razlikovati mukoidne egzopolisaharide, koji nemaju jasne granice. Sluz je topljiva u vodi.
Bakterijski egzopolisaharidi sudjeluju u adheziji (lijepljenju za podloge); Osim sinteze
egzopolisaharida od strane bakterija, postoji još jedan mehanizam za njihov nastanak: djelovanjem izvanstaničnih enzima bakterija na disaharide. Kao rezultat toga nastaju dekstrani i levani.

Bičevi

Bakterijske bičeve određuju pokretljivost bakterijske stanice. Flagele su tanke niti, koji potječu iz citoplazmatske membrane, duži su od same stanice. Debljina flagele je 12-20 nm, duljina 3-15 µm. Sastoje se od 3 dijela: spiralnog filamenta, kukice i bazalnog tijela koje sadrži štapić s posebnim diskovima (1 par diskova kod gram-pozitivnih bakterija i 2 para diskova kod gram-negativnih bakterija). Flagele su diskovima pričvršćene za citoplazmatsku membranu i staničnu stijenku. To stvara učinak elektromotora s motornom šipkom koja rotira flagellum. Flagele se sastoje od bjelančevine - flagellina (od flagellum - flagellum); je H antigen. Podjedinice flagelina su uvijene u obliku spirale.
Broj flagela kod bakterija različite vrste varira od jedne (monotrich) kod Vibrio cholerae do desetaka i stotina bičeva koji se protežu duž perimetra bakterije (peritrih) kod Escherichie coli, Proteusa itd. Lophotrichi imaju snop bičeva na jednom kraju stanice. Amphitrichy ima jedan flagellum ili snop flagella na suprotnim krajevima stanice.

Pio

Pili (fimbrije, resice) su končaste tvorevine, tanje i kraće (3-10 nm x 0,3-10 µm) od flagela. Pili se protežu od površine stanice i sastoje se od proteina pilina koji ima antigensko djelovanje. Postoje pili odgovorni za adheziju, odnosno za pričvršćivanje bakterija na zahvaćenu stanicu, kao i pili odgovorni za prehranu, metabolizam vode i soli te spolni (F-pili), odnosno konjugacijski pili. Pili su brojni - nekoliko stotina po stanici. Međutim, obično postoje 1-3 spolna pila po stanici: formiraju ih takozvane "muške" donorske stanice koje sadrže transmisivne plazmide (F-, R-, Col-plazmidi). Posebnost genitalni pili je interakcija s posebnim “muškim” sfernim bakteriofagima, koji se intenzivno adsorbiraju na genitalni pili.

Polemika

Spore su osebujan oblik mirujućih firmikutnih bakterija, tj. bakterije
s gram-pozitivnim tipom strukture stanične stijenke. Sporovi nastaju kada povoljni uvjeti postojanje bakterija (sušenje, nedostatak hranjivih tvari i sl.. Jedna spora (endospora) nastaje unutar bakterijske stanice. Stvaranje spora pridonosi očuvanju vrste i nije način razmnožavanja, kao kod gljiva. Spore koje tvore bakterije roda Bacillus imaju spore koje ne prelaze promjer stanice Bakterije kod kojih veličina spora premašuje promjer stanice nazivaju se klostridije, npr. bakterije iz roda Clostridium (lat. Clostridium - vreteno). ).Spore su otporne na kiseline, stoga se boje po Aujeszky metodi ili po Ziehl-Neelsenu, a vegetativna stanica se boji plavo.

Oblik spora može biti ovalan, sferičan; mjesto u ćeliji je terminalno, tj. na kraju štapića (kod uzročnika tetanusa), subterminalni - bliže kraju štapića (kod uzročnika botulinuma, plinske gangrene) i središnji (kod bacila antraksa). Spora postoji dugo vremena zbog prisutnosti višeslojne ljuske, kalcijevog dipikolinata, niskog sadržaja vode i usporenih metaboličkih procesa. Pod povoljnim uvjetima, spore klijaju prolazeći kroz tri uzastopne faze: aktivacija, inicijacija, klijanje.

Bakterije su vrlo mali, nevjerojatno stari i donekle prilično jednostavni mikroorganizmi. Prema suvremenoj klasifikaciji svrstane su u zasebnu domenu organizama, što ukazuje na značajnu razliku između bakterija i ostalih oblika života.

Bakterije su najčešći, a samim tim i najbrojniji živi organizmi, bez pretjerivanja su sveprisutne i uspijevaju u svakoj sredini: vodi, zraku, zemlji, kao i unutar drugih organizama. Tako u jednoj kapi vode njihov broj može doseći nekoliko milijuna, au ljudskom tijelu ih ima desetak više od svih naših stanica.

Što su bakterije?

To su mikroskopski, pretežno jednostanični organizmi, čija je glavna razlika odsutnost stanične jezgre. Osnova stanice, citoplazma, sadrži ribosome i nukleoid, koji služi kao genetski materijal bakterija. Sve je to od vanjskog svijeta odvojeno citoplazmatskom membranom ili plazmalemom, koja je pak prekrivena staničnom stijenkom i gušćom kapsulom. Neke vrste bakterija imaju vanjske flagele, njihov broj i veličina mogu jako varirati, ali njihova je svrha uvijek ista - pomažu bakterijama da se kreću.

Građa i sadržaj bakterijske stanice

Što su bakterije?

Oblici i veličine

Oblici različitih vrsta bakterija uvelike variraju: mogu biti okrugli, štapićasti, zavijeni, zvjezdasti, tetraedarski, kubični, u obliku slova C ili O ili nepravilni.

Bakterije se još više razlikuju po veličini. Tako Mycoplasma mycoides - najmanja vrsta u cijelom kraljevstvu - ima duljinu od 0,1 - 0,25 mikrometara, a najveća bakterija Thiomargarita namibiensis doseže 0,75 mm - može se vidjeti čak i golim okom. U prosjeku, veličine se kreću od 0,5 do 5 mikrona.

Metabolizam ili metabolizam

Kada je riječ o dobivanju energije i hranjivih tvari, bakterije pokazuju iznimnu raznolikost. Ali u isto vrijeme, vrlo ih je lako generalizirati dijeljenjem u nekoliko skupina.

Prema načinu dobivanja hranjivih tvari (ugljika) bakterije se dijele na:

• autotrofi- organizmi koji su sposobni samostalno sintetizirati sve organske tvari koje su im potrebne za život;
• heterotrofi- organizmi koji su sposobni transformirati samo gotove organske spojeve, pa im je potrebna pomoć drugih organizama da za njih proizvedu te tvari.

Prema načinu dobivanja energije:

• fototrofi- organizmi koji proizvode potrebnu energiju kao rezultat fotosinteze
• kemotrofi- organizmi koji proizvode energiju provođenjem raznih kemijskih reakcija.

Kako se bakterije razmnožavaju?

Rast i razmnožavanje kod bakterija usko su povezani. Nakon što dostignu određenu veličinu, počinju se razmnožavati. Kod većine vrsta bakterija ovaj se proces može dogoditi iznimno brzo. Dioba stanica, na primjer, može se dogoditi za manje od 10 minuta, a broj novih bakterija eksponencijalno će rasti kako se svaki novi organizam dijeli na dva.

Postoje 3 različite vrste reprodukcije:

• podjela- jedna bakterija se dijeli na dvije apsolutno genetski identične.
• pupljenje- na polovima matične bakterije stvara se jedan ili više pupova (do 4), dok matična stanica stari i umire.
• primitivna seksualni proces- dio DNK roditeljskih stanica prenosi se na stanice kćeri i pojavljuje se bakterija s potpuno novim skupom gena.

Prva vrsta je najčešća i najbrža, potonja je nevjerojatno važna, ne samo za bakterije, već i za cijeli život općenito.

Ljudi pokušavaju pronaći nove načine da se zaštite od njihovog štetnog utjecaja. Ali postoje i korisni mikroorganizmi: oni pospješuju sazrijevanje vrhnja, stvaranje nitrata za biljke, razgrađuju mrtvo tkivo itd. Mikroorganizmi žive u vodi, tlu, zraku, na tijelu živih organizama i unutar njih.

Oblici bakterija

Postoje 4 glavna oblika bakterija, i to:

1. Mikrokoke – smještene zasebno ili u nepravilnim nakupinama. Obično su nepomični.
2. Diplokoki su raspoređeni u parovima i mogu biti okruženi kapsulom u tijelu.
3. Streptokoki se javljaju u obliku lanaca.
4. Sarcini tvore nakupine stanica u obliku paketića.
5. Stafilokok. Kao rezultat procesa diobe, oni se ne razilaze, već tvore klastere (nakupine).

Štapićasti tipovi (bacili) razlikuju se po veličini, relativni položaj i oblik:

Bakterija ima složenu strukturu:

• zid stanice štite jednostanični organizam od vanjskih utjecaja, daju mu određeni oblik, osiguravaju prehranu i čuvaju njegov unutarnji sadržaj.
• Citoplazmatska membrana sadrži enzime, sudjeluje u procesu reprodukcije i biosinteze komponenti.
• Citoplazma služi za ispunjavanje vitalnih važne funkcije. Kod mnogih vrsta citoplazma sadrži DNA, ribosome, razne granule i koloidnu fazu.
• Nukleoid je nuklearna regija nepravilnog oblika u kojoj se nalazi DNK.
• Kapsula je površinska struktura koja čini ljusku izdržljivijom i štiti od oštećenja i isušivanja. Ova sluzava struktura je debela više od 0,2 mikrona. Uz manju debljinu tzv mikrokapsula. Ponekad oko školjke ima sluz, nema jasnih granica i topiv je u vodi.
• bičevi nazivaju se površinske strukture koje služe za kretanje stanica u tekućem okolišu ili na čvrstoj površini.
• Pio- končaste tvorevine, mnogo tanje i s manje flagela. Dolaze u raznim vrstama, razlikuju se po namjeni i strukturi. Pili su potrebni za pričvršćivanje organizma na zahvaćenu stanicu.
• Polemika. Sporulacija se javlja kada nastupe nepovoljni uvjeti i služi za prilagodbu vrste ili njezino očuvanje.

Vrste bakterija

Predlažemo da razmotrimo glavne vrste bakterija:

Životna aktivnost

Hranjive tvari ulaze u stanicu cijelom njezinom površinom. Mikroorganizmi su postali rašireni zbog postojanja različitih vrsta prehrane. Za život su im potrebni različiti elementi: ugljik, fosfor, dušik itd. Opskrba hranjivim tvarima regulirana je pomoću membrane.

Vrsta prehrane određena je načinom na koji se ugljik i dušik apsorbiraju te vrstom izvora energije. Neki od njih mogu dobiti ove elemente iz zraka, koristiti solarna energija, dok druge zahtijevaju postojanje tvari organskog podrijetla. Svi oni trebaju vitamine i aminokiseline koji mogu djelovati kao katalizatori za reakcije koje se odvijaju u njihovom tijelu. Uklanjanje tvari iz stanice događa se procesom difuzije.

U mnogim vrstama mikroorganizama kisik ima važnu ulogu u metabolizmu i disanju. Kao rezultat disanja oslobađa se energija koja se koristi za formiranje organski spojevi. Ali postoje bakterije za koje je kisik smrtonosan.

Razmnožavanje se događa dijeljenjem stanice na dva dijela. Nakon što dosegne određenu veličinu, počinje proces odvajanja. Stanica se izdužuje i u njoj se stvara poprečna pregrada. Nastali dijelovi se raspršuju, ali neke vrste ostaju povezane i formiraju klastere. Svaki od novonastalih dijelova hrani se i raste kao samostalan organizam. Kada se nalazi u povoljnom okruženju, proces reprodukcije odvija se velikom brzinom.

Mikroorganizmi su sposobni razgraditi složene tvari u jednostavne, koje biljke mogu ponovno koristiti. Dakle, bakterije su nezamjenjive u kruženju tvari, bez njih mnoge stvari ne bi bile moguće. važne procese na tlu.

Znaš li?

Zaključak: Ne zaboravite oprati ruke svaki put kad dođete kući nakon izlaska vani. Kada idete na WC, također operite ruke sapunom. Jednostavno pravilo, ali tako važno! Držite ga čistim i bakterije vam neće smetati!

Kako bismo učvrstili gradivo, pozivamo vas da ispunite naše uzbudljive zadatke. Sretno!

Zadatak br. 1

Pažljivo pogledajte sliku i recite mi koja je od ovih stanica bakterijska? Pokušajte imenovati preostale ćelije bez gledanja u tragove:

Kraljevstvo “Bakterije” čine bakterije i modrozelene alge, čija je opća karakteristika mala veličina i nepostojanje jezgre odvojene membranom od citoplazme.

Tko su bakterije

Prevedeno s grčkog "bakterion" znači štap. Većinom su mikrobi jednostanični organizmi nevidljivi golim okom koji se razmnožavaju diobom.

Tko ih je otkrio

Po prvi put, nizozemski istraživač koji je živio u 17. stoljeću, Anthony Van Leeuwenhoek, uspio je vidjeti najmanje jednostanične organizme u kućnom mikroskopu. Počeo je proučavati svijet oko sebe kroz povećalo dok je radio u prodavaonici galanterije.

Anthony Van Leeuwenhoek (1632. - 1723.)

Leeuwenhoek se kasnije usredotočio na izradu leća koje mogu povećati do 300 puta. U njima je ispitivao najmanje mikroorganizme, opisujući dobivene informacije i prenoseći ono što je vidio na papir.

Godine 1676. Leeuwenhoek je otkrio i iznio podatke o mikroskopskim stvorenjima, kojima je dao ime "animalcules".

Što oni jedu?

Najmanji mikroorganizmi postojali su na Zemlji mnogo prije pojave ljudi. Rasprostranjene su posvuda, hrane se organskom hranom i anorganskim tvarima.

Na temelju načina asimilacije hranjivih tvari bakterije se obično dijele na autotrofne i heterotrofne. Za postojanje i razvoj heterotrofi koriste otpadne produkte organske razgradnje živih organizama.

Predstavnici bakterija

Biolozi su identificirali oko 2500 skupina različitih bakterija.

Prema obliku dijele se na:

• cocci koji imaju sferične obrise;
• bacili - štapićasti;
• vibriosi koji imaju krivulje;
• spirila - spiralni oblik;
• streptokoki, koji se sastoje od lanaca;
• stafilokoke koji tvore grozdove.

Prema stupnju utjecaja na ljudski organizam prokariote možemo podijeliti na:

• koristan;
• štetan.

Mikrobi opasni za ljude uključuju stafilokoke i streptokoke, koji uzrokuju gnojne bolesti.

Bakterije bifido i acidophilus smatraju se korisnima, stimuliraju imunološki sustav i štite gastrointestinalni trakt.

Kako se prave bakterije razmnožavaju?

Razmnožavanje svih vrsta prokariota odvija se uglavnom dijeljenjem, nakon čega slijedi rast do izvorne veličine. Dostigavši ​​određenu veličinu, odrasli mikroorganizam se dijeli na dva dijela.

Rjeđe se razmnožavanje sličnih jednostaničnih organizama odvija pupanjem i konjugacijom. Prilikom pupanja na matičnom mikroorganizmu izrastu do četiri nove stanice, nakon čega slijedi odumiranje odraslog dijela.

Konjugacija se smatra najjednostavnijim spolnim procesom u jednostaničnih organizama. Najčešće se na taj način razmnožavaju bakterije koje žive u životinjskim organizmima.

Bakterije simbionti

Mikroorganizmi koji sudjeluju u probavi u ljudskom crijevu najbolji su primjer bakterija simbiona. Simbiozu je prvi otkrio nizozemski mikrobiolog Martin Willem Beijerinck. Godine 1888. dokazao je obostrano koristan bliski suživot jednoćelijskih i mahunarskih biljaka.

Živeći u korijenskom sustavu, simbionti, hraneći se ugljikohidratima, opskrbljuju biljku atmosferskim dušikom. Dakle, mahunarke povećavaju plodnost bez iscrpljivanja tla.

Postoji mnogo uspješnih simbiotskih primjera koji uključuju bakterije i:

• osoba;
• alge;
• člankonošci;
• morske životinje.

Mikroskopski jednostanični organizmi pomoćni sustavi ljudsko tijelo, doprinose pročišćavanju otpadnih voda, sudjeluju u kruženju elemenata i rade na postizanju zajedničkih ciljeva.

Zašto su bakterije svrstane u posebno carstvo?

Ove organizme karakterizira njihova mala veličina, nedostatak formirane jezgre i iznimna struktura. Stoga se, unatoč vanjskoj sličnosti, ne mogu klasificirati kao eukarioti, koji imaju formiranu staničnu jezgru ograničenu od citoplazme membranom.

Zahvaljujući svim njihovim karakteristikama, znanstvenici su ih u 20. stoljeću identificirali kao zasebno kraljevstvo.

Najstarije bakterije

Najmanji jednostanični organizmi smatraju se prvim životom koji se pojavio na Zemlji. Istraživači su 2016. otkrili zakopane cijanobakterije na Grenlandu stare oko 3,7 milijardi godina.

U Kanadi su pronađeni tragovi mikroorganizama koji su živjeli prije otprilike 4 milijarde godina u oceanu.

Funkcije bakterija

U biologiji, između živih organizama i njihove okoline, bakterije obavljaju sljedeće funkcije:

• prerada organskih tvari u minerale;
• fiksacija dušika.

U životu čovjeka jednostanični mikroorganizmi igraju važnu ulogu od prvih minuta rođenja. Osiguravaju uravnoteženu crijevnu mikrofloru, utječu na imunološki sustav i održavaju ravnotežu vode i soli.

Bakterijska rezervna tvar

Rezervni dijelovi hranjivim tvarima u prokariota se nakupljaju u citoplazmi. Akumuliraju se pod povoljnim uvjetima i konzumiraju tijekom razdoblja posta.

Bakterijske rezervne tvari uključuju:

• polisaharidi;
• lipidi;
• polipeptidi;
• polifosfati;
• naslage sumpora.

Glavni znak bakterija

Funkciju jezgre kod prokariota obavlja nukleoid.

Stoga je glavna karakteristika bakterija koncentracija nasljednog materijala u jednom kromosomu.

Zašto su predstavnici kraljevstva bakterija klasificirani kao prokarioti?

Nedostatak formirane jezgre bio je razlog za svrstavanje bakterija u prokariotske organizme.

Kako bakterije preživljavaju nepovoljne uvjete

Mikroskopski prokarioti mogu dugo izdržati nepovoljne uvjete, pretvarajući se u spore. Dolazi do gubitka vode iz stanice, značajnog smanjenja volumena i promjene oblika.

Spore postaju neosjetljive na mehaničke, temperaturne i kemijske utjecaje. Na taj način se čuva svojstvo održivosti i provodi učinkovito preseljenje.

Zaključak

Bakterije su najstariji oblik života na Zemlji, poznat mnogo prije pojave ljudi. Prisutni su posvuda: u okolnom zraku, vodi i u površinskom sloju zemljine kore. Staništa uključuju biljke, životinje i ljude.

Aktivno proučavanje jednostaničnih organizama počelo je u 19. stoljeću i traje do danas. Ovi organizmi su glavni dio Svakidašnjica ljudi i imaju izravan utjecaj na ljudsko postojanje.

Sadržaj članka

velika skupina jednostaničnih mikroorganizama karakterizirana nepostojanjem stanične jezgre okružene membranom. U isto vrijeme, genetski materijal bakterije (dezoksiribonukleinska kiselina ili DNK) zauzima vrlo specifično mjesto u stanici - zonu koja se naziva nukleoid. Organizmi s takvom staničnom strukturom nazivaju se prokarioti ("pre-nuklearni"), za razliku od svih ostalih - eukarioti ("istinski nuklearni"), čija se DNK nalazi u jezgri okruženoj ljuskom.

Bakterije, koje su prije smatrane mikroskopskim biljkama, sada su klasificirane u neovisno kraljevstvo Monera - jedno od pet u trenutnom sustavu klasifikacije, zajedno s biljkama, životinjama, gljivama i protistima.

Fosilni dokazi.

Bakterije su vjerojatno najstarija poznata skupina organizama. Slojevite kamene strukture - stromatoliti - datirani u nekim slučajevima na početak arheozoika (arheja), tj. nastao prije 3,5 milijardi godina, rezultat je vitalne aktivnosti bakterija, obično fotosintetskih, tzv. modrozelene alge. Slične strukture (bakterijski filmovi impregnirani karbonatima) stvaraju se i danas, uglavnom uz obale Australije, Bahama, Kalifornije i Perzijski zaljev, međutim, oni su relativno rijetki i ne dosežu velike veličine jer se njima hrane biljojedi, poput puževa. Danas stromatoliti rastu uglavnom tamo gdje nema tih životinja zbog visoke slanosti vode ili iz drugih razloga, ali prije pojave biljojeda tijekom evolucije mogli su doseći goleme veličine, čineći bitan element oceanske plitke vode, usporedive s modernom koraljni grebeni. U nekim prastarim stijene pronađene su sitne pougljenjene kuglice za koje se također vjeruje da su ostaci bakterija. Prve nuklearne, t.j. eukariotske, stanice su se razvile iz bakterija prije otprilike 1,4 milijarde godina.

Ekologija.

Bakterije su obilne u tlu, na dnu jezera i oceana—svugdje gdje se nakupljaju organske tvari. Žive na hladnoći, kada je termometar malo iznad nule, iu vrućim kiselim izvorima s temperaturama iznad 90 °C. Neke bakterije toleriraju vrlo visoku slanost; konkretno, oni su jedini organizmi pronađeni u Mrtvom moru. U atmosferi su prisutni u kapljicama vode, a njihova brojnost tamo obično korelira s prašnjavošću zraka. Tako u gradovima kišnica sadrži puno više bakterija nego u ruralnim područjima. Malo ih je u hladnom zraku visokih planina i polarnih područja, no nalaze se čak iu donjem sloju stratosfere na visini od 8 km.

Probavni trakt životinja je gusto naseljen bakterijama (obično bezopasnim). Eksperimenti su pokazali da većini vrsta nisu nužni za život, iako mogu sintetizirati neke vitamine. Međutim, kod preživača (krave, antilope, ovce) i mnogih termita uključeni su u probavu biljne hrane. Osim toga, imunološki sustav životinje uzgojene u sterilnim uvjetima ne razvija se normalno zbog nedostatka bakterijske stimulacije. Normalna bakterijska “flora” crijeva također je važna za suzbijanje štetnih mikroorganizama koji tamo ulaze.

GRAĐA I ŽIVOTNA AKTIVNOST BAKTERIJA

Bakterije su puno manje od stanica višestaničnih biljaka i životinja. Njihova debljina je obično 0,5-2,0 µm, a duljina 1,0-8,0 µm. Neki su oblici jedva vidljivi pri razlučivosti standardnih svjetlosnih mikroskopa (otprilike 0,3 mikrona), no poznate su i vrste s duljinom većom od 10 mikrona i širinom koja također prelazi zadane granice, a brojne vrlo tanke bakterije mogu duljine preko 50 mikrona. Na površini koja odgovara točki označenoj olovkom, stati će četvrt milijuna srednje velikih predstavnika ovog kraljevstva.

Struktura.

Na temelju morfoloških obilježja razlikuju se sljedeće grupe bakterije: koke (više ili manje sferične), bacile (štapići ili cilindri sa zaobljenim krajevima), spirile (krute spirale) i spirohete (tanke i savitljive dlačice). Neki autori su skloni spojiti posljednje dvije skupine u jednu – spirilu.

Prokarioti se razlikuju od eukariota uglavnom po odsutnosti formirane jezgre i tipičnoj prisutnosti samo jednog kromosoma - vrlo dugačke kružne molekule DNA pričvršćene u jednoj točki na staničnu membranu. Prokarioti također nemaju membranom zatvorene intracelularne organele zvane mitohondriji i kloroplasti. Kod eukariota mitohondriji proizvode energiju tijekom disanja, a fotosinteza se odvija u kloroplastima. Kod prokariota cijela stanica (a prvenstveno stanična membrana) preuzima funkciju mitohondrija, a kod fotosintetskih oblika i funkciju kloroplasta. Kao i kod eukariota, unutar bakterija postoje male nukleoproteinske strukture - ribosomi, potrebni za sintezu proteina, ali nisu povezani s nikakvim membranama. Uz vrlo malo iznimaka, bakterije ne mogu sintetizirati sterole, važne komponente eukariotskih staničnih membrana.

Izvan od stanična membrana većina bakterija ima staničnu stijenku koja pomalo podsjeća na celuloznu stijenku biljne stanice, ali se sastoji od drugih polimera (oni uključuju ne samo ugljikohidrate, već i aminokiseline i tvari specifične za bakterije). Ova membrana sprječava pucanje bakterijske stanice kada voda kroz osmozu uđe u nju. Na vrhu stanične stijenke često se nalazi zaštitna mukozna kapsula. Mnoge bakterije opremljene su flagelama s kojima aktivno plivaju. Bakterijske bičeve građene su jednostavnije i nešto drugačije od slične strukture eukariota.

Senzorne funkcije i ponašanje.

Mnoge bakterije imaju kemijske receptore koji detektiraju promjene u kiselosti okoliša i koncentraciju raznih tvari, poput šećera, aminokiselina, kisika i ugljičnog dioksida. Svaka tvar ima svoju vrstu takvih receptora "okusa", a gubitak jednog od njih kao rezultat mutacije dovodi do djelomičnog "sljepila okusa". Mnoge pokretne bakterije također reagiraju na temperaturne fluktuacije, a fotosintetske vrste reagiraju na promjene u intenzitetu svjetlosti. Neke bakterije opažaju smjer električni vodovi magnetsko polje, uključujući Zemljino magnetsko polje, uz pomoć čestica magnetita prisutnih u njihovim stanicama ( magnetska željezna rudača– Fe 3 O 4). U vodi bakterije koriste ovu sposobnost da plivaju duž linija sile u potrazi za povoljnim okruženjem.

METABOLIZAM

Djelomično zbog male veličine bakterija, njihov je metabolizam mnogo veći nego kod eukariota. Pod najpovoljnijim uvjetima, neke bakterije mogu udvostručiti svoju ukupnu masu i broj otprilike svakih 20 minuta. To se objašnjava činjenicom da niz njihovih najvažnijih enzimskih sustava funkcionira vrlo velikom brzinom. Dakle, zecu treba nekoliko minuta da sintetizira molekulu proteina, dok su bakterije potrebne sekunde. No, u prirodnom okruženju, primjerice u tlu, većina bakterija je “na izgladnjivanju”, pa ako im se stanice dijele, to nije svakih 20 minuta, nego jednom u nekoliko dana.

Prehrana.

Bakterije su autotrofi i heterotrofi. Autotrofi ("samohraneći se") ne trebaju tvari koje proizvode drugi organizmi. Kao glavni ili jedini izvor ugljika koriste ugljikov dioksid (CO 2 ). Uključivanjem CO 2 i drugih anorganskih tvari, posebice amonijaka (NH 3), nitrata (NO – 3) i raznih sumpornih spojeva, u složene kemijske reakcije, sintetiziraju sve potrebne biokemijske produkte.

Heterotrofi ("hrane se drugima") koriste organske tvari (koje sadrže ugljik) koje su sintetizirali drugi organizmi, posebice šećere, kao glavni izvor ugljika (neke vrste također trebaju CO 2 ). Kada se oksidiraju, ti spojevi opskrbljuju energijom i molekulama potrebnim za rast i funkcioniranje stanica. U tom su smislu heterotrofne bakterije, koje uključuju veliku većinu prokariota, slične ljudima.

Glavni izvori energije.

Ako se za stvaranje (sintezu) staničnih komponenti uglavnom koristi svjetlosna energija (fotoni), tada se proces naziva fotosinteza, a vrste koje su za to sposobne nazivaju se fototrofi. Fototrofne bakterije se dijele na fotoheterotrofe i fotoautotrofe ovisno o tome koji spojevi - organski ili anorganski - služe kao njihov glavni izvor ugljika.

Fotoautotrofne cijanobakterije (modrozelene alge), poput zelenih biljaka, razgrađuju molekule vode (H 2 O) koristeći svjetlosnu energiju. Time se oslobađa slobodni kisik (1/2 O 2) i proizvodi vodik (2H +), za koji se može reći da pretvara ugljični dioksid (CO 2) u ugljikohidrate. Zelene i ljubičaste sumporne bakterije koriste svjetlosnu energiju za razgradnju drugih anorganskih molekula, poput sumporovodika (H2S), umjesto vode. Rezultat također proizvodi vodik, koji smanjuje ugljični dioksid, ali se ne oslobađa kisik. Ova vrsta fotosinteze naziva se anoksigena.

Fotoheterotrofne bakterije, kao što su ljubičaste nesumporne bakterije, koriste svjetlosnu energiju za proizvodnju vodika iz organskih tvari, posebice izopropanola, ali njihov izvor može biti i plin H2.

Ako je glavni izvor energije u stanici oksidacija kemijske tvari, bakterije se nazivaju kemoheterotrofi ili kemoautotrofi ovisno o tome služe li molekule kao glavni izvor ugljika - organski ili anorganski. Za prvu, organska tvar osigurava i energiju i ugljik. Kemoautotrofi dobivaju energiju oksidacijom anorganskih tvari, poput vodika (u vodu: 2H 4 + O 2 ® 2H 2 O), željeza (Fe 2+ ® Fe 3+) ili sumpora (2S + 3O 2 + 2H 2 O ® 2SO 4 2 – + 4H +), a ugljik je iz CO 2. Ti se organizmi nazivaju i kemolitotrofi, čime se naglašava da se "hrane" kamenjem.

Dah.

Stanično disanje je proces oslobađanja kemijske energije pohranjene u molekulama "hrane" za njezinu daljnju upotrebu u vitalnim reakcijama. Disanje može biti aerobno i anaerobno. U prvom slučaju, to zahtijeva kisik. Potreban je za rad tzv. sustav prijenosa elektrona: elektroni se kreću od jedne molekule do druge (oslobađa se energija) i na kraju se pridružuju kisiku zajedno s vodikovim ionima - nastaje voda.

Anaerobni organizmi ne trebaju kisik, a za neke vrste iz ove skupine on je čak i otrovan. Elektroni koji se oslobađaju tijekom disanja vežu se za druge anorganske akceptore, poput nitrata, sulfata ili karbonata, ili (u jednom obliku takvog disanja - fermentacije) za određenu organsku molekulu, posebice glukozu.

KLASIFIKACIJA

U većini organizama vrsta se smatra reproduktivno izoliranom skupinom jedinki. U širem smislu to znači da predstavnici određene vrste mogu proizvesti plodno potomstvo parenjem samo sa svojom vrstom, ali ne i s jedinkama drugih vrsta. Dakle, geni određene vrste, u pravilu, ne prelaze njezine granice. Međutim, u bakterijama se ne može dogoditi samo razmjena gena između pojedinaca različiti tipovi, ali i različitih rodova, pa nije sasvim jasno je li ovdje legitimno primijeniti uobičajene koncepte evolucijskog podrijetla i srodstva. Zbog ove i drugih poteškoća još ne postoji općeprihvaćena klasifikacija bakterija. Ispod je jedna od široko korištenih varijanti.

KRALJEVSTVO MONERA

Tip I. Gracilicutes (gram-negativne bakterije tankih stijenki)

Klasa 1. Scotobacteria (nefotosintetski oblici, npr. miksobakterije)

Klasa 2. Anoksifotobakterije (fotosintetski oblici koji ne proizvode kisik, npr. purpurne sumporne bakterije)

Klasa 3. Oxyphotobacteria (fotosintetski oblici koji proizvode kisik, kao što su cijanobakterije)

Vrsta II. Firmicutes (gram-pozitivne bakterije debelih stijenki)

Klasa 1. Firmibacteria (tvrdostanični oblici, kao što je klostridija)

Klasa 2. Thallobacteria (razgranati oblici, npr. aktinomicete)

Vrsta III. Tenericutes (gram-negativne bakterije bez stanične stijenke)

Klasa 1. Mollicutes (meki stanični oblici, kao što su mikoplazme)

Vrsta IV. Mendosicutes (bakterije s oštećenom staničnom stjenkom)

Klasa 1. Arhebakterije (drevni oblici, npr. koji stvaraju metan)

Domene.

Nedavna biokemijska istraživanja pokazala su da su svi prokarioti jasno podijeljeni u dvije kategorije: malu skupinu arhebakterija (Archaebacteria - "drevne bakterije") i sve ostale, nazvane eubakterije (Eubacteria - "prave bakterije"). Smatra se da su arhebakterije, u usporedbi s eubakterijama, primitivnije i bliže zajedničkom pretku prokariota i eukariota. Razlikuju se od drugih bakterija u nekoliko značajnih značajki, uključujući sastav molekula ribosomske RNA (rRNA) uključenih u sintezu proteina, kemijsku strukturu lipida (tvari nalik mastima) i prisutnost u staničnoj stijenci nekih drugih tvari umjesto protein-ugljikohidratni polimer murein.

U gornjem sustavu klasifikacije, arhebakterije se smatraju samo jednom od vrsta istog carstva, koje ujedinjuje sve eubakterije. Međutim, prema nekim biolozima, razlike između arhebakterija i eubakterija toliko su duboke da je ispravnije arhebakterije unutar Monere smatrati posebnim potkraljevstvom. Nedavno se pojavio još radikalniji prijedlog. Molekularna analiza otkrila je tako značajne razlike u strukturi gena između ove dvije skupine prokariota da neki smatraju da je njihova prisutnost unutar istog carstva organizama nelogična. S tim u vezi, predlaže se stvaranje taksonomske kategorije (taksona) još višeg ranga, nazivajući je domenom, a sva živa bića podijeliti u tri domene - Eucarya (eukarioti), Archaea (arhebakterije) i Bakterije (sadašnje eubakterije). .

EKOLOGIJA

Dva najvažnija funkcije okoliša bakterije – fiksacija dušika i mineralizacija organskih ostataka.

Fiksacija dušika.

Vezanje molekularnog dušika (N 2) uz stvaranje amonijaka (NH 3) naziva se fiksacija dušika, a oksidacija potonjeg u nitrit (NO - 2) i nitrat (NO - 3) naziva se nitrifikacija. To su vitalni procesi za biosferu, jer biljke trebaju dušik, ali mogu apsorbirati samo njegove vezane oblike. Trenutno približno 90% (oko 90 milijuna tona) godišnje količine takvog "fiksnog" dušika osiguravaju bakterije. Ostatak proizvode kemijska postrojenja ili nastaje tijekom udara groma. Dušik u zraku koji je cca. 80% atmosfere vezano je uglavnom gram-negativnim rodom Rhizobium ( Rhizobium) i cijanobakterije. Vrste Rhizobium stupaju u simbiozu s otprilike 14.000 vrsta mahunarki (obitelj Leguminosae), u koje spadaju npr. djetelina, lucerna, soja i grašak. Ove bakterije žive u tzv. nodule - otekline koje se stvaraju na korijenima u njihovoj prisutnosti. Bakterije dobivaju organske tvari (prehranu) iz biljke, a zauzvrat opskrbljuju domaćina fiksiranim dušikom. Godišnje se na ovaj način fiksira do 225 kg dušika po hektaru. Biljke koje nisu leguminoze, poput johe, također stupaju u simbiozu s drugim bakterijama koje vežu dušik.

Cijanobakterije fotosintetiziraju, poput zelenih biljaka, oslobađajući kisik. Mnogi od njih također su sposobni fiksirati atmosferski dušik, koji zatim konzumiraju biljke i na kraju životinje. Ovi prokarioti služe kao važan izvor fiksnog dušika u tlu općenito, a posebno u rižinim poljima na istoku, kao i njegov glavni dobavljač za oceanske ekosustave.

Mineralizacija.

Tako se naziva razgradnja organskih ostataka na ugljikov dioksid (CO 2), vodu (H 2 O) i mineralne soli. S kemijskog gledišta, ovaj proces je ekvivalentan izgaranju, pa zahtijeva velike količine kisika. Gornji sloj tla sadrži od 100 000 do 1 milijarde bakterija po 1 g, tj. oko 2 tone po hektaru. Tipično, sve organske ostatke, jednom u zemlji, brzo oksidiraju bakterije i gljivice. Otpornija na raspadanje je smećkasta organska tvar koja se naziva huminska kiselina, a nastaje uglavnom od lignina sadržanog u drvu. Akumulira se u tlu i poboljšava njegova svojstva.

BAKTERIJE I INDUSTRIJA

S obzirom na raznolikost kemijskih reakcija koje bakterije kataliziraju, nije iznenađujuće da se naširoko koriste u proizvodnji, u nekim slučajevima od davnih vremena. Prokarioti dijele slavu takvih mikroskopskih ljudskih pomoćnika s gljivama, prvenstveno kvascima, koje osiguravaju većinu procesa alkoholnog vrenja, primjerice, u proizvodnji vina i piva. Sada kada je postalo moguće unijeti korisne gene u bakterije, navodeći ih da sintetiziraju vrijedne tvari kao što je inzulin, industrijska primjena ovih živih laboratorija dobila je novi snažan poticaj.

Industrija hrane.

Trenutačno se bakterije koriste u ovoj industriji uglavnom za proizvodnju sireva, drugih fermentiranih mliječnih proizvoda i octa. Glavne kemijske reakcije ovdje su stvaranje kiselina. Dakle, pri pripremi octa bakterije roda Acetobacter oksidirati etilni alkohol sadržan u jabukovači ili drugim tekućinama u octenu kiselinu. Slični se procesi događaju i kada je kiseli kupus kiseli kupus: anaerobne bakterije fermentiraju šećere sadržane u lišću ove biljke do mliječne kiseline, kao i octenu kiselinu i razne alkohole.

Ispiranje rude.

Bakterije se koriste za ispiranje ruda niskog sadržaja, tj. pretvarajući ih u otopinu soli vrijednih metala, prvenstveno bakra (Cu) i urana (U). Primjer je prerada halkopirita, odnosno bakrenog pirita (CuFeS 2). Hrpe ove rude povremeno se zalijevaju vodom, u kojoj žive kemolitotrofne bakterije roda Thiobacillus. Tijekom svoje životne aktivnosti oksidiraju sumpor (S) pri čemu nastaju topljivi bakreni i željezni sulfati: CuFeS 2 + 4O 2 ® CuSO 4 + FeSO 4. Takve tehnologije uvelike pojednostavljuju ekstrakciju vrijednih metala iz ruda; načelno su ekvivalentni procesima koji se događaju u prirodi tijekom trošenja stijena.

Recikliranje.

Bakterije također služe za pretvaranje otpada, poput kanalizacije, u manje opasan ili čak zdrava hrana. Otpadne vode- jedan od najhitnijih problema moderno čovječanstvo. Za njihovu potpunu mineralizaciju potrebne su ogromne količine kisika, au običnim rezervoarima u koje je uobičajeno odlagati ovaj otpad više nema dovoljno kisika da ga “neutralizira”. Rješenje je u dodatnom prozračivanju otpadnih voda u posebnim bazenima (aerotankovima): na taj način mineralizirajuće bakterije imaju dovoljno kisika za potpunu razgradnju organske tvari, a u najpovoljnijim slučajevima jedan od krajnjih produkata procesa postaje piti vodu. Netopljivi sediment koji ostane na putu može se podvrgnuti anaerobnoj fermentaciji. Kako bi ovakva postrojenja za pročišćavanje vode zauzimala što manje prostora i novca, potrebno je dobro poznavanje bakteriologije.

Druge namjene.

Na druga važna područja industrijske primjene Bakterije uključuju, na primjer, laneni režanj, t.j. odvajanje njegovih rotirajućih vlakana od ostalih dijelova biljke, kao i proizvodnju antibiotika, posebice streptomicina (bakterija roda Streptomyces).

SUZBIJANJE BAKTERIJA U INDUSTRIJI

Bakterije nisu samo korisne; Borba protiv njihove masovne reprodukcije, na primjer u prehrambenim proizvodima ili u vodenim sustavima tvornica celuloze i papira, postala je cijelo područje djelovanja.

Hrana se kvari zbog djelovanja bakterija, gljivica i vlastitih autolitičkih (“samoprobavljivih”) enzima osim ako se inaktiviraju toplinom ili na neki drugi način. Jer glavni razlog kvarenje je još uvijek bakterija, razvoj sustava učinkovito skladištenje hrana zahtijeva poznavanje granica izdržljivosti ovih mikroorganizama.

Jedna od najčešćih tehnologija je pasterizacija mlijeka kojom se ubijaju bakterije uzročnici, primjerice, tuberkuloze i bruceloze. Mlijeko se drži na 61–63°C 30 minuta ili na 72–73°C samo 15 sekundi. To ne narušava okus proizvoda, ali deaktivira patogene bakterije. Vino, pivo i voćni sokovi također se mogu pasterizirati.

Prednosti skladištenja odavno su poznate prehrambeni proizvodi u hladnom. Niske temperature ne ubijaju bakterije, ali sprječavaju njihov rast i razmnožavanje. Istina, smrzavanjem na npr. –25°C broj bakterija se nakon nekoliko mjeseci smanjuje, ali veliki broj tih mikroorganizama ipak preživi. Na temperaturama ispod ništice bakterije se nastavljaju razmnožavati, ali vrlo sporo. Njihove održive kulture mogu se pohraniti gotovo neograničeno dugo nakon liofilizacije (sušenja smrzavanjem) u mediju koji sadrži proteine, kao što je krvni serum.

Ostale poznate metode skladištenja hrane uključuju sušenje (sušenje i dimljenje), aditiv velike količine sol ili šećer, što je fiziološki ekvivalentno dehidraciji, i kiseljenje, tj. stavljanje u koncentriranu otopinu kiseline. Kada kiselost okoliša odgovara pH 4 i niže, vitalna aktivnost bakterija obično je uvelike inhibirana ili zaustavljena.

BAKTERIJE I BOLESTI

Bakterije je otkrio A. Leeuwenhoek krajem 17. stoljeća i dugo se vjerovalo da su sposobne spontanog rađanja u trulim ostacima. To je otežavalo razumijevanje povezanosti prokariota s pojavom i širenjem bolesti, a istovremeno onemogućavalo razvoj odgovarajućih terapijskih i preventivnih mjera. L. Pasteur je prvi ustanovio da bakterije potječu samo od drugih živih bakterija i mogu uzrokovati određene bolesti. Krajem 19.st. R. Koch i drugi znanstvenici značajno su poboljšali metode za identifikaciju ovih patogena i opisali mnoge njihove vrste. Kako bi ustanovili da promatranu bolest uzrokuje vrlo specifična bakterija, još uvijek se koriste (uz manje izmjene) “Kochovim postulatima”: 1) ovaj uzročnik mora biti prisutan kod svih pacijenata; 2) moguće je dobiti njegovu čistu kulturu; 3) kada je cijepljena, mora izazvati istu bolest kod zdrave osobe; 4) može se otkriti kod tek oboljele osobe. Daljnji napredak na ovom području povezan je s razvojem imunologije, čije je temelje postavio Pasteur (isprva su francuski znanstvenici ovdje mnogo radili), te s otkrićem penicilina 1928. godine od strane A. Fleminga.

Bojanje po Gramu.

Za identifikaciju patogenih bakterija iznimno korisnom pokazala se metoda bojenja preparata koju je 1884. godine razvio danski bakteriolog H. Gram. Temelji se na otpornosti bakterijske stanične stijenke na promjenu boje nakon tretiranja posebnim bojama. Ako ne promijeni boju, bakterija se naziva gram-pozitivna; inače se naziva gram-negativna. Ta je razlika povezana sa strukturnim značajkama stanične stijenke i nekim metaboličkim karakteristikama mikroorganizama. Svrstavanje patogene bakterije u jednu od ove dvije skupine pomaže liječnicima da prepišu pravi antibiotik ili drugi lijek. Tako su bakterije koje uzrokuju čireve uvijek gram-pozitivne, a uzročnici bakterijske dizenterije gram-negativni.

Vrste uzročnika.

Bakterije ne mogu prevladati barijeru koju stvara netaknuta koža; prodiru u tijelo kroz rane i tanke sluznice koje oblažu unutrašnjost usne šupljine, probavnog trakta, dišnog i genitourinarnog trakta itd. Stoga se prenose s čovjeka na čovjeka zaraženom hranom odn piti vodu(trbušni tifus, bruceloza, kolera, dizenterija), udahnutim kapljicama vlage koje se oslobađaju u zrak prilikom kihanja, kašljanja ili jednostavnog razgovora (difterija, plućna kuga, tuberkuloza, streptokokne infekcije, upala pluća) ili izravnim kontaktom sluznice dvoje ljudi (gonoreja, sifilis, bruceloza). Jednom kada se nađu na sluznici, patogeni mogu utjecati samo na nju (na primjer, uzročnici difterije u respiratornom traktu) ili prodrijeti dublje, poput, recimo, treponema u sifilisu.

Simptomi bakterijske infekcije često se pripisuju otrovnim tvarima koje proizvode ti mikroorganizmi. Obično se dijele u dvije skupine. Egzotoksini se oslobađaju iz bakterijske stanice, na primjer, kod difterije, tetanusa, šarlaha (uzročnik crvenog osipa). Zanimljivo je da u mnogim slučajevima egzotoksine proizvode samo bakterije koje su same zaražene virusima koji sadrže odgovarajuće gene. Endotoksini su dio stanične stijenke bakterija i otpuštaju se tek nakon smrti i uništenja patogena.

Trovanje hranom.

Anaerobna bakterija Clostridium botulinum, obično živi u tlu i blatu, uzročnik je botulizma. Proizvodi spore vrlo otporne na toplinu koje mogu klijati nakon pasterizacije i dimljenja hrane. Tijekom svog života bakterija proizvodi nekoliko toksina koji su slične strukture i spadaju među najjače poznate otrove. Manje od 1/10 000 mg takve tvari može ubiti čovjeka. Ova bakterija povremeno zarazi tvorničke konzerve, a nešto češće – one domaće. Obično je nemoguće okom otkriti njegovu prisutnost u biljnim ili mesnim proizvodima. U Sjedinjenim Državama godišnje se prijavi nekoliko desetaka slučajeva botulizma, sa stopom smrtnosti od 30-40%. Srećom, botulinum toksin je protein pa se može deaktivirati kratkim kuhanjem.

Mnogo su češća trovanja hranom uzrokovana toksinom koji proizvode određeni sojevi Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus). Simptomi: proljev i gubitak snage; smrti su rijetke. Ovaj toksin je također protein, ali je, nažalost, vrlo otporan na toplinu, pa ga je teško deaktivirati kuhanjem hrane. Ako proizvodi nisu njime ozbiljno zatrovani, tada se, radi sprječavanja razmnožavanja stafilokoka, preporuča čuvati do konzumacije na temperaturi nižoj od 4°C ili višoj od 60°C.

Rod bakterija Salmonela Također su sposobni naštetiti zdravlju kontaminacijom hrane. Strogo govoreći, to nije trovanje hranom, već crijevna infekcija (salmoneloza), čiji se simptomi obično pojavljuju 12-24 sata nakon ulaska uzročnika u tijelo. Stopa smrtnosti od njega je prilično visoka.

Otrovanje stafilokokom i salmoneloza uglavnom se povezuju s konzumacijom hrane ostavljene na sobnoj temperaturi mesnih proizvoda i salate, osobito na piknicima i blagdanskim gozbama.

Prirodna obrana organizma.

U tijelu životinje postoji nekoliko "linija obrane" protiv patogenih mikroorganizama. Jednu od njih tvore bijele krvne stanice koje fagocitiraju, tj. apsorbiranje bakterija i općenito stranih čestica, drugi je imunološki sustav. I jedni i drugi djeluju međusobno povezani.

Imunološki sustav je vrlo složen i postoji samo kod kralješnjaka. Ako strani protein ili visokomolekularni ugljikohidrat prodre u krv životinje, on ovdje postaje antigen, tj. tvar koja potiče tjelesnu proizvodnju "antagonizirajuće" tvari - protutijela. Antitijelo je protein koji veže, tj. inaktivira antigen specifičan za njega, često uzrokujući njegovu precipitaciju (taloženje) i uklanjanje iz krvotoka. Svaki antigen odgovara strogo definiranom antitijelu.

Bakterije, u pravilu, također uzrokuju stvaranje protutijela, koja potiču lizu, t.j. uništavanje njihovih stanica i čine ih dostupnijima fagocitozi. Često je moguće pojedinca unaprijed imunizirati, povećavajući njegovu prirodnu otpornost na bakterijsku infekciju.

Osim “humoralne imunosti” koju osiguravaju antitijela koja cirkuliraju u krvi, postoji “stanična” imunost povezana sa specijaliziranim bijelim krvnim stanicama, tzv. T stanice koje ubijaju bakterije izravnim kontaktom i uz pomoć otrovnih tvari. T-stanice su također potrebne za aktiviranje makrofaga, druge vrste bijelih krvnih stanica koje također uništavaju bakterije.

Kemoterapija i antibiotici.

U početku se vrlo malo lijekova (kemoterapijskih lijekova) koristilo za borbu protiv bakterija. Poteškoća je bila u tome što iako ovi lijekovi lako ubijaju klice, takvo liječenje često je štetno za samog pacijenta. Srećom, biokemijska sličnost između ljudi i mikroba, kao što je sada poznato, još uvijek je nepotpuna. Na primjer, antibiotici iz skupine penicilina, koje sintetiziraju određene gljive i koriste za borbu protiv konkurentskih bakterija, ometaju stvaranje stanične stijenke bakterija. Budući da ljudske stanice nemaju takvu stijenku, te su tvari štetne samo za bakterije, iako ponekad uzrokuju i nas alergijska reakcija. Osim toga, ribosome prokariota, nešto drugačijih od naših (eukariotskih), specifično inaktiviraju antibiotici poput streptomicina i kloromicetina. Nadalje, neke bakterije same se moraju opskrbiti jednim od vitamina - folnom kiselinom, a njezinu sintezu u njihovim stanicama potiskuju sintetski sulfanilamidi. Mi sami dobivamo ovaj vitamin iz hrane, tako da ne patimo s ovim tretmanom. Danas postoje prirodni ili sintetski lijekovi protiv gotovo svih bakterijskih patogena.

zdravstvo.

Borba protiv patogena na razini pojedinog bolesnika samo je jedan aspekt primjene medicinske bakteriologije. Ne manje važno je proučavanje razvoja bakterijskih populacija izvan tijela bolesnika, njihove ekologije, biologije i epidemiologije, tj. distribucija i dinamika populacije. Poznato je npr. da je uzročnik kuge Yersinia pestisživi u tijelu glodavaca, koji služe kao "prirodni rezervoar" ove infekcije, a buhe su njezini prijenosnici između životinja. određeno vrijeme, ovisno o različitim uvjetima. Stoga su alkalni rezervoari Indije, gdje pH okoliša varira ovisno o godišnjem dobu, vrlo povoljan okoliš za preživljavanje Vibrio cholerae ( Vibrio cholerae) ().

Ova vrsta informacija iznimno je važna za zdravstvene djelatnike koji sudjeluju u prepoznavanju izbijanja bolesti, zaustavljanju prijenosa bolesti, provođenju programa imunizacije i drugih preventivnih mjera.

PROUČAVANJE BAKTERIJA

Mnoge bakterije lako se uzgajaju u tzv. kulturno okruženje, što može uključivati mesna juha, djelomično probavljene bjelančevine, soli, dekstrozu, punu krv, njezin serum i druge komponente. Koncentracija bakterija u takvim uvjetima obično doseže oko milijardu po kubičnom centimetru, što uzrokuje zamućenje okoliša.

Za proučavanje bakterija potrebno je moći dobiti njihove čiste kulture, odnosno klonove, koji su potomci jedne stanice. To je potrebno, primjerice, kako bi se utvrdilo kojom je vrstom bakterije zaražen pacijent i na koji je antibiotik ta vrsta osjetljiva. Mikrobiološki uzorci, kao što su brisevi grla ili rana, uzorci krvi, uzorci vode ili drugi materijali, jako se razrjeđuju i nanose na površinu polučvrstog medija: na njemu se iz pojedinačnih stanica razvijaju okrugle kolonije. Sredstvo za stvrdnjavanje medija kulture obično je agar, polisaharid dobiven iz određenih alge i nije probavljiva gotovo nijednom vrstom bakterija. Agar medij se koristi u obliku “plićaka”, tj. nagnute površine koje se formiraju u epruvetama koje stoje pod velikim kutom kada se otopljeni medij skrutne, ili u obliku tankih slojeva u staklenim Petrijevim zdjelicama - ravnim okruglim posudama, zatvorenim poklopcem istog oblika, ali nešto većeg promjera. Obično se unutar jednog dana bakterijska stanica uspije toliko namnožiti da formira koloniju koja je lako vidljiva golim okom. Može se prenijeti u drugo okruženje radi daljnjeg proučavanja. Sve podloge za kulture moraju biti sterilne prije početka uzgoja bakterija, au budućnosti treba poduzeti mjere da se na njih ne nasele nepoželjni mikroorganizmi.

Kako biste ispitali bakterije uzgojene na ovaj način, zagrijte tanku žičanu omču u plamenu, prvo njome dotaknite koloniju ili razmaz, a zatim kap vode nanesenu na predmetno staklo. Ravnomjerno rasporedivši uzeti materijal u ovoj vodi, staklo se osuši i brzo prijeđe preko plamena plamenika dva ili tri puta (strana s bakterijama treba biti okrenuta prema gore): kao rezultat, mikroorganizmi, bez oštećenja, čvrsto ostaju pričvršćen za podlogu. Boja se nakapa na površinu preparata, zatim se staklo ispere u vodi i ponovno osuši. Sada možete ispitati uzorak pod mikroskopom.

Čiste kulture bakterija identificiraju se uglavnom po njihovim biokemijskim karakteristikama, tj. utvrditi stvaraju li iz pojedinih šećera plinove ili kiseline, mogu li probaviti bjelančevine (ukapljivati ​​želatinu), treba li im kisik za rast itd. Također provjeravaju jesu li obojeni određenim bojama. Osjetljivost na određene lijekove, poput antibiotika, može se odrediti stavljanjem malih diskova filter papira natopljenih tim tvarima na površinu zaraženu bakterijama. Ako ijedan kemijski spoj ubija bakterije, oko odgovarajućeg diska formira se zona bez njih.