Люди — редкое исключение в мире бактерий.
Бактерии (греч. bakterion — палочка) — простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам.
В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов: разлагают органические вещества мертвых животных и растений.
Бактерии обладают исключительной устойчивостью: их можно обнаружить даже на стенках ядерного реактора. Такая способность
связана с их быстрым размножением — при благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. При изменении условий
внешней среды (за счет мутаций) выживают и размножаются те формы, которые устойчивы к действию того или иного фактора (к примеру, радиации).
Строение бактерий
Бактерии имеют клеточную стенку, состоящую из муреина (пептидогликана) и выполняющую защитную функцию. У бактерий (прокариот,
доядерных) отсутствуют мембранные органоиды. В их клетке можно найти только немембранные: рибосомы, жгутики, пили. Пили —
поверхностные структуры, которые служат для прикрепления бактерии к субстрату.
Наследственный материал находится прямо в цитоплазме (не в ядре, как у эукариот) в виде нуклеоида. Нуклеоид (лат. nucleus — ядро + греч. eidos вид) —
одна сложная кольцевидная молекула ДНК, не ограниченная мембранами от остальной части клетки.
Долгое время выделяли «особый органоид» бактерий — мезосомы, считали, что они могут участвовать в некоторых клеточных процессах.
Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только
лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).
При наступлении неблагоприятных для жизни условий бактерии образуют защитную оболочку — спору. При образовании споры клетка частично теряет воду,
уменьшаясь при этом в объеме. В таком состоянии бактерии могут сохраняться тысячи лет!
В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды
на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.
Энергетический обмен бактерий
Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии,
которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.
К аэробным бактериям относят многочисленных редуцентов, которые разлагают органические вещества мертвых растений и животных. Анаэробные
бактерии составляют микрофлору нашего кишечника — бескислородную среду обитания.
Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.
Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.
Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад
возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 
Что касается бактерий гетеротрофов, то их способ питания основан на разложении останков животных и растений — сапротрофы (редуценты), либо же они
питаются органами и тканями животных и растений — паразиты.
Биотехнология
Бактерии широко применяются в направлении биотехнологии — генной инженерии. Их используют для получения различных химических веществ (белков).
В ДНК бактерии вставляют нужный ген (к примеру, ген, кодирующий белковый гормон — инсулин), бактерия принимает новый участок гена за свой
собственный, в результате чего начинает синтезировать белок с данного участка. На рибосомах подобных бактерий синтезируется инсулин, который
человек собирает, обрабатывает и использует как лекарство.
Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.
Классификация бактерий по форме
При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.
По форме бактериальные клетки подразделяются на:
- Стафилококки — их скопления похожи на виноградные грозди
- Диплококки — округлой формы, расположенные попарно
- Стрептококки — объединяются в цепочки, напоминающие нити жемчуга
- Палочки
- Вибрионы — изогнутые в виде запятой
- Спириллы — спирально извитые палочки
- Спирохеты — сильно извитые (до 10-15 витков) палочки
Размножение бактерий
Бактерии, как прокариоты (доядерные организмы), не могут делиться митозом, так как основное условие митоза — наличие ядра.
Бактерии делятся бинарным делением клетки.
В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление
в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.
При размножении в лабораторных условиях бактерии образуют колонии. Колонии — видимые невооруженным глазом скопления клеток,
образуемые в процессе роста и размножения микроорганизмов на питательном субстрате. Колонии выращиваются в чашках Петри.
Бактериальные инфекции
Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях
применяются антибиотики, дающие хороший эффект.
От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После
вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит
болезнь в легкой форме.
К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез,
дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.
Для борьбы с бактериями, вирусами и грибами в медицинских учреждениях (уже часто и в домашних условиях) используется кварцевание.
Кварцевание — процесс обеззараживания помещения, суть которого в лампе, испускающей ультрафиолетовое излучение, губительное для
микроорганизмов.
При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для
избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Вирусы — неклеточные формы жизни
Характеристика вирусов
Наряду с клеточной формой жизни существуют также и неклеточные ее формы — вирусы, вироиды и прионы. Вирусами (от лат. вира — яд) называют мельчайшие живые объекты, неспособные к проявлению каких-либо признаков жизни вне клеток. Факт их существования был доказан еще в 1892 году русским ученым Д. И. Ивановским, установившим, что болезнь растений табака — так называемая табачная мозаика — вызывается необычным возбудителем, который проходит через бактериальные фильтры, однако только в 1917 году Ф. Д’Эррель выделил первый вирус — бактериофаг. Вирусы изучает наука вирусология (от лат. вира — яд и греч. логос — слово, наука).
Вирусы существуют в двух формах: покоящейся, или внеклеточной, и воспроизводящейся, или внутриклеточной. Свободноживущих вирусов не существует, все они внутриклеточные паразиты на генетическом уровне.
В наше время известно уже около 1 000 вирусов, которые классифицируют по объектам поражения, форме и другим признакам, однако наиболее распространенной является классификация по особенностям химического состава и строения вирусов.
Особенности объектов поражения предопределяют подразделение вирусов на две большие группы: собственно вирусы и бактериофаги. Первые являются паразитами эукариотических клеток (животных, растений и грибов), а вторые — только клеток бактерий.
В отличие от клеточных организмов, вирусы состоят только из органических веществ — в основном нуклеиновых кислот и белка, однако часть вирусов содержит также липиды и углеводы.
Все вирусы условно делят на простые и сложные. Простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки — капсида. Капсид не монолитен, он собран из субъединиц белка — капсомеров. У сложных вирусов капсид покрыт липопротеиновой мембраной — суперкапсидом, в состав которого входят также гликопротеины и неструктурные белки-ферменты.
Несмотря на принадлежность к простым вирусам, наиболее сложное строение имеют вирусы бактерий — бактериофаги (от греч. бактерион — палочка и фагос — пожиратель), у которых выделяют головку и отросток, или «хвост». Головка бактериофага образована белковым капсидом и заключенной в нее нуклеиновой кислотой. В хвосте различают белковый чехол и спрятанный внутри него полый стержень. В нижней части стержня имеется специальная пластинка с шипами и нитями, ответственными за взаимодействие бактериофага с поверхностью клетки.
В отличие от клеточных форм жизни, у которых имеется и ДНК, и РНК, в вирусах присутствует только один вид нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), поэтому их делят на ДНК- (вирусы оспы, простого герпеса, аденовирусы, некоторые вирусы гепатита и бактериофаги) и РНК-содержащие вирусы (вирусы табачной мозаики, ВИЧ, энцефалита, кори, краснухи, бешенства, гриппа, остальные вирусы гепатита, бактериофаги и др.). У вирусов ДНК может быть представлена одноцепочечной молекулой, а РНК — двухцепочечной.
Так как вирусы лишены органоидов движения, заражение происходит при непосредственном контакте вируса с клеткой. В основном это происходит воздушно-капельным путем (грипп), через пищеварительную систему (гепатиты), кровь (ВИЧ) или переносчика (вирус энцефалита).
Непосредственно в клетку вирусы могут попадать случайно, с жидкостью, поглощаемой путем пиноцитоза, однако чаще их проникновению предшествует контакт с мембраной клетки-хозяина, в результате которого нуклеиновая кислота вируса или вся вирусная частица оказывается в цитоплазме. Большинство вирусов проникает не в любую клетку организма-хозяина, а в строго определенную, например, вирусы гепатита поражают клетки печени, а вирусы гриппа — клетки слизистой оболочки верхних дыхательных путей, так как они способны взаимодействовать со специфическими белками-рецепторами на поверхности мембраны клетки-хозяина, которые отсутствуют в других клетках.
В связи с тем, что у растений, бактерий и грибов клетки имеют прочные клеточные стенки, у вирусов, поражающих эти организмы, сформировались соответствующие приспособления к проникновению. Так, бактериофаги после взаимодействия с поверхностью клетки-хозяина «прокалывают» ее своим стержнем и вводят в цитоплазму клетки-хозяина нуклеиновую кислоту. У грибов заражение происходит в основном при повреждении клеточных стенок, у растений возможен как вышеупомянутый путь, так и проникновение вируса по плазмодесмам.
После проникновения в клетку происходит «раздевание» вируса, то есть утрата капсида. Дальнейшие события зависят от характера нуклеиновой кислоты вируса: ДНК-содержащие вирусы встраивают свою ДНК в геном клетки-хозяина (бактериофаги), а на РНК либо сначала синтезируется ДНК, которая затем встраивается в геном клетки-хозяина (ВИЧ), либо на ней может непосредственно происходить синтез белка (вирус гриппа). Воспроизведение нуклеиновой кислоты вируса и синтез белков капсида с использованием белоксинтезирующего аппарата клетки являются обязательными компонентами вирусной инфекции, после чего происходят самосборка вирусных частиц и их выход из клетки. Вирусные частицы в одних случаях покидают клетку, постепенно отпочковываясь от нее, а в других случаях происходит микровзрыв, сопровождающийся гибелью клетки.
Вирусы не только угнетают синтез собственных макромолекул в клетке, но и способны вызывать повреждение клеточных структур, особенно во время массового выхода из клетки. Это приводит, например, к массовой гибели промышленных культур молочнокислых бактерий в случае поражения некоторыми бактериофагами, нарушения иммунитета вследствие уничтожения ВИЧ Т4-лимфоцитов, представляющих собой одно из центральных звеньев защитных сил организма, к многочисленным кровоизлияниям и гибели человека в результате заражения вирусом Эбола, к перерождению клетки и образованию раковой опухоли и т. д.
Несмотря на то, что проникшие в клетку вирусы часто быстро подавляют ее системы репарации и вызывают гибель, вероятен также и иной сценарий развития событий — активация защитных сил организма, которая связана с синтезом противовирусных белков, например интерферона и иммуноглобулинов. При этом размножение вируса прерывается, новые вирусные частицы не образуются, а остатки вируса выводятся из клетки.
Происхождение вирусов не совсем ясно, однако полагают, что вирусы и бактериофаги — это обособившиеся генетические элементы клеток (например, плазмиды бактерий), которые эволюционировали вместе с клеточными формами жизни. Существуют также гипотезы упрощения прокариотических организмов вследствие паразитирования, доклеточного происхождения вирусов и занесения их из космоса.
Вирусы вызывают многочисленные заболевания человека, животных и растений. У растений это мозаичность табака и тюльпанов, у человека — грипп, краснуха, корь, СПИД и др. В истории человечества вирусы черной оспы, «испанки», а теперь и ВИЧ унесли жизни сотен миллионов человек. Однако инфицирование способно и повышать устойчивость организма к разнообразным возбудителям заболеваний (иммунитет), и таким образом способствовать их эволюционному прогрессу. Кроме того, вирусы способны «прихватывать» части генетической информации клетки-хозяина и переносить их следующей жертве, обеспечивая тем самым так называемый горизонтальный перенос генов, образование мутаций и, в конце концов, поставку материала для процесса эволюции.
В наше время вирусы широко используют в изучении строения и функций генетического аппарата, а также принципов и механизмов реализации наследственной информации, они применяются как инструмент генетической инженерии и биологической борьбы с возбудителями некоторых заболеваний растений, грибов, животных и человека.
Заболевание СПИД и ВИЧ-инфекция
ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) был обнаружен только в начале 80-х годов ХХ века, однако скорость распространения вызываемого им заболевания и невозможность излечения на данном этапе развития медицины заставляют уделять ему повышенное внимание. В 2008 году Ф. Барре-Синусси и Л. Монтанье за исследование ВИЧ была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины.
ВИЧ — сложный РНК-содержащий вирус, который поражает главным образом Т4-лимфоциты, координирующие работу всей иммунной системы. На РНК вируса при помощи фермента РНК-зависимой ДНК-полимеразы (обратной транскриптазы) синтезируется ДНК, которая встраивается в геном клетки-хозяина, превращается в провирус и «затаивается» на неопределенное время. Впоследствии с этого участка ДНК начинается считывание информации о вирусной РНК и белках, которые собираются в вирусные частицы и практически одновременно покидают ее, обрекая на гибель. Вирусные частицы поражают все новые клетки и приводят к снижению иммунитета.
ВИЧ-инфекция имеет несколько стадий, при этом длительный период человек может быть носителем заболевания и заражать других людей, однако сколько бы ни длился этот период, все равно наступает последняя стадия, которая называется синдромом приобретенного иммунодефицита, или СПИДом.
Заболевание характеризуется снижением, а затем и полной потерей иммунитета организма ко всем возбудителям заболеваний. Признаками СПИДа являются хроническое поражение слизистых оболочек полости рта и кожи возбудителями вирусных и грибковых заболеваний (герпесом, дрожжевыми грибами и т. д.), тяжелая пневмония и другие СПИДассоциированные заболевания.
ВИЧ передается половым путем, через кровь и другие жидкости организма, но не передается через рукопожатия и бытовые предметы. В первое время в нашей стране инфицирование ВИЧ чаще было сопряжено с неразборчивыми половыми контактами, особенно гомосексуальными, инъекционной наркоманией, переливанием зараженной крови, в настоящее же время эпидемия вышла за пределы групп риска и быстро распространяется на другие категории населения.
Основными средствами профилактики распространения ВИЧ-инфекции являются использование презервативов, разборчивость в половых связях и отказ от употребления наркотиков.
Меры профилактики распространения вирусных заболеваний
Основным средством профилактики вирусных заболеваний у человека является ношение марлевых повязок при контакте с больными заболеваниями дыхательных путей, мытье рук, овощей и фруктов, протравливание мест обитания переносчиков вирусных заболеваний, вакцинация от клещевого энцефалита, стерилизация медицинских инструментов в лечебных учреждениях и др. Во избежание заражения ВИЧ следует также отказаться от употребления алкоголя, наркотиков, иметь единственного полового партнера, использовать индивидуальные средства защиты при половых контактах и т. д.
Вироиды
Вироиды (от лат. вирус — яд и греч. эйдос — форма, вид) — это мельчайшие возбудители болезней растений, в состав которых входит только низкомолекулярная РНК.
Их нуклеиновая кислота, вероятно, не кодирует собственные белки, а только воспроизводится в клетках растения-хозяина, используя ее ферментные системы. Нередко она может также разрезать ДНК клетки-хозяина на несколько частей, обрекая тем самым клетку и растение в целом на гибель. Так, несколько лет назад вироиды вызвали гибель миллионов кокосовых пальм на Филиппинах.
Прионы
Прионы (сокр. англ. proteinaceous infectious и —on) — это небольшие инфекционные агенты белковой природы, имеющие форму нити или кристалла.
Такие же по составу белки имеются и в нормальной клетке, однако прионы обладают особой третичной структурой. Попадая в организм с пищей, они помогают соответствующим «нормальным » белкам приобретать свойственную самим прионам структуру, что приводит к накоплению «ненормальных» белков и дефициту нормальных. Естественно, что это вызывает нарушения функций тканей и органов, в особенности центральной нервной системы, и развитие неизлечимых в настоящий момент заболеваний: «коровьего бешенства», болезни Крейтцфельдта – Якоба, куру и др.
Царство бактерий, строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе.
Бактерии — возбудители заболеваний растений, животных, человека. Профилактика
заболеваний, вызываемых бактериями
Царство бактерий
Бактерии — типичные прокариоты, представленные в основном одноклеточными и колониальными, реже многоклеточными формами. Среди них есть как автотрофы, так и гетеротрофы. Бактерии появились на Земле около 3,5 млрд лет назад и сыграли ключевую роль в преобразовании атмосферы и литосферы планеты. Обитают они во всех средах, от ледниковой минусовой температуры до кипящих источников, их находят даже на метеоритах, упавших на Землю, в атмосфере над ее поверхностью и в океанских глубинах. В настоящее время известно более 100 000 видов бактерий, однако только около 3000 из них изучены в той или иной степени. Изучением бактерий занимается наука бактериология, являющаяся разделом микробиологии. Впервые бактерии были описаны в XVII веке выдающимся микроскопистом А. ван Левенгуком.
Строение бактерий
Средние размеры клетки бактерий составляют 0,5–10 мкм. Бактериальная клетка имеет типичное для прокариот строение: кольцевая молекула ДНК, или хромосома бактерий, не отделена от цитоплазмы мембраной, а располагается в особом ее участке — нуклеоиде. Хромосома может быть не единственной молекулой ДНК в клетке — дополнительные маленькие кольцевые молекулы ДНК, способные встраиваться в хромосому, называются плазмидами. Плазмиды могут нести гены болезнетворности или устойчивости к антибиотикам.
Органоиды бактерий представлены в основном рибосомами, на которых происходит синтез белков. Все ферменты этих организмов находятся либо в цитоплазме, либо на немногочисленных мембранах, например, впячивании плазмалеммы — мезосоме.
Запасные вещества бактерий чаще всего откладываются в виде зерен крахмала или гликогена, капель жира и гранул волютина. У ряда бактерий, особенно у синезеленых водорослей, клетки содержат также вакуоли с белковыми оболочками, выполняющие функцию связывания атмосферного азота.
Так как многие бактерии подвижны, они имеют органоиды движения — жгутики. Кроме того, у них могут быть другие образования — ворсинки, служащие для прикрепления к субстрату или обмена наследственной информацией.
Как и эукариотические клетки, клетка бактерий окружена плазмалеммой, поверх которой чаще всего расположены клеточная стенка и капсула или облако слизи. Основу клеточной стенки большинства бактерий составляет сложное органическое вещество — муреин, цианобактерии имеют целлюлозные клеточные стенки. Муреин расщепляется компонентом слюны человека — лизоцимом, на чем и основывается его бактерицидное действие.
Капсула бактерий представляет собой уплотненный слой слизи, тогда как облако не имеет четко очерченных границ. Бактериальная слизь в основном имеет углеводную природу.
Компоненты поверхностного аппарата выполняют целый ряд функций: защищают бактериальную клетку от воздействия факторов окружающей среды, в том числе от проникновения бактериофагов, придают ей форму, помогают удерживать воду и принимают участие в транспорте веществ, служат резервуаром питательных веществ, объединяют клетки в колонии и цепочки, а также обеспечивают их прикрепление к субстрату.
Некоторые бактерии не образуют ни клеточной стенки, ни капсулы, тогда как другие утратили их в результате воздействия антибиотиков и факторов окружающей среды.
В зависимости от формы клетки бактерии делят на кокки, бациллы, вибрионы, спириллы и спирохеты. Кокки — это бактерии сферической формы, бациллы — палочковидной, спириллы — спиральной, вибрионы имеют вид запятой, тогда как спирохетами называют тонкие, длинные и извитые бактерии, способные к движению. Отдельные сферические бактерии называются микрококками, их группы по две — диплококками, гроздевидные скопления — стафилококками, а вытянутые цепочки — стрептококками. Эти морфологические особенности учитываются в классификации бактерий.
Большинство бактерий, вызывающих заболевания человека, имеют палочковидную форму, например дизентерийная, ботулиническая, дифтерийная, чумная, сибиреязвенная и столбнячная палочки, палочка Коха (туберкулез) и сальмонеллы (сальмонеллез и брюшной тиф). Реже это могут быть вибрионы, как хеликобактерии (язва желудка и двенадцатиперстной кишки) и холерный вибрион, а также спирохеты (сифилис) или диплококки (гонорея).
Если настоящие бактерии представлены одиночными клетками или колониальными формами, то среди цианобактерий (синезеленых водорослей) встречаются также многоклеточные формы, у которых клетки могут различаться по строению и выполняемым функциям. Так, у водоросли анабены среди вегетативных клеток встречаются и большие по размерам клетки — гетероцисты, имеющие общий чехол со всеми остальными клетками. Гетероцисты выполняют функции связывания атмосферного азота и вегетативного размножения, так как именно по этим клеткам происходит разрыв нити водоросли. Цианобактерии содержат хлорофилл и другие пигменты фотосинтеза (каротиноиды и фикобилины), что обусловливает их окраску. К ним принадлежат носток, анабена, осциллятория и др. Особенности строения и процессов жизнедеятельности синезеленых водорослей способствовали их выделению в отдельное подцарство цианобактерий (синезеленых водорослей), тогда как остальные представители царства относятся к подцарству бактерий.
Современная классификация бактерий учитывает не только морфологические их особенности, но и строение их клеточной стенки и процессы жизнедеятельности. По этим критериям бактерии предлагают разделить на два царства: археи и бактерии. Археи составляют сравнительно малоизученную группу прокариотических организмов, одни из которых обитают в экстремальных условиях среды, например в горячих гейзерах и сильно засоленных водоемах, а другие способны выделять метан в процессе жизнедеятельности. Археи присутствуют и в кишечнике человека, где синтезируют витамин В12. По организации наследственной информации и ряду других признаков археи ближе к эукариотическим организмам, чем бактерии.
Жизнедеятельность бактерий
Бактериям присущи все признаки живого, в том числе обмен веществ и превращения энергии, способность к самовоспроизведению и др. По способу питания бактерии относят к гетеротрофам и автотрофам. Среди гетеротрофных бактерий есть сапротрофы, паразиты, мутуалисты и даже хищники. Большинство бактерий поглощают пищу в растворенном виде из-за наличия клеточной стенки, а не заглатывают ее.
Сапротрофы обеспечивают расщепление органических веществ до минеральных, способствуя круговороту веществ в природе. Паразитические бактерии вызывают многочисленные заболевания, например чуму, холеру, туберкулез, пневмонию и другие. Мутуалистами являются бактерии кожи и слизистых оболочек человека, а также кишечника. Они не только защищают человека от других болезнетворных бактерий, но и могут синтезировать витамины, которые не образуются в организме человека. Следует отметить, что попадание мутуалистических бактерий в несвойственные им места приводит к развитию воспалительных процессов, например, стафилококк эпидермальный, в норме обитающий на нашей коже, может вызвать цистит, а стафилококк золотистый со слизистых оболочек — образование нарывов на месте ранок.
Не менее важен симбиоз клубеньковых бактерий с корнями растений. Эти бактерии связывают атмосферный азот в доступной для растений форме, а взамен получают от растений воду и органические вещества.
Автотрофные бактерии получают энергию за счет фотосинтеза или хемосинтеза. Значительная часть фотосинтезирующих бактерий относится к цианобактериям, или синезеленым водорослям, которые представлены свободноживущими формами, компонентами лишайников и мутуалистами, как синезеленая водоросль анабена, образующая симбиоз с водным папоротником азоллой.
Среди автотрофных бактерий, не относящихся к цианобактериям, можно найти как фототрофов, так и хемотрофов. Последние относятся к серо-, железо-, нитрифицирующим и водородным бактериям.
По потребности в кислороде бактерии делят на анаэробов (не нуждающихся в кислороде) и аэробов (требующих кислорода для своей жизнедеятельности). Соотношение этих форм бактерий зависит от особенностей среды обитания.
При неблагоприятных условиях бактерии образуют споры и цисты, имеющие плотные капсулы. Споры способны находиться в неактивном состоянии в течение многих лет (например, споры сибирской язвы — свыше 30 лет), однако при благоприятных условиях «спящая» бактерия возобновляет свою жизнедеятельность.
Размножение бактерий
Бактерии размножаются в основном делением клетки надвое, которому предшествует удвоение ДНК. При благоприятных условиях среды бактерии способны делиться каждые 20–30 мин. Нетрудно подсчитать, какое количество бактерий дает одна-единственная материнская клетка в течение суток.
Вегетативное размножение характерно только для многоклеточных цианобактерий, у которых образуются и отделяются специальные нити для размножения, однако нити могут разрываться и по гетероцистам.
У бактерий наблюдаются также процессы одностороннего переноса наследственной информации. В одних случаях происходит передача плазмиды от одной бактерии к другой с помощью специальной ворсинки — это конъюгация. В других случаях определенный участок ДНК от одной зараженной клетки к другой переносит бактериофаг — это трансдукция. Однако одним из наиболее интересных способов передачи наследственной информации является трансформация, при которой клетка не только поглощает ДНК другой бактерии из окружающей среды, но и встраивает ее в собственную хромосому, приобретая закодированные признаки. Открытие явления трансформации бактерий-пневмококков Ф. Гриффитом в 1928 году позволило вскоре установить функции нуклеиновых кислот как основного носителя наследственной информации, а в наше время широко используется в генетике бактерий и генной инженерии.
Роль бактерий в природе
В 1 г сельскохозяйственных почв содержится до 2,5 млрд бактерий, несколько меньше их в воде и в воздухе, до 2 кг этих организмов могут находиться на коже, слизистых оболочках и в кишечнике человека, тогда как не связанные напрямую с окружающей средой органы практически лишены бактериальной микрофлоры.
Бактерии играют исключительную роль в круговороте углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора, серы, кальция и других элементов. Они возвращают в почву неорганические вещества (совместно с грибами), разлагая органические, в результате их деятельности образовались кислород земной атмосферы, залежи железной руды, карбонатов и других полезных ископаемых, они связывают азот в почве, образуя симбиоз с корнями бобовых и других растений (клубеньковые бактерии), переводя его в доступную для растений форму. Бактерии принимают активное участие и в биологической очистке водоемов. В отсутствие этих организмов существенно замедляются процессы почвообразования.
Бактерии нашли широкое применение в хозяйственной деятельности человека. Так, молочнокислые бактерии используются не только в производстве молочнокислых продуктов, но и в процессе квашения овощей и силосования кормов. Кишечная палочка с помощью методов генной инженерии «освоила» производство инсулина, она также является индикатором загрязнения воды. Другие бактерии благодаря способности концентрировать металлы используются для их добычи из бедных руд и отвалов.
Вред, наносимый бактериями, не менее значителен. Так, массовое размножение цианобактерий приводит к «цветению» воды, при этом в воду выделяется значительное количество токсических веществ, которые способны вызвать гибель самих синезеленых водорослей и других организмов. При нарушении санитарных норм бактерии портят продукты питания и загрязняют лекарственные препараты, что может приводить к негативным последствиям для здоровья человека, не говоря уже о том, что сами по себе многие бактерии являются болезнетворными организмами.
Бактерии — возбудители заболеваний растений, животных, человека
Паразитические бактерии вызывают заболевания человека, животных и растений, называемые бактериозами. У растений широко распространены такие бактериальные заболевания, как кольцевая гниль и парша картофеля, бактериальный ожог, рак и увядание томатов и др., которые наносят значительный вред сельскому хозяйству.
Животные не менее растений подвержены бактериальным заболеваниям, например чуме, туляремии, сальмонеллезу, сибирской язве, бруцеллезу и др. Больные животные представляют опасность и для человека, так как при контакте с ними или через переносчика (блох, клещей, комаров и др.) может происходить инфицирование. Чаще всего источниками инфекции являются грызуны, домашний скот и птица. В связи с этим необходимо строго придерживаться гигиенических норм и правил при контакте с животными.
Заражение человека возбудителями бактериальных инфекций происходит через пищеварительную систему, органы дыхания, при укусах переносчиков, а также через слизистые оболочки и повреждения кожи. В связи с этим бактериозы делят на кишечные (язва желудка, холера, дизентерия, сальмонеллез, брюшной тиф, ботулизм), респираторные (дифтерия, коклюш, туберкулез), кровяные инфекции (чума, сыпной тиф) и инфекции наружных покровов (сибирская язва, столбняк, сифилис и гонорея).
Механизм болезнетворного влияния бактерий в корне отличается от такового у вирусов, поскольку бактерии выделяют токсические вещества, оказывающие комплексное неблагоприятное воздействие на организм. При этом они могут даже не размножаться в тканях, как при столбняке и ботулизме. Последний вызывается ботулиническим токсином, который вырабатывается бактерией рода клостридиум в неправильно приготовленных и длительное время хранившихся консервах.
К категории особо опасных инфекций бактериальной природы относятся чума, бруцеллез, сибирская язва, сап и холера, так как их возбудители способны заразить почти каждого человека, протекают в тяжелой форме и вызывают как эпидемии, так и пандемии.
Несмотря на четкую организацию санитарно-эпидемиологической службы в Российской Федерации и других странах мира, постоянно сохраняется опасность возникновения эпидемий чумы и холеры, в последнее время вызывают также тревогу и темпы распространения туберкулеза.
Профилактика заболеваний, вызываемых бактериями
Основным средством профилактики бактериальных заболеваний у человека является повышение санитарной культуры населения, своевременное выявление и лечение больных, ношение марлевых повязок при контакте с больными, мытье рук, овощей и фруктов, протравливание мест обитания переносчиков соответствующих заболеваний, вакцинация и др. Например, если профилактика дифтерии заключается в периодической вакцинации, то от туберкулеза вакцины не существует, поэтому требуется своевременное выявление заболевших. Для этого в детском и подростковом возрасте делают пробу Манту, а взрослые обязаны ежегодно проходить флюорографическое исследование. При подозрении на туберкулез берутся дополнительные анализы, по результатам которых ставится окончательный диагноз. Поскольку туберкулезная палочка может поражать не только легкие, но и другие внутренние органы, а в последнее время наблюдается рост заболеваемости туберкулезом и выявлены чрезвычайно опасные его формы, требуется изоляция больных, соблюдение гигиенического режима и длительное лечение в специальных лечебницах и санаториях.
Для лечения бактериальных заболеваний чаще всего применяются антибиотики — сложные химические вещества, выделяемые микроорганизмами и способные подавлять развитие других микроорганизмов и раковых клеток или даже убивать их. Первый пригодный для клинического применения антибиотик — пенициллин — был получен в 1929 году А. Флемингом. Во время Великой Отечественной войны благодаря применению пенициллина были спасены жизни многих солдат. В настоящее время антибиотики применяют для лечения большого количества заболеваний человека, животных и растений, однако длительное применение приводит к появлению устойчивых к ним форм микроорганизмов. Поэтому во всем мире поднимается вопрос об отказе от антибиотиков как от лекарственного средства. Антибиотики применяются также в животноводстве для повышения продуктивности и для исследования тонких механизмов жизнедеятельности, поскольку они способны прерывать некоторые процессы, например образование клеточной стенки или синтез белка.
Болезни, вызываемые бактериями
Сообщения о бактериях, вызывающих болезни, часто приводят к обеспокоенности в медицинском сообществе. Несмотря на то что сегодня эти микроорганизмы хорошо изучены, против них разработаны эффективные лекарства, все же бактериальные инфекции по-прежнему остаются одними из самых опасных. Высокая температура, часто стремительное развитие, сильная интоксикация организма – все это характерно для многих заболеваний данной группы.
Что такое бактерии
В отличие от вируса бактерии – полноценные живые микроорганизмы, многие из которых вполне успешно сосуществуют с человеком. Например, именно микрофлора в кишечнике помогает нам эффективно усваивать пищу.
Ученые выделяют три группы бактерий:
- Патогенные – те, которые всегда приводят к болезни. Такими считаются сальмонелла, бледная трепонема, гонококк.
- Условно-патогенные – микробы, живущие на слизистых, коже, в окружающей среде и при обычных условиях не опасные для здоровья. Но при пониженном иммунитете или других факторах могут приводить к заболеваниям. К этой группе относят, в частности, стрептококк, кишечную палочку, стафилококк.
- Непатогенные – безвредные, иногда полезные для организма человека.
Опасность болезней, вызываемых бактериями, в том, что некоторые из этих микроорганизмов способны выделять сильные яды в процессе жизнедеятельности – экзотоксины, которые вызывают тяжелую интоксикацию и поражение органов и тканей (дифтерия, столбняк, ботулизм).
Самые распространенные бактериальные болезни
С бактериальными заболеваниями каждый из нас сталкивается не раз в жизни. Именно бактерии являются наиболее частой причиной пневмонии – осложнения после вирусных инфекций. Также они вызывают ангину (стрептококки) и воспаление среднего уха (пневмококки). Бактерии являются возбудителями и таких инфекций:
- Коклюш.
- Скарлатина.
- Туберкулез.
- Сальмонеллез.
- Менингит.
- Сифилис.
- Гонорея.
- Инфекционный эндокардит.
- Холера.
- Чума.
Бактериальные болезни переносятся очень тяжело и обязательно требуют лечения под наблюдением врача. Без медицинской помощи многие из них могут закончиться летальным исходом.
Лечение бактериальных инфекций
Сегодня медицина вполне эффективно побеждает многие бактерии, вызывающие болезни, с помощью антибиотиков. Именно благодаря этим лекарствам подавляющее большинство заболеваний данной группы перестало быть опасным для здоровья и жизни. При этом антибиотики – сильнодействующие вещества, которые устраняют не только патогенные, но и другие бактерии. Поэтому применяться они могут исключительно по назначению врача. Кроме того, важно помнить, что такие медикаменты эффективны лишь в борьбе с бактериями, не действуют на вирусы и прочих возбудителей инфекций. Их применение без точного диагноза или в целях профилактики может ухудшить состояние больного.
Читайте далее
Что нужно коже малышей: гид по выбору детской уходовой косметики
Как выбрать детскую косметику: гид для родителей
Опубликовано 04.02.2016 18:13, обновлено 17.04.2020 17:42
Использованные источники
Инфекционные болезни. Национальное руководство. / Под ред. Н.Д. Ющука, Ю.Я. Венгерова – 2015
Общая врачебная практика / Акад. РАМН И.Н. Денисова, проф. О.М. Лесняк. – 2013
Читайте также
Коклюш у детей
Возможно, самой распространенной детской инфекционной болезнью, поражающей дыхательные пути, считается коклюш. Основным проявлением недуга выступает судорожный кашель, временами доходящий до приступов.
Болезнь менингит
Менингит — воспаление мягких оболочек мозга, вызываемое бактериями или вирусами. При первых же симптомах болезни нужно незамедлительно обратиться за медицинской помощью.
Болезнь скарлатина
Скарлатина — коварное заболевание, но если точно выполнять рекомендации врача, удастся избежать осложнений. Как этого добиться читайте в статье.
Туберкулез: мифы и правда
Туберкулез – страшное инфекционное заболевание, известное человечеству уже давно. Количество умирающих за год от этой болезни людей превышает число умерших от СПИДа в 10 раз! Каждый год туберкулезом заболевают около 10 миллионов человек, 3 миллиона из которых умирают. Целых 8 тысяч ежедневно…
Бактерии- самые многочисленные и древние обитатели нашей планеты.
Относятся к царству Монер.
Без бактерий наша жизнь была бы невозможна, и в это же время бактерии, как и вирусы, могут лишить нас жизни в считанные часы.
Невидимые невооруженным глазом, они присутствуют повсеместно, их живучесть и способность приспосабливаться поражает!
Они существовали до нас, но прекрасно чувствуют себя сегодня с нами и без проблем переживут любой всемирный катаклизм, даже если он уничтожит на планете все остальные формы жизни.
Второе, привычное для многих, название бактерий – микробы.
И именно из-за них мы должны так часто мыть руки, особенно перед едой.
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Предполагают, что количество бактерий на Земле может составлять около миллиона, но учеными описаны около десяти тысяч видов.
В XIV веке от пандемии бубонной чумы (чёрная смерть) скончалось 75 млн человек, в том числе 15- 35 млн в Европе, что составило больше половины её населения.
Опасность бактериальных заболеваний была сильно снижена в конце XIX века с изобретением метода вакцинации, а в середине XX века с открытием антибиотиков.
Разнообразие бактерий по типу дыхания
По типу дыхания микроорганизмы классифицируют на четыре группы:
- облигатные (безусловные) аэробы растут и размножаются при наличии кислорода
- микроаэрофильные бактерии развиваются при очень низком содержании кислорода (менее 1%)
- облигатные анаэробы, для их роста кислород не нужен
- факультативные анаэробы развиваются как при наличии кислорода, так и в его отсутствии (это свойство им обеспечивают ферменты, способные работать в среде как с кислородом, так и без него)
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Анаэробные и аэробные бактерии можно определить и выделить на жидкой питательной среде и наблюдая, какие зоны в пробирке они занимают:
1. облигатные аэробные бактерии в основном собираются в верхней части пробирки, чтобы поглощать максимальное количество кислорода
2. микроаэрофилы собираются в верхней части пробирки так как могут расти при малом количестве кислорода
3. факультативные анаэробные бактерии собираются в основном в верхнем слое, однако могут быть найдены и на всем протяжении среды, так как рост их от кислорода не зависит
4. облигатные анаэробные бактерии собираются в нижней части, там где нет кислорода, либо вообще не растут
Брожение- это анаэробный метаболический распад молекул питательных веществ, например, глюкозы.
Гниение- разложение белков по действием ферментов с образованием веществ, обладающих неприятным запахом и даже ядовитых.
Гниение может происходить в присутствии кислорода и без него.
Гниение и брожение- два взаимно противоположных процесса. Вызывающие эти процессы бактерии не могут жить совместно друг с другом.
Благодаря бродильным процессам предотвращается гниение квашенных овощей и молочных продуктов
Разнообразие бактерий по способам питания
У бактерий наблюдаются разные способы питания.
Автотрофы (от греч. «аутос»- сам и «трофе»- пища)- организмы, которые способны самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания. Это самое начало пищевой цепочки всего живого на Земле, ведь именно автотрофы производят органические вещества, которыми в последующем питаются более высшие организмы.
В качестве источника энергии автотрофы используют:
- свет и называются фотоавтотрофы. Пример: цианобактерии, пурпурные бактерии, зеленые бактерии.
Цианобактерии считаются одними из самых древнейших организмов на Земле.
Возраст некоторых представителей, остатки которых были обнаружены на Земле, составил более 3,5 млрд. лет.
Это единственные бактерии, способные к фотосинтезу.
Цианобактерии имеют наиболее сложное строение по сравнению с остальными прокариотами, и они обладают полноценным фотосинтетическим аппаратом.
Это предки хлоропластов.
Цианобактерии отличает чрезвычайно развитая система внутриклеточных впячиваний цитоплазматической мембраны «бактериальные тилакоиды» с фотосинтезирующими пигментами, где и осуществляется световая фаза фотосинтеза, а темновая фаза протекает в цитоплазме клетки.
Так выглядит культура цианобактерий на чашке Петри:
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
- химическую энергию окисления неорганических веществ.
Такие бактерии называются хемоавтотрофы. К ним относятся серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие бактерии.
Хемосинтез- способ автотрофного питания, при котором происходят реакции окисления неорганических соединений с целью получения энергии, которая необходима для синтеза органических веществ.
Посмотрите на завораживающе красивый слой серобактерий в озере парка Йеллоустоун:
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
С.Н. Виноградский впервые выделил и описал микробов, живущих в водной среде и почве, использующих для осуществления питания энергию окисления неорганических соединений железа.
Они способны окислять двухвалентное железо (Fe2+) до трёхвалентного (Fe3+) и использовать освобождающуюся при этом энергию на усвоение углерода из углекислого газа или карбонатов.
Железо откладывается на поверхности самих клеток в виде окиси гидрата, имеющего красноватый оттенок:
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Гетеротрофы (от греч. «гетерос»- другой» и «трофе»- пища)- это организмы, которые используют для своего питания готовые органические вещества.
Гетеротрофные бактерии делятся на:
- сапрофитов
- симбионтов
- паразитов
Бактерии- сапрофиты (от греч. «сапрос»- гнилой, «фитон»- растение) питаются органическими веществами гниющего или мертвого органического продукта.
Процесс его переваривания сапрофитами выглядит так: внутри клетки бактерии выделяются особые ферменты, которые она выделяет в ту среду, где находится, ферменты разрушают эту среду и бактерия свободно перерабатывает продукты.
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Бактерии-симбионты (от греч. «симбионтос»- сожительствующий) живут вместе с другими организмами, причем в этом союзе может быть и взаимная польза.
Например, бактерии, которые живут в клубеньках растений семейства бобовых, из воздуха забирают азот, который является удобрением для растения.
Клубеньковые бактерии снабжают бобовые растения азотом, преобразуют азот в доступную для растений форму, а растение, в свою очередь, использует этот связанный азот и доставляет клубеньковым бактериям органические вещества (сахар, крахмал).
Некоторые бактерии живут в кишечнике более высших животных и человек здесь не исключение, вырабатывают витамины группы B и K, что очень полезно для хозяина.
Клубеньковые бактерии на корнях фасоли:
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Бактерии-паразиты (от греч. «паразитос»- нахлебник).
Пожалуй, самые вредные из прокариот. Активно размножаясь в тканях жертвы они наносят ощутимый вред своему хозяину, что может привести даже к его смерти.
Заболевания, вызываемые такими паразитами, называются бактериозы, а сами бактерии патогенными (от греч. «патос»- страдание).
Известно, что туберкулезная палочка:
- аэробная бактерия нуждается в наличие кислорода
- микроскопических размеров- размеры организма составляют в длину 1–10 мкм, а в диаметре 0,2–0,6 мкм
- патогенная бактерия, которая вызывает поражение внутренних органов человека
Так устроено, что, для того чтобы бактерии завоевывали как можно больше территории своей среды обитания, их кто- то должен переносить или транспортировать.
Роль таких «перевозчиков» выполняют другие организмы (клещи, мыши, комары, птицы и прочие животные).
Растение, пораженное паразитической бактериальной инфекцией. Правда, неприятное зрелище!
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Многие бактерии, живущие на коже или в полостях тела животных, являются безопасными, но в случае нарушения иммунитета или общего ослабления организма, могут выступать в качестве патогенов.
Основные особенности бактерий:
- имеют клеточное строение
- относятся к прокариотам, т.е. доядерным микроорганизмам
- отсутствует выраженное ядро
- ядерное вещество свободно расположено в цитоплазме, не в ядре, и без ядерной оболочки
Учеными- микробиологами на данный момент описано уже более двух тысяч различных бактерий.
И они действительно есть повсюду!
Отдельные виды встречаются в вечной мерзлоте Антарктиды при температуре -80°С и в горячих источниках, температура которых достигает 90°С!
Больше всего бактерий находится в почве: в одном её килограмме их намного больше, чем людей на всей нашей планете.
Формы бактерий
По форме клеток бактерии бывают:
1. Кокки (округлые). Различают разновидности кокков:
а) Стафилококки (похожи на гроздь винограда). Вызывают пищевые отравления, воспаления легких и другие болезни
б) Стрептококки (это цепочки из круглых кокков). Некоторые из стрептококков инфицируют дыхательные пути (вызывая ангину и скарлатину), кожу и пр. Есть безобидные стрептококки, которых применяют для приятного вкуса продуктов
в) Диплококки (состоят из двух шариков- кокков, которые окружены капсулой). Так устроены пневмококки, которые вызывают пневмонию
2. Бациллы— палочковидные бактерии. Среди них различают:
а) Одиночные палочки. Например, Escherichia colli живет в кишечнике человека и помогает переваривать пищу
б) Палочки, выстроенные в цепочки. Примером служит возбудитель сибирской язвы, смертельно опасного заболевания
в) Бациллы со спорами. Такое строение имеют опаснейшие бациллы — возбудители столбняка и ботулизма
3. Вибрионы (в форме запятой), имеют один жгутик. Пример: возбудитель холеры
4. Спириллы. Из названия понятно, что они выглядят в виде спирали. На одном конце имеют жгутик.
Так устроен возбудитель лептоспироза
Отдельные виды бактерий окрашены в зеленый или пурпурный цвет, однако большинство их видов бесцветны.
Оболочка бактерии
В сравнении с ядерными клетками, т.е. эукариотами, бактерии имеют более простое строение и состоят из наружной оболочки и внутреннего содержимого.
Наружная часть бактерий называется оболочка или клеточная стенка.
Она жесткая, обеспечивает защиту от внешних факторов и определяет форму бактерии.
Оболочка бактерии состоит из:
- ворсинок (син. пили или фимбрии), необходимых для прикрепления к поверхностям или другим клеткам
- жгутиков, необходимых для движения бактерии; они движутся не беспорядочно и волнообразно, а как бы вкручиваются в среду и подтягивают за собой бактерию
- капсул, выполняющих опорную функцию, благодаря особому веществу муреину
- цитоплазматической мембраны (син. плазматическая мембрана) обладающей избирательной проницаемостью, через нее внутрь поступают питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности, а также выводятся продукты обмена веществ; как мы уже изучали, она состоит из двойного слоя фосфолипидов
Внутреннее содержимое бактерий
Цитоплазма-это внутренняя среда бактерии, она содержит:
- Нуклеоид- контролирует ход всех внутриклеточных процессов. Он подобен ядру более высших организмов, но это еще не ядро, а ядерная область, в которой находится генетический материал- нуклеотиды (ДНК) замкнутой кольцевой формы
- Плазмиды- кольцевая молекула ДНК, только меньше чем нуклеотид. Их может быть несколько. Содержат гены, вырабатывающие ферменты, которые помогают защищаться от внешних воздействий. Например, обеспечивают устойчивость к антибиотикам, разрушая их
- Пищеварительная вакуоль- служит для расщепления питательных веществ на аминокислоты
- Рибосомы- синтезируют из аминокислот белки, необходимые для жизнедеятельности бактерии
- Вакуоли. Содержат различные вещества для деятельности бактерии. Например, газовая вакуоль обеспечивает плавучесть. Фотосинтетическая вакуоль содержит соответствующие пигменты
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Бактерии могут иметь один или несколько жгутиков (до 50 штук), при помощи которых они осуществляют движение в нужном направлении.
Эти жгутики располагаются на одном конце бактерии, с двух противоположных сторон или по всей поверхности.
Также отдельные виды бактерий (почвенные и водные) для перемещения используют специальные газовые вакуоли. Наполняя их, они поднимаются на поверхность, а опорожняя, погружаются. Точно такой же принцип используют подводные лодки, когда набирают или выпускают воду из балластных цистерн.
Как и другие одноклеточные, бактерии размножается простым делением, при этом они разделяются на две дочерние, которые затем растут до нужных размеров, чтобы затем снова разделиться надвое.
При наличии питательной среды и подходящей температуры большинство бактерий делятся каждые 20-30 минут.
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Бактерии не имеют половых признаков, так что им не нужно образовывать пары, для того чтобы производить потомство.
Обеспечьте хорошие условия одному такому микроорганизму, и он очень быстро заполнит своими копиями все имеющееся пространство.
Одной бактерии при наличии идеальных условий необходимо всего 5 суток интенсивного деления, для того чтобы заполнить своим потомством все океаны и моря на нашей планете.
Для этого всего лишь нужно отсутствие внешних негативных факторов, конкурирующих микробов, других организмов, для которых наша испытуемая является пищей, а также выживание каждой бактерии.
И в этом нет ничего удивительного, ведь объем микроорганизмов увеличивался бы вдвое каждые полчаса!
Если условия, в которых находится бактерия, по каким-либо причинам становятся для нее неблагоприятными (например, в случае пересыхания водоема, в котором она обитала), то она образует спору.
При этом цитоплазма бактериальной клетки отходит от изначальной оболочки, округляется, сжимается и образует на своей поверхности новую оболочку с увеличенной прочностью и плотностью.
Это что-то вроде панциря у моллюска, в котором он может защититься от врага.
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Находясь в споре, бактерия без проблем переживает неблагоприятный период, даже если он длится достаточно долго.
Отдельные виды бактерий таким образом становятся невосприимчивыми к засухе, жаре и морозу. Некоторые даже не погибают при длительном кипячении!
Будучи очень легкими, споры хорошо разносятся ветром, что обеспечивает возможность микроорганизмам расширять свою географию обитания.
Попав в благоприятные условия, спора сразу же становится полноценной бактерией, способной к размножению.
Бактерии сыграли важнейшую роль в зарождении жизни на Земле.
Появившись около 3,5 млрд. лет назад, они начали вырабатывать кислород, который впоследствии сделал планету пригодной для развития других форм жизни.
Наша современная почва сформировалась тоже благодаря бактериям.
Некоторые бактерии опасны для человека, а некоторые – крайне опасны и лучше с ними вообще никогда не сталкиваться, однако абсолютное большинство из них выполняют важные функции в цепочке питания животных. Они превращают органику в пищу для растений, вырабатывают кислород, участвуют в процессах образования нефти.
Что бы было, если бы бактерий никогда не существовало?
Ученые смогли бы изучать динозавров не по их окаменевшим останкам, а по хорошо сохранившимся тушам!
Ни животные, ни растения при отсутствии бактерий, вызывающих гнилостные процессы, не разлагались бы. Подсыхали, теряя влагу из тканей, но оставались бы при этом целыми. И к текущему времени весь мир был бы равномерно покрыт слоем мертвых тел.
Бактерии и человек
Вы даже не представляете, для какого количества бактерий вы являетесь домом.
В организме взрослого человека, т.е. на его поверхности и внутри него, в общей сложности живет около двух килограмм бактерий.
По количеству их практически в 10 раз больше, чем всех клеток.
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Многие из этих бактерий при определенном стечении обстоятельств становятся причиной развития болезней.
Например, стрептококки и стафилококки, имеющиеся на поверхности нашего тела, не могут нанести вреда, пока их сдерживает защитный барьер- наша кожа.
Однако стоит не обработать царапину, и она воспалится, а дай инфекции в достаточном количестве проникнуть в кровь, случится сепсис, который при отсутствии экстренной помощи грозит летальным исходом.
До момента, когда человечество изобрело антибиотики и научилось справляться с инфекцией, бактерии являлись причиной смертей миллионов людей, это называется эпидемия.
Порой целые города оказывались жертвами эпидемий…
Есть бактериальная опасность и внутри нас.
В древнем Китае даже была смертная казнь, на ней основанная.
Приговоренного к такой казни человека кормили исключительно вареным мясом, и через неделю он умирал в страшных мучениях.
А связано это с тем, что из-за отсутствия какой-либо другой пищи кроме мяса, в кишечнике очень быстро начинают размножаться гнилостные бактерии. Большое количество продуктов их жизнедеятельности становится причиной смерти.
Тем не менее, мы не можем отказаться от бактерий, живущих в нашем организме.
Те, что живут в желудочно-кишечном тракте, вырабатывают необходимые для переваривания пищи ферменты, способствуют выработке витаминов.
Присутствуя в кишечнике в достаточном количестве, они препятствуют размножению болезнетворных микроорганизмов и являются частью нашей иммунной системы.
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Нельзя забывать и о том, что без бактерий мы лишились бы многих продуктов, производимых с использованием процессов брожения.
Благодаря им мы можем наслаждаться вкуснейшим творогом, сыром, кефиром и сметаной.
Квашеная капуста, соленые огурцы и помидоры тоже готовятся с участием бактерий.
Эта информация доступна зарегистрированным пользователям
Многие организмы, относящиеся к разным систематическим группам, являются паразитами человека и вызывают заболевания. Заболевания, возбудители которых являются микроскопическими (вирусы, бактерии и простейшие), называются инфекционными.
В зависимости от природы возбудителей различают разные типы инфекционных заболеваний:
1. Вирусные, например коронавирус, грипп, ОРВИ, корь, оспа, ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты, клещевой энцефалит, желтая лихорадка.
2. Бактериальные, например чума, холера, столбняк, сибирская язва, стрептококковая и стафилококковая инфекции, коклюш.
3. Протозойные (вызываемые простейшими, то есть одноклеточными эукариотами), например малярия, сонная болезнь, амебная дизентерия, токсоплазмоз.
4. Грибковые, например кандидоз, эпидермофития (грибок стопы).
5. Прионные (вызываемые особыми инфекционными белками) — «коровье бешенство» (BSE), куру.
Возбудители разных групп чувствительны к разным лекарственным веществам. Поэтому медикаментозное лечение заболевания может проводиться только после диагностики природы заболевания и понимания природы его возбудителя. Так, большинство антибиотиков действуют на клетки бактерий, тогда как вирусы являются своеобразной неклеточной формой жизни. Поэтому бессмысленно лечить вирусные заболевания антибиотиками. Для борьбы с вирусами применяют противовирусные средства (следует отметить, что высокоспецифичные и эффективные противовирусные средства появились относительно недавно и существуют далеко не для всех вирусных заболеваний).
история изучения инфекционных заболеваний
природа возбудителей
Представление о заразности болезней, в частности таких как чума, оспа, холера, зародилось еще у древних народов. Простейшие меры предосторожности в отношении заразных больных применялись еще до нашей эры. Однако эти догадки были еще далеки от научных знаний о природе заболевания.
Уже в Древней Греции некоторые философы высказывали мысль о живых возбудителях инфекционных болезней, но эти ученые не могли подтвердить свои предположения какими-либо достоверными фактами. Выдающийся древнегреческий врач Гиппократ (около 460–377 гг. до н. э.) объяснял происхождение эпидемий действием «миазм» — заразных испарений, которые будто бы могут вызвать ряд болезней.
антисептика и асептика
Интересно, что Пастер, который не был врачом, совершенно правильно оценил значение своего открытия для медицины. В обращении к членам Парижской академии хирургии в 1878 г. он сказал: «Если бы я имел честь быть хирургом, то сознавая опасность, которой грозят зародыши микробов, имеющиеся на поверхности всех предметов, особенно в госпиталях, я бы не ограничивался заботой об абсолютно чистых инструментах; перед каждой операцией я сперва бы тщательно промывал руки, а затем держал бы их в течение секунды над пламенем горелки; корпию, бинты и губки я предварительно прогревал бы в сухом воздухе при температуре 130–150 ºC; я никогда бы не применял воду, не прокипятив ее».
Антисептика (лат. «анти» — против, «септикус» — гниение) — система мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране, патологическом очаге, органах и тканях, а также в организме больного в целом, использующая механические и физические методы воздействия, активные химические вещества и биологические факторы. Основоположником антисептики считают английского хирурга Джозефа Листера (1829–1912 гг.), который, ознакомившись с работами Пастера, пришел к выводу, что микроорганизмы попадают в рану из воздуха и с рук хирурга. Убедившись в антисептических свойствах карболовой кислоты, он применил повязку с ее раствором в лечении открытого перелома и в дальнейшем использовал для обеззараживания оборудования и раны. До появления антисептики хирурги практически никогда не шли на риск операций, связанных со вскрытием полостей человеческого тела, так как вмешательства в них сопровождались почти стопроцентной летальностью от хирургических инфекций. Профессор Эрикоен, учитель Листера, в 1874 г. заявлял, что брюшная и грудная полости, а также полость черепа навсегда останутся недоступными для хирургов.
Асептика —
комплекс мероприятий, направленных на предупреждение попадания микроорганизмов
в рану. Асептику следует отличать от антисептики, которая имеет
целью уничтожить возбудителей воспаления, уже имеющихся в ране. Одним из
основателей асептики считается немецкий хирург Эрнст фон Бергманн. Он предложил
физические методики обеззараживания — кипячение, обжигание, автоклавирование.
Основой асептики является стерилизация —
уничтожение микроорганизмов и их
спор. Не следует путать стерилизацию с дезинфекцией, при
которой споры микробов не уничтожаются. Существуют различные методы
стерилизации: автоклавирование (обработка паром под давлением), прокаливание
или обжигание огнем, погружение в антисептические растворы, обработка
ионизирующими излучениями (например, на заводах по производству шприцов и
другого одноразового оборудования).
1. Инфекционные заболевания человека
К инфекционным заболеваниям относят болезни, для которых определен возбудитель. Ими могут быть, например, бактерии, вирусы, простейшие, черви, членистоногие.
Ниже приведен список возбудителей различных заболеваний, о которых достаточно часто спрашивают на экзамене:
А. Вирусы
Вирусными заболеваниями являются: оспа, гепатиты, грипп, герпес, ВИЧ.
Более подробно стоит остановиться на возбудителе ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), который способен привести человека к такому состоянию как СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита).
Вирус иммунодефицита, как и все вирусы, не способен к существованию вне организма. Поэтому при длительном нахождении вне тела человека он погибает. Однако стоит отметить, что в крови человека он сохраняет свою активность в течение нескольких лет, поэтому вероятность заражения человека при переливании ему инфицированной крови очень велика.
Второй путь, с помощью которого осуществляется передача вируса – контактный (половой). Стоит обратить внимание на то, что при бытовом контакте – рукопожатиях, объятиях — вирус не передается. Пищевой, аэрозольный и трансмиссивный путь исключены.
Вирус поражает иммунную систему человека, разрушая белые клетки крови – лимфоциты. В итоге человек становится восприимчив ко многим инфекциям. В тот момент, когда больного начинают поражать инфекции, к которым невосприимчив человек с нормальным иммунитетом, речь уже идёт о СПИДе.
В настоящее время вакцины от данной инфекции не существует. Она распространяется по всему миру. Важными способами профилактики являются защищенные половые контакты, контроль переливаемых компонентов крови, предупреждение передачи инфекции при проведении медицинских манипуляций (использование одноразового оборудования, стерилизация и так далее).
Б. Бактерии
— сибирскую язву вызывают бактерии, отличительной чертой которых является способность к длительному существованию в виде спор, которые обнаруживают в скотомогильниках
— возбудитель туберкулеза достаточно знаменит и носит имя своего первооткрывателя — палочка (бацилла) Коха
— холеру вызывает холерный вибрион, это заболевание приводит к крайне быстрому обезвоживанию человека
— дифтерию вызывает дифтерийная палочка, этот возбудитель выделяет специальный токсин, который поражает эпителий дыхательных путей, но может действовать и на весь организм
— столбняк – одна из наиболее опасных раневых инфекций
Именно против бактериальных инфекций эффективен приём антибиотиков. Но некоторые бактерии научились вырабатывать устойчивость к антибактериальным препаратам, благодаря своим факторам патогенности. Это явление носит название антибиотикорезистентность.
В. Простейшие
Класс Жгутиковые: трипаносома вызывает сонную болезнь (переносчик — муха це-це), лямблия – лямблиоз (поражение кишечника, чаще у детей).
Класс Саркодовые: дизентерийная амеба вызывает дизентериеподобное заболевание, поражая толстый кишечник человека (не стоит путать с дизентерией, которую вызывает бактерия род шигелла).
Класс Споровики: малярийный плазмодий вызывает малярию.
Г. Черви вызывают гельминтозы.
Тип Плоские черви:
— бычий цепень попадает в организм человека с непрожаренным мясом, в котором находятся его финны. Паразитирует в кишечнике.
— печеночный сосальщик паразитирует в основном у КРС, питающегося прибрежной растительностью водоемов, где происходит развитие его личинок. В организм человека червь попадает при поедании травы, растущей вдоль водоема (например, водяного кресс-салата), при поедании овощей, вымытых водой из зараженного водоема или недавно политых такой водой, при употреблении воды.
— широкий лентец паразитирует во многих органах человека, в том числе в кишечнике. Попадает он в организм человека с непрожаренной рыбой, с икрой.
— эхинококк образует в специфические опухолевидные образования в мозге, легких и печени человека. Заражение происходит при контакте с больной собакой.
Тип Круглые черви:
— человеческая аскарида проникает в кишечник при поедании плохо вымытых овощей, паразитирует там же.
— острица часто паразитирует у детей, которые часто грызут ногти (заболевание сопровождается зудом в перианальной области, ребенок, не соблюдая правил личной гигиены, грызя ногти заражается вновь).
Д. Членистоногие
— чесотку вызывают чесоточные клещи.
- таежный клещ является ПЕРЕНОСЧИКОМ энцефалита. Наибольшую активность клещ имеет в весеннее-осеннний период, при этом наблюдается пик заболеваемости энцефалитом.
- комар является ПЕРЕНОСЧИКОМ малярии. Личинки комаров-переносчиков малярии развиваются в воде при определенной температуре воздуха. Поэтому малярия развита во влажных районах в странах с теплым климатом. В холодных и влажных районах, также, как и в жарких и сухих, малярия встречается крайне редко.
Говоря об инфекционных заболеваниях, мы часто вспоминаем и о способах их передачи. Нужно знать основные:
— контактно-бытовой путь передачи заболевания осуществляется при прямом контакте с больным человеком или предметами его быта. Например, чесотка передается при рукопожатии.
— отдельно говорят о половом контакте: так передаются различные венерические заболевания: сифилис, гонорея, а также СПИД.
— дополнительно выделяют гемоконтактный путь, так передается СПИД, гепатит.
— воздушно-капельный путь подразумевает передачу инфекции через капельки слюны человека, находящиеся в воздухе в виде аэрозоля и попадающие в организм другого человека при дыхании. Так передаются коклюш, туберкулез.
— водный путь передачи – попадание инфекционного агента с водой. Наиболее известное заболевание с водным путем передачи – холера.
— пищевой путь – передача через пищевые продукты. Такой путь характерен для большинства кишечных инфекций.
— трансмиссивный путь осуществляется с участием животного-переносчика, зараженного возбудителем. Малярию, например, переносят некоторые виды комаров, энцефалит – таежные клещи. Обратите внимание, что при этом мы не считаем переносчика возбудителем заболевания. Малярию вызывает плазмодий, комар лишь его переносит от человека к человеку.
Заболевания могут передаваться одновременно несколькими путями. Например, человек может заразиться дизентерией, выпив воду, содержащую возбудителя. Далее он может заразить других людей, которые не пили этой воды (контактным и пищевым путем).
|
Путь передачи |
Способ профилактики |
|
Через кровь (ВИЧ, гепатит) |
Использование одноразового инструментария, контроль доноров |
|
Воздушно-капельный (грипп, туберкулез, коклюш) |
Использование марлевых повязок |
|
Водный (холера, дизентерия) |
Обеззараживание воды |
|
Пищевой (гельминтозы, кишечные инфекции) |
Аскарида – мытье овощей Бычий цепень; Печеночный сосальщик – термообработка мясных продуктов Широкий лентец – термообработка рыбы Острица – с грязными ногтями |
|
Через переносчика (малярия, клещевой энцефалит) |
Использование репеллентов |
|
Контактно-бытовой (чесотка) |
Соблюдение личной гигиены |
|
Половой (СПИД, сифилис) |
Контрацепция, просвещение населения |
2. Неинфекционные заболевания человека
К неинфекционным заболеваниям человека относят все заболевания, для которых невозможно выделить возбудителя. Часто эти заболевания хронические: ишемическая болезнь сердца; хроническая почечная, печеночная недостаточность; сахарный диабет и так далее.
Эти заболевания в свою очередь делят на врожденные и приобретенные. Сравните: человек, имеющий синдром Дауна, имеет его уже при рождении, а хронический бронхит у курильщика развивается в течение жизни.
3. Первая помощь
Первая помощь – срочное выполнение лечебно-профилактических мероприятий, направленных на сохранение жизни человека, пострадавшего от несчастного случая или внезапного заболевания.
В контексте ЕГЭ необходимо осветить первую помощь при травмах и ранениях.
Травма – повреждение органов и тканей при воздействии на них различных факторов (физических, химических, механических и других).
Различают открытую травму (с нарушением целостности кожных покровов) и закрытую. Примером закрытой травмы является, например, ушиб. Открытые травмы гораздо опаснее, так как помимо воздействия травмирующего фактора необходимо учитывать и вероятность проникновения через рану инфекции, порой даже смертельной. Так, если человек проколол ногу долго валявшимся в земле гвоздем и в сравнительно небольшую рану попали кусочки почвы, у него может развиться столбняк. Без должного лечения от этого заболевания люди погибают. Для предотвращения развития этого заболевания в случае подобного ранения человеку вводят противостолбнячную сыворотку – готовые антитела, способные элиминировать возбудителя.
Рассмотрим подробнее некоторые травмы и виды помощи, которую следует оказать потерпевшему.
Перелом – нарушение целостности кости. Переломы бывают открытыми и закрытыми, полными и неполными. Наибольшая опасность при переломе состоит в возможности повреждения костным отломком близлежащих сосудов и нервов, что может привести к обильному кровотечению и нарушению иннервации участка тела.
Исходя из этого стратегия помощи пострадавшему следующая:
— самое важное – фиксация поврежденной конечности. Она может осуществляться при помощи повязки, но лучше использовать шины. Шина – плотный материал различной формы, который закрепляется на пораженной конечности и ограничивает ее движения. В случае отсутствия шины можно использовать швабру, доску подходящего размера или другой твердый предмет достаточного размера. В крайнем случае можно прибинтовать пораженную конечность к соседней (при переломе костей нижней конечности, пальцев рук и ног), либо к телу (при переломе костей верхней конечности). Основное правило наложения шины – иммобилизация двух смежных (ближайших к месту травмы) суставов.
— при переломе ребер шина не накладывается, так как это ограничит дыхание. В такой ситуации используют плотное бинтование (если речь идет о двойном переломе ребра).
— в случае открытой травмы используют и другие необходимые методы: остановка кровотечения, обработка раны антисептиками (см ниже).
— транспортировка пострадавшего в лечебное учреждение должна производиться незамедлительно, но только после фиксации конечности. Самостоятельно пытаться вернуть костным отломкам правильное положение запрещено! При подозрении на травму позвоночника транспортировать пострадавшего НЕЛЬЗЯ, т.к. велик риск повреждения спинного мозга.
— в больнице врач сможет подтвердить диагноз и произвести необходимые манипуляции (сопоставить костные отломки, ввести сыворотку в случае загрязнения раны землей, обработать рану).
Вывих – выход суставной головки из суставной впадины с возможным повреждением суставной капсулы.
— при изменении положения костей существует вероятность сдавления и разрыва близлежащих сосудов, поэтому конечность при вывихе также необходимо обездвижить (обычно при помощи повязки или прибинтовывания конечности к соседней или к телу).
— для обезболивания и уменьшения отека к месту травмы можно приложить лед.
— необходимо направить больного в лечебное учреждение, самостоятельно вправлять вывих запрещено.
— также как и при переломе рекомендуется иммобилизировать (зафиксировать шиной) повреждённую конечность.
Кровотечения делят на артериальные, венозные и капиллярные.
Артериальное кровотечение – ярко-алого цвета, струя выходит под давлением, пульсирует.
Венозное кровотечение – темного цвета, кровь вытекает из раны струей.
Капиллярное кровотечение – самое безопасное, обычно не обильное, быстро останавливается самостоятельно.
— при артериальном кровотечении следует наложить жгут выше места ранения. Жгут уменьшит приток крови к конечности и, следовательно, уменьшит объем теряемой крови. Однако отсутствие нормального кровотока ведет к нарушению трофики ткани и ее омертвению. Поэтому существуют временные ограничения использования жгута: 1 час в летний период, 0,5 часа – в зимний. Когда обозначенное время истекает, жгут ослабляют. В случае возобновления кровотечения его приходится снова затягивать во избежание смертельно опасной кровопотери.
— при венозном кровотечении обычно накладывают давящие повязки на место ранения.
— капиллярное кровотечение обычно останавливается самостоятельно.
Холодовая травма:
Холодовая травма — вид травмы, при котором холод является основным повреждающим фактором. Может возникнуть даже при незначительных температурах, при условии контакта с промерзшей поверхностью (металлы, бетон, жидкости)
Сердечно-лёгочная реанимация:
Включает искусственную вентиляцию лёгких (искусственное дыхание) и компрессии грудной клетки (непрямой массаж сердца). Начинать СЛР пострадавшего необходимо как можно раньше. При этом наличие двух из трёх признаков клинической смерти — отсутствие сознания, дыхания и пульса — достаточные показания для её начала. Оптимальное соотношение компрессий грудной клетки к вдохам 30:2 (допускается 15:2). Перед проведением компрессий и вдуваний необходимо определить наличие пульса на сонной артерии, далее освободить дыхательные пути пострадавшего.
