Microorganismele din interiorul unei persoane. Cine sunt bacteriile? Bacteriile anaerobe și aerobe

Bacteriile sunt foarte mici, incredibil de vechi și, într-o oarecare măsură, microorganisme destul de simple. Conform clasificării moderne, acestea au fost identificate ca un domeniu separat de organisme, ceea ce indică o diferență semnificativă între bacterii și alte forme de viață.

Bacteriile sunt cele mai comune și, în consecință, cele mai numeroase organisme vii; fără exagerare, sunt omniprezente și se simt minunat în orice mediu: apă, aer, pământ, precum și în interiorul altor organisme. Deci, într-o picătură de apă, numărul lor poate ajunge la câteva milioane, iar în corpul uman sunt cu aproximativ zece mai multe decât toate celulele noastre.

Cine sunt bacteriile?

Acestea sunt organisme microscopice, predominant unicelulare, a căror principală diferență este absența unui nucleu celular. Baza celulei, citoplasma, conține ribozomi și un nucleoid, care este materialul genetic al bacteriilor. Toate acestea sunt separate de lumea exterioară printr-o membrană citoplasmatică sau plasmalemă, care la rândul său este acoperită cu un perete celular și o capsulă mai densă. Unele tipuri de bacterii au flageli externi, numărul și dimensiunea lor pot varia foarte mult, dar scopul este întotdeauna același - cu ajutorul lor, bacteriile se mișcă.

Structura și conținutul unei celule bacteriene

Ce sunt bacteriile?

Forme și dimensiuni

Formele diferitelor tipuri de bacterii sunt foarte variabile: pot fi rotunde, în formă de tijă, întortocheate, stelate, tetraedrice, cubice, în formă de C sau O și, de asemenea, neregulate.

Bacteriile variază foarte mult ca mărime. Deci, Mycoplasma mycoides - cea mai mică specie din întreg regatul are o lungime de 0,1 - 0,25 micrometri, iar cea mai mare bacterie Thiomargarita namibiensis ajunge la 0,75 mm - poate fi văzută chiar și cu ochiul liber. În medie, dimensiunile variază de la 0,5 la 5 microni.

Metabolism sau metabolism

În ceea ce privește obținerea de energie și nutrienți, bacteriile prezintă o diversitate extremă. Dar, în același timp, este destul de ușor să le generalizezi, împărțindu-le în mai multe grupuri.

Conform metodei de obținere a nutrienților (carboni), bacteriile sunt împărțite în:

• autotrofi- organisme capabile să sintetizeze în mod independent toate substanțele organice de care au nevoie pentru viață;
• heterotrofi- organisme care sunt capabile să transforme doar compuși organici gata preparati și, prin urmare, au nevoie de ajutorul altor organisme care le-ar produce aceste substanțe.

Prin obținerea energiei:

• fototrofe organisme care produc energie prin fotosinteză
• chimiotrofe- Organisme care produc energie prin diverse reacții chimice.

Cum se reproduc bacteriile?

Creșterea și reproducerea în bacterii sunt strâns legate. După ce au ajuns la o anumită dimensiune, încep să se înmulțească. În majoritatea tipurilor de bacterii, acest proces poate decurge extrem de rapid. Diviziunea celulară, de exemplu, poate avea loc în mai puțin de 10 minute, în timp ce numărul de bacterii noi va crește exponențial, deoarece fiecare organism nou va fi împărțit în două.

Există 3 tipuri diferite de reproducere:

• Divizia- o bacterie este împărțită în două absolut identice genetic.
• care înmugurește- se formează unul sau mai mulți muguri (până la 4) la polii bacteriei părinte, în timp ce celula mamă îmbătrânește și moare.
• primitiv proces sexual- o parte din ADN-ul celulelor părinte este transferată fiicei și apare o bacterie cu un set fundamental nou de gene.

Primul tip este cel mai comun și mai rapid, ultimul este incredibil de important, nu numai pentru bacterii, ci pentru toată viața în general.

Animalele, inclusiv oamenii, servesc drept refugiu pentru o mare varietate de microorganisme și bacterii. Unele dintre aceste creaturi minuscule asigură funcții precum digestia, în timp ce altele pot deveni vinovate de boli mortale.

Microbiologul Martin Blaser de la New York University School of Medicine definește microbiomul ca „totalitatea tuturor microorganismelor care trăiesc în corpul uman și interacționează între ele și cu ele însele”. Unii dintre locuitorii corpului uman, inclusiv bacterii, ciuperci și diverse organisme unicelulare simple, prezintă proprietăți uimitoare. Iată 5 fapte despre viața din noi.

1. Numărul de microbi și bacterii din organism depășește numărul de celule din corpul uman

Corpul uman este literalmente plin de microbi: conform unor rapoarte, în interiorul nostru există de aproximativ zece ori mai multe celule bacteriene decât celulele corpului. După cum a declarat Martin Blaser într-un interviu pentru LiveScience: „Bineînțeles, nimeni nu va număra câte bacterii trăiesc într-o persoană, numărul exact nu contează, dar un lucru este clar - există mult mai multe bacterii decât celulele pe care le avem. sunt compuse.”

Dezvoltarea bacteriilor care populează „lumea noastră interioară” a avut loc de-a lungul evoluției umane și continuă până în zilele noastre. Este de așteptat ca în 2013 să fie finalizat un proiect la scară largă de 5 ani de catalogare și clasificare a microbiomului uman - la el au lucrat sute de oameni de știință din întreaga lume.

2. Oamenii se nasc fără bacterii

Cunoscând rolul important pe care microorganismele îl joacă în susținerea vieții, s-ar putea crede că bacteriile se nasc împreună cu oamenii. Cu toate acestea, după cum sa dovedit, nu este așa: conform lui Blazer, oamenii se nasc fără bacterii și le dobândesc în primii câțiva ani de viață.

Bebelușul primește prima „porție” de microbi atunci când trece prin canalul de naștere al mamei, dar dacă bebelușul s-a născut prin cezariană, atunci nu primește această proporție de microorganisme, ceea ce poate crește riscul anumitor tipuri de alergii, ca precum si obezitatea.

Majoritatea microbiomului copilului se formează până la vârsta de trei ani - aceasta este o perioadă de dezvoltare intensivă a tuturor sistemelor corpului.

3. O bacterie poate face atât bine, cât și rău

Unii microbi provoacă boli, alții pot proteja împotriva lor, iar uneori aceeași bacterie poate dăuna și are un efect pozitiv.

De exemplu, Helicobacter Pylori - cândva aceste bacterii erau răspândite, trăind în corpurile aproape tuturor oamenilor de pe Pământ, dar acum doar jumătate din umanitate le are. Cele mai multe dintre aceste bacterii nu provoacă probleme „proprietărilor” lor, dar în unele cazuri pot contribui la formarea de ulcere dureroase în tractul digestiv (pentru lucrările privind studiul efectului Helicobacter Pylori asupra apariției gastritei și ulcer gastric și duodenal, medicul australian Marshall Barry a primit în 2005 Premiul Nobel).

Este posibil să se învingă impactul negativ al bacteriilor cu ajutorul antibioticelor, dar Blazer și colegii săi au descoperit că absența acestui microorganism poate provoca esofagită de reflux (deteriorarea membranei mucoase) și chiar cancer la esofag.

Astfel, unele bacterii pot fi atât benefice, cât și mortale.

4. Tratamentul cu antibiotice poate declanșa astmul și obezitatea

În 1928, Alexander Flemming a inventat penicilina și a fost o descoperire uriașă în medicină. Antibioticele sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume pentru a combate o mare varietate de boli, dar studii recente arată că utilizarea antibioticelor poate crește riscul de a dezvolta astm, boli inflamatorii intestinale și chiar obezitate. În plus, microbii au învățat să se adapteze la antibiotice: de exemplu, Staphylococcus aureus rezistent la meticilină poate provoca boli grave precum pneumonia sau sepsisul.

Desigur, există momente în care tratamentul cu antibiotice este necesar, dar, așa cum a spus Martin Blaser pentru LiveScience, uneori merită să vă abțineți de la a le folosi: unele infecții ale urechilor sau gâtului din copilărie pot dispărea de la sine.

5. Probioticele nu sunt atât de bune pe cât cred ei.

Recent, a existat o nebunie la nivel mondial pentru suplimentele alimentare cu probiotice (compuse din microorganisme): mulți le iau după un curs de tratament cu antibiotice, crezând că acest lucru le va oferi sănătate. În ce măsură este justificată utilizarea lor?

„Întregul concept de restabilire a microflorei după utilizarea antibioticelor este bun”, spune Bleyser. „Dar este naiv să credem că luarea de probiotice care conțin unul sau mai multe tipuri de microorganisme poate obține rezultate impresionante - avem mii de soiuri în organism!” Omul de știință consideră că vânzătorii de probiotice exagerează efectul pozitiv al medicamentelor lor.

„Poate că în viitor vom avea probiotice care pot învinge bolile, dar acest lucru este încă departe - această industrie este prea tânără”, rezumă microbiologul.

Copii crescuți de animale

10 mistere ale lumii pe care știința le-a dezvăluit în sfârșit

Secret științific vechi de 2500 de ani: de ce căscăm

China miracolă: mazăre care poate suprima pofta de mâncare pentru câteva zile

În Brazilia, un pește viu mai lung de un metru a fost scos dintr-un pacient

Evazivul „cerbul vampir” afgan

6 motive obiective să nu-ți fie frică de germeni

Primul pian pentru pisici din lume

Bacteriile sunt cel mai vechi organism de pe pământ, precum și cel mai simplu în structura sa. Este format dintr-o singură celulă, care poate fi văzută și studiată doar la microscop. O trăsătură caracteristică a bacteriilor este absența unui nucleu, motiv pentru care bacteriile sunt clasificate ca procariote.

Unele specii formează grupuri mici de celule; astfel de grupuri pot fi înconjurate de o capsulă (înveliș). Mărimea, forma și culoarea bacteriilor depind în mare măsură de mediu.

Din punct de vedere al formei, bacteriile se împart în: în formă de baston (bacili), sferice (coci) și contorte (spirila). Există și altele modificate - cubice, în formă de C, în formă de stea. Dimensiunile lor variază de la 1 la 10 microni. Anumite tipuri de bacterii se pot mișca activ cu ajutorul flagelilor. Acestea din urmă depășesc uneori de două ori dimensiunea bacteriei în sine.

Tipuri de forme de bacterii

Pentru mișcare, bacteriile folosesc flageli, al căror număr este diferit - unul, o pereche, un mănunchi de flageli. Locația flagelilor este, de asemenea, diferită - pe o parte a celulei, pe părțile laterale sau distribuite uniform pe întregul plan. De asemenea, una dintre căile de mișcare este considerată a fi alunecare din cauza mucusului cu care este acoperit procariota. Majoritatea au vacuole în interiorul citoplasmei. Reglarea capacității gazului din vacuole îi ajută să se deplaseze în sus sau în jos în lichid, precum și să se deplaseze prin canalele de aer ale solului.

Oamenii de știință au descoperit peste 10 mii de soiuri de bacterii, dar, conform ipotezelor cercetătorilor științifici, există peste un milion de specii ale acestora în lume. Caracteristicile generale ale bacteriilor fac posibilă determinarea rolului lor în biosferă, precum și studierea structurii, tipurilor și clasificării regnului bacterian.

habitate

Simplitatea structurii și viteza de adaptare la condițiile de mediu au ajutat bacteriile să se răspândească pe o gamă largă a planetei noastre. Ele există peste tot: apă, sol, aer, organisme vii - toate acestea sunt cel mai acceptabil habitat pentru procariote.

Bacteriile au fost găsite atât la polul sud, cât și în gheizere. Ele se află pe fundul oceanului, precum și în straturile superioare ale învelișului de aer al Pământului. Bacteriile trăiesc peste tot, dar numărul lor depinde de condițiile favorabile. De exemplu, un număr mare de specii bacteriene trăiesc în corpurile de apă deschise, precum și în sol.

Caracteristici structurale

O celulă bacteriană se distinge nu numai prin faptul că nu are nucleu, ci și prin absența mitocondriilor și a plastidelor. ADN-ul acestei procariote este situat într-o zonă nucleară specială și are forma unui nucleoid închis într-un inel. La bacterii, structura celulară constă dintr-un perete celular, o capsulă, o membrană asemănătoare unei capsule, flageli, pili și o membrană citoplasmatică. Structura internă este formată din citoplasmă, granule, mezosomi, ribozomi, plasmide, incluziuni și nucleoid.

Peretele celular bacterian îndeplinește funcția de apărare și sprijin. Substanțele pot curge liber prin ea datorită permeabilității. Această coajă conține pectină și hemiceluloză. Unele bacterii secretă un mucus special care poate ajuta la protejarea împotriva uscării. Mucusul formează o capsulă - un polizaharid în compoziție chimică. În această formă, bacteria este capabilă să tolereze chiar și temperaturi foarte ridicate. Îndeplinește și alte funcții, de exemplu, lipirea de orice suprafață.

Pe suprafața celulei bacteriene se află vilozități proteice subțiri - pili. Poate fi un număr mare de ele. Pili ajută celula să transfere materialul genetic și, de asemenea, asigură aderența la alte celule.

Sub planul peretelui se află o membrană citoplasmatică cu trei straturi. Garantează transportul substanțelor și joacă, de asemenea, un rol semnificativ în formarea sporilor.

Citoplasma bacteriilor este făcută în proporție de 75% din apă. Compoziția citoplasmei:

• fishsomes;
• mezosomi;
• aminoacizi;
• enzime;
• pigmenți;
• zahăr;
• granule și incluziuni;
• nucleoid.

Metabolismul la procariote este posibil, atât cu participarea oxigenului, cât și fără acesta. Majoritatea se hrănesc cu nutrienți gata preparati de origine organică. Foarte puține specii sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice însele. Acestea sunt bacterii și cianobacterii albastru-verde, care au jucat un rol semnificativ în modelarea atmosferei și saturarea ei cu oxigen.

reproducere

În condiții favorabile reproducerii, se realizează prin înmugurire sau vegetativ. Reproducerea asexuată are loc în următoarea secvență:

1. Celula bacteriană atinge volumul maxim și conține aportul necesar de nutrienți.
2. Celula se prelungește, apare o partiție în mijloc.
3. În interiorul celulei, are loc o diviziune a nucleotidei.
4. ADN-ul principal și separat diverg.
5. Celula este împărțită în jumătate.
6. Formarea reziduală a celulelor fiice.

Cu această metodă de reproducere, nu există schimb de informații genetice, astfel încât toate celulele fiice vor fi o copie exactă a mamei.

Procesul de reproducere a bacteriilor în condiții nefavorabile este mai interesant. Oamenii de știință au aflat relativ recent despre capacitatea bacteriilor de a se reproduce sexual - în 1946. Bacteriile nu au o diviziune în celule feminine și celule germinale. Dar au ADN diferit. Două astfel de celule, atunci când se apropie, formează un canal pentru transferul ADN-ului, are loc un schimb de situsuri - recombinare. Procesul este destul de lung, al cărui rezultat sunt doi indivizi complet noi.

Majoritatea bacteriilor sunt foarte greu de văzut la microscop, deoarece nu au propria lor culoare. Puține soiuri sunt violet sau verzi datorită conținutului lor de bacterioclorofilă și bacteriopurpurină. Deși dacă luăm în considerare unele colonii de bacterii, devine clar că acestea eliberează substanțe colorate în mediu și capătă o culoare strălucitoare. Pentru a studia procariotele mai detaliat, acestea sunt colorate.

Clasificare

Clasificarea bacteriilor se poate baza pe indicatori precum:

• Forma
• mod de a călători;
• modalitate de a obține energie;
• Deseuri;
• gradul de pericol.

Simbioți de bacterii trăiesc în parteneriat cu alte organisme.

Bacteriile saprofite trăiesc din organisme deja moarte, produse și deșeuri organice. Ele contribuie la procesele de degradare și fermentație.

Degradarea curăță natura cadavrelor și a altor deșeuri de origine organică. Fără procesul de degradare, nu ar exista un ciclu de substanțe în natură. Deci, care este rolul bacteriilor în ciclul materiei?

Bacteriile de degradare sunt un asistent în procesul de descompunere a compușilor proteici, precum și a grăsimilor și a altor compuși care conțin azot. După ce au efectuat o reacție chimică complexă, ei rup legăturile dintre moleculele organismelor organice și captează molecule de proteine, aminoacizi. Divizându-se, moleculele eliberează amoniac, hidrogen sulfurat și alte substanțe nocive. Sunt otrăvitori și pot provoca otrăviri la oameni și animale.

Bacteriile de degradare se înmulțesc rapid în condiții favorabile pentru ele. Întrucât acestea nu sunt doar bacterii benefice, ci și dăunătoare, pentru a preveni degradarea prematură a produselor, oamenii au învățat să le prelucreze: uscat, murat, sare, fum. Toate aceste tratamente ucid bacteriile și le împiedică să se înmulțească.

Bacteriile de fermentare cu ajutorul enzimelor sunt capabile să descompună carbohidrații. Oamenii au observat această abilitate în vremuri străvechi și folosesc astfel de bacterii pentru a face produse cu acid lactic, oțet și alte produse alimentare până astăzi.

Bacteriile, lucrând împreună cu alte organisme, efectuează lucrări chimice foarte importante. Este foarte important să știm ce tipuri de bacterii sunt și ce beneficii sau daune aduc naturii.

Semnificație în natură și pentru om

Importanța mare a multor tipuri de bacterii (în procesele de putrefacție și diferite tipuri de fermentație) a fost deja remarcată mai sus; îndeplinirea unui rol sanitar pe Pământ.

Bacteriile joacă, de asemenea, un rol imens în ciclul carbonului, oxigenului, hidrogenului, azotului, fosforului, sulfului, calciului și altor elemente. Multe tipuri de bacterii contribuie la fixarea activă a azotului atmosferic și îl transformă într-o formă organică, contribuind la creșterea fertilității solului. De o importanță deosebită sunt acele bacterii care descompun celuloza, care sunt principala sursă de carbon pentru activitatea vitală a microorganismelor din sol.

Bacteriile reducătoare de sulfat sunt implicate în formarea petrolului și a hidrogenului sulfurat în nămolul terapeutic, soluri și mări. Astfel, stratul de apă saturat cu hidrogen sulfurat din Marea Neagră este rezultatul activității vitale a bacteriilor sulfato-reducătoare. Activitatea acestor bacterii în sol duce la formarea sifonului și a salinizării solului. Bacteriile reducătoare de sulfat transformă nutrienții din solurile plantațiilor de orez într-o formă care devine disponibilă pentru rădăcinile culturii. Aceste bacterii pot provoca coroziunea structurilor subterane și subacvatice din metal.

Datorită activității vitale a bacteriilor, solul este eliberat de multe produse și organisme dăunătoare și saturat cu nutrienți valoroși. Preparatele bactericide sunt folosite cu succes pentru combaterea multor tipuri de insecte dăunătoare (foricul porumbului etc.).

Multe tipuri de bacterii sunt folosite în diverse industrii pentru a produce acetonă, alcooli etilici și butilici, acid acetic, enzime, hormoni, vitamine, antibiotice, preparate de proteine ​​și vitamine etc.

Fără bacterii, procesele sunt imposibile în tăbăcirea pieilor, uscarea frunzelor de tutun, fabricarea mătăsii, cauciucului, prelucrarea cacaoului, cafelei, urinat cânepă, in și alte plante cu fibre de libră, varză murată, tratarea apelor uzate, levigarea metalelor etc.

bacterii- una dintre cele mai vechi organisme de pe Pământ. În ciuda simplității structurii lor, ei trăiesc în toate habitatele posibile. Cele mai multe dintre ele se află în sol (până la câteva miliarde de celule bacteriene per 1 gram de sol). Există multe bacterii în aer, apă, alimente, în interiorul corpului și pe corpurile organismelor vii. Bacteriile au fost găsite în locuri în care alte organisme nu pot trăi (pe ghețari, în vulcani).

De obicei, o bacterie este o singură celulă (deși există forme coloniale). Mai mult, această celulă este foarte mică (de la fracțiuni de microni la câteva zeci de microni). Dar principala caracteristică a unei celule bacteriene este absența unui nucleu celular. Cu alte cuvinte, bacteriile aparțin procariote.

Bacteriile sunt mobile și imobile. În cazul formelor imobile, mișcarea se realizează cu ajutorul flagelilor. Pot fi mai multe, sau poate fi doar unul.

Celulele diferitelor tipuri de bacterii pot varia foarte mult ca formă. Există bacterii sferice ( coci), în formă de tijă ( bacili) similar cu o virgulă ( vibrioni), răsucit ( spirochete, spirilla) si etc.

Structura unei celule bacteriene

Multe celule bacteriene au capsulă mucoasă. Îndeplinește o funcție de protecție. În special, protejează celula de uscare.

La fel ca celulele vegetale, celulele bacteriene au perete celular. Cu toate acestea, spre deosebire de plante, structura și compoziția sa chimică sunt oarecum diferite. Peretele celular este format din straturi complexe de carbohidrați. Structura sa este astfel încât permite diferitelor substanțe să pătrundă în celulă.

Sub peretele celular este membrana citoplasmaticanA.

Bacteriile sunt procariote deoarece nu au un nucleu în celulele lor. De asemenea, le lipsesc cromozomii caracteristici celulelor eucariote. Cromozomul conține nu numai ADN, ci și proteine. La bacterii, cromozomul lor este format numai din ADN și este o moleculă circulară. Acest aparat genetic al bacteriilor se numește nucleoid. Nucleoidul este situat direct în citoplasmă, de obicei în centrul celulei.

Bacteriile nu au mitocondrii adevărate și o serie de alte organele celulare (complexul Golgi, reticulul endoplasmatic). Funcțiile lor sunt îndeplinite prin invaginări ale membranei citoplasmatice celulare. Astfel de indentări se numesc mezosomi.

Citoplasma are ribozomi, precum și diverse organice includere: proteine, carbohidrați (glicogen), grăsimi. De asemenea, celulele bacteriene pot conține diverse pigmenti. În funcție de prezența anumitor pigmenți sau de absența acestora, bacteriile pot fi incolore, verzi, violete.

Nutriția bacteriilor

Bacteriile au apărut în zorii formării vieții pe Pământ. Ei au fost cei care au „descoperit” diferite moduri de a mânca. Abia mai târziu, odată cu complicația organismelor, s-au evidențiat clar două mari regate: Plantele și Animalele. Diferă unul de celălalt în primul rând prin felul în care mănâncă. Plantele sunt autotrofe, iar animalele sunt heterotrofe. În bacterii se găsesc ambele tipuri de nutriție.

Nutriția este o modalitate prin care o celulă sau un organism poate obține substanțele organice necesare. Ele pot fi obținute din exterior sau sintetizate independent din substanțe anorganice.

bacterii autotrofe

Bacteriile autotrofe sintetizează substanțele organice din cele anorganice. Procesul de fuziune necesită energie. În funcție de unde provin bacteriile autotrofe, ele sunt împărțite în fotosintetice și chimiosintetice.

bacterii fotosintetice folosește energia soarelui, captând radiația acestuia. În acest sens, ele sunt asemănătoare cu plantele. Cu toate acestea, în timp ce plantele eliberează oxigen în timpul fotosintezei, majoritatea bacteriilor fotosintetice nu o fac. Adică, fotosinteza bacteriană este anaerobă. De asemenea, pigmentul verde al bacteriilor diferă de pigmentul similar al plantelor și se numește bacterioclorofilă. Bacteriile nu au cloroplaste. Majoritatea bacteriilor fotosintetice trăiesc în corpurile de apă (proaspătă și sărată).

Bacteriile chemosintetice pentru sinteza substanțelor organice din anorganice se folosește energia diferitelor reacții chimice. Energia este eliberată nu în toate reacțiile, ci doar în cele exoterme. Unele dintre aceste reacții au loc în celulele bacteriene. Deci in bacterii nitrificatoare Amoniacul este oxidat la nitriți și nitrat. bacterii de fier oxidează fierul feros în oxid. bacterii cu hidrogen oxidează moleculele de hidrogen.

Bacteriile heterotrofe

Bacteriile heterotrofe nu sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice. Prin urmare, sunt nevoiți să le primească din mediul înconjurător.

Bacteriile care se hrănesc cu resturile organice ale altor organisme (inclusiv cadavrele) sunt numite bacterii saprofite. Într-un alt fel, ele sunt numite bacterii putrefactive. Există multe astfel de bacterii în sol, unde descompun humusul în substanțe anorganice, care sunt ulterior folosite de plante. Bacteriile lactice se hrănesc cu zaharuri, transformându-le în acid lactic. Bacteriile cu acid butiric descompun acizii organici, carbohidrații, alcoolii în acid butiric.

Bacteriile nodulare trăiesc în rădăcinile plantelor și se hrănesc cu materia organică a unei plante vii. Cu toate acestea, fixează azotul din aer și îl furnizează plantei. Adică, în acest caz, există o simbioză. Alți heterotrofi bacterii simbionte trăiesc în aparatul digestiv al animalelor, ajutând la digerarea alimentelor.

În procesul de respirație, distrugerea substanțelor organice are loc odată cu eliberarea de energie. Această energie este cheltuită ulterior în diferite procese de viață (de exemplu, în mișcare).

O modalitate eficientă de a obține energie este respirația cu oxigen. Cu toate acestea, unele bacterii pot obține energie fără oxigen. Astfel, există bacterii aerobe și anaerobe.

Bacteriile aerobe este nevoie de oxigen, așa că trăiesc în locuri unde este disponibil. Oxigenul este implicat în oxidarea substanțelor organice în dioxid de carbon și apă. În procesul unei astfel de respirații, bacteriile primesc o cantitate relativ mare de energie. Această metodă de respirație este caracteristică pentru marea majoritate a organismelor.

bacterii anaerobe nu au nevoie de oxigen pentru a respira, prin urmare pot trăi într-un mediu fără oxigen. Ei își iau energia din reacții de fermentație. Această metodă de oxidare este ineficientă.

Reproducerea bacteriilor

În cele mai multe cazuri, bacteriile se reproduc prin împărțirea celulelor lor în două. Aceasta este precedată de dublarea moleculei circulare de ADN. Fiecare celulă fiică primește una dintre aceste molecule și, prin urmare, este o copie genetică a celulei mamă (clona). Astfel, bacteriile sunt reproducere asexuată.

În condiții favorabile (cu suficiente nutrienți și condiții de mediu favorabile), celulele bacteriene se divid foarte repede. Deci dintr-o bacterie se pot forma sute de milioane de celule pe zi.

Deși bacteriile se reproduc asexuat, în unele cazuri au un așa-numit proces sexual, care ia forma conjugări. În timpul conjugării, două celule bacteriene diferite se apropie una de cealaltă, se stabilește o legătură între citoplasmele lor. Părți din ADN-ul unei celule merg la a doua, iar părți din ADN-ul celei de-a doua celule merg la prima. Astfel, în timpul procesului sexual în bacterii are loc schimbul de informații genetice. Uneori, în acest caz, bacteriile schimbă nu segmente de ADN, ci molecule întregi de ADN.

spori bacterieni

Marea majoritate a bacteriilor formează spori în condiții nefavorabile. Sporii bacterieni sunt mai degrabă o modalitate de a experimenta condiții nefavorabile și o modalitate de a se stabili, mai degrabă decât un mod de reproducere.

Când se formează un spor, citoplasma celulei bacteriene se micșorează, iar celula însăși este acoperită cu o înveliș dens și gros de protecție.

Sporii bacterieni rămân viabili mult timp și sunt capabili să supraviețuiască în condiții foarte nefavorabile (temperaturi extrem de ridicate și scăzute, uscare).

Când sporul intră în condiții favorabile, se umflă. După aceea, învelișul protector este aruncat și apare o celulă bacteriană normală. Se întâmplă ca în acest caz să aibă loc diviziunea celulară și să se formeze mai multe bacterii. Adică sporularea este combinată cu reproducerea.

Importanța bacteriilor

Rolul bacteriilor în ciclul substanțelor din natură este enorm. În primul rând, aceasta se referă la bacteriile de descompunere (saprofite). Ei sunt numiti, cunoscuti ordonatorii naturii. Descompunând rămășițele de plante și animale, bacteriile transformă substanțele organice complexe în substanțe anorganice simple (dioxid de carbon, apă, amoniac, hidrogen sulfurat).

Bacteriile cresc fertilitatea solului prin îmbogățirea acestuia cu azot. La bacteriile nitrificatoare au loc reacții în care se formează nitriți din amoniac și nitrați din nitriți. Bacteriile nodulare sunt capabile să asimileze azotul atmosferic, sintetizând compuși azotați. Ei trăiesc în rădăcinile plantelor, formând noduli. Datorită acestor bacterii, plantele primesc compușii azotați de care au nevoie. Plantele leguminoase intră în principal în simbioză cu bacteriile nodulare. După ce mor, solul este îmbogățit cu azot. Acesta este adesea folosit în agricultură.

În stomacul rumegătoarelor, bacteriile descompun celuloza, ceea ce favorizează o digestie mai eficientă.

Rolul pozitiv al bacteriilor în industria alimentară este mare. Multe tipuri de bacterii sunt folosite pentru a produce produse cu acid lactic, unt și brânză, murarea legumelor și, de asemenea, în vinificația.

În industria chimică, bacteriile sunt folosite în producția de alcooli, acetonă și acid acetic.

În medicină, cu ajutorul bacteriilor, se obțin o serie de antibiotice, enzime, hormoni și vitamine.

Cu toate acestea, bacteriile pot fi și dăunătoare. Nu numai că strica mâncarea, dar secrețiile lor le fac otrăvitoare.

BACTERII
un grup extins de microorganisme unicelulare caracterizat prin absența unui nucleu celular înconjurat de o membrană. În același timp, materialul genetic al unei bacterii (acid dezoxiribonucleic sau ADN) ocupă un loc foarte specific în celulă - o zonă numită nucleoid. Organismele cu o astfel de structură celulară sunt numite procariote ("pre-nucleare"), spre deosebire de toate celelalte - eucariote ("nuclear adevărat"), al căror ADN este situat în nucleu înconjurat de o înveliș. Bacteriile, considerate cândva plante microscopice, sunt acum clasificate ca un regat separat, Monera, unul dintre cinci din sistemul actual de clasificare, alături de plante, animale, ciuperci și protisti.

dovezi fosile. Bacteriile sunt probabil cel mai vechi grup cunoscut de organisme. Structuri de piatră stratificată - stromatolite - datate în unele cazuri de la începutul Arheozoicului (Arheic), adică. care a apărut acum 3,5 miliarde de ani - rezultatul activității vitale a bacteriilor, de obicei fotosintetice, așa-numitele. Algă verde-albăstruie. Structuri similare (filme bacteriene impregnate cu carbonați) se formează acum, în principal în largul coastei Australiei, Bahamas, în Golful California și Persic, dar sunt relativ rare și nu ating dimensiuni mari, deoarece organismele erbivore, precum gasteropodele, hrănește-te cu ele. Astăzi, stromatoliții cresc mai ales acolo unde aceste animale sunt absente din cauza salinității ridicate a apei sau din alte motive, dar înainte de apariția formelor erbivore în cursul evoluției, aceștia puteau atinge dimensiuni enorme, constituind un element esențial al apei oceanice de mică adâncime. , comparabil cu recifele de corali moderne. În unele roci antice au fost găsite sfere minuscule carbonizate, despre care se crede că sunt, de asemenea, rămășițe de bacterii. Primul nuclear, adică celulele eucariote au evoluat din bacterii cu aproximativ 1,4 miliarde de ani în urmă.
Ecologie. Există multe bacterii în sol, pe fundul lacurilor și oceanelor - peste tot unde se acumulează materia organică. Ei trăiesc la frig, când termometrul este puțin peste zero și în izvoarele acide fierbinți cu temperaturi peste 90 ° C. Unele bacterii tolerează salinitatea foarte mare a mediului; în special, ele sunt singurele organisme găsite în Marea Moartă. În atmosferă, sunt prezenți în picături de apă, iar abundența lor acolo se corelează de obicei cu praful aerului. Deci, în orașe, apa de ploaie conține mult mai multe bacterii decât în ​​zonele rurale. Sunt puțini dintre ei în aerul rece al zonelor muntoase și al regiunilor polare; cu toate acestea, se găsesc chiar și în stratul inferior al stratosferei, la o altitudine de 8 km. Tractul digestiv al animalelor este dens populat cu bacterii (de obicei inofensive). Experimentele au arătat că nu sunt necesare pentru viața majorității speciilor, deși pot sintetiza unele vitamine. Cu toate acestea, la rumegătoare (vaci, antilope, oi) și multe termite, acestea sunt implicate în digestia alimentelor din plante. In plus, sistemul imunitar al unui animal crescut in conditii sterile nu se dezvolta normal din cauza lipsei de stimulare de catre bacterii. „Flora” bacteriană normală a intestinului este, de asemenea, importantă pentru suprimarea microorganismelor dăunătoare care intră acolo.

STRUCTURA SI VIATA BACTERIILOR

Bacteriile sunt mult mai mici decât celulele plantelor și animalelor pluricelulare. Grosimea lor este de obicei de 0,5-2,0 microni, iar lungimea lor este de 1,0-8,0 microni. Unele forme abia se văd cu rezoluția microscoapelor ușoare standard (aproximativ 0,3 microni), dar există și specii mai lungi de 10 microni și o lățime care depășește și aceste limite, iar un număr de bacterii foarte subțiri poate depăși 50 microni în lungime. Un sfert de milion de reprezentanți de talie medie ai acestui regat vor încăpea pe suprafața corespunzătoare punctului fixat cu creionul.
Structura. După caracteristicile morfologiei, se disting următoarele grupe de bacterii: coci (mai mult sau mai puțin sferici), bacili (tije sau cilindri cu capete rotunjite), spirilla (spirale rigide) și spirochete (forme subțiri și flexibile asemănătoare părului). Unii autori tind să combine ultimele două grupuri într-unul singur - spirilla. Procariotele diferă de eucariote în principal prin absența unui nucleu bine format și prin prezența, într-un caz tipic, a unui singur cromozom - o moleculă circulară de ADN foarte lungă atașată într-un punct de membrana celulară. Procariotele nu au, de asemenea, organele intracelulare legate de membrană numite mitocondrii și cloroplaste. La eucariote, mitocondriile produc energie în timpul respirației, iar fotosinteza are loc în cloroplaste (vezi și CELULA). La procariote, întreaga celulă (și, în primul rând, membrana celulară) preia funcția de mitocondrie, iar în formele fotosintetice, în același timp, cloroplastul. La fel ca eucariotele, în interiorul bacteriei se află mici structuri nucleoproteice - ribozomi necesari pentru sinteza proteinelor, dar nu sunt asociați cu nicio membrană. Cu foarte puține excepții, bacteriile nu sunt capabile să sintetizeze steroli, componente esențiale ale membranelor celulare eucariote. În afara membranei celulare, majoritatea bacteriilor sunt căptușite cu un perete celular, care amintește oarecum de peretele de celuloză al celulelor vegetale, dar constând din alți polimeri (aceștia includ nu numai carbohidrați, ci și aminoacizi și substanțe specifice bacteriilor). Acest înveliș previne spargerea celulei bacteriene atunci când apa intră în ea din cauza osmozei. Pe partea de sus a peretelui celular este adesea o capsulă protectoare a mucoasei. Multe bacterii sunt echipate cu flageli, cu care înoată activ. Flagelii bacterieni sunt mai simpli și oarecum diferiți decât structurile eucariote similare.

CELULA BACTERIANĂ „TIPICĂ”.și structurile sale principale.

Funcții senzoriale și comportament. Multe bacterii au receptori chimici care detectează modificări ale acidității mediului și ale concentrației diferitelor substanțe, precum zaharuri, aminoacizi, oxigen și dioxid de carbon. Fiecare substanță are propriul său tip de astfel de receptori „gustului”, iar pierderea unuia dintre ei ca urmare a mutației duce la „orbirea gustului” parțială. Multe bacterii mobile răspund, de asemenea, la fluctuațiile de temperatură, iar speciile fotosintetice la schimbările de lumină. Unele bacterii percep direcția liniilor câmpului magnetic, inclusiv câmpul magnetic al Pământului, cu ajutorul particulelor de magnetit (minereu de fier magnetic - Fe3O4) prezente în celulele lor. În apă, bacteriile folosesc această capacitate de a înota de-a lungul liniilor de forță în căutarea unui mediu favorabil. Reflexele condiționate ale bacteriilor sunt necunoscute, dar au un anumit tip de memorie primitivă. În timpul înotului, ei compară intensitatea percepută a stimulului cu valoarea anterioară, adică. determinați dacă a devenit mai mare sau mai mic și, pe baza acesteia, mențineți direcția de mișcare sau schimbați-o.
Reproducere și genetică. Bacteriile se reproduc asexuat: ADN-ul din celula lor este replicat (dublat), celula se împarte în două, iar fiecare celulă fiică primește o copie a ADN-ului părintelui. ADN-ul bacterian poate fi, de asemenea, transferat între celulele care nu se divizează. În același timp, fuziunea lor (ca la eucariote) nu are loc, numărul de indivizi nu crește și, de obicei, doar o mică parte a genomului (setul complet de gene) este transferată într-o altă celulă, spre deosebire de celulă. proces sexual „real”, în care descendentul primește un set complet de gene de la fiecare părinte. Un astfel de transfer de ADN poate fi efectuat în trei moduri. În timpul transformării, bacteria absoarbe ADN-ul „gol” din mediu, care a ajuns acolo în timpul distrugerii altor bacterii sau „alunecat” în mod deliberat de către experimentator. Procesul se numește transformare, deoarece în primele etape ale studiului său, atenția principală a fost acordată transformării (transformarii) în acest mod a organismelor inofensive în virulente. Fragmente de ADN pot fi, de asemenea, transferate de la bacterii la bacterii de către viruși speciali - bacteriofagi. Aceasta se numește transducție. Există și un proces care seamănă cu fertilizarea și se numește conjugare: bacteriile sunt legate între ele prin excrescențe tubulare temporare (fimbria copulativă), prin care ADN-ul trece de la celula „masculă” la cea „feminină”. Uneori, bacteriile conțin cromozomi în plus foarte mici - plasmide, care pot fi, de asemenea, transferați de la individ la individ. Dacă în același timp plasmidele conțin gene care provoacă rezistență la antibiotice, ele vorbesc de rezistență infecțioasă. Este important din punct de vedere medical, deoarece se poate răspândi între diferite specii și chiar genuri de bacterii, în urma cărora întreaga floră bacteriană, să zicem intestinele, devine rezistentă la acțiunea anumitor medicamente.

METABOLISM

Parțial datorită dimensiunii mici a bacteriilor, intensitatea metabolismului lor este mult mai mare decât cea a eucariotelor. În cele mai favorabile condiții, unele bacterii își pot dubla masa și abundența totală aproximativ la fiecare 20 de minute. Acest lucru se datorează faptului că unele dintre cele mai importante sisteme enzimatice ale acestora funcționează la o viteză foarte mare. Deci, un iepure are nevoie de câteva minute pentru a sintetiza o moleculă de proteină, iar bacteriile - secunde. Cu toate acestea, în mediul natural, de exemplu, în sol, majoritatea bacteriilor sunt „la dietă de foame”, așa că dacă celulele lor se divid, atunci nu la fiecare 20 de minute, ci la câteva zile.
Alimente. Bacteriile sunt autotrofe și heterotrofe. Autotrofii („auto-hrănire”) nu au nevoie de substanțe produse de alte organisme. Ei folosesc dioxid de carbon (CO2) ca principală sau unică sursă de carbon. Inclusiv CO2 și alte substanțe anorganice, în special amoniacul (NH3), nitrații (NO-3) și diferiți compuși ai sulfului, în reacții chimice complexe, ei sintetizează toți produsele biochimice de care au nevoie. Heterotrofei („se hrănesc cu alții”) folosesc ca sursă principală de carbon (unele specii au nevoie și de CO2) substanțe organice (conținând carbon) sintetizate de alte organisme, în special zaharuri. Oxidați, acești compuși furnizează energie și molecule necesare creșterii și activității vitale a celulelor. În acest sens, bacteriile heterotrofe, care includ marea majoritate a procariotelor, sunt asemănătoare oamenilor.
surse principale de energie. Dacă pentru formarea (sinteza) componentelor celulare se folosește în principal energia luminoasă (fotoni), atunci procesul se numește fotosinteză, iar speciile capabile de aceasta se numesc fototrofe. Bacteriile fototrofe sunt împărțite în fotoheterotrofe și fotoautotrofe, în funcție de ce compuși – organici sau anorganici – servesc ca sursă principală de carbon. Cianobacteriile fotoautotrofe (alge albastre-verzi), precum plantele verzi, despart moleculele de apă (H2O) folosind energia luminoasă. Aceasta eliberează oxigen liber (1/2O2) și produce hidrogen (2H+), despre care se poate spune că transformă dioxidul de carbon (CO2) în carbohidrați. În bacteriile cu sulf verde și violet, energia luminoasă nu este folosită pentru a descompune apa, ci alte molecule anorganice, cum ar fi hidrogenul sulfurat (H2S). Ca urmare, se produce și hidrogen, reducând dioxidul de carbon, dar oxigenul nu este eliberat. O astfel de fotosinteză se numește anoxigenă. Bacteriile fotoheterotrofe, cum ar fi bacteriile violete fără sulf, folosesc energia luminoasă pentru a produce hidrogen din substanțe organice, în special izopropanol, dar H2 gazos poate servi și ca sursă. Dacă principala sursă de energie din celulă este oxidarea substanțelor chimice, bacteriile sunt numite chimioheterotrofe sau chemoautotrofe, în funcție de care molecule servesc ca sursă principală de carbon - organic sau anorganic. În primul, substanțele organice furnizează atât energie, cât și carbon. Chemoautotrofei obțin energie din oxidarea substanțelor anorganice, precum hidrogenul (la apă: 2H4 + O2 la 2H2O), fierul (Fe2+ la Fe3+) sau sulful (2S + 3O2 + 2H2O la 2SO42- + 4H+) și carbonul din CO2. Aceste organisme mai sunt numite și chemolitotrofe, subliniind astfel că se „hrănesc” cu roci.
Suflare. Respirația celulară este procesul de eliberare a energiei chimice stocate în moleculele „alimente” pentru utilizarea ulterioară a acesteia în reacții vitale. Respirația poate fi aerobă și anaerobă. În primul caz, are nevoie de oxigen. Este necesar pentru munca așa-zisului. sistem de transport de electroni: electronii se deplasează de la o moleculă la alta (se eliberează energie) și în cele din urmă se atașează de oxigen împreună cu ionii de hidrogen - se formează apa. Organismele anaerobe nu au nevoie de oxigen, iar pentru unele specii din acest grup este chiar otrăvitoare. Electronii eliberați în timpul respirației sunt atașați la alți acceptori anorganici, cum ar fi nitratul, sulfatul sau carbonatul, sau (într-una dintre formele unei astfel de respirații - fermentație) la o anumită moleculă organică, în special la glucoză. Vezi și METABOLISM.

CLASIFICARE

În majoritatea organismelor, o specie este considerată a fi un grup de indivizi izolat din punct de vedere reproductiv. Într-un sens larg, aceasta înseamnă că reprezentanții unei anumite specii pot produce descendenți fertili, împerechendu-se numai cu propriul lor soi, dar nu și cu indivizii altor specii. Astfel, genele unei anumite specii, de regulă, nu depășesc limitele acesteia. Cu toate acestea, în bacterii, genele pot fi schimbate între indivizi nu numai de specii diferite, ci și de genuri diferite, așa că nu este în întregime clar dacă este legitim să se aplice aici conceptele obișnuite de origine evolutivă și rudenie. În legătură cu aceasta și alte dificultăți, nu există încă o clasificare general acceptată a bacteriilor. Mai jos este una dintre variantele sale utilizate pe scară largă.
REGATUL MONEREI

Phylum Gracilicutes (bacterii Gram-negative cu pereți subțiri)

Clasa Scotobacterii (forme nefotosintetice, de exemplu mixobacterii) Clasa Anoxifotobacterie (forme fotosintetice care eliberează oxigen, de exemplu bacterii cu sulf violet) Clasa Oxifotobacterii (forme fotosintetice care eliberează oxigen, de exemplu cianobacteriile)

Phylum Firmicutes (bacterii Gram pozitive cu pereți groși)

Clasa Firmibacteria (forme cu celule dure, cum ar fi clostridiile)
Clasa Talobacterii (forme ramificate, de exemplu actinomicete)

Filul Tenericutes (bacteriile gram-negative fără perete celular)

Clasa Mollicutes (forme de celule moi, de exemplu micoplasme)

Tip Mendosicutes (bacterii cu perete celular defect)

Clasa Archaebacterii (forme antice, de exemplu, formatori de metan)

Domenii. Studii biochimice recente au arătat că toate procariotele sunt clar împărțite în două categorii: un grup mic de arhebacterii (Archaebacteria - „bacterii antice”) și toate celelalte, numite eubacterii (Eubacteria - „bacteriile adevărate”). Se crede că arheobacterii sunt mai primitive decât eubacterii și mai aproape de strămoșul comun al procariotelor și eucariotelor. Ele diferă de alte bacterii prin câteva caracteristici esențiale, inclusiv compoziția moleculelor de ARN ribozomal (pRNA) implicate în sinteza proteinelor, structura chimică a lipidelor (substanțe asemănătoare grăsimilor) și prezența altor substanțe în peretele celular. a polimerului protein-carbohidrat mureina. În sistemul de clasificare de mai sus, arhebacteriile sunt considerate a fi doar unul dintre tipurile aceluiași regn care include toate eubacteriile. Cu toate acestea, potrivit unor biologi, diferențele dintre arheobacterii și eubacterii sunt atât de profunde încât este mai corect să considerăm arheobacterii din Monera ca un sub-regn separat. Recent, a apărut o propunere și mai radicală. Analiza moleculară a relevat diferențe atât de semnificative în structura genelor între aceste două grupuri de procariote, încât unii consideră prezența lor în același regn de organisme ilogică. În acest sens, s-a propus crearea unei categorii taxonomice (taxon) de rang și mai mare, numind-o domeniu, și împărțirea tuturor viețuitoarelor în trei domenii - Eucarya (eucariote), Archaea (arhea) și Bacteria (eubacteriile actuale). ).

ECOLOGIE

Cele mai importante două funcții ecologice ale bacteriilor sunt fixarea azotului și mineralizarea reziduurilor organice.
Fixarea azotului. Legarea azotului molecular (N2) pentru a forma amoniac (NH3) se numește fixare a azotului, iar oxidarea acestuia din urmă la nitriți (NO-2) și nitrat (NO-3) se numește nitrificare. Acestea sunt procese vitale pentru biosferă, deoarece plantele au nevoie de azot, dar nu pot decât să-și asimileze formele legate. În prezent, aproximativ 90% (aproximativ 90 de milioane de tone) din cantitatea anuală de astfel de azot „fix” este furnizată de bacterii. Restul este produs de uzine chimice sau are loc în timpul descărcărilor fulgerelor. Azotul din aer, care este de cca. 80% din atmosferă, asociată în principal cu genul gram-negativ Rhizobium (Rhizobium) și cianobacteriile. Speciile Rhizobium simbioză cu aproximativ 14.000 de specii de plante leguminoase (familia Leguminosae), care includ, de exemplu, trifoiul, lucerna, soia și mazărea. Aceste bacterii trăiesc în așa-numita. noduli - umflaturi care se formeaza pe radacini in prezenta lor. Bacteriile primesc materie organică (nutriție) de la plantă și, în schimb, furnizează gazdei cu azot legat. Timp de un an, se fixează astfel până la 225 kg de azot la hectar. Plantele non-leguminoase, cum ar fi arinul, intră, de asemenea, în simbioză cu alte bacterii fixatoare de azot. Cianobacteriile fotosintetizează ca plantele verzi, eliberând oxigen. Multe dintre ele sunt, de asemenea, capabile să fixeze azotul atmosferic, care este apoi preluat de plante și în cele din urmă de animale. Aceste procariote servesc ca o sursă importantă de azot fix în sol în general și în câmpurile de orez din Est în special, precum și principalul furnizor pentru ecosistemele oceanice.
Mineralizare. Acesta este numele dat descompunerii reziduurilor organice în dioxid de carbon (CO2), apă (H2O) și săruri minerale. Din punct de vedere chimic, acest proces este echivalent cu arderea, deci necesită o cantitate mare de oxigen. Stratul superior de sol conține de la 100.000 la 1 miliard de bacterii per 1 g, adică. aproximativ 2 tone la hectar. De obicei, toate reziduurile organice, odata ajunse in pamant, sunt oxidate rapid de bacterii si ciuperci. Mai rezistentă la descompunere este o substanță organică maronie numită acid humic, care se formează în principal din lignina conținută în lemn. Se acumulează în sol și își îmbunătățește proprietățile.

BACTERII ȘI INDUSTRIE

Având în vedere varietatea reacțiilor chimice catalizate de bacterii, nu este de mirare că acestea sunt utilizate pe scară largă în producție, în unele cazuri încă din cele mai vechi timpuri. Procariotele împărtășesc gloria unor astfel de ajutoare umane microscopice cu ciupercile, în primul rând drojdia, care asigură majoritatea proceselor de fermentație alcoolică, de exemplu, în fabricarea vinului și a berii. Acum că a devenit posibilă introducerea genelor utile în bacterii, determinându-le să sintetizeze substanțe valoroase, precum insulina, utilizarea industrială a acestor laboratoare vii a primit un nou impuls puternic. Vezi și INGINERIA GENETICĂ.
Industria alimentară.În prezent, bacteriile sunt folosite de această industrie în principal pentru producția de brânzeturi, alte produse lactate fermentate și oțet. Principalele reacții chimice aici sunt formarea acizilor. Astfel, atunci când produc oțet, bacteriile din genul Acetobacter oxidează alcoolul etilic conținut în cidru sau alte lichide la acid acetic. Procese similare apar în timpul varzei murate: bacteriile anaerobe fermentează zahărul conținut în frunzele acestei plante până la acid lactic, precum și acid acetic și diverși alcooli.
Leşierea minereurilor. Bacteriile sunt folosite pentru a leși minereurile sărace, de exemplu. transferul din ele într-o soluție de săruri de metale valoroase, în primul rând cupru (Cu) și uraniu (U). Un exemplu este prelucrarea calcopiritei sau piritei de cupru (CuFeS2). Mulțile din acest minereu sunt udate periodic cu apă care conține bacterii chemolitotrofice din genul Thiobacillus. În cursul activității lor de viață, ei oxidează sulful (S), formând sulfați solubili de cupru și fier: CuFeS2 + 4O2 la CuSO4 + FeSO4. Astfel de tehnologii simplifică foarte mult producția de metale valoroase din minereuri; în principiu, ele sunt echivalente cu procesele care au loc în natură în timpul intemperiilor rocilor.
Reciclarea deșeurilor. Bacteriile servesc și la transformarea deșeurilor, cum ar fi canalizarea, în produse mai puțin periculoase sau chiar utile. Apa uzată este una dintre problemele acute ale omenirii moderne. Mineralizarea lor completă necesită cantități uriașe de oxigen, iar în rezervoarele obișnuite, unde se obișnuiește să se arunce aceste deșeuri, nu mai este suficient să le „neutralizeze”. Soluția constă în aerarea suplimentară a apelor uzate în bazine speciale (aerotancuri): ca urmare, bacteriile mineralizatoare au suficient oxigen pentru a descompune complet materia organică, iar apa potabilă devine unul dintre produsele finale ale procesului în cele mai favorabile cazuri. Precipitatul insolubil rămas pe parcurs poate fi supus fermentației anaerobe. Pentru ca astfel de stații de tratare a apei să ocupe cât mai puțin spațiu și bani, este necesară o bună cunoaștere a bacteriologiei.
Alte utilizări. Alte domenii importante de aplicare industrială a bacteriilor includ, de exemplu, lobul de in, de exemplu. separarea fibrelor sale de filare de alte părți ale plantei, precum și producția de antibiotice, în special streptomicina (bacteriile din genul Streptomyces).

CONTROLUL BACTERIILOR ÎN INDUSTRIE

Bacteriile nu sunt numai benefice; lupta împotriva reproducerii lor în masă, de exemplu, în produsele alimentare sau în sistemele de apă ale fabricilor de celuloză și hârtie, a devenit un întreg domeniu de activitate. Alimentele sunt stricate de bacterii, ciuperci și propriile enzime de autoliză („autodigestie”), cu excepția cazului în care sunt inactivate prin căldură sau prin alte mijloace. Deoarece bacteriile sunt cauza principală a deteriorării, proiectarea unor sisteme eficiente de depozitare a alimentelor necesită cunoașterea limitelor de toleranță ale acestor microorganisme. Una dintre cele mai comune tehnologii este pasteurizarea laptelui, care ucide bacteriile care cauzează, de exemplu, tuberculoza și bruceloza. Laptele se ține la 61-63°C timp de 30 de minute sau la 72-73°C doar 15 secunde. Acest lucru nu afectează gustul produsului, dar inactivează bacteriile patogene. De asemenea, vinul, berea și sucurile de fructe pot fi pasteurizate. Beneficiile depozitării alimentelor la rece sunt cunoscute de mult. Temperaturile scăzute nu ucid bacteriile, dar nu le permit să crească și să se înmulțească. Adevărat, la congelare, de exemplu, până la -25 ° C, numărul de bacterii scade după câteva luni, dar un număr mare dintre aceste microorganisme supraviețuiesc în continuare. La temperaturi sub zero, bacteriile continuă să se înmulțească, dar foarte lent. Culturile lor viabile pot fi păstrate aproape la nesfârșit după liofilizare (congelare - uscare) într-un mediu care conține proteine, cum ar fi serul de sânge. Alte metode bine-cunoscute de conservare a alimentelor includ uscarea (uscarea și afumarea), adăugarea de cantități mari de sare sau zahăr, care este echivalent din punct de vedere fiziologic cu deshidratarea și murarea, de exemplu. plasat într-o soluție acidă concentrată. Cu o aciditate a mediului corespunzătoare pH-ului 4 și mai jos, activitatea vitală a bacteriilor este de obicei foarte inhibată sau oprită.

BACTERII ȘI BOLI

STUDIUL BACTERIILOR

Multe bacterii sunt ușor de crescut în așa-numitele. mediu de cultură, care poate include bulion de carne, proteine ​​parțial digerate, săruri, dextroză, sânge integral, serul acestuia și alte componente. Concentrația bacteriilor în astfel de condiții ajunge de obicei la aproximativ un miliard pe centimetru cub, rezultând un mediu tulbure. Pentru a studia bacteriile, este necesar să se poată obține culturile lor pure, sau clone, care sunt descendenții unei singure celule. Acest lucru este necesar, de exemplu, pentru a determina ce tip de bacterie a infectat pacientul și la ce antibiotic este sensibil acest tip. Probele microbiologice, cum ar fi tampoane prelevate din gât sau răni, mostre de sânge, apă sau alte materiale, sunt puternic diluate și aplicate pe suprafața unui mediu semi-solid: colonii rotunjite se dezvoltă din celule individuale de pe acesta. Agentul de întărire a mediului de cultură este de obicei agar, o polizaharidă obținută din anumite alge marine și aproape indigerabilă de orice tip de bacterie. Mediile de agar sunt folosite sub formă de „frigărui”, adică. suprafețe înclinate formate în eprubete care stau la un unghi mare când mediul de cultură topit se solidifică, sau sub formă de straturi subțiri în vase Petri din sticlă - vase rotunde plate închise cu un capac de aceeași formă, dar puțin mai mare ca diametru. De obicei, după o zi, celula bacteriană are timp să se înmulțească atât de mult încât formează o colonie ușor vizibilă cu ochiul liber. Poate fi transferat într-un alt mediu pentru studii ulterioare. Toate mediile de cultură trebuie să fie sterile înainte ca bacteriile să fie crescute, iar ulterior trebuie luate măsuri pentru a preveni depunerea microorganismelor nedorite pe acestea. Pentru a examina bacteriile crescute în acest fel, o buclă subțire de sârmă este calcinată pe o flacără, mai întâi atinge colonia sau frotiu, iar apoi o picătură de apă depusă pe o lamă de sticlă. Distribuind uniform materialul luat în această apă, paharul este uscat și trecut rapid peste flacăra arzătorului de două sau trei ori (partea cu bacterii trebuie răsturnată în sus): ca urmare, microorganismele, fără a fi deteriorate, sunt ferm atașate de substratul. Pe suprafața preparatului se picura un colorant, apoi paharul se spală în apă și se usucă din nou. Eșantionul poate fi acum vizualizat la microscop. Culturile pure de bacterii sunt identificate în principal după caracteristicile lor biochimice, adică. stabiliți dacă formează gaz sau acizi din anumite zaharuri, dacă sunt capabili să digere proteine ​​(lichefia gelatina), dacă au nevoie de oxigen pentru creștere etc. De asemenea, verifică dacă sunt pătate cu coloranți specifici. Sensibilitatea la anumite medicamente, precum antibioticele, poate fi determinată prin plasarea unor discuri mici de hârtie de filtru îmbibate cu aceste substanțe pe o suprafață inoculată cu bacterii. Dacă orice compus chimic ucide bacteriile, se formează o zonă liberă de ele în jurul discului corespunzător.

Enciclopedia Collier. - Societate deschisă. 2000 .