Бактерии, краткое описание и роль в жизни планеты и человека

Бактерии существовали с самого начала истории жизни на земле. Как и вирусы, они наши вечные спутники. Они повсюду. Есть гипотезы, что бактерии впервые появились на земле примерно 4 миллиарда лет назад, и они были первыми формами жизни. Считается, что клетки, из которых состоит все живое на земле, также содержат то, что когда-то было бактериями. В этой статье описано: что такое бактерия, кратко — общие понятия о бактериях, их роль в жизни человека и экосистемы планеты в целом.

Принципы классификации бактерий.

Подробности

Для бактерий рекомендованы следующие таксономические категории: класс, отдел, порядок, семейство, род, вид. Название вида соответствует бинарной номенклатуре, т. е. состоит из двух слов. Например, возбудитель сифилиса пишется как Treponema pallidum. Первое слово — название рода и пишется с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном упоминании вида родовое название сокращается до начальной буквы, например: Т. pallidum.

Бактерии относятся к прокариотам, т. е. доядерным организмам, поскольку у них имеется примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутствуют высокоорганизованные органеллы (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы и др.).

Бактерии делят на 2 домена: «Bacteria» и «Archaea».В домене «Bacteria» можно выделить следующие бактерии:1) бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные;2) бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные;3) бактерии без клеточной стенки (класс Mollicutes — микоплазмы)

Архебактерии не содержат пептидогликан в клеточной стенке. Они имеют особые рибосомы и рибосомные РНК (рРНК).

К толстостенным грамположительным эубактериям относят: сферические формы, или кокки (стафилококки, стрептококки, пневмококки); палочковидные формы, а также актиномицеты (ветвящиеся, нитевидные бактерии), коринебактерии (булавовидные бак¬терии), микобактерии и бифидобактерии.

Тонкостенные грамотрицательные бактерии: Менингококки, гонококки, Вейлонеллы, Палочки, Вибрионы, Кампилобактерии, Хеликобактерии, Спириллы, Спирохеты, Риккетсии, Хламидии.

Толстостенные грамположительные бактерии: Пневмококки, Стрептококки, Стафилококки, Палочки, Бациллы, Клостридии, Коринебактерии, Микобактерии, Бифидобактерии, Актиномицеты.

Готовим питательную среду

  1. Возьмите любую емкость, объем которой вам известен, и налейте туда воды.
  2. Засыпьте в чашку LB из расчета 25 грамм на литр.
  3. Отправьте туда же агар из того расчета, чтобы его доля в растворе была около 1-2%.
  4. Вскипятите всю смесь (сделайте это в микроволновке, например), чтобы агар растворился, а затем дайте ей остыть.
  5. Добавьте в раствор глюкозы из расчета 360 миллиграмм на 100 миллилитр. Можно больше — но в пределах разумного. Можете добавить дрожжевой экстракт: в нем есть факторы роста, нужные некоторым бактериям.
  6. Нагрейте все это до 80 градусов (тут вам пригодится градусник для духовки или просто цифровой термометр с щупом). Все, среда готова.

Чистосердечное признание Скажем правду: мы этот этап «хакнули» и воспользовались оборудованием лаборатории Бориса Фенюка из Научно-исследовательского института Физико-Химической Биологии им. Мы воспользовались автоклавом для стерилизации среды и ламинарным боксом для всех остальных приготовлений. Поделиться

Готовим питательную среду
Готовим питательную среду
Готовим питательную среду

Химическая дезинфекция

Метод химической обработки является универсальным и наиболее эффективным для разных сфер деятельности. Для уничтожения бактерий подойдут все средства линейки “Септолит” от компании Сателлит. Вся продукция сертифицирована и имеет высокую антимикробную активность. Она подходит для обработки поверхностей и инструментов. Также в интернет-магазине представлены средства для экспресс-обработки и для дезинфекции рук.

Различные концентрации и время выдержки в растворе может обеспечить как бактериостатическое, так и бактерицидное действие на патогенные штаммы бактерий. На сайте можно ознакомиться с продукцией и подробной инструкцией, написанной доступным языком. Мы заботимся о здоровье наших клиентов. С продукцией Сателлит вы можете быть на 100% уверены в безопасности.

Вернуться к списку публикаций

Как действуют бактерии, вызывающие кариес?

Самые опасные с точки зрения развития кариеса зубов бактерии — разновидность стрептококка Str. mutans и молочнокислые Lactobacilli.

В основе патогенного действия этих бактерий лежат некоторые особенности:

  • Str. mutans способны переносить сахара за счет особой транспортной системы.
  • Они вырабатывают полисахариды, которые способствуют формированию налета на зубах.
  • Эти патогенные бактерии превращают сахара в кислоты, разъедающие твердые ткани зубов.
  • Они устойчивы к кислой среде и продолжают перерабатывать сахара при разных уровнях pH.

Научными исследованиями доказано, что при наличии кариеса стрептококки вида мутанс присутствуют в зубном налете гораздо чаще, чем у здоровых людей. Также кариесогенное поражение зубов вызывает бактерия лактобацилла, которая, наряду со стрептококком, способна вырабатывать кислоту. Однако в зубном налете пациента на этапе доклинического развития кариеса, как показали исследования, лактобацилл меньше, чем Str. mutans. Интересно, что после формирования кариозной полости в ней, напротив, присутствует больше лактобацилл. То есть стрептококки мутанс являются главными разрушителями зубов на этапе формирования зубных отложений и утраты зубной эмалью минеральных веществ. А лактобациллы — основные производители кислоты, разрушающей зуб, на этапе сформированной кариозной полости.

Сегодня выделяют еще один вид бактерий, которые могут способствовать развитию кариозного процесса. Это актиномицеты. Они вырабатывают гораздо меньше кислоты по сравнению с другими, поэтому их роль в развитии кариеса не столь значительна. Но при этом некоторые виды актиномицетов — в частности Actinomyces viscosus — могут способствовать развитию корневого кариеса.

Ученые отмечают, что любые бактерии в полости рта — это лишь один фактор, который вызывает кариес. Он играет значимую роль в развитии кариозной болезни при наличии других факторов риска.

Вопрос Необязательные структурные компоненты бактериальной клетки

1. Споры

Спорообразующие палочки называются бациллами.

Споры бактерий представляют собой бактериальные клетки в состоянии анабиоза и образуются при неблагоприятных условиях внешней среды (располагаются внутри клетки терминально, субтерминально или центрально).

В процессе спорообразования клетка почти полностью теряет воду, сморщивается, клеточная стенка уплотняется. Появляется новое вещество – дипиколинат кальция, которое образует комплексы с биополимерами клетки, устойчивые к действию температуры и ультрафиолетовых лучей. В окружающей среде споры бактерий могут сохраняться годами, но при попадании в благоприятные условия спора впитывает влагу, комплексы распадаются, дипиколинат разрушается, и спора превращается в вегетативную клетку.

Таким образом, спору следует рассматривать не как способ размножения, а только как форму существования бактериальной клетки в неблагоприятных условиях. При этом преобразования идут по следующей схеме: 1 клетка – 1 спора – 1 клетка, и увеличения количества бактериальных клеток не происходит.

Спорообразование характерно в основном для грамположительных бактерий. У грамотрицательных бактерий эквивалентом спорообразования является переход в так называемое некультивируемое состояние. В такой форме они также длительно сохраняются в окружающей среде.

При использовании окраски по Граму споры красители не воспринимают, поэтому на окрашенном фоне они бесцветны. Окрашиваются споры с помощью специальных методов окраски, например, по Ожешко или Клейну.

2. Жгутики

Многие бактерии имеют жгутики. Их количество и расположение у разных бактерий неодинаково. Монотрихии имеют только один жгутик (род Vibrio), лофотрихии – пучок жгутиков на одном полюсе клетки (род Pseudomonas), а у амфитрихов жгутики (один или пучок) расположены на обоих полюсах клетки (род Spirillum), а у перитрихов – по всей поверхности (род Escherichia, Salmonella).

По своему строению жгутики представляют собой спирально закрученные нити, состоящие из специфического белка флагеллина, который по своей структуре относится к сократительным белкам типа миозина.

При окраске по Граму жгутики не видны. Изучать подвижность бактерии можно как с помощью микроскопических методов (фазово-контрастная микроскопия препаратов «висячая» или «раздавленная» капля), так и посевом уколом в полужидкий агар, или специальную среду – среду Пешкова.

3. Ворсинки

На поверхности ряда бактерий обнаружены белковые образования – ворсинки (фимбрии, пили). Фимбрии отходят от поверхности клетки и состоят из белка, называемого пилином. Различают более 60 видов ворсинок, из которых наиболее изучены F-pili (половые пили) и common pili (пили, ответственные за адгезию).

4. Капсула

Капсула бактерий – это утолщенный наружный слой клеточной стенки. Капсулы могут быть построены из полисахаридов (пневмококк) или белков (возбудитель сибирской язвы). Большинство бактерий, особенно патогенных, образует капсулу только в организме человека или животных. Однако существует род истинно капсульных бактерий (Klebsiella), представители которого образуют капсулу и при культивировании на искусственных питательных средах. Некоторые бактерии могут иметь микрокапсулу (выявляется только при электронной микроскопии), например, эшерихии, или неявно выраженную способность к капсулообразованию – так называемую «нежную» капсулу, например, золотистые стафилококки, менингококки.

Основное предназначение капсул – защита бактерий от фагоцитоза. При окраске мазков по Граму истинно капсульные бактерии имеют характерное взаиморасположение (на расстоянии друг от друга). При световой микроскопии капсулы четко не видны, в связи с чем наличие капсул у бактерий выявляется с помощью специальных методов окраски, например, по методу Гимзе. Для выявления капсул и бактерий, образующих их в организме, используют либо микроскопию мазков, приготовленных из патологического материала или мазков – отпечатков из органов погибших животных.

Нормы и различные вариации

  • Монокомпонентные. Первое поколение, содержащее бактерии одного вида (коли- бифидо- или лактосодержащие).
  • Антагонисты. Второе поколение, которое включает препараты конкурентного действия. Они не являются представителями естественной микрофлоры желудочно-кишечного тракта.
  • Поликомпонентные симбиотики. Третье поколение, которое состоит из более одного штамма полезных микроорганизмов. Они, как правило, усиливают действие друг друга.
  • Сорбированные бифидосодержащие. Четвертое поколение отличается наличием активных компонентов, которые обладают выраженным иммуномодулирующим действием.
  • Синбиотики. Пятое поколение, содержащее облигатную флору и вещества пребиотического действия.

Сальмонеллез и брюшной тиф

Чтобы избежать таких заболеваний, как брюшной тиф и сальмонеллез, многие люди делают вакцинации. Этот процесс представляет собой внесение незначительного количества микробов в организм. Иммунная система начинает реагировать на внесенный патологический агент. Таким образом, укрепляется иммунитет против определенной потенциально возможной инфекции.

Сaльмoнeллa — рoд бaктeрий, в кoтoрoм имeeтся лишь 1 вид. Зaтo этoт вид пoдрaздeляeтся нa бoлee чeм 2000 «вaриaнтoв», или штaммoв, или рaзнoвиднoстeй, кaждый сo свoими oсoбeннoстями.

Чтобы избежать заражение нужно хорошо обрабатывать все овощи и фрукты перед употреблением. Молочные продукты лучше употреблять пастеризованные. Не следует забывать о гигиене рук и тела. Часто проводить влажную уборку помещения. Паразиты, вызывающие сальмонеллез, могут находиться в пыли, на коврах, в шкафах и других предметах быта. Нужно учитывать и тот факт, что паразитов могут разносить животные.

Сальмонеллез и брюшной тиф

У каждой болезни инкубационный период различается по длительности. Поэтому не во всех случаях можно точно определить, что именно стало толчком к развитию того или иного заболевания. Чтобы обезопасить себя от патогенных микроорганизмов необходимо соблюдать простые правила гигиены.

Полезные бактерии и бактерии-паразиты имеют множество отличий, но все они очень важны для нормального существования человека.

О чем микробы говорят друг с другом

[КШ] Почему разные страшные эпидемии обычно приходят из Африки?

[КС] Думаю, это не совсем правильное утверждение, — уверен, например, что туберкулез не оттуда. В Африке просто разнообразные условия и биоразнообразие очень большое. Это такая гигантская лаборатория, в которой можно обкатывать всякие новые варианты. И одна из причин, почему Африку так тяжело было завоевать или покорить. Европейская цивилизация развивалась в схожих климатических условиях. А когда вы движетесь с севера на юг, возникают новые климатические зоны с новыми микробами. То же самое в вытянутой с севера на юг Америке: майя, инки, ацтеки почти не общались друг с другом, потому что не могли пройти этот барьер — в новых природных условиях их убивали непривычные для их организма микробы.

[КШ] Сами бактерии как-то общаются между собой?

[КС] Безусловно, с помощью химических сигналов. Антибиотики ведь не люди изобрели — это вещества, с помощью которых микробы общаются друг с другом. Ученые всегда изучали бактерий в чистой культуре определенного вида, но в природе такого не бывает: у любого места обитания свой микробиом, сообщество разных микробов, где все зависят друг от друга. У них сложные отношения, всё как у людей, хотя конечная цель каждого вида — победить, всё захватить. Но другие бактерии не дают — возникает какой-то баланс.

Самая важная информация для бактерий — это есть ли еда, сколько вокруг других представителей твоего вида и других видов. Определяют они это с помощью механизма, который по-английски называется quorum sensing, — некоторые переводят это как «чувство локтя». В небольшом объеме среды каждая бактерия выпускает наружу какое-то вещество, которое ее собратья могут почувствовать. Если бактерий много, то и вещества будет много — они поймут, что здесь тесно и, вместо того чтобы размножаться как бешеные, образуют споры или биопленку. Так, например, происходит в легких больного муковисцидозом — микробы говорят другу: «Нам здесь стало очень тесно» и образуют пленки, а больной при этом умирает. Для таких сообщений им и нужны антибиотики.

[КШ] То есть антибиотик — это сигнал типа «убей себя», а не какой-то яд, который, допустим, мембраны разрушает?

[КС] Да, антибиотик — это информация, сигнальная молекула, которая изменяет экспрессию генов. В природе антибиотики, как правило, не достигают такой концентрации, при которой убивают. А поскольку антибиотики были изобретены бактериями для общения между собой, то и гены устойчивости к антибиотикам возникли давным-давно, задолго до всяких врачей. Именно поэтому победить устойчивость к антибиотикам всё равно никогда не удастся. Гены устойчивости появились не потому, что злые бактерии вдруг решили наступить на горло нашей песне. Если вы возьмете образцы бактериальной ДНК из скважины, пробуренной в вечной мерзлоте, то, конечно, найдете гены устойчивости ко всем антибиотикам. Ведь бактерия, которая их производит, по определению к ним устойчива, то есть сама является источником антигенов.

Способы размножения бактерий и рост их популяций кратко

Большинство прокариот размножаются в процессе бинарного деления, при котором клетка растет в объеме, пока не разделится пополам, чтобы получить две идентичные дочерние клетки.

Каждая дочерняя клетка может продолжать расти с той же скоростью, что и ее родитель. Чтобы этот процесс происходил, клетка растет по всей своей поверхности до момента ее деления.

Группа бактерий окружающей среды размножается почкованием.

В этом процессе на одном конце материнской клетки или на нитях, называемых протезами, образуется маленький бутон. По мере роста размер материнской клетки остается примерно постоянным, но почка увеличивается. Когда почка примерно такого же размера, как материнская клетка, она отделяется.

Многие бактерии окружающей среды способны производить стабильные спящие, или покоящиеся формы в качестве ветви (вегетативной клетки) своего жизненного цикла, чтобы повысить их выживание в неблагоприятных условиях. Этот процесс называется споруляцией.

Он не является обязательной стадией жизненного цикла клетки, а скорее прерыванием ее жизни. Такие спящие формы называются эндоспорами, цистами или гетероцистами в зависимости от способа образования спор, который различается между группами бактерий.

Образование спор происходит в ответ на недостаток питательных веществ. Следовательно, эндоспоры не обладают метаболической активностью до тех пор, пока не станут доступны питательные вещества, в это время они способны дифференцироваться из спор в вегетативные клетки.

Во время спорообразования внутри каждой бактериальной клетки образуется только одна спора. Каждая спора заключена в споровую оболочку, обладающую кератиноподобными свойствами, которые способны противостоять смертельному воздействию тепла, высыхания (обезвоживания), замерзания, химических веществ и радиации.

Рост бактериальных культур определяется увеличением числа бактерий в популяции, а не размером отдельных клеток. Рост бактериальной популяции происходит геометрическим или экспоненциальным образом: с каждым циклом деления (генерацией) одна клетка дает начало 2 клеткам, затем 4 клеткам, затем 8 клеткам, затем 16, затем 32 и так далее.

Время генерации, которое варьируется у разных бактерий, зависит от многих условий окружающей среды и от природы бактериальных видов.

Например, одна из самых быстрорастущих бактерий, имеет оптимальное время генерации около 10 минут, а медленно растущая микобактерия туберкулеза имеет время генерации в диапазоне от 12 до 16 часов. При оптимальных условиях максимальная популяция некоторых видов бактерий в конце фазы размножения может достигать плотности от 10 до 30 миллиардов клеток на миллилитр.

Некоторые исследователи предположили, что некоторые популяции бактерий, живущих глубоко под поверхностью Земли, могут расти чрезвычайно медленными темпами, размножаясь только один раз в несколько тысяч лет.

За фазой роста бактерий следует стационарная фаза, в которой размер популяции бактерий остается постоянным, хотя некоторые клетки продолжают делиться, а другие начинают умирать. За стационарной фазой следует фаза смерти, в которой гибель клеток в популяции превышает образование новых клеток.

Продолжительность времени до наступления фазы смерти зависит от вида и среды обитания.

Витязь Руденко
Оцените автора
( Пока оценок нет )