tsunami.jpg

2014-06-05

Бактерії в житті людини

4.1136363636364 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 4.11 (22 голосів)

Бактерії в житті людини

Що таке бактерії?

Коли говорять про бактерії, багато хто відразу уявляє жахливо шкідливі організми, що приносять тільки хвороби і заразу. Не треба забувати, що в природі існує велика кількість видів корисних одноклітинних організмів. Бактерії в житті людини відіграють важливу роль.

Відкриття бактерій було зроблено вченим А. Левенгуком в кінці XVII століття. На початку вивчення цих мікроорганізмів помилково вважали, що вони зароджуються в гнилих рештках флори і фауни. Пізніше вчений Л. Пастер встановив, що вони походять тільки від інших живих бактерій і можуть викликати певні захворювання. У цій області величезна роль належить Р. Коху, який розробив "Постулати Коха".

В даний час відомо близько 400 видів корисних бактерій. Загальна кількість їх у тілі людини досягає кілька трильйонів. А ось в організмі новонародженого бактерії відсутні. Бактерії бувають хороші - дружні і погані - шкідливі. Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum і Bifidobacterium longum - це найбільш відомі. Порушення балансу дружніх і недружніх бактерій призводить до зниження активності мікрофлори кишечника. Це і є дисбактеріоз.

Бактерії викликають гниття загиблих рослин і тварин на землі і у воді. Без них земля була б покрита різним мертвим матеріалом. Переробляючи складні речовини, бактерії розкладають їх на прості, які в свою чергу повертаються в ґрунт, воду і повітря, де використовуються рослинами і тваринами. Бактерії необхідні для підтримки життя на землі. Наприклад, азотовмісні мікроорганізми живуть у ґрунті і допомагають перетворити азот в речовини, які потрібні рослинам. А людина ці рослини вживає в їжу.

Будова, харчування, розмноження і життєздатність бактерій

Бактерії - це примітивні одноклітинні організми, що мають мікроскопічні розміри від 0,1 до 28 мкм.

Бактеріальна клітина оточена щільною оболонкою, завдяки якій вона зберігає постійну форму. Міцність оболонці надає муреїн, який характерний лише для бактерій і не зустрічається в рослинних і тваринних клітинах. Рухливість обумовлена наявністю у них декількох джгутиків. Джгутик може обертатися зі швидкістю 3000 об/хв. Це велика швидкість.

Способи живлення бактерій дуже різноманітні, як і умови їх життя. Більшість бактерій живляться готовими органічними речовинами. Лише деякі з них, такі як ціанобактерії, або синьо-зелені водорості можуть харчуватися в процесі фотосинтезу (фототрофи). Тільки кисень на відміну від рослин вони при цьому не виділяють. Вони отримують необхідну енергію для процесів життєдіяльності, окислюючи неорганічні речовини (хемотрофи). Бактерії, що харчуються готовими органічними речовинами можна поділити на дві групи: сапрофіти та паразити.

Розмножуються бактерії простим поділом надвоє. Час процесу розподілу становить близько 20 хвилин у сприятливих умовах. Якщо умови несприятливі, то вони покриваються щільною оболонкою, яку називають спорою. Спори можуть зберігатися тривалий час в умовах спеки та холоду, гарячої води і палючого сонця. Відзначено випадки виживання спори в умовах сильної радіації. А коли умови стають нормальними для життєдіяльності, спора знову росте і розмножується.

Бактерії в житті людини: промисловість

Враховуючи різноманітність каталізованих бактеріями хімічних реакцій, не дивно, що вони широко використовуються у виробництві, в ряді випадків з глибокої давнини. Славу таких мікроскопічних помічників людини прокаріоти ділять з грибами, в першу чергу - дріжджами, які забезпечують більшу частину процесів спиртового бродіння, наприклад при виготовленні вина і пива. Зараз, коли стало можливим вводити в бактерії корисні гени, примушуючи їх синтезувати цінні речовини, наприклад інсулін, промислове застосування цих живих лабораторій отримало новий потужний стимул.

Харчова промисловість

В даний час бактерії застосовуються цією галуззю в основному для виробництва сирів, інших кисломолочних продуктів і оцту. Головні хімічні реакції тут - утворення кислот. Так, при отриманні оцту бактерії роду Acetobacter окислюють етиловий спирт, що міститься в сидрі або інших рідинах, до оцтової кислоти. Аналогічні процеси відбуваються при квашенні капусти: анаеробні бактерії зброджують цукор, що містяться в листках цієї рослини, до молочної кислоти, а також оцтової кислоти і різних спиртів.

Вилуговування руд

Бактерії застосовуються для вилуговування бідних руд, тобто переведення з них у розчин солей цінних металів, в першу чергу міді (Cu) та урану (U). Приклад - переробка халькопіриту, або мідного колчедану (CuFeS2). Купи цієї руди періодично поливають водою, в якій присутні хемолітотрофні бактерії роду Thiobacillus. У процесі своєї життєдіяльності вони окислюють сірку (S), утворюючи розчинні сульфати міді і заліза: CuFeS2 + 4O2 = CuSO4 + FeSO4. Такі технології значно спрощують отримання з руд цінних металів, в принципі, вони еквівалентні процесам, що протікають в природі при вивітрюванні гірських порід.

Переробка відходів

Бактерії служать також для перетворення відходів, наприклад стічних вод, в менш небезпечні або навіть корисні продукти. Стічні води - одна з гострих проблем сучасного людства. Їх повна мінералізація вимагає величезних кількостей кисню, і в звичайних водоймах, куди прийнято скидати ці відходи, його для їх «знешкодження» вже не вистачає. Рішення полягає в додатковій аерації стоків в спеціальних басейнах (аеротенках): в результаті бактеріям-мінералізатором вистачає кисню для повного розкладання органіки, і одним з кінцевих продуктів процесу в найбільш сприятливих випадках вода стає питна. Нерозчинний осад, що залишається по ходу справи, можна піддати анаеробному бродінню. Щоб такі водоочисні установки забирали якомога менше місця і грошей, необхідне добре знання бактеріології.

Бактерії в житті людини: інші шляхи використання

До інших важливих областей промислового застосування бактерій відноситься, наприклад, мочка льону, тобто відділення його прядильних волокон від інших частин рослини, а також виробництво антибіотиків, зокрема стрептоміцину (бактеріями роду Streptomyces).

Бактерії в житті людини: хвороби

Бактерії були відкриті А. Левенгуком в кінці 17 ст., і ще довгий час вважалося, що вони здатні самозароджуватися в гниючих рештках. Це заважало розумінню зв'язку прокаріотів з виникненням і розповсюдженням хвороб, перешкоджаючи одночасно розробці адекватних лікувальних і профілактичних заходів. Л. Пастер першим встановив, що бактерії походять тільки від інших живих бактерій і можуть викликати певні захворювання. В кінці 19 ст. Р. Кох та інші вчені значно вдосконалили методи ідентифікації цих патогенів та описали безліч їх видів. Для встановлення того, що спостережуване захворювання викликається цілком певною бактерією, досі користуються (з невеликими модифікаціями) «постулатами Коха»:

  1. даний патоген повинен бути присутнім у всіх хворих;
  2. можна отримати його чисту культуру;
  3. він повинен при інокуляції викликати ту ж хворобу у здорової людини;
  4. його можна виявити у людини, яка захворіла знову.

Подальший прогрес в цій області пов'язаний з розвитком імунології, основи якої заклав ще Пастер (на перших порах тут багато зробили французькі вчені), і з відкриттям в 1928 А. Флемінгом пеніциліну.

Бактерії в житті людини: природний захист організму

В організмі тварин існує кілька «ліній оборони» проти патогенних мікроорганізмів. Одну з них утворюють білі кров'яні тільця, фагоцитуючі, тобто такі, що поглинають бактерії і взагалі чужорідні частинки, іншу - імунна система. Обидві вони діють взаємопов'язано.

Імунна система дуже складна і існує тільки у хребетних. Якщо в кров тварини проникає чужорідний білок або високомолекулярний вуглевод, то він стає тут антигеном, тобто речовиною, що стимулює вироблення організмом «протидіючих» речовини - антитіл. Антитіло - це білок, який пов'язує, тобто інактивує, специфічний для нього антиген, часто викликаючи його преципітацію (осадження) та видалення з крові. Кожному антигену відповідає строго певне антитіло.

Бактерії, як правило, теж викликають утворення антитіл, які стимулюють лізис, тобто руйнування, їх клітин і роблять їх більш доступними для фагоцитозу. Часто можна заздалегідь імунізувати індивіда, підвищивши його природну опірність бактеріальній інфекції.

Крім «гуморального імунітету», що забезпечує кров антитілами, існує імунітет «клітинний», пов'язаний зі спеціалізованими білими кров'яними тільцями, так званими Т-клітинами, які вбивають бактерії при прямому контакті з ними і за допомогою токсичних речовин. T-клітини потрібні і для активації макрофагів - білих кров'яних тілець іншого типу, які також знищують бактерії.

Вивчення бактерій

Багато бактерій неважко вирощувати в так званому культуральному середовищі, до складу якого можуть входити м'ясний бульйон, частково переварений білок, солі, декстроза, цільна кров, її сироватка та інші компоненти. Концентрація бактерій в таких умовах зазвичай досягає приблизно мільярда на кубічний сантиметр, в результаті чого середовище стає каламутним.

Для вивчення бактерій необхідно вміти отримувати їх чисті культури, або клони, що представляють собою потомство однієї-єдиної клітини. Це потрібно, наприклад, для визначення того, який вид бактерії інфікував хворого і до якого антибіотика даний вид чутливий. Мікробіологічні зразки, наприклад, взяті з горла або ран мазки, проби крові, води та інших матеріалів, сильно розводять і наносять на поверхню напівтвердого середовища: на ній з окремих клітин розвиваються округлі колонії. Твердим культуральне середовище робиться за допомогою агенту, яким зазвичай служить агар - полісахарид, що отримують з деяких морських водоростей. Він не перетравлюється майже жодним видом бактерій. Агарові середовища використовують у вигляді «косячків», тобто похилих поверхонь, що утворюються в пробірках, які стоять під великим кутом, при застиганні розплавленого культурального середовища, або у вигляді тонких шарів у скляних чашках Петрі - плоских круглих посудинах, що закриваються такою ж за формою, але трохи більшого діаметру кришкою. Звичайно через добу бактеріальна клітина встигає розмножитися настільки, що утворює легко помітну неозброєним оком колонію. Її можна перенести на інше середовище для подальшого вивчення. Всі культуральні середовища повинні бути перед початком вирощування бактерій стерильними, а в подальшому слід вживати заходів проти поселення на них небажаних мікроорганізмів.

Щоб розглянути вирощені в такий спосіб бактерії, прожарюють на полум'ї тонку дротяну петлю, торкаються нею спочатку до колонії або мазка, а потім - до краплі води, нанесеної на предметне скло. Рівномірно розподіливши взятий матеріал у цій воді, скло висушують і два-три рази швидко проводять над полум'ям пальника (сторона з бактеріями повинна бути повернена вгору): в результаті мікроорганізми, не пошкоджуючись, міцно прикріплюються до субстрату. На поверхню препарату капають барвник, потім скло промивають у воді і знову сушать. Тепер можна розглядати зразок під мікроскопом.

Чисті культури бактерій ідентифікують головним чином за їх біохімічними ознаками, тобто визначають, чи утворюють вони з певних цукрів газ або кислоти, чи здатні перетравлювати білок (розріджувати желатин), чи потребують для росту кисню і т.д. Перевіряють також, чи фарбуються вони адресними барвниками. Чутливість до тих чи інших лікарських препаратів, наприклад антибіотиків, можна з'ясувати, помістивши на засіяну бактеріями поверхню маленькі диски з фільтрувального паперу, просочені даними речовинами. Якщо будь-яка хімічна сполука вбиває бактерії, навколо відповідного диска утворюється вільна від них зона.

За матеріалами: zdravplus.ru.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus