Бактерии

Когда происходит спорообразование?

Спорообразование происходит, когда:

  • истощается питательный субстрат,
  • отмечается недостаток углерода и азота,
  • накапливается во внутренней среде клетки ионы калия и марганца,
  • изменяется уровень кислотности среды и др.

Спорообразование у бактерий

Этот процесс у бактерий происходит тогда, когда не хватает питания, воздуха, высушена среда обитания, в больших количествах содержатся в ней вредоносные продукты обмена, происходят резкие колебания температуры. Если коротко: спорообразование – это механизм, обеспечивающий выживаемость бактерий в неблагоприятных условиях. Сущность образования спор состоит в том, что снижается активность микробов и уменьшается интенсивность процессов обмена.

Спорообразование – это сложный процесс. Цитоплазма начинает терять влагу, она сгущается и собирается в теле бактерии. Там она покрывается плотной оболочкой в несколько слоев, непроницаемой для различных растворов, и принимает вид нового образования округлой, яйцевидной или овальной формы, которое называют спорой. В плотной оболочке зрелой споры синтез ДНК снижается до минимума. Материнская клетка бактерии разрушается, спора теряет материнский чехол.

Доля оболочки в общем весе споры составляет пятьдесят процентов. Спорообразование – это длительный процесс, для завершения которого необходимо около двадцати часов. Внешний вид клетки может оставаться прежним или изменяться. Это зависит от того, какой размер имеет спора и где она расположена. Если в центре – то клетка становится похожей на лимон, бочонок или веретено.

Спорообразование – это изменение формы клетки, как завершающий этап сложного процесса. Так, например, образование споры столбнячной палочки происходит в конце клетки, в результате чего она приобретает совершенно новую форму и становится похожа на барабанную палочку.

Споровые бактерии более устойчивы к замораживанию, высушиванию, длительному или кратковременному кипячению, воздействию химических веществ. Существуют вегетативные формы образования бактерий и спорообразование. Примеры последних: возбудители таких заболеваний, как сибирская язва, ботулизм, столбняк и некоторые виды сапрофитных обитателей почвы, которых можно обнаружить в навозе.

Прорастание

Когда оболочка споры попадает в благоприятную для нее среду, она начинает набухать. Этот процесс происходит до тех пор, пока оболочка полностью ни разрушится. В то время, когда ткань оболочки разрывается, через этот крупный порыв молодая клетка и попадает во внешнюю среду.

Таким способом спора прорастает в аэробных бактериях. Анаэробные бактерии при спорообразовании не теряют внешнюю клеточную оболочку. С внешней средой спора не соприкасается, ее контакт происходит с клеточной оболочкой. Когда возникают благоприятные условия, питательные вещества внутрь клетки попадают через чехол. Спора начинает прорастать.

Бактерии в моче

Некоторые считают, что наибольшее количество бактерий содержится в моче, но подобное мнение ошибочно. Моча в норме – стерильный продукт. Наличие других агентов означает, что в организме развивается патология.

Если в моче присутствуют патогенные микроорганизмы, такое состояние называется бактериурией. Значит, в организме человека идет воспалительный процесс. Это происходит при различных заболеваниях.

Впрочем, большое количество бактерий в моче может быть обусловлено неправильным сбором биоматериала. Но часто микробы попадают в мочу из кишечника. Такой путь их проникновения называют восходящим.

Если в ходе анализа было выявлено обилие патогенных микроорганизмов в биожидкости, обязательно назначается соответствующая терапия. Бактериурия характеризуется болью внизу живота, частым мочеиспусканием с кровью и отвратительным запахом. Моча может быть мутной, с хлопьями. При воспалении мочевого пузыря температура не повышается, но если инфекция попала в почки – такое вполне возможно.

Происхождение бактерий

Сказать точно, со 100% уверенностью, когда на Земле появились первые бактерии и как это произошло, вряд ли возьмется хотя бы один ученый. И речь идет не только об уважаемых членах научного сообщества, но и о любителях выдвигать полубезумные теории. Что абсолютно точно известно, и это подтверждают палеонтологические исследования, что следы самых древних микробов (цианобактерий) были найдены в отложениях пород, которым 3,5 млрд лет. Есть теория, что именно благодаря жизнедеятельности первых бактерий на земле появился кислород. Правда, процесс этот был несколько продолжительным — около миллиарда лет.Появление нового вещества – кислорода, уничтожило немалую часть одноклеточных анаэробов (не способных расти в кислородной среде) и разделило бактериологический мир на два лагеря: аэробный и анаэробный.
Рис. 1. Портрет Антони ван Левенгука, первого микробиолога и первого человека, который увидел бактерии с помощью микроскопа

Клинические исследования

Проведенные в 10-ом отделении Cтоматологии и челюстно-лицевой хирургии Стоматологического факультета Международного университета Каталонии, доказали, что применение лактобактерий помогает снизить болевые ощущения и трудности с приемом пищи после удаления зубов у взрослых пациентов.

  1. Эффективность применения Асепта «бальзам адгезивный» и Асепта «гель с прополисом» в лечении хронического генерализованного парадонтита и гингивита в стадии обострения (МУЗ «Городская стоматологическая поликлиника №4» г. Брянск, Каминская Т. М.
    Заведующая терапевтическим отделением Каминская Татьяна Михайловна
    МУЗ «Городская стоматологическая поликлиника №4» г. Брянск

  2. Эффективность применения комплексной терапии в лечении заболеваний пародонта. (кафедра пародонтологии СФ ГБОУ ВПО МГМСУИМ.А.И.Евдокимова. Москва.)
    Немерюк Д.А.- доцент, к.м.н., Дикинова Б.С.- аспирант кафедры пародонтологии СФ Царгасова М.О.- аспирант кафедры пародонтологии СФ Яшкова В.В.- аспирант кафедры пародонтологии СФ
    кафедра пародонтологии СФ ГБОУ ВПО МГМСУИМ.А.И.Евдокимова. Москва

  3. Эффективность применения бальзама «Асепта» в лечении пациентов с воспалительными заболеваниями пародонта (д.м.н., профессор Еловикова Т.М., Кафедра терапевтической стоматологии УГМУ. Екатеринбург.)
    д.м.н., профессор Еловикова Т.М.
    Кафедра терапевтической стоматологии УГМУ. Екатеринбург

  4. Применение новых противовоспалительных средств в комплексе лечебно- профилактических мероприятий при заболеваниях пародонта (Е.Д. Кучумова, А.А. Леонтьев, О.В. Калинина, Л.Ю. Орехова, С.Б. Улитовский)
    Е.Д. Кучумова, к.м.н., доцент, А.А. Леонтьев, врач-стоматолог, О.В. Калинина, врач-стоматолог, Л.Ю. Орехова , д.м.н., профессор, завкафедрой, С.Б. Улитовский, д.м.н., проф.
    Кафедра терапевтической стоматологии СПб ГМУ им. акад. И.П. Павлова

Какие заболевания входят в эту группу?

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

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

Питание

Эубактерии делят на две группы в зависимости от типа питания:

  • автотрофные;
  • гетеротрофные.

Автотрофные эубактерии способны осуществлять синтез необходимых органических веществ из окружающей неорганики. Их также разделяют на виды по типу энергии, которую микроорганизмы используют при синтезе.

Автотрофные настоящие бактерии делят на:

  • хемосинтезирующие; представители – железобактерии, бесцветные серобактерии и др.;
  • фотосинтезирующие; представители – пурпурные и зеленые серобактерии.

Если автотрофные эубактерии получают необходимые вещества, синтезируя их, то гетеротрофные питаются уже имеющимися органическими веществами.

Представители сапрофитов перерабатывают органические вещества, источником которых являются неживые организмы. Они ответственны за процессы брожения, когда расщепляются углеродсодержащие вещества, и гниения – когда разлагаются азотсодержащие вещества. Результатом служит выделившаяся энергия, которая используется настоящими бактериями в процессе жизнедеятельности.

Значение сапрофитов в круговороте веществ невозможно переоценить, поскольку именно ими разлагаются все природные соединения.

Симбиотические эубактерии являются частью здоровой микрофлоры человека, животных и растений. Без них невозможны процессы пищеварения, они участвуют в синтезе некоторых витаминов, расщепляют клетчатку и целлюлозу.

Строение бактерий

Бактериальная клетка не имеет оформленного ядра, покрыта оболочкой, состоящей из плазматической мембраны, клеточной стенки и (у многих видов бактерий) внешней слизистой капсулы.

Плазматическая мембрана полупроницаема и обеспечивает избирательное поступление веществ в клетку и выделение в окружающую среду продуктов обмена веществ. Она образует складчатые впячивания внутрь цитоплазмы (мезосомы). На мембранах мезосом находятся различные окислительно-восстановительные ферменты, участвующие в дыхании, и (у фотосинтезирующих бактерий) пигменты, участвующие в фотосинтезе. Т.е. мезосомы выполняют функции митохондрий (синтезируют АТФ), хлоропластов (осуществляют фотосинтез), комплекса Гольджи и эндоплазматической сети (накапливают и преобразуют органические вещества и осуществляют их транспорт внутри клетки и выведение за ее пределы).

Клеточная стенка — тонкая, прочная и эластичная, придает бактериальной клетке определенную форму, защищает ее содержимое от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды и выполняет ряд других функций. Опорным каркасом клеточной стенки служит сетка из одного или несколько слоев муреина. В состав клеточной стенки бактерий не входят хитин и целлюлоза, характерные для клеток грибов и растений.

Слизистая капсула предохраняет клетку от высыхания и является ее защитным покровом, а также служит для образования колоний из отдельных клеток.

Генетический материал бактерий представлен нуклеоидом, не ограниченным мембранами и находящимся в центре клетки.

Нуклеоид (или бактериальная хромосома) — это зона, обычно находящаяся в центре бактериальной клетки, содержащая кольцевую молекулу ДНК и не ограниченная мембранами. Молекула ДНК в нуклеоиде не связана с гистоновыми белками и прикрепляется к выросту цитоплазматической мембраны в одной точке. Нуклеоид является носителем генетической информации и контролирует нормальный ход всех внутриклеточных процессов.

Молекула ДНК у бактерий имеет до 5 000 000 пар нуклеотидов; но суммарное содержание ДНК в одной бактериальной клетке значительно меньше, чем в ядерной (эукариотической).

Цитоплазма бактериальной клетки представляет собой смесь белков, жиров, углеводов, других органических соединений, минеральных веществ и воды и имеет зернистый вид. В ней содержится до 20 тысяч рибосом класса 70S (медленно осаждаемых), на которых синтезируются белки. В цитоплазме бактерий также содержатся многочисленные включения — гранулы запасаемых веществ. У некоторых бактерий в цитоплазме имеются плазмиды — небольшие кольцевые молекулы ДНК, участвующие в обмене генетической информацией между различными бактериальными клетками.

В клетках бактерий отсутствуют митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи и другие органеллы, однако в них хорошо развиты мембранные структуры в виде канальцев, пузырьков и тила-коидов, часто содержащих ферменты и пигменты и являющихся аналогами многих органелл эукариотической клетки.

Жгутики — это органоиды движения бактерий, состоящие из собранных в спираль глобул особого белка — флагеллина. Они берут свое начало под цитоплазматической мембраной, закрепляясь там с помощью пары дисков. Количество жгутиков у бактерии — от I до 50. У одних бактерий жгутики расположены только на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности. Способ расположения жгутиков является характерным признаком при классификации подвижных бактерий.

У некоторых безжгутиковых водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли, позволяющих погружаться в толщу воды, подниматься на ее поверхность или передвигаться в капиллярах почвы.

Обмен веществ

Обменные процессы микробов имеют огромное значение для экосистемы в целом, так как продукты их жизнедеятельности являются связующим звеном для подсистем. По типу обмена веществ микробы делятся на хемосинтезирующие и фотосинтезирующие.

Хемосинтез

Это процесс поглощения энергии, которая высвобождается в процессе химических реакций окисления и восстановления. Для него совершенно не нужен солнечный свет или кислород. Более того, многие бактерии, получающие энергию таким образом, живут в бескислородной среде. Они относятся к  истинным (настоящим) бактериям.

Бактериальный фотосинтез

Это способ получения энергии от солнца. При нем эубактерии собирают солнечный свет при помощи соответствующих пигментов и передают его в реакционные центры, где энергия трансформируется, а после этого аккумулируется.

Какие места заселены бактериями в наибольшей степени?

С бактериями мы сталкиваемся повсеместно, но наибольшее количество бактерий содержится в местах, особенно благоприятных для их роста, развития и размножения. Там должно быть тепло, обязательно наличие питательных веществ. Наличие кислорода не обязательно, потому что некоторое количество микроорганизмов приспособилось из органических веществ синтезировать необходимые для существования вещества. Не всем бактериям нужен свет, хотя его наличие повышает их выживаемость. Даже холод не помешает их распространению.

Итак, где же содержится наибольшее количество микроорганизмов: в воде, воздухе или почве?

Морфология

Подавляющее большинство бактерий (за исключением актиномицетов и нитчатых цианобактерий) одноклеточны. По форме клеток они могут быть шаровидными (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты), реже — звездчатыми, тетраэдрическими, кубическими, C- или O-образными. Формой определяются такие способности бактерий, как прикрепление к поверхности, подвижность, поглощение питательных веществ. Отмечено, например, что олиготрофы, то есть бактерии, живущие при низком содержании питательных веществ в среде, стремятся увеличить отношение поверхности к объёму, например, с помошью образования выростов.

Что такое бактерии

Бактерия представляет собой полноценный, пусть и одноклеточный организм. Она умеет размножаться благодаря делению, чем активно и занимается в природе или внутри человека3.

Далеко не все бактерии вызывают инфекционные заболевания. Некоторые приносят пользу и живут в органах тела. Например, молочнокислые или бифидобактерии, которые обитают в кишечнике и желудочном тракте, активно участвуют в процессе жизнедеятельности человека и фактически составляют часть его иммунной защиты3.

Попадание бактерий в организм повторяет пути вирусов. Но размножение бактерий осуществляется чаще вне клетки, чем внутри нее. Список болезней, которые развиваются в результате их проникновения в тело человека, чрезвычайно велик. Бактерии могут вызывать3:

  • Респираторные болезни (чаще всего их вызывают стафилококки и стрептококки)
  • Инфекции ЖКТ (провоцируются кишечной палочкой и энтерококками)
  • Поражения нервной системы (бывают вызваны менингококками)
  • Ряд заболеваний репродуктивной системы и др.

Размножаясь, они распространяются по кровяному руслу, что приводит к генерализации инфекции и клиническому утяжелению состояния больного. Бактерии также в состоянии подавлять иммунную систему, из-за чего организму становится тяжелее противостоять вирусам3.

Что такое бактерии?

Как мы уже поняли, бактерии являются прокариотами — одноклеточными организмами, которые не обладают клеточными ядрами. Они — самый распространенный вид живых организмов, обитающих на Земле. Так, человеческий организм населяют 39 триллионов бактерий, которые образуют микрофлору (мы уже

рассказывали

про бактерии, живущие на коже). Среди бактерий различают три вида:

симбионтные

,

условно-патогенные

и 

патогенные

бактерии.

Симбионтные

бактерии являются безвредными для человека (их сдерживает иммунная система) и живут с нами в симбиозе.

Условно-патогенные

бактерии, как понятно из названия, не несут опасности для здоровья по умолчанию — они могут стать причиной заболеваний при определенных условиях. Например, из-за общего снижения иммунитета или злоупотребления антибактериальными средствами личной гигиены, из-за который страдает микрофлора слизистых и кожи. Наиболее опасными для человеческого организма являются

патогенные бактерии

, которые вызывают инфекционные заболевания при попадании в организм: туберкулез, сифилис, бактериальную ангину (в прошлом патогенные бактерии провоцировали эпидемии холеры и бубонной чумы).

Что такое некротический фасциит?

Но если бактерии Vibrio vulnificus попадают в открытые раны, начинается кое-что страшное. Они провоцируют развитие некротического фасциита — инфекции, которая в очень быстром темпе уничтожает соединительную оболочку, которая покрывает органы, сосуды и нервы. Все это происходит очень быстро, уже через день после заражения человек испытывает сильнейшие мучения. Если не оказать человеку своевременную помощь, развивается описанный выше сепсис, который и становится причиной смерти. Даже после современных терапий пациенты часто умирают или, в лучшем случае, обходятся ампутированной конечностью или большими шрамами.

Чаще всего бактерии Vibrio vulnificus попадают в организм человека через грязные морепродукты

На самом деле, некротический фасциит могут вызвать и многие другие бактерии. Но в последнее время его провоцируют именно Vibrio vulnificus. Сообщается, что в текущем году во Флориде от болезни умерли 8 человек, причем последняя смерть произошла в сентябре. С чем именно связано большое количество смертей от болезни именно в этом штате, неизвестно. Не исключено, что все пациенты купались в грязной воде, где и подцепили инфекцию. Лето закончилось, вода стала холоднее и люди вряд ли будут купаться, поэтому случаи заражения должны прекратиться.

Опасные бактерии чаще всего попадают в раны через грязную воду

Кто обнаружил бактерии?

  • Первооткрывателем бактерий можно считать голландского ученого Антони ван Левенгука, который первым смог обнаружить их под микроскопом и описать. Это произошло во второй половине 17-го века.
  • Еще половину столетие спустя немецкий ученый Христиан Эренберг дал название этим существам, которое мы используем и поныне – бактерии. Оно заменило первое наименование, введенное Левенгуком – анималькули.
  • В середине 19-го века французский микробиолог Луи Пастер не просто обнаружил отдельные свойства, присущие бактериям, но и начал изучать их физиологию и метаболизм бактерий.
  • Его продолжателем в этом деле стал немецкий коллега Роберт Кох, чьи труды по исследованию возбудителей туберкулеза увенчались нобелевским лауреатством.


Обнаружил особые свойства

Строение бактериальной клетки

Для школы вам достаточно запомнить следующее. У бактериальной клетки есть оболочка, цитоплазма, нуклеоид с ДНК и рибосомы. Всё.

Теперь чуть более детально.

У любой бактериальной клетки есть оболочка. В этой оболочке обычно три слоя:

  1. Слизистый слой.
  2. Клеточная стенка.
  3. Цитоплазматическая мембрана.

Внутри клетки все заполнено цитоплазмой. Это такая жидкость, которая позволяет разным органоидам взаимодействовать друг с другом.

В цитоплазме находится нуклеоид – оболочка, внутри которой располагается кольцевая ДНК. Ученые считают, что нуклеоиды совершенствовались и постепенно превратились в полноценное ядро.

Еще там располагаются рибосомы – органоиды, которые нужны для синтеза белка.

Особенности строения

Клетка бактерии отличается не только тем, что в ней нет ядра, но и отсутствием митохондрий и пластид. ДНК данного прокариота находится в специальной ядерной зоне и имеет вид замкнутого в кольцо нуклеоида. У бактерии строение клетки состоит из клеточной стенки, капсулы, капсулоподобной оболочки, жгутиков, пили и цитоплазматичной мембраны. Внутреннее строение оформляют цитоплазма, гранулы, мезосомы, рибосомы, плазмиды, включения и нуклеоид.

Клеточная стенка бактерии выполняет функцию обороны и опоры. Вещества могут свободно протекать сквозь неё, благодаря проницаемости. Данная оболочка имеет в своем составе пектин и гемицеллюлозу. Некоторые бактерии выделяют особую слизь, которая может помочь защититься от пересыхания. Слизь формирует капсулу – полисахарид по химическому составу. В такой форме бактерия способна переносить даже очень большие температуры. Также она выполняет и другие функции, к примеру слипание с любыми поверхностями.

На поверхности клетки бактерии находятся тонкие белковые ворсинки – пили. Их может быть большая численность. Пили помогают клетке передавать генетический материал, а также обеспечивают слипание с другими клетками.

Под плоскостью стенки находится трехслойная цитоплазматичная мембрана. Она гарантирует транспорт веществ, а также имеет немалую роль в образовании спор.

Цитоплазма бактерий на 75 процентов произведена из воды. Состав цитоплазмы:

  • Рыбосомы;
  • мезосомы;
  • аминокислоты;
  • ферменты;
  • пигменты;
  • сахар;
  • гранулы и включения;
  • нуклеоид.

Обмен веществ у прокариотов возможен, как с участием кислорода, так и без его него. Большая их часть питаются уже готовыми питательными веществами органического происхождения. Очень мало видов способны сами синтезировать органические вещества из неорганических. Это сине-зеленые бактерии и цианобактерии, которые отыграли немалую роль в формировании атмосферы и насыщении её кислородом.

Сколько бактериальных клеток в водных пространствах?

Вода – еще одно место обитания, которое содержит большее количество органики и микроорганизмов, чем воздух. Основная масса обитателей воды попадает туда из земли. На берегах наблюдается больше бактериальных клеток, чем ближе к центру водоема и в его глубинах. К чистой воде относятся артезианские и родниковые источники, потому что они не предоставляют особенно благоприятных условий для обитания бактерий.

В чистой воде содержится до 100-200 бактериальных клеток на 1 мл, в загрязненной – более 300 тысяч. По разработанных нормам, в чистой питьевой воде должно содержаться меньше ста бактерий на 1 миллилитр или менее ста тысяч на 1 литр воды.

На дне и в прибережном иле водоемов содержится немало микроорганизмов. Связано это с тем, что там достаточно питательных элементов (живые существа даже образуют пленку). Пленка в воде содержит серо- и железобактерии, которые окисляют сероводород до серной кислоты. Кстати, этот факт препятствует замору рыбы.

Итак, в воде больше микробов, чем в воздухе.

Внешнее строение

Клетка БактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр… одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт БактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр… постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка БактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр… напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерийБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр… вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают БактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. Она предохраняет бактериюБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр… от высыхания.

На поверхности некоторых бактерийБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр… имеются длинные жгутикиЖгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес… (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиковЖгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес… может во много раз превышать разметы тела БактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. С помощью жгутиковЖгутики – нитевидные структуры, расположенные на поверхности клетки и являющиес… и ворсинок БактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр… передвигаются.


Строение бактериальной клетки