Kā baktērijas izplatās. Baktēriju izplatība: klīniskās izpausmes un profilakse

Baktērijas mūs ieskauj visur, turklāt tās dzīvo cilvēka ķermeņa iekšienē, turklāt milzīgos daudzumos. Mazā izmēra dēļ tos nevar redzēt ar neapbruņotu aci, tomēr tie var radīt gan būtisku kaitējumu, gan labumu. Kopumā baktēriju loma dabā ir milzīga.

Dzīvo būtņu klasifikācija

Ilgu laiku vispār nebija tādas saskaņotas sistēmas, kas atšķirtu organismus. Tomēr slavenais Kārlis Linnejs lika pamatus mūsdienu binominālajai klasifikācijai, identificējot, pēc viņa domām, 3 galvenās grupas: dzīvnieki, augi un minerāli. Viņš arī ierosināja terminu "karaļvalsts".

Pēc tam, attīstoties tehnoloģijām un iegūstot jaunas zināšanas, klasifikācija tika uzlabota; galvenā atšķirība starp tām bija kodola neesamība un klātbūtne šūnās. Mūsdienās ir 8 karaļvalstis ar būtiskām atšķirībām: vīrusi, arhejas, protisti, hromisti, augi, sēnītes, dzīvnieki un baktērijas. Runājot par pēdējiem, mēs visi zinām par to esamību un pastāvīgi sastopamies ar tiem, lai gan mēs tos neredzam. Var pat šķist dīvaini, ka tie tika iedalīti atsevišķai dabas valstībai.

Baktērijas

Šie vienkāršākie dzīvās dabas pārstāvji jau ilgu laiku ir “slēpušies” no cilvēka acīm. Tomēr viņu darbības rezultāti bija acīmredzami jau senos laikos: rūgušpiens, kritušo lapu puve, cukura raudzēšana un daudz kas cits. Tātad baktēriju nozīmi dabā pat ilgi pirms to tūlītējas atklāšanas ir grūti pārvērtēt.

Šī organismu grupa ir viena no vecākajām uz planētas – tās pastāv jau vairāk nekā 3,5 miljardus gadu, un aptuveni trešdaļu no tā laika tās bija vienīgās dzīvās radības uz Zemes. Neskatoties uz to, ka evolūcija tās ir kaut kā skārusi, baktēriju struktūra saglabājas visai primitīva, jo tām nav pat kodola. Un tos šīs karaļvalsts pārstāvjus, kas spēj izdzīvot ekstrēmākajos apstākļos, var pat klasificēt kā vienšūņus. Turklāt tie ir arī lielākā organismu grupa, kas pastāv uz Zemes.

Atklāšana un izpēte

Diezgan ilgu laiku zinātniekiem pat nebija aizdomas, ka pastāv viņiem neredzami organismi. Protams, baktēriju atklājējs 17. gadsimtā bija cilvēks, kurš izgudroja mikroskopu – Holandes iezemietis Entonijs van Lēvenhuks. Viņa instrumenti nodrošināja palielinājumu līdz 160 reizēm, tāpēc zinātnieks pamanīja dīvainas radības ūdens lāsēs, dubļos, zobu aplikumos un daudzās citās vidēs - viņš tos sauca par dzīvnieku kulām. Pētījuma laikā viņš saskārās gan ar dažādiem, gan līdzīgiem organismiem, un viņš tos rūpīgi ieskicēja. Tādējādi tika likti mikrobioloģijas pamati. Pašu nosaukumu “baktērijas” ierosināja Kristians Ērenbergs 1828. gadā.

Šo organismu saistību ar dažādām slimībām pirmo reizi 18. gadsimta beigās paziņoja militārais ārsts D. S. Samoilovičs. Izmantojot mikroskopu, viņš mēģināja atrast mēra izraisītāju, ar kuru viņš saskārās epidēmijas laikā Maskavā. Neskatoties uz to, ka viņam tas neizdevās, viņš pierādīja, ka inficēšanās notiek tikai tiešā saskarē ar pacientu vai viņa lietām. Toreiz tika ierosināta ideja par vakcināciju, izmantojot novājinātus vai nogalinātus mikroorganismus. Vēlāk to ieviesa Anglijā, kad ārsts Edvards Dženers pamanīja pacientu imunitāti pret govs slimību anamnēzē.

Tad vairākus gadu desmitus mikrobioloģija galvenokārt nodarbojās ar informācijas vākšanu un sistematizēšanu un baktēriju nozīmes apzināšanu dabā un dažādos dzīvības procesos. Tad tie tika atšķirti no vīrusiem nopietnu struktūras atšķirību dēļ. Bet dabas dzīvē tas netika uzreiz novērtēts.

Īpatnības

Sakarā ar nepieciešamību pielāgoties, lai izdzīvotu visdažādākajos apstākļos, baktērijām jābūt ne tikai spējai ātri vairoties, bet arī tām ir jābūt dažādai, par ko tiks runāts nedaudz vēlāk.

Visiem organismiem, kas pieder šai valstībai, protams, ir kopīgas iezīmes. Piemēram, tie visi ir prokarioti, tas ir, tiem nav atsevišķa kodola un dažu citu šūnu organellu. Tikmēr tie parasti ir lielāki nekā eikarioti, sasniedzot aptuveni 0,005 milimetrus. Lielākā zinātnei zināmā baktērija nepārsniedz 0,75 mm diametru, un to var redzēt pat ar neapbruņotu aci.

Pirmkārt, šīs karaļvalsts pārstāvjiem ir šūnu siena, kas piešķir šūnai formu, kā arī īpaša gļotādas kapsula, kas pasargā ķermeni no izžūšanas un veicina tā slīdēšanu. Dažreiz šis slānis var būt biezāks nekā pārējā baktērija. Citoplazma, salīdzinot ar citu mikroorganismu šūnām, ir blīvāka un strukturētāka. Visas barības vielas atrodas tieši tajā, jo tajā nav vakuolu. Vēl vienu orgānu, kas palīdz šūnai pārvietoties, var attēlot bārkstiņas uz tās virsmas. Bet tie var nebūt.

Šķirnes

Dzīvās dabas baktērijas galvenokārt atšķiras ar savu šūnu formu, tāpēc tās iedala grupās pēc izskata. Galvenie veidi tiek saukti šādi:

• cocci;
• baciļi;
• Vibrio;
• spirohetas;
• spirilla;
• streptokoki;
• stafilokoki.

Turklāt pastāv atšķirība, pamatojoties uz dzīvībai piemērotu apstākļu veidu. Sniegsim piemēru. Tos organismus, kas var pastāvēt bez skābekļa, sauc par anaerobiem. Turklāt mikrobiologi izšķir gramnegatīvo un Šeit mēs runājam tikai par reakciju uz īpašu krāsvielu, kas ir atkarīga no šūnas membrānas struktūras. ir biezāks aizsargapvalks.

Izplatīšanās

Viņi dzīvo visur, tāpēc viņi ir spiesti pieņemt tik mainīgas formas. Vulkāniskās atveres un ledus tuksneši, jūras dzīles un kalnu apgabali, kas ir nabadzīgi ar skābekli - baktērijas var atrast visur. Tas ir iespējams tikai to pārsteidzošās vitalitātes un ātrās vairošanās dēļ: vienkārša sadalīšana var notikt aptuveni ik pēc 20 minūtēm.

Starp citu, dzīvības turpināšanai pilnīgi nepiemērotos apstākļos dzīvās baktērijas var veidot tā sauktās sporas, tas ir, transformēties formā, kas piemērota transportēšanai ar vēju vai ūdeni. Kad vide atkal kļūst pietiekami labvēlīga, mikroorganismi atkal iegūst veģetatīvu formu un rada jaunu koloniju. Tas saglabā un turpina baktēriju izplatību dabā.

Nozīme un loma

Šo mazo organismu darbības nozīmi nevar pārvērtēt. Baktēriju loma dabā ir patiešām milzīga. Pirmkārt, tieši viņiem mēs esam parādā par sarežģītu dzīvības formu esamību to pašreizējā formā. Galu galā, kā bieži sauc cianobaktērijas, tās faktiski radīja atmosfēru un uztur skābekļa līmeni vajadzīgajā līmenī. Līdz šim šie pasaules okeāna dzīlēs dzīvojošie mikroorganismi ģenerē vairāk nekā pusi no O 2.

Varbūt otrā svarīgākā baktēriju loma dabā ir to līdzdalība organisko vielu pārstrādē. Arī mūsdienu pasauli bez tā ir grūti iedomāties. Ir vesela saprofītu organismu klase (kurā ietilpst arī baktērijas). Tie tieši piedalās vielu apritē dabā, sadalot organisko audu paliekas minerālvielās, kas nepieciešamas augu barošanai. Tātad šīs "drupatas" ir jebkuras ekosistēmas neatņemama sastāvdaļa.

Vēl viena svarīga baktēriju loma dabā ir dažu vielu pārvēršana citās, lai gan tas ne vienmēr ir vēlams. Raugs ļauj ražot mīklu un alkoholu, kā arī kefīru, biezpienu, jogurtu un citus līdzīgus produktus. Bet tas vēl nav viss. Padomājiet par baktērijām, kas veido zīdītāju zarnu mikrofloru. Tie ļauj gremošanas sistēmai tik efektīvi absorbēt labvēlīgās vielas, kas nonāk organismā kopā ar pārtiku.

Aizsardzība

Tomēr baktēriju loma dabā neaprobežojas tikai ar pozitīviem aspektiem. Tātad ir patogēni, kas izraisa nopietnas slimības, tāpēc bieži vien ir jāatbrīvojas no nevēlamiem "viesiem". Lai to paveiktu, ir ne tikai elementāra higiēna, tas ir, roku un ķermeņa mazgāšana ar ziepēm, bet arī dezinfekcija, kā arī dažādu priekšmetu un virsmu sterilizācija. Pasākumi aizsardzībai pret baktērijām var ietvert vārīšanu un ilgstošu pakļaušanu karsta tvaika iedarbībai, apstrādei ar spirta šķīdumiem vai hlora savienojumiem, kā arī ultravioleto gaismu. Ja viss ir izdarīts pareizi, lielākā daļa patogēno šūnu mirst.

Pārtikas produkti arī tiek pakļauti dažādām pārstrādes metodēm: pasterizācija, konservēšana, vārīšana, cepšana, sautēšana, cepšana utt. Tas ļauj pagarināt to derīguma termiņu un padarīt tos drošus patēriņam. Taču visaptverošai aizsardzībai pret baktērijām var būt arī negatīvā puse: nepieciešamība vienmēr būt modram var vājināt imūnsistēmu. Tāpēc jums nevajadzētu būt pārāk dedzīgam cīņā pret baktērijām.

Baktērijas ir salīdzinoši vienkārši mikroskopiski vienšūnas organismi.

Baktēriju forma(28. att.). Atkarībā no šūnas formas izšķir baktērijas: sfēriskus kokus, nūjiņveida baciļus, komata formas vibrio, spirālveida spirilu. Ļoti bieži baktērijas veido kopas garu izliektu ķēžu, grupu un plēvju veidā. Dažām baktērijām ir viena vai vairākas flagellas. Starp baktērijām ir mobilās un nekustīgās formas. Kustīgie pārvietojas viļņveidīgu kontrakciju dēļ vai ar flagellas palīdzību.

Rīsi. 28. Baktēriju šūnu forma un izmērs

Lielākā daļa baktēriju ir bezkrāsainas. Tikai daži ir violeti vai zaļi.

Baktēriju struktūra. Baktēriju šūnas ieskauj blīva membrāna, pateicoties kurai tās saglabā nemainīgu formu. Sastāvā un struktūrā baktēriju šūnu sienas būtiski atšķiras no augu membrānām. Šūnai nav izveidots kodols, kas ir atdalīts no citoplazmas ar kodola apvalku. Kodolviela lielākajā daļā baktēriju izplatās citoplazmā (29. att.).

Rīsi. 29.Baktērijas šūnas uzbūve

Baktēriju izplatīšanās. Uz Zemes praktiski nav vietas, kur netiktu atrastas baktērijas. Tie dzīvo Antarktīdas ledū -83 °C temperatūrā un karstajos avotos, kuru temperatūra sasniedz +85-90 °C. Īpaši daudz to ir augsnē. 1 g augsnes var saturēt simtiem miljonu baktēriju.

Ventilējamo un nevēdināmo telpu gaisā baktēriju skaits ir atšķirīgs. Tādējādi klasē pēc ventilācijas pirms nodarbības sākuma baktēriju ir 13 reizes mazāk nekā tajā pašā telpā pēc nodarbības.

Baktēriju dzīves apstākļi ir dažādi. Dažiem no tiem nepieciešams atmosfēras skābeklis, citiem tas nav vajadzīgs un spēj dzīvot bezskābekļa vidē.

Baktēriju uzturs. Lielākā daļa baktēriju barojas ar gatavām organiskām vielām. Tikai dažas no tām, piemēram, zili zaļās baktērijas jeb cianobaktērijas spēj radīt organiskas vielas no neorganiskām. Viņiem bija svarīga loma skābekļa uzkrāšanā Zemes atmosfērā.

Baktēriju reprodukcija. Baktērijas vairojas, sadalot vienu šūnu divās daļās. Labvēlīgos apstākļos šūnu dalīšanās daudzās baktērijās var notikt ik pēc 20-30 minūtēm. Ar tik strauju vairošanos vienas baktērijas pēcnācēji 5 dienās spēj izveidot masu, kas varētu piepildīt visas jūras un okeānus. Tomēr dabā tas nenotiek, jo lielākā daļa baktēriju ātri iet bojā saules gaismas, žāvēšanas, barības trūkuma, uzkarsēšanas līdz 65-100 ° C, dezinfekcijas līdzekļu ietekmē, sugu cīņas rezultātā utt.

Tikai daži baktēriju veidi veido īpašas šūnas - sporas (no grieķu "spora" - sēklas), ar kuru palīdzību tās var vairoties.

Nelabvēlīgos apstākļos (barības trūkums, mitrums, pēkšņas temperatūras izmaiņas) baktērijas šūnas citoplazma, sarukt, attālinās no mātes čaumalas, kļūst noapaļota un savā virsmā veido jaunu, blīvāku apvalku (30. att.). ). Šādu baktēriju šūnu sauc arī par sporu (no grieķu vārda "spora" - sēklas). Dažu baktēriju sporas ļoti ilgi saglabājas visnelabvēlīgākajos apstākļos. Tie var izturēt žāvēšanu, karstumu un salu, un nemirst uzreiz pat verdošā ūdenī. Sporas viegli izplatās ar vēju, ūdeni utt. To ir daudz gaisā un augsnē. Labvēlīgos apstākļos sporas uzdīgst un kļūst par dzīvu baktēriju. Sporas lielākajā daļā baktēriju ir pielāgošanās izdzīvošanai nelabvēlīgos apstākļos.

Rīsi. 30. Strīda veidošanās

Jauni jēdzieni

Kā mēs varam izskaidrot baktēriju plašo izplatību uz mūsu planētas?

Uzdevumi

1. Kartupeļu bumbuļus nomazgā, nenomizojot, sagriež šķēlēs. Ierīvē šķēles ar krītu un ievieto Petri trauciņā. Novietojiet krūzi siltā vietā ar temperatūru 25-30 °C. Pēc 2-3 dienām uz šķēles virsmas veidojas blīva, saburzīta plēve. Ierīvējiet nelielu plēves gabalu ūdens pilē un mikroskopā pārbaudiet kartupeļu nūju baktērijas. Tie ir kustīgi, ar karogiem un var veidot sporas.
2. Lai iegūtu Bacillus subtilis kultūru, ielieciet nedaudz siena kolbā ar ūdeni, pārklājiet kolbas kaklu ar vati un vāriet saturu 15 minūtes, lai iznīcinātu citas baktērijas, kas varētu atrasties kolbā. Bacillus subtilis vārot nemirst. Filtrējiet iegūto siena infūziju un vairākas dienas novietojiet to telpā ar temperatūru 20-25 ° C. Bacillus subtilis savairosies, un drīz vien uzlējuma virsmu klās baktēriju plēvīte.

   Izmantojot stikla stienīti, pārnesiet plēves gabalu uz stikla priekšmetstikliņa, pārklājiet to ar segstikliņu un pārbaudiet to mikroskopā. Zem vāka pievienojiet pilienu metilēnzilā vai ar ūdeni atšķaidītas tintes. Uz zila fona baktērijas ir daudz redzamākas. Daži no tiem ir kustīgi, savukārt nekustīgajiem iekšpusē ir spīdīgi ovāli veidojumi. Šīs ir debates.

3. Lielākā daļa baktēriju iet bojā +65-100 °C temperatūrā, bet dažu no tām sporas iztur uzkaršanu līdz +140 °C un atdzišanu līdz -253 °C.

   Sildiet filtrēto infūziju. Uzziniet, kādā temperatūrā Bacillus subtilis baktērijas mirst.

Vai tu to zini...

Ir tā sauktās plēsīgās baktērijas. Tās ir koloniālās baktērijas. Viņu šūnas ir savienotas ar tiltiem un veido sava veida slazdošanas tīklu. Pārvietojoties, šāda kolonija uztver un sagremo mazus dzīvos organismus.

Baktēriju izplatība uz planētas

Baktērijas dabā ir plaši izplatītas: tās mīt gaisā, ūdenī un augsnē, kā arī ir sastopamas dzīvos organismos.

Baktērijas atrastas pat okeāna dibenā vairāku kilometru dziļumā, termālajos avotos, kur ūdens temperatūra sasniedz 90$^\circ$, un naftu nesošās bumbiņās.

Baktērijas spēj eksistēt apstākļos, kur citi dzīvi organismi vispār nenotiek.

Galvenais baktēriju izplatīšanās avots ir augsne. To veicina:

• liela daudzuma barības vielu klātbūtne (minerālu, organisko);
• pietiekams substrāta mitrums,
• pasargājot tos no tieša saules starojuma un pēkšņām temperatūras svārstībām.

1. piemērs

Vislielākais baktēriju skaits ir atrodams dziļumā līdz $30$ cm.Smilšainā augsnē to ir mazāk nekā melnzemi. Viens grams melnās augsnes satur apmēram 10 miljardus dolāru baktēriju.

Baktēriju milzīgā loma augšņu bagātināšanas un veidošanās procesos, to auglības paaugstināšanā.

Organiskās vielas sadalās - mirušo dzīvnieku un mirušo augu atliekas, kas iekrīt augsnē. Pateicoties tam, veidojas neorganiskas vielas, kas vēlāk var kalpot par barības bāzi citiem organismiem, galvenokārt augiem, un tajā pašā laikā izdalās ogļskābā gāze, kas nepieciešama augu fotosintēzei. Baktērijas veido lielu humusa daudzumu pēc augsnes papildu mēslošanas ar kūtsmēsliem, audzējot daudzgadīgus un viengadīgus zālaugu augus, kuros mirst daudzas saknes. Skābekļa klātbūtnē augsnē baktērijas īsā laika periodā pārvērš humusu minerālos, kas nepieciešami augu, tostarp kultivēto, uzturam.

Lielāko daļu baktēriju var atrast augsnēs, kas satur daudz organisko atlieku (kultivētas, mēslotas, pietiekami mitras)

Patogēnas (slimību izraisošas) baktērijas atrodamas arī augsnē. Tie nonāk zemē kopā ar dzīvnieku līķiem, sadzīves un rūpnieciskajiem atkritumiem. Tie var būt nopietnu slimību izraisītāji – stingumkrampji, botulisms, gāzes gangrēna u.c.

Augsne ir galvenais baktēriju iekļūšanas gaisā un ūdenī avots.

Ūdens mikroflora

Ūdens ir labvēlīga vide baktēriju dzīvībai.

Ūdens piesārņojums var sasniegt līdz pat miljonam baktēriju uz USD 1 ml.

Baktērijas iekļūst rezervuāros ar augsnes notekūdeņiem, no gaisa utt.

Baktēriju skaits ūdenī ir atkarīgs no tā rakstura. Atklāto rezervuāru ūdeņos ir visvairāk baktēriju, un artēziskajos ūdeņos ir daudz mazāk, jo tie iziet cauri augsnes slāņiem un daļēji attīrās.

Ūdens ir patogēno baktēriju izplatīšanās avots, īpaši dizentērijas, vēdertīfa, holēras un citu infekciju epidēmiju laikā. Tos var uzglabāt ūdenī vairākus mēnešus.

Rūpnieciskie un sadzīves notekūdeņi, kā arī lietus ūdeņi, kuros no gaisa un augsnes virsmas nonāk liels skaits baktēriju, ir galvenais dabisko ūdenstilpņu bakteriālā piesārņojuma avots.

Šādi notekūdeņi satur lielu skaitu ķīmisku savienojumu - hlorīdus, amonjaku, sērūdeņradi, slāpekļskābes un fosforskābes sāļus.

Attīrītos notekūdeņus un dzeramo ūdeni dezinficē, apstarojot ar ultravioletajiem stariem un ozonējot.

Gaisa mikroflora

Gaiss tiek uzskatīts par visnelabvēlīgāko vidi baktēriju pastāvēšanai, jo tā mitrums ir zemāks nekā nepieciešams to attīstībai un nesatur nepieciešamās barības vielas.

Baktērijas nonāk gaisā ar putekļiem. Gaisā tie vai nu mirst, vai arī to sporas paliek uz augsnes un priekšmetu virsmas.

• Pieaugot augstumam, baktēriju skaits gaisā samazinās.Atmosfēras apakšējie slāņi ir vairāk apdzīvoti ar baktērijām.

2. piemērs

Virs okeānu, mežu, sniegotu līdzenumu un kalnu virsotņu virsmas gandrīz nav baktēriju, taču virs zemes virsmas to ir daudz vairāk.

• Baktēriju daudzums gaisā ir atkarīgs no tuvuma apdzīvotām vietām.

3. piemērs

Lielo pilsētu gaiss satur vairāk baktēriju nekā pilsētu un ciematu gaiss.

• Vasarā baktēriju ir vairāk nekā aukstajā sezonā.

4. piemērs

1 kubikmetrs gaisa satur desmitiem tūkstošu dažādu baktēriju.

Gaisa mikroflorā ir arī dažādas patogēnās baktērijas: tuberkulozes, meningīta, elpceļu infekciju izraisītāji u.c.

Cilvēka ķermeņa mikroflora

Baktērijas pastāvīgi dzīvo arī uz cilvēka ādas un ķermeņa iekšienē. Saziņas rezultātā ar dabu un citiem cilvēkiem notiek mikrofloras apmaiņa. Baktērijas nonāk cilvēka ķermenī ar ūdeni, pārtiku un no gaisa.

Mutes dobuma mikroflora ir ļoti daudzveidīga. Mitrums, temperatūra, siekalu sārmaina reakcija, pārtikas pārpalikumi - tas viss veicina baktēriju attīstību.

Uzņēmumā ir daudz mikrokoku, stafilokoku, streptokoku, spirohetu, vibrio, baciļu. Kariesa, zobu aplikuma un mandeles bojātie zobi tiek dāsni apsēti ar mikrobiem.

Elpošanas orgāniem nav pastāvīgas mikrofloras un tie ir pilnībā atkarīgi no baktēriju satura ieelpotā gaisā.

Kuņģa-zarnu trakta mikroflora ir dāsna un daudzveidīga. E. coli un daži cocci pastāvīgi dzīvo zarnās.

Cilvēka rokas kļūst piesārņotas ar mikrobiem no vides (gaisa, priekšmetiem). Uz rokām var atrast ļoti dažādas cilvēka veselībai bīstamas baktērijas, kas izraisa dizentēriju, salmonelozi, vēdertīfu, hepatītu u.c.

1. piezīme

Dzīve uz Zemes nav iespējama bez baktēriju vitālās aktivitātes, jo tās piedalās vielu apritē dabā, veicot ķīmiskas transformācijas, kas nav pieejamas ne dzīvniekiem, ne augiem.

Baktērijas ir vecākā organismu grupa, kas pašlaik pastāv uz Zemes. Pirmās baktērijas, iespējams, parādījās pirms vairāk nekā 3,5 miljardiem gadu, un gandrīz miljardu gadu tās bija vienīgās dzīvās būtnes uz mūsu planētas. Tā kā šie bija pirmie dzīvās dabas pārstāvji, viņu ķermenim bija primitīva uzbūve.

Laika gaitā to struktūra kļuva sarežģītāka, taču līdz pat šai dienai baktērijas tiek uzskatītas par primitīvākajiem vienšūnas organismiem. Interesanti, ka dažas baktērijas joprojām saglabā savu seno senču primitīvās iezīmes. To novēro baktērijās, kas dzīvo karstos sēravotos un bezskābekļa dubļos rezervuāru apakšā.

Lielākā daļa baktēriju ir bezkrāsainas. Tikai daži ir violeti vai zaļi. Bet daudzu baktēriju kolonijām ir spilgta krāsa, ko izraisa krāsainas vielas izdalīšanās vidē vai šūnu pigmentācija.

Baktēriju pasaules atklājējs bija 17. gadsimta holandiešu dabaszinātnieks Antonijs Lēvenhuks, kurš pirmais radīja perfektu palielināmo mikroskopu, kas objektus palielina 160-270 reizes.

Baktērijas tiek klasificētas kā prokariotes un tiek klasificētas atsevišķā valstībā - Baktērijas.

Ķermeņa forma

Baktērijas ir daudz un dažādi organismi. Tās atšķiras pēc formas.

Baktērijas nosaukums	Baktēriju forma	Baktēriju attēls
Cocci		Lodveida
Bacillus		Stieņa formas
Vibrio		Komatveida
Spirillum		Spirāle
Streptokoki		Cocci ķēde
Stafilokoks		Koku kopas
Diplokoks		Divas apaļas baktērijas, kas ievietotas vienā gļotādas kapsulā

Pārvadāšanas metodes

Starp baktērijām ir mobilās un nekustīgās formas. Kustības pārvietojas viļņveidīgu kontrakciju dēļ vai ar flagellas (savītu spirālveida pavedienu) palīdzību, kas sastāv no īpaša proteīna, ko sauc par flagellīnu. Var būt viena vai vairākas flagellas. Dažās baktērijās tie atrodas vienā šūnas galā, citās - divos vai pa visu virsmu.

Bet kustība ir raksturīga arī daudzām citām baktērijām, kurām trūkst flagellas. Tādējādi baktērijas, kas no ārpuses pārklātas ar gļotām, spēj slīdēt.

Dažām ūdens un augsnes baktērijām, kurām nav flagellas, citoplazmā ir gāzes vakuoli. Šūnā var būt 40-60 vakuolu. Katrs no tiem ir piepildīts ar gāzi (domājams, slāpekli). Regulējot gāzes daudzumu vakuolos, ūdens baktērijas var iegrimt ūdens stabā vai pacelties uz tās virsmu, un augsnes baktērijas var pārvietoties augsnes kapilāros.

Dzīvotne

Savas organizācijas vienkāršības un nepretenciozitātes dēļ baktērijas ir plaši izplatītas dabā. Baktērijas ir sastopamas visur: pat vistīrākā avota ūdens pilē, augsnes graudos, gaisā, akmeņos, polārajā sniegā, tuksneša smiltīs, okeāna dibenā, eļļā, kas iegūta no liela dziļuma, un pat karsto avotu ūdens, kura temperatūra ir aptuveni 80ºC. Viņi dzīvo uz augiem, augļiem, dažādiem dzīvniekiem un cilvēkiem zarnās, mutes dobumā, ekstremitātēs un uz ķermeņa virsmas.

Baktērijas ir mazākās un daudzskaitlīgākās dzīvās būtnes. Mazā izmēra dēļ tie viegli iekļūst plaisās, spraugās vai porās. Ļoti izturīgs un pielāgots dažādiem dzīves apstākļiem. Tie panes žāvēšanu, lielu aukstumu un karsēšanu līdz 90ºC, nezaudējot savu dzīvotspēju.

Uz Zemes praktiski nav tādas vietas, kur baktērijas netiktu atrastas, bet dažādos daudzumos. Baktēriju dzīves apstākļi ir dažādi. Dažiem no tiem nepieciešams atmosfēras skābeklis, citiem tas nav vajadzīgs un spēj dzīvot bezskābekļa vidē.

Gaisā: baktērijas paceļas augšējos atmosfēras slāņos līdz 30 km. un vēl.

Īpaši daudz to ir augsnē. 1 g augsnes var saturēt simtiem miljonu baktēriju.

Ūdenī: ūdens virszemes slāņos atklātos rezervuāros. Noderīgās ūdens baktērijas mineralizē organiskās atliekas.

Dzīvos organismos: patogēnās baktērijas nokļūst organismā no ārējās vides, bet tikai labvēlīgos apstākļos izraisa slimības. Simbiotiķi dzīvo gremošanas orgānos, palīdzot sadalīt un uzņemt pārtiku, sintezēt vitamīnus.

Ārējā struktūra

Baktērijas šūna ir pārklāta ar īpašu blīvu apvalku - šūnas sieniņu, kas veic aizsargfunkcijas un atbalsta funkcijas, kā arī piešķir baktērijai paliekošu, raksturīgu formu. Baktērijas šūnu siena atgādina augu šūnas sienu. Tas ir caurlaidīgs: caur to barības vielas brīvi nokļūst šūnā, un vielmaiņas produkti iziet vidē. Nereti baktērijas rada papildu aizsargslāni ar gļotām uz šūnas sieniņas – kapsulu. Kapsulas biezums var būt daudzkārt lielāks par pašas šūnas diametru, taču tas var būt arī ļoti mazs. Kapsula nav būtiska šūnas sastāvdaļa, tā veidojas atkarībā no apstākļiem, kādos atrodas baktērijas. Tas pasargā baktērijas no izžūšanas.

Dažu baktēriju virspusē ir garas karogs (viena, divas vai daudzas) vai īsas plānas bārkstiņas. Ziedu garums var būt daudzkārt lielāks par baktērijas ķermeņa izmēru. Baktērijas pārvietojas ar flagellas un bārkstiņu palīdzību.

Iekšējā struktūra

Baktēriju šūnas iekšpusē ir blīva, nekustīga citoplazma. Tam ir slāņaina struktūra, tajā nav vakuolu, tāpēc dažādas olbaltumvielas (enzīmi) un rezerves barības vielas atrodas pašā citoplazmas vielā. Baktēriju šūnām nav kodola. Viela, kas satur iedzimtu informāciju, ir koncentrēta viņu šūnas centrālajā daļā. Baktērijas, - nukleīnskābe - DNS. Bet šī viela nav izveidota kodolā.

Baktēriju šūnas iekšējā organizācija ir sarežģīta, un tai ir savas specifiskās īpašības. Citoplazmu no šūnas sienas atdala citoplazmas membrāna. Citoplazmā ir galvenā viela jeb matrica, ribosomas un neliels skaits membrānu struktūru, kas veic dažādas funkcijas (mitohondriju analogi, endoplazmatiskais tīkls, Golgi aparāts). Baktēriju šūnu citoplazmā bieži ir dažādu formu un izmēru granulas. Granulas var sastāvēt no savienojumiem, kas kalpo kā enerģijas un oglekļa avots. Tauku pilieni ir atrodami arī baktēriju šūnā.

Šūnas centrālajā daļā ir lokalizēta kodolviela - DNS, kas nav norobežota no citoplazmas ar membrānu. Tas ir kodola analogs - nukleoīds. Nukleoīdam nav membrānas, kodola vai hromosomu kopas.

Ēšanas metodes

Baktērijām ir dažādas barošanas metodes. Starp tiem ir autotrofi un heterotrofi. Autotrofi ir organismi, kas spēj patstāvīgi ražot organiskas vielas savai uzturam.

Augiem ir nepieciešams slāpeklis, bet paši nevar absorbēt slāpekli no gaisa. Dažas baktērijas apvieno gaisā esošās slāpekļa molekulas ar citām molekulām, kā rezultātā veidojas augiem pieejamas vielas.

Šīs baktērijas apmetas jauno sakņu šūnās, kā rezultātā uz saknēm veidojas sabiezējumi, ko sauc par mezgliņiem. Šādi mezgliņi veidojas uz pākšaugu dzimtas augu un dažu citu augu saknēm.

Saknes nodrošina baktērijas ar ogļhidrātiem, bet baktērijas nodrošina saknes ar slāpekli saturošām vielām, kuras augs var uzņemt. Viņu kopdzīve ir abpusēji izdevīga.

Augu saknes izdala daudz organisko vielu (cukurus, aminoskābes un citas), ar kurām barojas baktērijas. Tāpēc īpaši daudz baktēriju apmetas augsnes slānī, kas ieskauj saknes. Šīs baktērijas pārvērš mirušos augu atliekas augiem pieejamās vielās. Šo augsnes slāni sauc par rizosfēru.

Pastāv vairākas hipotēzes par mezgliņu baktēriju iekļūšanu sakņu audos:

• caur epidermas un garozas audu bojājumiem;
• caur sakņu matiņiem;
• tikai caur jauno šūnu membrānu;
• pateicoties pavadošajām baktērijām, kas ražo pektinolītiskos enzīmus;
• B-indoletiķskābes sintēzes stimulēšanas dēļ no triptofāna, kas vienmēr atrodas augu sakņu sekrēcijās.

Mezglu baktēriju ievadīšanas process sakņu audos sastāv no divām fāzēm:

• sakņu matiņu infekcija;
• mezgliņu veidošanās process.

Vairumā gadījumu invāzijas šūna aktīvi vairojas, veido tā sauktos infekcijas pavedienus un šādu pavedienu veidā pārvietojas augu audos. Mezglu baktērijas, kas rodas no infekcijas pavediena, turpina vairoties saimniekaudi.

Augu šūnas, kas piepildītas ar ātri vairojošām mezgliņu baktēriju šūnām, sāk strauji dalīties. Jauna mezgliņa savienojums ar pākšaugu sakni tiek veikts, pateicoties asinsvadu-šķiedru saišķiem. Funkcionēšanas periodā mezgliņi parasti ir blīvi. Līdz brīdim, kad notiek optimāla aktivitāte, mezgliņi iegūst rozā krāsu (pateicoties leghemoglobīna pigmentam). Tikai tās baktērijas, kas satur leghemoglobīnu, spēj piesaistīt slāpekli.

Mezglu baktērijas rada desmitiem un simtiem kilogramu slāpekļa mēslojuma uz hektāru augsnes.

Vielmaiņa

Baktērijas atšķiras viena no otras savā vielmaiņā. Dažos tas notiek ar skābekļa piedalīšanos, citās - bez tā.

Lielākā daļa baktēriju barojas ar gatavām organiskām vielām. Tikai dažas no tām (zili zaļas vai zilaļģes) spēj radīt organiskas vielas no neorganiskām. Viņiem bija svarīga loma skābekļa uzkrāšanā Zemes atmosfērā.

Baktērijas absorbē vielas no ārpuses, saplēš to molekulas gabalos, no šīm daļām saliek čaulu un papildina to saturu (tā tās aug), un izmet nevajadzīgās molekulas. Baktērijas apvalks un membrāna ļauj tai absorbēt tikai nepieciešamās vielas.

Ja baktērijas apvalks un membrāna būtu pilnībā necaurlaidīgi, šūnā neiekļūtu nekādas vielas. Ja tie būtu caurlaidīgi visām vielām, šūnas saturs sajauktos ar barotni – šķīdumu, kurā dzīvo baktērija. Lai izdzīvotu, baktērijām ir nepieciešams apvalks, kas ļauj iziet cauri nepieciešamām vielām, bet ne nevajadzīgām vielām.

Baktērija absorbē barības vielas, kas atrodas tās tuvumā. Kas notiek tālāk? Ja tas var pārvietoties patstāvīgi (pārvietojot zizli vai atgrūžot gļotas), tad tas kustas, līdz atrod nepieciešamās vielas.

Ja tas nevar kustēties, tad gaida, kamēr difūzija (vienas vielas molekulu spēja iekļūt citas vielas molekulu biezoknī) atnes tai nepieciešamās molekulas.

Baktērijas kopā ar citām mikroorganismu grupām veic milzīgu ķīmisko darbu. Pārvēršot dažādus savienojumus, tie saņem dzīvībai nepieciešamo enerģiju un uzturvielas. Metabolisma procesi, enerģijas iegūšanas metodes un nepieciešamība pēc materiāliem to ķermeņa vielu veidošanai baktērijās ir dažādi.

Citas baktērijas apmierina visas savas vajadzības pēc oglekļa, kas nepieciešamas organisko vielu sintēzei organismā uz neorganisko savienojumu rēķina. Tos sauc par autotrofiem. Autotrofās baktērijas spēj sintezēt organiskās vielas no neorganiskām. Starp tiem ir:

Ķīmijsintēze

Starojuma enerģijas izmantošana ir vissvarīgākais, bet ne vienīgais veids, kā radīt organiskās vielas no oglekļa dioksīda un ūdens. Ir zināmas baktērijas, kas kā enerģijas avots šādai sintēzei izmanto nevis saules gaismu, bet gan ķīmisko saišu enerģiju, kas rodas organismu šūnās noteiktu neorganisko savienojumu - sērūdeņraža, sēra, amonjaka, ūdeņraža, slāpekļskābes, dzelzs savienojumu - oksidēšanās laikā. dzelzs un mangāns. Viņi izmanto organiskās vielas, kas veidojas, izmantojot šo ķīmisko enerģiju, lai izveidotu sava ķermeņa šūnas. Tāpēc šo procesu sauc par ķīmijsintēzi.

Vissvarīgākā ķīmiski sintētisko mikroorganismu grupa ir nitrificējošās baktērijas. Šīs baktērijas dzīvo augsnē un oksidē amonjaku, kas veidojas organisko atlieku sadalīšanās laikā līdz slāpekļskābei. Pēdējais reaģē ar augsnes minerālu savienojumiem, pārvēršoties slāpekļskābes sāļos. Šis process notiek divos posmos.

Dzelzs baktērijas pārvērš dzelzi par dzelzi oksīdu. Iegūtais dzelzs hidroksīds nosēžas un veido tā saukto purva dzelzsrūdu.

Daži mikroorganismi pastāv molekulārā ūdeņraža oksidācijas dēļ, tādējādi nodrošinot autotrofisku uztura metodi.

Ūdeņraža baktēriju raksturīga iezīme ir spēja pāriet uz heterotrofisku dzīvesveidu, ja tās tiek nodrošinātas ar organiskiem savienojumiem un ūdeņraža neesamību.

Tādējādi ķīmijautotrofi ir tipiski autotrofi, jo tie patstāvīgi sintezē nepieciešamos organiskos savienojumus no neorganiskām vielām un neņem tos gatavus no citiem organismiem, piemēram, heterotrofiem. Ķīmijautotrofās baktērijas atšķiras no fototrofiskajiem augiem ar to pilnīgu neatkarību no gaismas kā enerģijas avota.

Baktēriju fotosintēze

Dažas pigmentu saturošas sēra baktērijas (violeta, zaļa), kas satur specifiskus pigmentus - bakteriohlorofilus, spēj absorbēt saules enerģiju, ar kuras palīdzību to organismos esošais sērūdeņradis tiek sadalīts un atbrīvo ūdeņraža atomus, lai atjaunotu atbilstošos savienojumus. Šim procesam ir daudz kopīga ar fotosintēzi un tas atšķiras tikai ar to, ka purpursarkanajās un zaļajās baktērijās ūdeņraža donors ir sērūdeņradis (reizēm karbonskābes), bet zaļajos augos tas ir ūdens. Abos no tiem ūdeņraža atdalīšana un pārnešana tiek veikta absorbēto saules staru enerģijas dēļ.

Šo baktēriju fotosintēzi, kas notiek bez skābekļa izdalīšanās, sauc par fotoreducēšanu. Oglekļa dioksīda fotoreducēšana ir saistīta ar ūdeņraža pārnešanu nevis no ūdens, bet no sērūdeņraža:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Ķīmijsintēzes un baktēriju fotosintēzes bioloģiskā nozīme planētu mērogā ir salīdzinoši neliela. Sēra aprites procesā dabā nozīmīgu lomu spēlē tikai ķīmiskās sintētiskās baktērijas. Uzsūcas zaļajos augos sērskābes sāļu veidā, sērs tiek samazināts un kļūst par olbaltumvielu molekulu sastāvdaļu. Tālāk, kad atmirušās augu un dzīvnieku atliekas iznīcina pūšanas baktērijas, sērūdeņraža veidā izdalās sērs, ko sēra baktērijas oksidē līdz brīvam sēram (vai sērskābei), veidojot augsnē sulfītus, kas ir pieejami augiem. Ķīmiskās un fotoautotrofās baktērijas ir būtiskas slāpekļa un sēra ciklā.

Sporulācija

Sporas veidojas baktēriju šūnas iekšpusē. Sporulācijas procesa laikā baktēriju šūnā notiek vairāki bioķīmiski procesi. Brīvā ūdens daudzums tajā samazinās un fermentatīvā aktivitāte samazinās. Tādējādi tiek nodrošināta sporu noturība pret nelabvēlīgiem vides apstākļiem (augsta temperatūra, augsta sāls koncentrācija, žāvēšana utt.). Sporulācija ir raksturīga tikai nelielai baktēriju grupai.

Sporas ir neobligāts baktēriju dzīves cikla posms. Sporulācija sākas tikai ar barības vielu trūkumu vai vielmaiņas produktu uzkrāšanos. Baktērijas sporu veidā ilgstoši var palikt miera stāvoklī. Baktēriju sporas var izturēt ilgstošu vārīšanu un ļoti ilgu sasalšanu. Kad rodas labvēlīgi apstākļi, sporas uzdīgst un kļūst dzīvotspējīgas. Baktēriju sporas ir adaptācija, lai izdzīvotu nelabvēlīgos apstākļos.

Pavairošana

Baktērijas vairojas, sadalot vienu šūnu divās daļās. Sasniedzot noteiktu izmēru, baktērija sadalās divās identiskās baktērijās. Tad katrs no tiem sāk baroties, aug, dalās utt.

Pēc šūnu pagarināšanas pamazām veidojas šķērseniskā starpsiena, un tad atdalās meitas šūnas; Daudzās baktērijās noteiktos apstākļos pēc dalīšanās šūnas paliek savienotas raksturīgās grupās. Šajā gadījumā atkarībā no dalīšanas plaknes virziena un dalījumu skaita rodas dažādas formas. Vairošanās ar pumpuru veidošanu notiek kā izņēmums baktērijām.

Labvēlīgos apstākļos šūnu dalīšanās daudzās baktērijās notiek ik pēc 20-30 minūtēm. Ar tik strauju vairošanos vienas baktērijas pēcnācēji 5 dienās spēj veidot masu, kas var piepildīt visas jūras un okeānus. Vienkāršs aprēķins parāda, ka dienā var izveidoties 72 paaudzes (720 000 000 000 000 000 000 šūnas). Pārrēķinot uz svaru - 4720 tonnas. Tomēr dabā tas nenotiek, jo lielākā daļa baktēriju ātri iet bojā saules gaismas ietekmē, izžūstot, barības trūkuma, uzkarsēšanas līdz 65-100ºC, sugu cīņas rezultātā utt.

Baktērija (1), uzņemot pietiekami daudz pārtikas, palielinās izmērs (2) un sāk gatavoties reprodukcijai (šūnu dalīšanās). Tās DNS (baktērijā DNS molekula ir noslēgta gredzenā) dubultojas (baktērija rada šīs molekulas kopiju). Abas DNS molekulas (3, 4) ir piestiprinātas pie baktērijas sienas un, baktērijai pagarinoties, attālinās (5, 6). Vispirms sadalās nukleotīds, tad citoplazma.

Pēc divu DNS molekulu diverģences uz baktērijas parādās sašaurināšanās, kas pakāpeniski sadala baktērijas ķermeni divās daļās, no kurām katra satur DNS molekulu (7).

Gadās (Bacillus subtilis), ka divas baktērijas salīp kopā un starp tām veidojas tilts (1,2).

Džemperis transportē DNS no vienas baktērijas uz otru (3). Nokļūstot vienā baktērijā, DNS molekulas savijas, dažās vietās salīp kopā (4) un pēc tam apmainās ar sekcijām (5).

Baktēriju loma dabā

Gyre

Baktērijas ir vissvarīgākā saikne vispārējā vielu ciklā dabā. Augi veido sarežģītas organiskas vielas no oglekļa dioksīda, ūdens un minerālsāļiem augsnē. Šīs vielas atgriežas augsnē ar mirušām sēnītēm, augiem un dzīvnieku līķiem. Baktērijas sadala sarežģītas vielas vienkāršās, kuras pēc tam izmanto augi.

Baktērijas iznīcina mirušo augu un dzīvnieku līķu kompleksās organiskās vielas, dzīvo organismu ekskrēcijas un dažādus atkritumus. Barojot ar šīm organiskajām vielām, saprofītiskās sabrukšanas baktērijas pārvērš tās humusā. Tie ir sava veida mūsu planētas sakārtotāji. Tādējādi baktērijas aktīvi piedalās vielu apritē dabā.

Augsnes veidošanās

Tā kā baktērijas ir izplatītas gandrīz visur un sastopamas milzīgā daudzumā, tās lielā mērā nosaka dažādus dabā notiekošos procesus. Rudenī kokiem un krūmiem krīt lapas, stiebrzālēm iet bojā virszemes dzinumi, nobirst vecie zari, ik pa laikam nobirst veco koku stumbri. Tas viss pamazām pārvēršas humusā. 1 cm3. Meža augsnes virskārtā ir simtiem miljonu vairāku sugu saprofītu augsnes baktēriju. Šīs baktērijas humusu pārvērš dažādās minerālvielās, kuras no augsnes var absorbēt augu saknes.

Dažas augsnes baktērijas spēj absorbēt slāpekli no gaisa, izmantojot to dzīvībai svarīgos procesos. Šīs slāpekli fiksējošās baktērijas dzīvo neatkarīgi vai apmetas pākšaugu saknēs. Iekļūstot pākšaugu saknēs, šīs baktērijas izraisa sakņu šūnu augšanu un mezgliņu veidošanos uz tām.

Šīs baktērijas ražo slāpekļa savienojumus, ko izmanto augi. Baktērijas iegūst ogļhidrātus un minerālsāļus no augiem. Tādējādi starp pākšaugu un mezgla baktērijām pastāv cieša saistība, kas ir labvēlīga gan vienam, gan otram organismam. Šo parādību sauc par simbiozi.

Pateicoties simbiozei ar mezgliņu baktērijām, pākšaugi bagātina augsni ar slāpekli, palīdzot palielināt ražu.

Izplatība dabā

Mikroorganismi ir visuresoši. Vienīgie izņēmumi ir aktīvo vulkānu krāteri un nelielas teritorijas sprāgstošas ​​atombumbu epicentros. Ne Antarktīdas zemās temperatūras, ne verdošās geizeru straumes, ne piesātinātie sāls šķīdumi sāls baseinos, ne stiprā kalnu virsotņu insolācija, ne skarbā kodolreaktoru apstarošana netraucē mikrofloras pastāvēšanu un attīstību. Visas dzīvās būtnes pastāvīgi mijiedarbojas ar mikroorganismiem, bieži vien ir ne tikai to krātuves, bet arī izplatītāji. Mikroorganismi ir mūsu planētas vietējie iedzīvotāji, kas aktīvi pēta visneticamākos dabiskos substrātus.

Augsnes mikroflora

Baktēriju skaits augsnē ir ārkārtīgi liels – simtiem miljonu un miljardu īpatņu uz gramu. Augsnē to ir daudz vairāk nekā ūdenī un gaisā. Kopējais baktēriju skaits augsnēs mainās. Baktēriju skaits ir atkarīgs no augsnes veida, to stāvokļa un slāņu dziļuma.

Uz augsnes daļiņu virsmas mikroorganismi atrodas nelielās mikrokolonijās (katrā pa 20-100 šūnām). Tie bieži veidojas organisko vielu recekļu biezumā, uz dzīvām un mirstošām augu saknēm, tievos kapilāros un iekšā kunkuļos.

Augsnes mikroflora ir ļoti daudzveidīga. Šeit ir dažādas baktēriju fizioloģiskās grupas: pūšanas baktērijas, nitrificējošās baktērijas, slāpekli fiksējošās baktērijas, sēra baktērijas uc starp tām ir aerobās un anaerobās, sporu un nesporu formas. Mikroflora ir viens no augsnes veidošanās faktoriem.

Mikroorganismu attīstības zona augsnē ir zona, kas atrodas blakus dzīvo augu saknēm. To sauc par rizosfēru, un tajā esošo mikroorganismu kopumu sauc par rizosfēras mikrofloru.

Rezervuāru mikroflora

Ūdens ir dabiska vide, kurā mikroorganismi attīstās lielā skaitā. Lielākā daļa no tiem nonāk ūdenī no augsnes. Faktors, kas nosaka baktēriju skaitu ūdenī un barības vielu klātbūtni tajā. Tīrākie ūdeņi ir no artēziskajiem akām un avotiem. Atvērtās ūdenskrātuves un upes ir ļoti bagātas ar baktērijām. Lielākais baktēriju skaits ir atrodams ūdens virszemes slāņos, tuvāk krastam. Attālinoties no krasta un palielinoties dziļumam, baktēriju skaits samazinās.

Tīrā ūdenī ir 100-200 baktērijas uz ml, un piesārņotā ūdenī ir 100-300 tūkstoši vai vairāk. Apakšējā dūņās ir daudz baktēriju, īpaši virsmas slānī, kur baktērijas veido plēvi. Šī plēve satur daudz sēra un dzelzs baktēriju, kas oksidē sērūdeņradi līdz sērskābei un tādējādi novērš zivju bojāeju. Dūņos ir vairāk sporu nesošo formu, savukārt ūdenī dominē nesporas formas.

Pēc sugu sastāva ūdens mikroflora ir līdzīga augsnes mikroflorai, taču ir arī specifiskas formas. Iznīcinot dažādus ūdenī nonākušos atkritumus, mikroorganismi pamazām veic tā saukto bioloģisko ūdens attīrīšanu.

Gaisa mikroflora

Gaisa mikroflora ir mazāka nekā augsnes un ūdens mikroflora. Baktērijas paceļas gaisā ar putekļiem, var tur kādu laiku palikt, un pēc tam nosēsties uz zemes virsmas un iet bojā no uztura trūkuma vai ultravioleto staru ietekmē. Mikroorganismu skaits gaisā ir atkarīgs no ģeogrāfiskās zonas, reljefa, gada laika, putekļu piesārņojuma uc katrs putekļu plankums ir mikroorganismu nesējs. Lielākā daļa baktēriju atrodas gaisā virs rūpniecības uzņēmumiem. Laukos gaiss ir tīrāks. Tīrākais gaiss ir virs mežiem, kalniem un sniegotām vietām. Augšējos gaisa slāņos ir mazāk mikrobu. Gaisa mikroflorā ir daudz pigmentētu un sporu saturošu baktēriju, kas ir izturīgākas par citām pret ultravioletajiem stariem.

Cilvēka ķermeņa mikroflora

Cilvēka ķermenis, pat pilnīgi vesels, vienmēr ir mikrofloras nesējs. Cilvēka ķermenim saskaroties ar gaisu un augsni, uz apģērba un ādas nogulsnējas dažādi mikroorganismi, arī patogēnie (stingumkrampju baciļi, gāzes gangrēna u.c.). Visbiežāk pakļautās cilvēka ķermeņa daļas ir piesārņotas. Uz rokām atrodami E. coli un stafilokoki. Mutes dobumā ir vairāk nekā 100 veidu mikrobu. Mute ar savu temperatūru, mitrumu un barības vielu atliekām ir lieliska vide mikroorganismu attīstībai.

Kuņģī notiek skāba reakcija, tāpēc lielākā daļa tajā esošo mikroorganismu mirst. Sākot no tievās zarnas, reakcija kļūst sārmaina, t.i. labvēlīgs mikrobiem. Mikroflora resnajā zarnā ir ļoti daudzveidīga. Katrs pieaugušais ik dienas ar ekskrementiem izdala aptuveni 18 miljardus baktēriju, t.i. vairāk indivīdu nekā cilvēku uz zemeslodes.

Iekšējos orgānos, kas nav saistīti ar ārējo vidi (smadzenes, sirds, aknas, urīnpūslis utt.), parasti nav mikrobu. Mikrobi šajos orgānos iekļūst tikai slimības laikā.

Baktērijas vielu ciklā

Mikroorganismiem kopumā un jo īpaši baktērijām ir liela nozīme bioloģiski svarīgajos vielu ciklos uz Zemes, veicot ķīmiskas transformācijas, kas ir pilnīgi nepieejamas ne augiem, ne dzīvniekiem. Dažādus elementu cikla posmus veic dažāda veida organismi. Katras atsevišķas organismu grupas pastāvēšana ir atkarīga no elementu ķīmiskās transformācijas, ko veic citas grupas.

Slāpekļa cikls

Slāpekļa savienojumu cikliskajai transformācijai ir galvenā loma nepieciešamo slāpekļa formu apgādē biosfēras organismiem ar dažādām uztura vajadzībām. Vairāk nekā 90% no kopējā slāpekļa fiksācijas notiek dažu baktēriju metaboliskās aktivitātes dēļ.

Oglekļa cikls

Organiskā oglekļa bioloģiskai pārvēršanai oglekļa dioksīdā, ko pavada molekulārā skābekļa samazināšanās, ir nepieciešama dažādu mikroorganismu kopīga vielmaiņas aktivitāte. Daudzas aerobās baktērijas veic pilnīgu organisko vielu oksidāciju. Aerobos apstākļos organiskie savienojumi sākotnēji tiek sadalīti fermentācijas ceļā, un fermentācijas organiskie gala produkti tiek tālāk oksidēti anaerobās elpošanas ceļā, ja ir neorganiskie ūdeņraža akceptori (nitrāti, sulfāti vai CO 2 ).

Sēra cikls

Sērs ir pieejams dzīviem organismiem galvenokārt šķīstošu sulfātu vai reducētu organisko sēra savienojumu veidā.

Dzelzs cikls

Dažās saldūdens tilpnēs ir liela reducēto dzelzs sāļu koncentrācija. Šādās vietās veidojas specifiska baktēriju mikroflora – dzelzs baktērijas, kas oksidē reducēto dzelzi. Tie piedalās purva dzelzsrūdu un ar dzelzs sāļiem bagātu ūdens avotu veidošanā.

Baktērijas ir senākie organismi, kas arhejā parādījās apmēram pirms 3,5 miljardiem gadu. Apmēram 2,5 miljardus gadu viņi dominēja uz Zemes, veidojot biosfēru un piedalījās skābekļa atmosfēras veidošanā.

Baktērijas ir vieni no vienkāršāk strukturētajiem dzīviem organismiem (izņemot vīrusus). Tiek uzskatīts, ka tie ir pirmie organismi, kas parādījās uz Zemes.

Baktērijas 1676. gadā aprakstīja holandiešu dabaszinātnieks Antonijs van Lēvenhuks. Tie ir prokariotiski mikroskopiski organismi. Baktēriju šūnu izmēri svārstās vidēji no 0,1 līdz 10 mikroniem. Baktēriju ķermenis sastāv no vienas šūnas, bet baktērijas var veidot kolonijas bumbiņu, pavedienu, plēvju veidā. Daudzšūnu pārstāvji ir sastopami starp zilaļģēm (zilaļģēm). Baktēriju šūnām nav izveidots kodols. Baktēriju ģenētisko aparātu attēlo viena apļveida DNS molekula (baktēriju hromosoma), kas noteiktā vietā ir piestiprināta pie šūnas membrānas un citoplazmā aizņem vietu, ko sauc par nukleoīdu. Baktērijām trūkst eikariotu šūnām raksturīgo membrānas organellu: endoplazmatiskā tīkla, Golgi aparāta, mitohondriju, plastidu un virkni citu. Baktēriju ribosomas ir mazākas nekā eikariotu ribosomas. Baktērijas šūnu no ārējās vides atdala tipiskas struktūras plazmas membrāna. Ārpus membrānas baktēriju šūna ir pārklāta ar stingru šūnas sieniņu, kas ietver polisaharīdu mureīnu. Šūnu siena ir ūdens, jonu un zemas molekulmasas savienojumu caurlaidīga, bet necaurlaidīga lielām polimēru molekulām. Baktērijām uz šūnas sienas var būt kapsula vai gļotu slāņi. Šie veidojumi kalpo kā papildu aizsardzība šūnām un ir iesaistīti koloniju veidošanā. Plazmas membrāna veido invaginācijas šūnā, ko sauc par mezosomām; Fermenti, kas piedalās elpošanas procesos, ir lokalizēti uz to virsmas. Fotosintēzes baktērijās fotosintētiskie pigmenti ir iestrādāti plazmas membrānas invaginācijās. Ir nekustīgas un kustīgas baktērijas. Kustīgajām baktērijām ir viena vai vairākas flagellas. Baktēriju flagellas ir strukturētas savādāk nekā eikariotu. Tie ir dobs īpašu proteīnu cilindrs un nav pārklāti ar citoplazmas membrānu.

Baktērijas var iedalīt četros galvenajos veidos, pamatojoties uz to šūnu formu.

Baciļi ir nūjiņas formas. Starp tiem ir gan atsevišķi (Escherichia coli), gan savākti ķēdēs (sibīrijas mēra izraisītājs).

Cocci ir sfēriskas formas. Ja tie ir sakārtoti pa pāriem, tie ir diplokoki (pneimonijas izraisītājs), ja tie veido šūnu ķēdes, tad tie ir streptokoki (kakla sāpju, skarlatīna izraisītāji), ja tie ir sagrupēti kamolos, kas atgādina ķekaru. vīnogu, tad tie ir stafilokoki (izraisa saindēšanos ar pārtiku).

Vibrios ir baktērijas, kurām ir izliekta forma, kas atgādina komatu (holēras izraisītāju).

Spirillas ir pavedieniem līdzīgas vai spirāli savītas šūnas. Spirohetes ir tām līdzīgas. Spirillas un spirohetas atšķiras viena no otras pēc to kustības veida.

Ja rodas nelabvēlīgi apstākļi, dažas baktērijas veido sporas ar biezām sienām. Sporas ir endogēnas izcelsmes, tas ir, tās veidojas šūnu iekšienē un nekalpo vairošanai, bet gan nelabvēlīgu apstākļu izturēšanai un izplatībai. Sporas spēj izturēt karstumu, hipotermiju un starojumu un var palikt dzīvas gadu desmitiem.

Baktērijas vairojas, vienkārši sadalot šūnu uz pusēm (binārā dalīšanās). Pirms šūnu dalīšanās DNS molekula dubultojas. Dažās baktērijās dalīšanās var notikt ik pēc 20 minūtēm. Baktērijas var apmainīties ar ģenētisko materiālu. Šo procesu sauc par ģenētisko rekombināciju. Baktērijās ir trīs formas: transformācija, konjugācija (nejaukt ar seksuālo konjugācijas procesu aļģēs un ciliātos!) un transdukcija.

Autotrofās baktērijas izmanto neorganiskos oglekļa savienojumus (galvenokārt oglekļa dioksīdu), lai sintezētu savas organiskās vielas. Tie izmanto vai nu gaismu kā enerģijas avotu (fotoautotrofi: cianobaktērijas, purpursarkanās baktērijas, zaļās baktērijas), vai ķīmisko enerģiju, kas iegūta neorganisko vielu oksidēšanās rezultātā (ķīmoautotrofi: sēra baktērijas, nitrificējošās baktērijas, dzelzs baktērijas, ūdeņraža baktērijas). Baktērijas, kurām ir zaļie pigmenti, bakteriohlorofili, ir fotoautotrofas. Dažās no tām fotosintēze notiek anaerobos apstākļos bez skābekļa izdalīšanās (anoksigēnā fotosintēze). Cianobaktērijās fotosintēze notiek ar skābekļa izdalīšanos (skābekļa fotosintēze). Ķīmijautotrofu grupā ietilpst nitrificējošas baktērijas, kas var oksidēt amoniju par nitrātiem. Slāpekli fiksējošās baktērijas molekulāro slāpekli pārvērš nitrātos. Bezkrāsainās sēra baktērijas oksidē sērūdeņradi par molekulāro sēru, un, ja trūkst sērūdeņraža, tās pārvērš sēru sērskābē un sērskābē. Dzelzs baktērijas oksidē divvērtīgo dzelzi par trīsvērtīgo dzelzi, pateicoties to darbībai proterozoja laikmetā (Krivoy Rog atradne) veidojās dzelzsrūdas atradnes. Ūdeņraža baktērijas oksidē molekulāro ūdeņradi ūdenī.

Īpaši interesantas ir simbiotiskās baktērijas, kas ir cieši saistītas ar citiem dzīviem organismiem, izmantojot simbiotisku attiecību veidu. Piemēram, mezgliņu baktērijas (pieder pie ģints

Rhizobium), kas veido mezgliņus uz pākšaugu saknēm, brīvi dzīvo augsnē, bet tie spēj fiksēt molekulāro slāpekli tikai simbiozē ar augiem. Tie spēj fiksēt molekulāro slāpekli un pārvērst to formā, kas ir pieejama augiem.

Augs nodrošina baktērijas ar barības vielām un rada tām nepieciešamos dzīves apstākļus, un baktērijas apgādā augus ar slāpekli. Baktērijas ir visuresošas. Visvairāk baktēriju dzīvo augsnē – 1 g auglīgas aramzemes satur vairākus miljardus to. Augsnes floru galvenokārt pārstāv pūšanas baktērijas. Tie sadala organiskās atliekas (augu un dzīvnieku mirušos ķermeņus) vielās, ko augi patērē: oglekļa dioksīdu, ūdeni un minerālsāļus. Šo procesu sauc par organisko atlieku mineralizāciju. Jo vairāk baktēriju augsnē, jo intensīvāks ir mineralizācijas process un līdz ar to augstāka augsnes auglība. Augsnē var būt arī patogēnas baktērijas un to sporas (stingumkrampji). Baktērijas ūdenī nonāk galvenokārt no augsnes. Saprofītiskās baktērijas koncentrējas rezervuāru dibenā, tās sadala mirušās organiskās vielas, kas nogulsnējas uz grunts,

tas ir, tās pilda tādu pašu lomu kā augsnes baktērijas. Koncentrēšanās

Baktēriju skaits ūdenī ir ievērojami zemāks nekā augsnē. 1 cm ūdens parasti satur līdz 400 000 baktēriju. Ūdenī var atrasties arī patogēnas baktērijas – holēras, tularēmijas u.c. izraisītāji.Vismazāk baktēriju atrodas gaisā, taču to skaits ievērojami palielinās iekštelpās, pārpildītās vietās. Vismazāk baktēriju ir skuju koku mežu, īpaši priežu mežu, gaisā. Skujkoku augu sveķainajiem izdalījumiem piemīt baktericīdas īpašības. Apdzīvotās vietās, īpaši industriālās pilsētās, palielinās baktēriju skaits gaisā, jo tās nosēžas uz putekļu suspensijas, ko satur gaisā pārpalikums. Pārpildītās vietās gaiss satur ļoti daudz dažādu patogēno baktēriju un to sporu (tuberkuloze, tonsilīts). Baktērijas ir sastopamas arī bezskābekļa vidē (dziļās augsnes slāņos, dūņās, ūdens stabā). Dažas baktērijas ir pielāgojušās dzīvošanai zemā temperatūrā; piemēram, 1 g ledus Antarktīdā tika atrastas aptuveni 100 baktērijas. Citi, gluži pretēji, var dzīvot karstajos avotos, izturot temperatūru līdz 80 ° C. Baktērijas dzīvo uz augu, dzīvnieku un cilvēku virsmām vai to iekšpusē.

Baktērijas tieši piedalās vielu apritē dabā, iznīcinot atmirušās organiskās vielas un tādējādi veicina šo vielu uzsūkšanos augos.

Fotosintēzes laikā zilaļģes izdala skābekli. Pateicoties šai organismu grupai, aptuveni pirms 2 miljardiem gadu atmosfērā sākās molekulārā skābekļa uzkrāšanās. Šo baktēriju darbības rezultātā mainījās atmosfēras gāzu sastāvs un izveidojās ozona ekrāns.

Baktērijām ir svarīga loma atmosfēras slāpekļa piesaistē. To vidū ir gan brīvi dzīvojošas baktērijas (Azotobacter), gan simbiozē dzīvojošas mezgliņu baktērijas. Padarot augiem pieejamu atmosfēras slāpekli, tie palielina augsnes auglību.

Cianobaktērijas ir daļa no ķērpjiem. Daudzas simbiotiskas baktērijas dzīvo zīdītāju zarnās kā simbionti, piemēram, E. coli. Viņi daļēji sadala šķiedrvielas, kuras šie dzīvnieki nespēj sagremot. Viņu dzīves procesā tiek sintezēti normālai dzīvei nepieciešamie B vitamīni un K vitamīns. Ja zarnās nav baktēriju, dzīvniekiem un cilvēkiem attīstās slimība - disbioze.

Piesārņoto notekūdeņu attīrīšanā tiek izmantota baktēriju spēja sadalīt organiskās vielas.

Pārtikas rūpniecībā baktērijas tiek izmantotas fermentācijas procesos, lai ražotu raudzētus piena produktus, sieru, sviestu un dārzeņu kodināšanu. Ķīmiskajā rūpniecībā baktērijas izmanto spirtu, etiķskābes, acetona, cukuru un polimēru ražošanai.

Baktērijas tiek izmantotas mikrobioloģiskajā rūpniecībā, lai ražotu antibiotikas, vitamīnus, hormonus un fermentus. Baktērijas tiek plaši izmantotas gēnu inženierijā. Tādējādi, pārnesot šūnās baktēriju gēnus, kas kodē insulīna sintēzi cilvēka organismā, bija iespējams iegūt cilvēka insulīnu.

Baktērijām var būt arī negatīva loma. Tie var sabojāt sienu, barību, pārtiku, kā arī sabojāt grāmatas un manuskriptus. Zilaļģes izraisa ūdens ziedēšanu, kas kaitīgi ietekmē citu ūdenstilpju iemītnieku - bezmugurkaulnieku un zivju eksistenci. Baktērijas izraisa augu, dzīvnieku un cilvēku slimības. Cilvēkiem baktērijas ir tādu slimību izraisītāji kā vēdertīfs, holēra, mēris, Sibīrijas mēris, tuberkuloze, tonsilīts uc Infekcija var notikt gan saskarsmē ar slimiem cilvēkiem, gan caur ūdeni, gaisu, pārtiku un personīgās higiēnas priekšmetiem. Infekcijas slimību patogēnu apkarošanas pasākumi ietver: aizsargvakcināciju veikšanu, ūdens avotu un pārtikas produktu uzraudzību, pārtikas pasterizāciju un termisko apstrādi, higiēnas pamatprasību ievērošanu, telpu dezinfekciju, medicīnisko instrumentu un pārsēju sterilizāciju u.c.

Izvēlieties vienu pareizo atbildi.

1. Lielākās baktērijas mēra aptuveni

1) 10_5 m 2) 10 collas 8 m 3) 1 mm 4) 1 cm

2. Bumbveida baktērijas sauc

1) spirilla 3) vibrios

2) cocci 4) baciļi

3. Holēras izraisītājs ir

1) streptokoks 3) vibrio

2) bacilis 4) spiroheta

4. Baktērijas spēj pārvietoties, izmantojot

1) flagellas 3) parapodijas

2) pseidopods 4) skropstas

5. Saprotrofās baktērijas barojas

1) dzīvās šūnas

2) mirušie organismi

3) neorganiskā viela

4) ar kādu no iepriekš minētajām metodēm

6. Mixotrophic baktērijas ietver

1) gonokoki

2) pienskābes baktērijas

3) Sibīrijas mēra patogēni

4) slāpekli fiksējošās baktērijas

7. Fotoautotrofi ir

1) zilaļģes

2) slāpekli fiksējošās baktērijas

3) patogēnās baktērijas

4) denitrificējošas baktērijas

8. Sporas baktērijās kalpo tam

1) aktīva kustība

2) bezdzimuma vairošanās

3) dzimumvairošanās

4) piedzīvo nelabvēlīgus apstākļus

9. Baktēriju sporas ir visneaizsargātākās pret

1) vārot

2) sasalšana

3) dehidratācija

4) ultravioletais starojums

10. Atbilstoši uztura veidam pieder pūšanas baktērijas

11. Lielākā daļa baktēriju uz tilpuma vienību dzīvo

1) purva ūdens 3) pilsētas gaiss

2) auglīgās augsnes slānis 4) okeāns

12. Slāpekli fiksējošās baktērijas ir

1) pienskābes baktērijas

2) sabrukšanas baktērijas

3) spirta fermentācijas baktērijas

4) mezgliņu baktērijas

13. Koha zizlis attiecas uz

1) augsnes baktērijas

2) sabrukšanas baktērijas

3) patogēnās baktērijas

4) etiķskābes baktērijas

14. Cilvēka simbionts ir

1) Azotobacter 3) Escherichia coli

2) Vibrio cholerae 4) Staphylococcus aureus

15. Baktērijas ir patogēni

2) hepatīts

3) masaliņas

4) Sibīrijas mēris

Izvēlieties trīs pareizās atbildes.

16. Baktērijām nav

1) šūnu siena

4) citoplazma

5) Golgi aparāts

6) endoplazmatiskais tīkls

17. Ģenētiskās rekombinācijas formas baktērijās ir

1) transkripcija

2) pārraide

3) transformācija

4) transdukcija

5) konjugācija

6) translokācija

18. Ķīmoautotrofi ir

1) pienskābes baktērijas

2) etiķskābes baktērijas

3) spirta fermentācijas baktērijas

4) nitrificējošās baktērijas

5) ūdeņraža baktērijas

6) dzelzs baktērijas

19. Baktērijas ir patogēni

2) holēra 5)

3) stingumkrampji 6)

20. Baciļi ir patogēni

1) tīfs 4)

2) sifiliss 5)

3) tuberkuloze 6)

Uzdevumu atslēgas

Mēs iesakām lasīt

Bērni

Kāpēc palielinās zobu jutīgums: iemesli un ko ar to darīt?

Deguns

Mūsdienu zinātnes un izglītības problēmas

Bērni

Kā ārstēt fekālo enterokoku sievietēm un vīriešiem!

Deguns

Asiņošanas problēma pēc intrauterīnās ierīces (IUD) uzstādīšanas

Rīkle

Kādai jābūt izlādei pēc spoles uzstādīšanas?

Simptomi

Prezentācija par bioloģiju "akūtu elpceļu infekciju un gripas profilakse"