Чем отличаются бактерии, микробы и вирусы?

Царство бактерий

Это безъядерные, чаще всего одноклеточные микроорганизмы. Их открытие в 1676 году – заслуга голландского ученого А. Левенгука, который впервые разглядел крошечные бактерии под лупой микроскопа. А вот изучать их природу, физиологию и роль в жизни человека впервые начал французский химик и микробиолог Луи Пастер в 1850-х годах. Строение бактерии стало активно исследоваться с появлением электронных микроскопов. Ее клетка состоит из цитоплазматической мембраны, рибосомы и нуклеотида. ДНК бактерии сосредоточена в одном месте (нуклеоплазме) и представляет собой клубок из тонких нитей. Цитоплазма отделена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной, в ней находятся нуклеотид, различные мембранные системы, клеточные включения. Рибосома бактерии состоит на 60% из РНК, остальное – белок.

Происхождение бактерий

Сказать точно, со 100% уверенностью, когда на Земле появились первые бактерии и как это произошло, вряд ли возьмется хотя бы один ученый. И речь идет не только об уважаемых членах научного сообщества, но и о любителях выдвигать полубезумные теории. Что абсолютно точно известно, и это подтверждают палеонтологические исследования, что следы самых древних микробов (цианобактерий) были найдены в отложениях пород, которым 3,5 млрд лет. Есть теория, что именно благодаря жизнедеятельности первых бактерий на земле появился кислород. Правда, процесс этот был несколько продолжительным — около миллиарда лет. Появление нового вещества – кислорода, уничтожило немалую часть одноклеточных анаэробов (не способных расти в кислородной среде) и разделило бактериологический мир на два лагеря: аэробный и анаэробный.

Древность происхождения

Они самые древние жители нашей планеты. Давнишняя среда обитания бактерий – Земля. Бактерии появились здесь первыми из живых организмов, по мнению некоторых ученых, около трех с половиной миллиардов лет назад (для сравнения: возраст Земли составляет примерно четыре миллиарда). То есть, грубо говоря, возраст бактерий сопоставим с возрастом окружающей нас природы. Кстати, известная история человечества насчитывает всего несколько десятков тысяч лет. Вот такие мы «молодые» по сравнению с этими микроорганизмами.

Самые мелкие и многочисленные

Бактерии также являются самыми мелкими из всех известных представителей живой природы. Дело в том, что клетки почти всех живых организмов имеют приблизительно одинаковые размеры. Но только не клетки бактерий. Средняя клетка бактерии примерно в десять раз меньше по размерам, чем среднестатистическая клетка, например, человека. Из-за такой крошечности они являются еще и самыми многочисленными обитателями. Известно, что в комочке почвы, где обитают бактерии, может находиться столько же жителей, сколько, например, людей во всех странах Европы.

Выносливость

Природа, создавая бактерии, вложила в них огромный запас прочности, значительно превышающий выносливость других представителей фауны. Со времен «древности глубокой» на Земле происходило немало катаклизмов, и бактерии научились их стойко переносить. И поныне среда обитания бактерий настолько разнообразна, что вызывает глубокий интерес микробиологов. Микроорганизмы порой могут быть обнаружены в таких местах, где уж точно никто из других существ не сможет обитать.

Кто открыл бактерии?

Человек, как существо по своей природе любознательное, всегда пытался докопаться до сути вещей и узнать, из чего состоит мир, в котором он живет, кто этот мир населяет. Однако впервые увидеть микросуществ удалось лишь во второй половине XVII века. Жаждущий как можно лучше рассмотреть льняные волокна голландец Антони ван Левенгук создал первую двусторонне выпуклую линзу. Изделие получило название “Микроскопия” (именно это изобретение стало прототипом современного микроскопа). Но на одной Левенгук не остановился и постепенно усовершенствовал свое изобретение, которое позволяло увеличить объект интереса в 200-300 раз. Изобретатель с интересом разглядывал через линзы все, что попадалось под руку, и в апреле 1676 года, разглядывая под микроскопом воду, увидел крохотных живых существ. С того самого момента исследователь везде обнаруживал мельчайших особей, что привело его к выводу о плотной заселенности окружающего мира микроскопическими, как он тогда считал, животными. Так, Левенгук, сам того не подозревая, положил начало бактериологии — науке (изучающей бактерии) и являющейся разделом микробиологии.

Классификация бактерий

❖ Классификация бактерий по типу питания (ассимиляции):
■ автотрофные,
■ гетеротрофные.

♦Автотрофные бактерии сами синтезируют нужные им органические вещества из неорганических.

■ В зависимости от способа получения энергии, необходимой для этого синтеза, автотрофные бактерии подразделяются на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие. Фотосинтезирующие бактерии (например, зеленые и пурпурные) осуществляют фотосинтез органических веществ, используя световую (солнечную) энергию.

В клетках фотосинтезирующих бактерий (в отличие от клеток растений) нет пластид, а фотосинтезирующие пигменты (бактерио-хлорофиллы) находятся в тилакоидах, образующихся в результате выпячивания цитоплазматической мембраны. По своей структуре бактериохлорофиллы подобны хлорофиллам растений и отличаются от них природой белковых цепей.

Хемосинтезирующие бактерии получают нужную для синтеза энергию от экзотермических реакций окисления неорганических веществ (молекулярного водорода, сероводорода, аммиака, закиси железа и др.). ‘

❖ Гетеротрофные бактерии (их большинство) используют в пищу готовые органические вещества, которые служат этим бактериям источником энергии и атомов углерода.

■ В зависимости от источника пищи гетеротрофные бактерии подразделяются на сапротрофы и симбионты.

Сапротрофы извлекают органические вещества из разлагающихся мертвых остатков организмов (бактерии гниения, получающие энергию от расщепления азотсодержащих соединений), выделений живых организмов (бактерии брожения, получающие энергию от расщепления углеродсодержащих соединений).

Симбионты поглощают органические вещества тела хозяина (растения, животного или человека), в котором они живут. При этом симбионты или:

■ продуцируют вещества, необходимые организму хозяина (пример: клубеньковые азотфиксирующие бактерии, поселяющиеся на корнях бобовых растений и находящиеся с ними во взаимовыгодном сосуществовании), или

■ наносят вред организму хозяина, вызывая в нем болезни (бактерии-паразиты).

❖ Классификация бактерий по типу диссимиляции (потребности в кислороде для высвобождения энергии, запасенной в молекулярных связях):
■ аэробные,
■ анаэробные,
■ факультативные.

Аэробные бактерии (туберкулезная палочка, гнилостные бактерии) живут только в кислородной среде (в верхних слоях почвы, в воздухе) и получают энергию путем окисления органических соединений до воды и диоксида углерода.

Анаэробные бактерии (бактерии желудочно-кишечного тракта, столбнячная палочка, возбудители гангрены, палочка ботулизма и др.) обитают в бескислородных средах и получают энергию в процессе реакций гликолиза и брожения.

Факультативные бактерии могут обитать как в кислородных, так и в бескислородных средах (пример: молочнокислая бактерия).

Морфологические признаки

Бактерии – преимущественно одноклеточные организмы. Структура клетки прокариот значительно отличается от строения клеток грибов, растений, животных. Они не имеют ядерной оболочки, митохондрий, аппарата Гольджи. В бактериальной клетке различают такие элементы:

• поверхностные структуры;
• клеточную оболочку;
• цитоплазму с нуклеотидом.

Поверхностными структурами называют образования, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны. К ним относят капсулу, слизистый слой, чехол, клеточную стенку, жгутики, ворсинки.

Капсула, чехол или слизистый слой необходимы для защиты бактерии от влияния окружающей среды. Они предохраняют от различных химических веществ, защищают от высыхания, служат препятствием для проникновения фагов. Бактерии, обитающие в желудке, защищены специальным слизистым веществом, предохраняющим клетку от воздействия хлорной кислоты, ферментов желудочного сока.

Жгутики определяют способность к передвижению. Их количество, расположение постоянно, поэтому они учитываются при систематизации прокариот.

Они могут находиться у полюсов или в полярной области бактериальной клетки. По наличию, местоположению жгутиков бактерии подразделяют на:

• монотрихи – один жгутик расположен на полюсе клетки (холерный вибрион);
• лофотрихи – пучок из жгутиков расположен с одной стороны (синегнойная палочка);
• амфитрихи – пучки жгутиков находятся на разных полюсах бактериальной клетки (спириллы);
• перитрихи – жгутики распределены по всей поверхности клетки (сальмонеллы).

Клеточная стенка располагается непосредственно под капсулой, слизистым слоем или чехлом.

Внутри бактериальная клетка заполнена цитоплазмой, органеллами и нуклеотидом. От других прокариот, к которым относят царство Цианобактерий, они отличаются отсутствием хлорофилла.

Бактерии различают по форме. Они могут быть сферические (кокки, диплококки, стрепто-, стафилококки), цилиндрические (палочки), спиральные (спирохеты, спириллы, вибрионы).

Тинкториальные признаки (отношение к специальным красителям)

Для определения типа бактерий применяют различные методы окрашивания по:

• Граму;
• Цилю-Нельсену;
• Морозову;
• Романовскому-Гимзе.

Метод Грама основан на том, что в оболочках прокариот содержится различное количество пептидогликана. Что дает возможность разделять их на:

• грамотрицательные (энтеробактерии, гонококки, менингококки, вибрионы, трепонемы);
• грамположительные (кокки, бациллы, клостридии);
• лишенные стенок (микоплазмы);
• имеющие дефектную стенку (архебактерии)

Метод Циля-Нельсона используют для выявления кислото- и спиртоустойчивых микобактерий туберкулеза, возбудителей лепры, бактерий, способствующих развитию язвы желудка.

Метод серебрения по Морозову используют для выделения спирохет, вирусных включений.

Окраска по Романовскому-Гимзе применяется для определения бактерий, грибов, простейших. Для проведения окраски используется сложный краситель, который окрашивает различные типы микроорганизмов в разные цвета.

Физиологические признаки

Физиологические признаки включают:

• биохимические;
• культуральные.

Биохимические признаки

Виды бактерий различают по биохимическим параметрам (по выделяемым ферментам, питанию, дыханию). Например, хеликобактер пилори, обитающие в желудке, способны выделять секрет, стимулирующий появление язв. Поэтому при появлении симптомов язвы назначают бактериальное исследование. При болезнях, вызываемых инфекцией, особенно у детей, возникает отравление токсинами, которые выделяют микроорганизмы. Ферменты бактерий добавляют в некоторые стиральные порошки. Используют для получения соединений уксусной, молочной кислот.

Особое значение при определении инфекции имеет тип дыхания. Различают:

1. Облигатные анаэробные бактерии. Кислород для них токсичен. Для дыхания им необходимы нитраты, сульфаты или фумараты. Они обитают в безвоздушном пространстве. Поражают желудок, кишечник, мочеполовую систему. Особо опасными являются инфекции, вызывающие ботулизм, столбняк, газовую гангрену.
2. Облигатные аэробы. Могут существовать только при наличии кислорода. Соответственно, являются возбудителями заболеваний дыхательной системы, кожных болезней у взрослых и детей.
3. Факультативные анаэробы. К ним относятся некоторые виды бактерий и грибов, которым для роста и размножения наличие кислорода необязательно.

По типам питания бактерии делят на:

• автотрофы;
• гетеротрофы.

Автотрофы способны сами синтезировать органические соединения. Гетеротрофы питаются готовыми. Они могут быть сапрофитами (утилизируют остатки отмерших организмов) и паразитами (живут за счет хозяина и приносят ему вред).

Некоторые бактерии составляют нормальную микрофлору организма человека. В таком случае болезни могут вызваться уменьшением количества полезных бактерий. Так, прием антибиотиков уменьшает количество кишечной палочки, в результате возникают расстройства желудка или кишечника. Сапрофиты не дают развиваться патогенным микроорганизмам, при уменьшении количества бактерий могут начинаться болезни, вызванные патогенными видами грибов.

Культуральные признаки

В зависимости от типов питания, среды обитания, бактерии отличают по культуральным признакам.

Чтобы выявить, к какому типу относятся микроорганизмы, производят посев. Для проведения бактериального исследования могут использовать не только частички кожи, слюну, мокроту, но и содержимое желудка.

Например, при симптомах ангины у детей и взрослых обязательно проводят микробиологическое обследование. Стерильной палочкой с ваткой снимают белый налет на гортани. Высаживают в специальные чашки Петри. Затем смотрят, на какой питательной среде лучше всего микроорганизмы размножились, их расположение (раскиданные одиночные точки или сосредоточенные в одном месте). Цвет, размер бактериальной колонии тоже имеют огромное значение.

Мазок на флору

Выявив тип инфекции, вызвавшей заболевание у детей и взрослых, проводят анализ на устойчивость штамма к антибиотикам. Потом назначают соответствующее лечение.

Антигенные признаки

Определяют вид бактериальной культуры, взяв анализ крови. Ведь при заболевании, вызванном инфекцией, наш организм выделяет антитела к возбудителю. Выявив их наличие, устанавливают штамм микроорганизмов, вызвавших болезнь.

Для определения типа инфекции, которая вызвала болезнь, проводят исследование сыворотки крови на наличие антител или антигена – серологические реакции. Их используют:

• для идентификации микроорганизмов, токсинов, антигена с помощью иммунодиагностической сыворотки;
• для определения антитела с помощью известного антигена.

Серологический анализ используют при подозрении на скрытую форму болезни. Обследуют людей, которые контактировали с инфицированным, для выявления болезни на ранних сроках.

Иногда человек может сам не болеть, но стать переносчиком. Или же болезнь, вызванная инфекцией, протекает, не проявляя симптомов, носит хронический характер.

Для диагностирования туберкулеза детям делают кожную пробу – реакция Манту. Для ее проведения используют сухой туберкулин (экстракт бактериальных остатков). Покраснение, отечность кожи наблюдаются, если в организме ребенка есть антитела к палочке Коха. Они вырабатываются только в случае наличия инфекции.

Молекулярно-генетические признаки

В основу дифференциации микроорганизмов по генетическим признакам положено принципиальное различие строения генов. Так, у вирусов и фагов наследственный материал заключен в 1 молекуле ДНК или РНК. У простейших и грибов хромосомы расположены в клеточном ядре. Генетический аппарат бактерии отличается тем, что:

1. Хромосома размещается в цитоплазме. Она состоит из 3000 генов.
2. Содержимое ДНК изменяется, она может увеличиваться. Эта уникальная возможность регулирует скорость размножения, что положительно сказывается на выживаемости видов.
3. Наследственная информация содержится в генах хромосомы и плазмидах.
4. Передача информации происходит по вертикали (от родительской клетки к дочерней), по горизонтали (бактерии способны обмениваться генами друг с другом). Таким образом, от одной бактериальной клетки к другой передаются мутационные гены. Например, у одного штамма бактерий произошла положительная генная мутация, обеспечившая инфекцию устойчивостью к антибиотику. При обмене информацией с другими бактериями другая колония получит такую же способность.

При проявлении симптомов болезни, если есть подозрение, что она вызвана бактериями, следует обязательно провести исследование, направленное на дифференциацию возбудителей заболевания, определение резистентности к антибиотикам.

При выявленном инфекционном характере болезни необходимо помнить, что бактерии могут вызвать эпидемии. Из-за слабого иммунитета инфекционным болезням чаще всего подвержены дети. Чтобы не допустить распространение болезни, предпринимают ряд мер:

1. При возникновении нескольких случаев болезней в школах или садиках, чтобы не подвергать других детей опасности, учреждения закрывают на карантин.
2. Для профилактики серьезных заболеваний, которые могут привести к летальному исходу, рекомендуют делать детям прививки.
3. Во время вспышки заболевания не рекомендуют посещать общественные мероприятия.
4. Детям и взрослым, особенно во время сезонных заболеваний, необходимо принимать иммуностимулирующие препараты.

При диагностике болезней, вызванных инфекцией, необходимо учитывать основные признаки строения и жизнедеятельности бактерий. Они различаются между собой строением, формой клетки, типами питания и дыхания. Проводя микробиологическое исследование, необходимо провести окраску по Граму, сделать посев на питательные среды (определяют культуральные признаки). Иногда назначают серологические исследование (анализ сыворотки крови определяет наличие антигена или антител). Также проводят молекулярно-генетическое исследование, которое основано на отличиях строения и месторасположения нуклеотида.

Внешнее строение бактерий

Клеточная стенка

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

Грамположительная клеточная стенка

Грамположительные клеточные стенки толстые и пептидогликанный слой составляет почти 95% клеточной стенки в некоторых грамположительных бактериях и всего лишь 5-10% клеток стенки в грамотрицательных.

Грамположительные бактерии представлены стафилококками, стрептококками. Большинство опасных для человека микроорганизмов – грамположительные.

Грамотрицательная клеточная стенка

Грамотрицательные клеточные стенки тонкие и в отличие от грамположительных клеточных стенок, они содержат тонкий слой пептидогликана который примыкает к цитоплазматической мембране.

Бактерии с грамотрицательной клеточной стенкой вызывают венерические болезни: гонорею, сифилис, хламидийные инфекции, а также патогены, провоцирующие респираторные заболевания.

Капсула

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

Капсулоподобная оболочка

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

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

Функции капсулы многообразны:

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

Жгутики

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

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

Пили

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

Цитоплазматическая мембрана

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

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

Виды бактерий

Существует несколько сложных классификаций бактерий, в зависимости от различных их характеристик. На Земле их несколько миллионов видов. Бактерий в организме человека в 10 раз больше, чем клеток, а их общий вес составляет около 2,5 кг. Многие из них выполняют жизненно необходимые функции (например, участвуют в пищеварении).

Виды бактерий

Некоторые виды бактерий безвредны, другие вредны лишь в больших количествах, а третьи вызывают опасные болезни. Большинство бактерий живут лишь в строго определённых условиях и сразу же погибают, попадая под воздействие солнечных лучей, высокой или низкой температуры и так далее.

Подавляющее большинство бактерий одноклеточны. Но даже по форме клеток они существенно отличаются друг от друга. Клетки бактерий бывают шаровидными (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты) и другие.

Бактерия хеликобактер пилори быстро перемещается благодаря своим жгутикам

Есть подвижные и неподвижные бактерии. Среди подвижных одни свободно плавают при помощи специальных хвостиков — жгутиков, а другие просто скользят за счет волнообразных сокращений собственного тела.

Преобразование необходимых для жизни бактерий веществ происходит подобно аналогичным процессам в других живых организмах (за исключением некоторых особенностей). По способу их получения бактерии отличаются: часть из них способна синтезировать органические вещества из неорганических соединений (подобно растениям), другие же питаются готовыми органическими веществами (как животные и грибы). Бактерии размножаются лишь поперечным делением или почкованием.

Деление бактерии

Бактерии почвы

В почве содержится огромное количество бактерия. Одни из них, называемые бактериями разложения, принимают участие в разложении мертвых растений и животных Эта функция может показаться тебе весьма неприятной, но именно бактерии выполняют эту грязную, но важную для живых существ работу! Еще один очень полезный вид почвенных бактерий — клубеньковые. Они обогащают почву азотом, а потом помогают растениям его усваивать.

Бактерии в пище

Бактерии есть и в продуктах питания, но это полезные бактерии. Они участвуют в производстве сыров, соления квашеных и кисломолочных продуктов (кефира, сметаны, йогурта, простокваши и т.д.).

Бактерии в живом организме

Организм каждого человека представляет собой очень сложный биологический механизм, который работает по собственным законам. Человеческий организм населен огромным количеством бактерий. Ученые подсчитали, что их общий вес составляет от 1,5 до 2,5 кг! Живут бактерии в желудочно-кишечном тракте, рту, носовой полости и на коже. Основная цель бактерий заключается в создании в органах человека такой среды, в которой вредные микробы не могут выжить. Именно поэтому болезнетворные микробы, попадая, например, на кожу, в нос, рот или желудочно-кишечный тракт, погибают, так как среда, созданная полезными бактериями, является для них смертельной.

Самая важная функция бактерий — расщепление и переваривание пищи. Микроорганизмы, находящиеся на коже человека, можно назвать биологическим щитом, который не позволяет вредным бактериям повредить кожные покровы и проникнуть внутрь организма. А еще существуют бактерии, которые помогают нашей иммунной системе защищать нас от некоторых возбудителей болезней.

В организме животных также находится огромное количество полезных бактерий. Например, в желудке коровы живут специальные бактерии, помогающие ей расщеплять целлюлозу — вещество, которое в большом количестве содержится в растениях. Благодаря особым бактериям пищеварительного тракта коровы целлюлоза расщепляется на жирные кислоты, из которых животное получает необходимую ему энергию. Представь: если бы в организме человека были такие бактерии, мы могли бы питаться только растениями и вообще не нуждаться в другой пище!

Способы жизни бактерий

Как бы это ни было удивительно, но эти микроорганизмы весьма изобретательны. Для выживания они нередко становятся:

• симбионтами — проще говоря участниками взаимовыгодного сотрудничества бактерии и ее носителя;
• паразитами растений, животных или человека — выгоду от совместного проживания получает только одна сторона, в нашем случае, микроб.

Размножение бактерий

❖ Тип размножения бактерий — бесполый. Бактериальная клетка начинает размножаться, попав в благоприятные условия и достигнув определенного размера.

❖ Формы (способы) размножения бактерий:
■ делением клетки надвое,
■ почкованием (встречается как исключение),
■ спорообразованием.

Размножение делением клетки надвое: сначала путем репликации ДНК удваивается генетический материал клетки. После этого белки, прикрепляющие молекулы ДНК к выростам цитоплазматической мембраны, разделяют (растаскивают) дочерние молекулы ДНК и происходит оформление обособленных бактериальных хромосом (нуклеоидов). Затем клетка удлиняется, и в ней постепенно образуется поперечная перегородка. Наконец, две дочерние клетки расходятся. Деления клеток происходят примерно через каждые 15—20 минут.

Спорообразование свойственно некоторым бактериям при наступлении неблагоприятных условий. При этом в бактериальной клетке значительно уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность, цитоплазма сжимается, а клетка покрывается очень плотной оболочкой. Споры бактерий устойчивы к различным воздействиям (выдерживают длительное высыхание, нагревание свыше 100 °С и охлаждение примерно до -200 °С) и сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени. При попадании в благоприятные условия споры набухают и прорастают, образуя новую вегетативную клетку бактерий.

♦ Виды спор бактерий:
■ микроцисты (образуются из целой клетки),
■ эндогенные (образуются внутри клетки).

Циста — временная форма существования многих одноклеточных и ряда простейших многоклеточных организмов, характеризующаяся наличием защитной оболочки. Позволяет перенести неблагоприятные условия или предохраняет клетку в период ее деления.

❖ Формы полового процесса у бактерий:
■ трансформация,
■ конъюгация,
■ трансдукция.

Трансформация осуществляется при попадании фрагментов ДНК разрушенных клеток одной культуры бактерий в живую культуру другой бактерии. Эти фрагменты ДНК могут поглощаться клеткой-реципиентом и встраиваться в ее нуклеоид.

При конъюгации перенос участка ДНК от донора (выполняющего мужские функции) к клетке-реципиенту осуществляется при непосредственном контакте через половую фимбрию (тонкую белковую трубочку), которая формируется у клетки-донора. После этого клетки разъединяются. При конъюгации очень часто наблюдается передача не всей молекулы ДНК, а только ее фрагментов.

При трансдукции небольшой фрагмент ДНК переносится от одной клетки к другой бактериофагами.

Значение бактерий

❖ Положительное значение:
■ они участвуют в круговороте веществ и являются конечным звеном всех цепей питания;
■ являются редуцентами в биогеоценозе (разлагают и минерализуют экскременты и органические остатки);
■ участвуют в процессе почвообразования;
■ служат источником азота для бобовых растений;
■ принимают участие в образовании торфа, каменного угля, железной руды, других полезных ископаемых;
■ участвуют в биохимических процессах пищеварения животных и человека;
■ применяются в пищевой промышленности (для консервирования, получения молочнокислых продуктов и т.д.);
■ используются в микробиологической и химической промышленности (для получения спиртов, ацетона, сахаров, органических кислот и других химических соединений),
■ используются в фармацевтической промышленности для получения антибиотиков, вакцин, витаминов, аминокислот, ферментов и других биологически активных веществ;
■ применяются в процессах обработки льна, дубления кож и т.д.;
■ являются удобным объектом для генной инженерии;
■ применяются для борьбы с вредителями сельского хозяйства.

❖ Отрицательное значение:
■ многие виды бактерий (болезнетворные, или патогенные, бактерии) паразитируют на растениях, животных и человеке, вызывая их инфекционные заболевания;
■ сапротрофные бактерии гниения и брожения вызывают гниение и порчу продуктов питания.

Что такое полезные бактерии?

Наиболее известные из полезных для человека бактерий – это бифидобактерии, которые живут в кишечнике, но погибают при минимально неблагоприятных условиях. Однако в здоровом состоянии они наделены весьма полезными особенностями — обеспечивают тело витаминами группы К и В, улучшают пищеварение и помогают переваривать углеводы. Следующие по степени известности – молочнокислые бактерии их насчитывают 25 видов. Живые микроорганизмы обеспечивают процесс брожения молочных продуктов. Используются они не только в пищевой промышленности, но и сельскохозяйственных целях, а также в народной медицине и фармакологии. Впрочем, есть и менее известные, но не менее полезные представители микрофлоры, например, стрептомицеты. Место их естественного обитания – почва. Именно с их помощью производятся борющиеся с грибками, бактериями и опухолями препараты. И еще один малоизвестный, но не менее полезный вид — азотобактер. Эти экземпляры имеют возможность сбора азота из воздуха. Основное их умение — обогащение почвы полезными микроэлементами, подстегивание роста растений, и очистка почвы от тяжелых металлов. Чаще всего применяются в сельском хозяйстве для производства азотных удобрений.

Некоторые инфекционные заболевания человека

Дифтерия вызывается дифтерийной палочкой, поражающей верхние дыхательные пути. Токсин, выделяемый этими бактериями, разносится кровью и воздействует на сердце. Способ борьбы — прививка неактивным токсином.

Тиф: возбудитель — бактерии риккетсии, их переносчик -вши. При заболевании поражаются стенки кровеносных сосудов и образуются тромбы. Возможна прививка с помощью убитых бактерий, а также лечение антибиотиками тетрациклинового ряда.

Туберкулез: возбудитель — туберкулезная палочка, поражающая легкие и кости. Заражение происходит воздушно-капельным путем, а также через молоко больных животных. Профилактика -вакцинацией; лечение производится специальными препаратами.

Сифилис: возбудитель — спирохета рода трепонема. Сначала поражаются половые органы, затем глаза, кости, суставы, кожа, центральная нервная система. Передается при половом контакте. Лечение — антибиотиками и специальными препаратами.

Холера вызывается холерным вибрионом, в результате жизнедеятельности которого выделяется токсин, поражающий слизистую кишечника. Заражение происходит при употреблении в пищу грязных продуктов питания и воды. Для лечения применяются антибиотики тетрациклинового ряда.

■ Токсины — ядовитые продукты жизнедеятельности бактерий, которые, как правило, или сами являются поражающими факторами, или угнетают защитные силы организма, усиливая патогенное действие возбудителей болезни.

Какие заболевания входят в эту группу?

В прошлые века главными представителями считались дизентерия и брюшной тиф. Тиф в эру антибиотиков постепенно стал неактуальным, тогда как группа сальмонеллезов, к которой относится брюшнотифозный возбудитель, вышла в лидеры бактериальных инфекций желудочно-кишечного тракта. Дизентерию переименовали по возбудителю заболевания в шигеллез. В России нечасто встречается иерсиниоз, но для Америки он характерен.

Все эти инфекции имеют острую и хронические формы, и одним из острых проявлений является пищевая токсикоинфекция – стремительно протекающая инфекция при поглощении сразу очень большого количества микробов.

Есть ли особенности у инфекций?

Заболевания вызываются разными микробами, все в организм человека попадают одним простым путем – алиментарным, когда съедаются и выпиваются вместе с местом своего пребывания – пищевым продуктом или водой.

Попав внутрь, бактерии сразу же начинаю бурное размножение с выделением токсинов – это вторая их особенность. Клинические проявления определяются действием выделенного бактериальной частицей токсина, обязательно направленного на нарушение работы желудочно-кишечного тракта – третья особенность.

Причины бактериальной инфекции

Источник – больной человек, и в случае сальмонеллеза и иерсиниоза также больные животные или птицы. Это болезни «грязных рук», а также зараженных бактериями продуктов и воды, когда инфицированный человек немытыми руками разносит возбудителя.

Возбудители весьма устойчивы во внешней среде, способны жить вне организма неделями и месяцами, размножаться в еде. Поэтому после выздоровления больного в обязательном порядке должна проводиться серьезная дезинфекция помещения, где он находился во время болезни.

Признаки бактериальной инфекции, вызванной шигеллой (дизентерия)

Известно четыре вида шигелл, каждая вызывает определенной интенсивности симптомы, потому что в разной мере выделяет токсины, паразитируют все в толстой кишке.

От момента заражения по появления первых признаков проходит от суток до недели, внезапно поднимается температура и возникают сильные боли в животе с одновременной дефекацией, которая несколько уменьшает боль.

Кал сначала обильный, но далее очень небольшими порциями – «ректальный плевок» с примесью слизи и крови, и «ложные позывы». Так и течет дизентерия: боль и потребность сходить в туалет, небольшое облегчение до следующего раза. В зависимости от возбудителя бывает и разная тяжесть болезни со стулом от 5 и до 30 раз на день. Примеси крови — от прожилок до кровавого поноса. Развивается слабость и нарушение сердечной деятельности.

Длительность шигеллеза без осложнений — не более 10 дней, но восстановление целостности слизистой оболочки затягивается ещё на пару недель.

При первых проявлениях заболевания необходимо сразу обратиться к специалисту, для этого клиника «Медицина 24/7» организовала приём без выходных и праздников с круглосуточной записью. Ранее начало терапии позволит избежать осложнений и хронического процесса.

Симптомы бактериальной кишечной инфекции, вызванной сальмонеллой (сальмонеллез)

От заражения до появления первых проявлений проходит не более 2 суток, но при контактно-бытовом инфицировании сальмонелле для активизации может потребоваться и неделя.

Начинается внезапно с тяжелой интоксикации и высокой температуры, появляется мучительная тошнота с неоднократной обильной рвотой, болью в животе и обильным стулом. Кал становится водянистым, зеленоватый и зловонный, в отличие от дизентерии, не уменьшается в объеме.

При рвоте и поносе теряется жидкость, поэтому всегда течение сальмонеллеза приводит к обезвоживанию с выраженной слабостью и сердечно-сосудистыми нарушениями.

Лечение бактериальной кишечной инфекции

Лечение антибиотиками начинается только после установления возбудителя, для чего проводят микроскопию выделений больного. Выбор препарата зависит от тяжести заболевания и вида возбудителя, продолжительность антибактериальной терапии, как правило, около недели.

При сальмонеллезе проводится промывание желудка с помощью зонда и быстрое восполнение утраченной жидкости питьем специальных растворов или введением их внутривенно.

Методы борьбы с бактериями

❖ Методы борьбы с гнилостными бактериями:
■ высушивание плодов, грибов, мяса, рыбы, зерна;
■ охлаждение и замораживание продуктов;
■ маринование продуктов в уксусной кислоте;
■ создание высокой концентрации сахара (например, при изготовлении варенья), что вызывает плазмолиз в клетках бактерий и нарушает их жизнедеятельность;
■ консервирование (засолка).

❖ Другие методы борьбы с бактериями, в том числе болезнетворными:

■ дезинфекция (обеззараживание) — уничтожение болезнетворных микроорганизмов специальными химическими веществами (хлорной известью, хлорамином, раствором йода, этиловым спиртом и др.);

■ пастеризация — уничтожение бактерий в пищевых продуктах нагреванием до температуры 65-70 °С в течение 15-30 мин;

■ стерилизация — уничтожение бактерий с помощью ультрафиолетового излучения, химикатов или кипячения в автоклавах при температуре 120-130 °С и повышенном давлении;

■ соблюдение гигиены;

■ профилактические прививки.