Большинство людей рассматривают разные организмы-бактерии исключительно как вредные частицы, способные провоцировать развитие разных патологических состояний. Тем не менее, как утверждают ученые, мир этих организмов очень разнообразен. Существуют откровенно опасные бактерии, несущие опасность нашему телу, но есть и полезные – те, которые обеспечивают нормальное функционирование наших органов и систем. Попробуем немного разобраться в этих понятиях и рассмотреть отдельные виды подобных организмов. Поговорим про бактерии в природе вредные и полезные для человека.
Полезные бактерии
Ученые говорят о том, что бактерии стали самыми первыми жителями нашей большой планеты, и именно благодаря им на Земле сейчас есть жизнь. В течение многих миллионов лет эти организмы постепенно подстраивались под постоянно меняющиеся условия существования, они меняли свой вид и среду обитания. Бактерии смогли приспособиться к окружающему пространству и смогли выработать новые и уникальные методики жизнеобеспечения, среди которых многократные биохимические реакции – катализ, фотосинтез и даже казалось бы простое дыхание. Сейчас бактерии сосуществуют с человеческими организмами, и такое сотрудничество отличается некоторой гармоничностью, ведь такие организмы способны приносить настоящую пользу.
После того, как маленький человек появляется на свет, бактерии тут же начинают проникать внутрь его организма. Они внедряются сквозь дыхательные пути вместе с воздухом, попадают в тело вместе с грудным молоком и пр. Весь организм оказывается пропитан разными бактериями.
Их число точно подсчитать невозможно, однако некоторые ученые смело говорят о том, что количество таких организмом сравнимо с количеством всех клеточек. Один лишь пищеварительный тракт является домом для четырехсот разновидностей разных живых бактерий. Считается, что определенная их разновидность может расти лишь в конкретном месте. Так молочнокислые бактерии способны расти и размножаться в кишечнике, прочие оптимально чувствуют себя в ротовой полости, еще какие-то проживают лишь на коже.
За много лет сосуществования человек и такие частицы смогли воссоздать оптимальные для обеих групп условия сотрудничества, которые можно охарактеризовать как полезный симбиоз. При этом бактерии и наш организм объединяют свои возможности, при этом каждая из сторон остается в плюсе.
Бактерии способны собирать на своей поверхности частицы различных клеточек, именно поэтому иммунитет не воспринимает их враждебно и не атакует. Однако после того, как органы и системы подвергаются воздействию вредных вирусов, полезные бактерии поднимаются на защиту и попросту преграждают путь возбудителям болезни. При существовании в пищеварительном тракте, такие вещества также приносят ощутимую пользу. Они занимаются переработкой остатков пищи, выделяя при этом значительное количество тепла. Оно в свою очередь передается близлежащим органам, да и переносится по всему телу.
Дефицит полезных бактерий в организме либо изменение их количества становится причиной развития разных патологических состояний. Такая ситуация может развиться на фоне приема антибиотиков, которые эффективно уничтожают, как вредные, так и полезные бактерии. Для коррекции количества полезных бактерий могут потребляться специальные препараты - пробиотики.
Вредные бактерии
Однако стоит помнить о том, что далеко не все бактерии – это друзья человека. Среди них хватает и опасных разновидностей, способных приносить лишь вред. Такие организмы после проникновения в наше тело становятся причиной развития разнообразных бактериальных недугов. Таковыми являются разные простуды, некоторые разновидности пневмонии, а кроме того сифилис, столбняк и прочие болезни, даже смертельно опасные. Также есть заболевания подобного типа, которые передаются воздушно-капельным путем. Это опасный туберкулез, коклюш и пр.
Значительное количество недугов, провоцируемых вредными бактериями, развиваются по причине потребления недостаточно качественной пищи, немытых и необработанных овощей и фруктов, сырой воды, недостаточно прожаренного мяса. От таких заболеваний можно уберечься, соблюдая нормы и правила гигиены. Примером подобных опасных недугов являются дизентерия, брюшной тиф и пр.
Проявления заболеваний, развившихся в результате атаки бактерий – это результат патологического влияния ядов, которые продуцируют данные организмы, либо которые формируются на фоне их разрушения. Человеческий организм способен избавиться от них благодаря естественной защите, которая основывается на процессе фагоцитоза бактерий белыми тельцами крови, а также на иммунной системе, которая синтезирует антитела. Последние проводят связку чужеродных белков и углеводов, а затем попросту устраняют их из кровотока.
Также вредные бактерии могут уничтожаться при помощи природных и синтетических медикаментов, наиболее известным из которых является пенициллин. Все лекарства подобного типа являются антибиотиками, они отличаются в зависимости от активного компонента и от схемы действия. Некоторые из них способны разрушать клеточные оболочки бактерий, другие же приостанавливают процессы их жизнедеятельности.
Итак, в природе есть масса бактерий, способных приносить человеку пользу и вред. К счастью, современный уровень развития медицины, позволяет справиться с большинством патологических организмов такого рода.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Золотистый стафилококк.
Спириллы.
Трипаносома.
Ротавирусы.
Риккетсия.
Иерсинии.
Лейшмании.
Сальмонелла.
Легионеллы.
Ещё 3000 лет назад великий грек Гиппократ догадался, что заразные болезни вызываются и переносятся живыми существами. Назвал он их миазмами. Но глаз человека не мог их различить. В конце XVII века голландец А. Левенгук создал достаточно мощный микроскоп, и только тогда удалось описать и зарисовать самые разные формы бактерий - одноклеточных организмов, многие из которых являются возбудителями различных инфекционных заболеваний человека. Бактерии - один из видов микробов («микроб» - от греч. «микрос» - малый и «биос» - жизнь), правда, самый многочисленный.
После открытия микробов и изучения их роли в жизни человека оказалось, что мир этих мельчайших организмов весьма разнообразен и требует определённой систематизации и классификации. И сегодня специалисты используют систему, согласно которой первое слово в названии микроорганизма означает род, а второе - видовое название микроба. Эти имена (обычно латинские или греческие) - «говорящие». Так, в имени одних микроорганизмов отражены некоторые наиболее яркие особенности их строения, в частности формы. К этой группе, прежде всего, относятся бактерии. По форме все бактерии разделяются на шаровидные - кокки, палочковидные - собственно бактерии и извитые - спириллы и вибрионы.
Шаровидные бактерии - болезнетворные кокки (от греч. «коккус» - зерно, ягода), микроорганизмы, различающиеся друг от друга расположением клеток после их деления.
Наиболее часто из них встречаются:
- стафилококки (от греч. «стафиле» - виноградная гроздь и «коккус» - зерно, ягода), получившие такое название из-за характерной формы - скопления, напоминающего грозди винограда. Самым болезнетворным действием обладает вид этих бактерий стафилококкус ауреус («золотистый стафилококк», так как образует скопления золотистого цвета), вызывающий различные гнойные заболевания и пищевые интоксикации;
- стрептококки (от греч. «стрептос» - цепочка), клетки которых после деления не расходятся, а образуют цепочку. Эти бактерии - возбудители различных воспалительных заболеваний (ангина, бронхопневмония, отит, эндокардит и другие).
Палочковидные бактерии, или палочки, - это микроорганизмы цилиндрической формы (от греч. «бактерион» - палочка). От их имени и произошло название всех таких микроорганизмов. А вот те бактерии, которые образуют споры (защитный слой, предохраняющий от неблагоприятных воздействий окружающей среды), называются бациллами (от лат. «бациллюм» - палочка). К спорообразующим палочкам относится бацилла сибирской язвы, страшной болезни, известной с древних времен.
Извитые формы бактерий - это спирали. Например, спириллы (от лат. «спира» - изгиб) представляют собой бактерии, имеющие форму спирально изогнутых палочек с двумя-тремя завитками. Это безвредные микробы, за исключением возбудителя «болезни укуса крыс» (судоку) у человека.
Своеобразная форма отражена и в названии микроорганизмов, относящихся к семейству спирохет (от лат. «спира» - изгиб и «хатэ» - грива). Например, представители семейства лептоспиры отличаются необычной формой в виде тонкой нити с мелкими, тесно расположенными завитками, что делает их похожими на тонкую извитую спираль. Да и само название «лептоспира» так и переводится - «узкая спираль» или «узкий завиток» (от греч. «лептос» - узкий и «спера» - извилина, завиток).
Коринебактерии (возбудители дифтерии и листериоза) имеют на концах характерные булавовидные утолщения, на что и указывает название этих микроорганизмов: от лат. «корине» - булава.
Сегодня все известные вирусы также сгруппированы в роды и семейства, в том числе и на основании их строения. Вирусы такие маленькие, что, для того чтобы их разглядеть в микроскоп, он должен быть намного сильнее, чем обычный оптический. Электронный микроскоп увеличивает в сотни тысяч раз. Ротавирусы получили название от латинского слова «рота» - колесо, так как вирусные частицы под электронным микроскопом выглядят как маленькие колесики с толстой втулкой, короткими спицами и тонким ободом.
А название семейства коронавирусов объясняется наличием ворсинок, которые прикрепляются к вириону посредством узкого стебля и расширяются к отдалённому концу, напоминая солнечную корону во время затмения.
Название некоторых микроорганизмов связано с названием органа, который они поражают, или болезни, которую они вызывают. Например, название «менингококки» образовано от двух греческих слов: «менингос» - мозговая оболочка, так как именно её преимущественно поражают эти микробы, и «коккус» - зерно, указывающее на принадлежность их к шаровидным бактериям - коккам. От греческого слова «пневмон» (лёгкое) образовано название «пневмококки» - эти бактерии вызывают заболевания лёгких. Риновирусы - возбудители заразного насморка, отсюда и название (от греч. «ринос» - нос).
Происхождение названия у ряда микроорганизмов обусловлено и другими наиболее характерными их особенностями. Так, отличительная черта вибрионов - бактерий в форме короткой изогнутой палочки - способность к быстрым колебательным движениям. Их название образовано от французского слова «вибрер» - вибрировать, колебаться, извиваться. Среди вибрионов наиболее известен возбудитель холеры, который так и называется «холерный вибрион».
Бактерии рода протеус (протей) относятся к так называемым микробам, которые для кого-то опасны, а для кого-то нет. В связи с этим они были названы именем морского божества из древнегреческой мифологии - Протеуса, которому приписывалась способность произвольно менять свой облик.
Великим учёным устанавливают памятники. Но иногда памятниками становятся и названия микроорганизмов, открытых ими. Например, микроорганизмы, занимающие промежуточное положение между вирусами и бактериями, были названы «риккетсии» в честь американского исследователя Ховарда Тейлора Риккетса (1871-1910), погибшего от сыпного тифа при изучении возбудителя этого заболевания.
Возбудителей дизентерии основательно изучил японский учёный К. Шига в 1898 году, в его честь впоследствии они и получили свое родовое название - «шигеллы».
Бруцеллы (возбудители бруцеллёза) названы в честь английского военного врача Д. Брюса, который в 1886 году впервые сумел выделить эти бактерии.
Бактерии, объединённые в род «иерсинии», названы по имени известного швейцарского учёного А. Йерсена, открывшего, в частности, возбудителя чумы - иерсиния пестис.
По имени английского врача В. Лейшмана названы простейшие одноклеточные организмы (возбудители лейшманиоза) лейшмании, подробно описанные им в 1903 году.
С именем американского патолога Д. Сальмона связано родовое название «сальмонеллы» , палочковидной кишечной бактерии, вызывающей такие заболевания, как сальмонеллёз и брюшной тиф.
А немецкому учёному Т. Эшериху обязаны своим названием эшерихии - кишечные палочки, впервые выделенные и описанные им в 1886 году.
В происхождении названия некоторых микроорганизмов определённую роль сыграли обстоятельства, при которых они были обнаружены. Например, родовое название «легионеллы» появилось после вспышки в 1976 году в Филадельфии среди делегатов съезда Американского легиона (организация, объединяющая граждан США - участников международных войн) тяжёлого респираторного заболевания, причиной которого стали эти бактерии, - они передавались через кондиционер. А вирусы Коксаки были впервые выделены у больных полиомиелитом детей в 1948 году в посёлке Коксаки (США), отсюда и название.
Бактерии живут на планете Земля более 3,5 млрд. лет. За это время они многому научились и ко многому приспособились. Теперь они помогают человеку. Бактерии и человек стали неразлучны. Суммарная масса бактерий огромна. Она составляет около 500 миллиардов тонн.
Полезные бактерии выполняют две самые важные экологические функции — они фиксируют азот и участвуют в минерализации органических остатков. Роль бактерий в природе носит глобальный характер. Они участвуют в перемещении, концентрации и рассеивании химических элементов в биосфере земли.
Велико значение бактерий, полезных для человека. Они составляют 99% всей популяции, которые заселяют его организм. Благодаря им человек живет, дышит и питается.
Важна . Они полностью обеспечивают его жизнедеятельность.
Бактерии довольно просто устроены. Ученые предполагают, что они первыми появились на планете Земля.
Полезные бактерии в организме человека
Человеческий организм населяют и полезные и . Существующий баланс между организмом человека и бактериями отшлифовывался веками.
Как подсчитали ученые, в организме человека содержится от 500 до 1000 всевозможных видов бактерий или триллионы этих удивительных жильцов, что составляет до 4-х кг совокупного веса. До 3-х килограмм микробных тел находится только в кишечнике. Остальная их часть находится в мочеполовых путях, на коже и других полостях человеческого тела. Микробы заполняют организм новорожденного уже с первых минут его жизни и окончательно формируют состав кишечной микрофлоры к 10-13 годам.
В кишечнике обитают стрептококки, лактобактерии, бифидобактерии, энтеробактерии, грибы, кишечные вирусы, непатогенные простейшие. Лактобактерии и бифидобактерии составляют 60% кишечной флоры. Состав этой группы всегда постоянный, они самые многочисленные и осуществляющие основные функции.
Бифидобактерии
Значение бактерий этого вида огромно.
- Благодаря им вырабатываются ацетат и молочная кислота. Закисляя среду обитания, они подавляют рост , вызывающих гниение и брожение.
- Благодаря бифидобактериям снижается риск развития аллергии к пищевым продуктам у малышей.
- Они обеспечивают антиоксидантный и противоопухолевый эффект.
- Бифидобактерии принимают участие в синтезе витамина С.
- Бифидо- и лактобактерии принимают участие в процессах по усвоению витамина Д, кальция и железа.
Рис. 1. На фото бифидобактерии. Компьютерная визуализация.
Кишечная палочка
Значение бактерий этого вида для человека большое.
- Особое значение уделяется представителю этого рода Escherichia coli M17. Она способна вырабатывать вещество коцилин, которое угнетает рост целого ряда болезнетворных микробов.
- При участии синтезируются витамины К, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.
Рис. 2. На фото кишечная палочка (трехмерное компьютерное изображение).
Положительная роль бактерий в жизни человека
- При участии бифидо-, лакто-, и энтеробактерий синтезируются витамины К, С, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.
- Благодаря расщепляются непереваренные компоненты пищи из верхних отделов кишечника – крахмал, целлюлоза, белковые и жировые фракции.
- Кишечная микрофлора поддерживает водно-солевой обмен и ионный гомеостаз.
- Благодаря секреции особых веществ микрофлора кишечника подавляет рост патогенных бактерий, вызывающих гниение и брожение.
- Бифидо-, лакто-, и энтеробактерии принимает участие в детоксикации веществ, попадающих извне и образующихся внутри самого организма.
- Кишечная микрофлора играет большую роль в восстановлении местного иммунитета. Благодаря ей увеличивается количество лимфоцитов, активность фагоцитов и выработка иммуноглобулина А.
- Благодаря кишечной микрофлоре стимулируется развитие лимфоидного аппарата.
- Повышается устойчивость эпителия кишечника к канцерогенам.
- Микрофлора защищают слизистую стенку кишечника и обеспечивает энергией кишечный эпителий.
- Они регулируют перистальтику кишечника.
- Кишечная флора приобретает навыки по захвату и выводу вирусов из организма хозяина, с которым долгие годы она находилась в симбиозе.
- Велико значение бактерий в поддержке теплового баланса организма. Кишечная микрофлора питается за счет веществ, непереваренных ферментативной системой, которые поступают из верхних отделов желудочно-кишечного тракта. В результате сложных биохимических реакций вырабатывается огромное количество тепловой энергии. Тепло с током крови разносится по всему организму и поступает во все внутренние органы. Вот почему при голодании человек всегда мерзнет.
- Кишечная микрофлора регулирует обратное всасывание компонентов желчных кислот (холестерина), гормонов и др.
Рис. 3. На фото полезные бактерии — лактобактерии (трехмерное компьютерное изображение).
Роль бактерий в производстве азота
Аммонифицирующие микробы (вызывающие гниение) с помощью ряда имеющихся у них ферментов способны разлагать останки погибших животных и растений. При разложении белков выделяются азот и аммиак.
Уробактерии разлагают мочевину, которую человек и все животные планеты выделяют ежесуточно. Ее количество огромно и достигает 50 млн. тонн в год.
Определенный вид бактерий участвует в окислении аммиака. Этот процесс называется нитрофикацией.
Денитрифицирующие микробы возвращают молекулярный кислород из почвы в атмосферу.
Рис. 4. На фото полезные бактерии — аммонифицирующие микробы. Они подвергают останки погибших животных и растений разложению.
Роль бактерий в природе: фиксация азота
Значение бактерий в жизнедеятельности человека, животных, растений, грибов и бактерий огромно. Как известно, для нормального их существования необходим азот. Но усваивать азот в газообразном состоянии бактерии не могут. Оказывается, связывать азот и образовывать аммиак умеют сине-зеленые водоросли (Цианобактерии ), свободноживущие азотофиксаторы и особые . Все эти полезные бактерии производят до 90% связанного азота и вовлекают до 180 млн. т. азота в азотный фонд почвы.
Клубеньковые бактерии прекрасно сожительствуют с бобовыми растениями и облепихой.
Такие растения, как люцерна, горох, люпин и другие бобовые имеют на своих корнях так называемые «квартиры» для клубеньковых бактерий. Эти растения высаживаются на истощенные почвы для обогащения их азотом.
Рис. 5. На фото клубеньковые бактерии на поверхности корневого волоска бобового растения.
Рис. 6. Фото корня бобового растения.
Рис. 7. На фото полезные бактерии — цианобактерии.
Роль бактерий в природе: круговорот углерода
Углерод является важнейшим клеточным веществом животного и растительного мира, а так же мира растений. Он составляет 50% сухого остатка вещества клетки.
Много углерода содержится в клетчатке, которой питаются животные. В их желудке клетчатка под действием микробов разлагается и далее, в виде навоза, попадает наружу.
Разлагают клетчатку целлюлозные бактерии . В результате их работы почва обогащается гумусом, что значительно повышает ее плодородие, а углекислота возвращается в атмосферу.
Рис. 8. Зеленым цветом окрашены внутриклеточные симбионты, желтым – масса перерабатываемой древесины.
Роль бактерий в превращении фосфора, железа и серы
В белках и липидах содержится большое количество фосфора, минерализация которого осуществляется Вас. megatherium (из рода гнилостных бактерий).
Железобактерии участвуют в процессах минерализации органических соединений, содержащих железо. В результате их деятельности в болотах и озерах образуется большое количество железной руды и железомарганцевых отложений.
Серобактерии живут в воде и почве. Их много в навозе. Они участвуют в процессе минерализации серосодержащих веществ органического происхождения. В процессе разложения органических серосодержащих веществ выделяется газ сероводород, который крайне ядовит для окружающей среды, в том числе для всего живого. Серобактерии в результате своей жизнедеятельности превращают этот газ в неактивное безвредное соединение.
Рис. 9. Несмотря на кажущуюся безжизненность, в реке Рио Тинто жизнь всё-таки есть. Это различные, окисляющие железо, бактерии и множество других их видов, которые можно встретить только в этом месте.
Рис. 10. Зелёные серобактерии в колонне Виноградского.
Роль бактерий в природе: минерализация органических остатков
Бактерии, принимающие активное участие в минерализации органических соединений, считаются чистильщиками (санитарами) планеты Земля. С их помощью органические вещества погибших растений и животных превращаются в перегной, который почвенные микроорганизмы превращают в минеральные соли, так необходимые для построения корневой, стеблевой и листовой систем растений.
Рис. 11. Минерализация органических веществ, поступающих в водоем, происходит в результате биохимического окисления.
Роль бактерий в природе: брожение пектиновых веществ
Клетки растительных организмов связываются друг с другом (цементируются) специальным веществом, которое называется пектин. Некоторые виды маслянокислых бактерий обладают способностью сбраживать это вещество, которое при нагревании превращая в студенистую массу (пектис). Эта особенность используется при замачивании растений, содержащих много волокон (лен, конопля).
Рис. 12. Существует несколько способов получения тресты. Самым распространённым является биологический способ, при котором связь волокнистой части с окружающими тканями разрушается под влиянием микроорганизмов. Процесс брожения пектиновых веществ лубяных растений называется мочкой, а вымоченная солома — трестой.
Роль бактерий в очистке воды
Бактерии, очищающие воду , стабилизируют уровень ее кислотности. С их помощью сокращаются донные отложения, улучшается здоровье рыб и растений, живущих в воде.
Недавно группой ученых из разных стран были обнаружены бактерии, которые разрушают детергенты, входящие в состав синтетических моющих средств и некоторые лекарственные препараты.
Рис. 13. Широко применяется деятельность ксенобактерий для очистки почв и водоемов, загрязненных нефтепродуктами.
Рис. 14. Пластиковые купола, очищающие воду. В них содержатся гетеротрофные бактерии, питаюшиеся углеродосодержащими материалами, и автотрофные бактерии, питаюшиеся аммиак- и азотсодержащие материалами. Система трубок поддерживает их жизнеобеспечение.
Использование бактерий при обогащении руд
Способность тионовых сероокисляющих бактерий используется для обогащения медных и урановых руд.
Рис. 15. На фото полезные бактерии — Тиобациллы и Acidithiobacillus ferrooxidans (электронная микрофотография). Они способны извлекать ионы меди для выщелачивания отходов, которые образуются при флотационном обогащении сульфидных руд.
Роль бактерий в маслянокислом брожении
Маслянокислые микробы находятся повсюду. Насчитывается более 25-и видов этих микробов. Они принимают участие в процессе разложения белков, жиров и углеводов.
Маслянокислое брожение вызывают анаэробные спорообразующие бактерии, относящиеся к роду клостридиум. Они способны сбраживать различные сахара, спирты, органические кислоты, крахмал, клетчатку.
Рис. 16. На фото маслянокислые микроорганизмы (компьютерная визуализация).
Роль бактерий в жизни животных
Множество видов животного мира питается растениями, основу которых составляет клетчатка. Переваривать клетчатку (целлюлозу) животным помогают особые микробы, местом пребывания которых являются определенные отделы желудочно-кишечного тракта.
Значение бактерий в животноводстве
Жизнедеятельность животных сопровождается выделением огромного количества навоза. Из него некоторые микроорганизмы могут производить метан («болотный газ»), который используется, как топливо и сырье в органическом синтезе.
Рис. 17. Газ метан как топливо для автомобилей.
Использование бактерий в пищевой промышленности
Роль бактерий в жизни человека огромна. Широко применяются в пищевой промышленности молочнокислые бактерии:
- при производстве простокваши, сыров, сметаны и кефира;
- при сквашивании капусты и засолке огурцов, принимают участие в мочении яблок и мариновании овощей;
- они придают особый аромат винам;
- вырабатывают молочную кислоту, сквашивающую молоко. Это свойство используется для производства простокваши и сметаны;
- при приготовлении сыров и йогуртов в промышленных масштабах;
- в процессе засаливания молочная кислота служит консервантом.
К молочнокислым бактериям относятся молочные стрептококки, сливочные стрептококки, палочки болгарская, ацидофильная, зерновая термофильная и огуречная . Бактерии рода стрептококков и лактобацилл придают продуктам более густую консистенцию. В результате их жизнедеятельности улучшается качество сыров. Именно они придают сыру определенный сырный аромат.
Рис. 18. На фото полезные бактерии — лактобактерии (розовый цвет), болгарская палочка и термофильный стрептококк.
Рис. 19. На фото полезные бактерии — кефирный (тибетский или молочный) гриб и молочнокислые палочки перед непосредственным внесением в молоко.
Рис. 20. Кисломолочная продукция.
Рис. 21. Термофильные стрептококки (Streptococcus thermophilus) применяются при приготовлении сыра моцарелла.
Рис. 22. Вариантов плесневого пенициллина множество. Бархатистая корочка, зеленоватые прожилки, неповторимый вкус и лекарственно-аммиачный аромат сыров уникален. Грибной вкус сыров зависит от места и длительности созревания.
Рис. 23. Бифилиз – биопрепарат для приема внутрь, содержащий массу живых бифидобактерий и лизоцим.
Использование дрожжей и грибов в пищевой промышленности
В пищевой промышленности используются преимущественно вид дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Они осуществляют спиртовое брожение, из-за чего широко применяются в хлебопекарном деле. Спирт при выпечке испаряется, а пузырьки углекислого газа формируют хлебный мякиш.
С 1910 года дрожжи стали добавлять в колбасы. Дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae применяются для производства вин, пива и кваса.
Рис. 24. Чайный гриб – это дружеский симбиоз уксусной палочки и дрожжевых грибков. Он появился в наших краях еще в прошлом веке.
Рис. 25. Дрожжи сухие и мокрые широко используются в хлебопекарной промышленности.
Рис. 26. Вид клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae под микроскопом и Saccharomyces cerevisiae — «настоящие» винные дрожжи.
Роль бактерий в жизни человека: уксуснокислое окисление
Еще Пастер доказал, что в уксуснокислом окислении принимают участие особые микроорганизмы — уксусные палочки , которые широко встречаются в природе. Они поселяются на растения, проникают в созревшие овощи и фрукты. Их много в квашеных овощах и фруктах, вине, пиве и квасе.
Способность уксусных палочек окислять этиловый спирт до уксусной кислоты используется сегодня для получения уксуса, применяемого в пищевых целях и при заготовке кормов для животных — силосовании (консервировании).
Рис. 27. Процесс силосования кормов. Силос — сочный корм, обладающий высокой кормовой ценностью.
Роль бактерий в жизни человека: производство лекарственных препаратов
Изучение жизнедеятельности микробов позволило ученым применять некоторые бактерии для синтеза антибактериальных препаратов, витаминов, гормонов и ферментов.
Они помогают бороться со многими инфекционными и вирусными заболеваниями. Чаще всего антибиотики продуцируют актиномицеты , реже – немицеллярные бактерии . Пенициллин, полученный из плесневых грибов, разрушает клеточную оболочку бактерий. Стрептомицеты продуцируют стрептомицин, который инактивирует рибосомы микробных клеток. Сенные палочки или Bacillus subtilis закисляют среду обитания. Они угнетают рост гнилостных и условно патогенных микроорганизмов за счет образования целого ряда веществ антимикробной направленности. Сенная палочка продуцирует ферменты, разрушающие вещества, которые образуются в результате гнилостного распада тканей. Они участвуют в синтезе аминокислот, витаминов и иммуноактивных соединений.
Используя технологию генной инженерии, сегодня ученые научились использовать для производства инсулина и интерферона.
Ряд бактерий предполагается использовать для получения специального белка, который можно будет добавлять в корм скоту и в пищу человеку.
Рис. 28. На фото споры сенной палочки или Bacillus subtilis (окрашены в синий цвет).
Рис. 29. Биоспорин-Биофарма — отечественный препарат, содержащий апатогенные бактерии рода Bacillus.
Использование бактерий для производства безопасных гербицидов
Сегодня широко используется методика применения фитобактерий для производства безопасных гербицидов. Токсины Bacillus thuringiensis выделяют опасные для насекомых Cry-токсины, что позволяет использовать эту особенность микроорганизмов в борьбе с вредителями растений.
Использование бактерий в производстве моющих средств
Протеазы или расщепляют пептидные связи между аминокислотами, из которых состоят белки. Амилаза расщепляет крахмал. Сенная палочка (B. subtilis ) продуцирует протеазы и амилазы. Бактериальные амилазы используются при производстве стирального порошка.
Рис. 30. Изучение жизнедеятельности микробов позволяет ученым применять некоторые их свойства для блага человека.
Значение бактерий в жизни человека огромно. Полезные бактерии являются постоянными спутниками человека много тысячелетий. Задача человечества — не нарушить это тонкое равновесие, которое сложилось между микроорганизмами, живущими внутри нас и в окружающей среде. Роль бактерий в жизни человека огромна. Ученые постоянно открывают полезные свойства микроорганизмов, использование которых в повседневной жизни и на производстве ограничивается только их свойствами.
Статьи раздела "Что мы знаем о микробах" Самое популярноеГде в теле человека обосновались бактерии:
- Большинство из них населяют кишечник, обеспечивая гармоничную микрофлору.
- Они живут на слизистых, в том числе, в ротовой полости.
- Множество микроорганизмов населяют кожные покровы.
За что отвечают микроорганизмы:
- Они поддерживают иммунную функцию. При недостатке полезных микробов организм сразу же подвергается атаке вредных.
- Питаясь компонентами растительной пищи, бактерии помогают пищеварению. Основная доля продуктов, которая достигает толстого кишечника, переваривается именно благодаря бактериям.
- Пользакишечных микроорганизмов - в синтезе витаминов группы В, антител, всасывании жирных кислот.
- Микробиота поддерживает водно-солевой баланс.
- Бактерии на коже защищают покровы от проникновения в них вредоносных микроорганизмов. То же касается и населения слизистых оболочек.
Что произойдёт, если убрать бактерий из организма человека? Витамины не будут усваиваться, в крови упадёт гемоглобин, начнут прогрессировать болезни кожи, ЖКТ, органов дыхания и т.д. Вывод: основная функция бактерий в теле человека - защитная. Разберёмся подробнее, какие существуют виды микроорганизмов и как поддержать их работу.
Основные группы полезных бактерий
Полезные бактерии для человека могут быть разделены на 4 основные группы:
- бифидобактерии;
- лактобактерии;
- энтерококки;
- кишечная палочка.
Самый распространённый вид полезной микробиоты. Задача - создание кислой среды в кишечнике. В таких условиях патогенная микрофлора выживать не может. Бактерии вырабатывают молочную кислоту и ацетат. Таким образом, кишечному тракту не страшны процессы брожения и гниения.
Ещё одно свойство бифидобактерий - противоопухолевое. Микроорганизмы участвуют в синтезе витамина С - главного антиоксиданта в организме. Витамины D и В-группа усваиваются благодаря этому виду микробов. Ускоряется и переваривание углеводов. Бифидобактерии повышают способность кишечных стенок всасывать ценные вещества, в том числе, ионы кальция, магния и железа.
От ротовой полости до толстой кишки в пищеварительном тракте живут лактобактерии. Совместное действие этих бактерий и других микроорганизмов контролирует размножение патогенной микрофлоры. У возбудителей кишечных инфекций гораздо меньше шансов поразить систему, если лактобактерии населяют её в достаточном количестве.
Задача маленьких трудяг - нормализация работы кишечного тракта и поддержка иммунной функции. Микробиота используется в пищевой и медицинской промышленности: от полезных кефиров до препаратов для нормализации микрофлоры кишечника.
Особенно ценны лактобактерии для женского здоровья: кислая среда слизистых половой системы не позволяет развиваться бактериальному вагинозу.
Совет! Биологи утверждают, что иммунная система начинается в кишечнике. От состояния тракта зависит способность организма сопротивляться вредоносным бактериям. Поддерживайте ЖКТ в норме, и тогда не только улучшится усвоение пищи, но и повысятся защитные силы организма.
Энтерококки
Место обитания энтерококков - тонкий кишечник. Они блокируют размножение патогенных микроорганизмов, помогают усваиваться сахарозе.
Журнал «Пользатеево» выяснил, что есть промежуточная группа бактерий - условно патогенные. В одном состоянии они приносят пользу, а при изменении каких-либо условий становятся вредными. К таким и относятся энтерококки. Обитающие на коже стафилококки тоже имеют двоякое действие: защищают покровы от попадания вредных микробов, но и сами способны попасть в ранку и вызвать патологический процесс.
Кишечная палочка часто вызывает негативные ассоциации, но вред приносят лишь некоторые виды из этой группы. Большинство кишечных палочек воздействуют на тракт благотворно.
Эти микроорганизмы синтезируют ряд витаминов группы В: фолиевую и никотиновую кислоту, тиамин, рибофлавин. Косвенное влияние такого синтеза - улучшение состава крови.
Какие бактерии вредны
Вредные бактерии известны шире, чем полезные, так как они представляют прямую угрозу. Многие знают, чем опасна сальмонелла, чумная палочка и холерный вибрион.
Самые опасные бактерии для человека:
- Столбнячная палочка: обитает на коже, способна вызвать столбняк, мышечные спазмы и нарушения работы органов дыхания.
- Палочка ботулизма. Если съесть испорченный продукт с этим патогенным микроорганизмом, то можно заработать смертельно опасное отравление. Часто ботулизм развивается в просроченных колбасах и рыбе.
- Золотистый стафилококк способен вызывать сразу несколько недугов в организме, устойчив ко многим антибиотикам и невероятно быстро приспосабливается к препаратам, становится к ним нечувствителен.
- Сальмонелла - причина острых кишечных инфекций, в том числе, очень опасного заболевания - брюшного тифа.
Профилактика дисбактериоза
Жизнь в городских условиях с плохой экологией и питанием значительно повышает риск дисбактериоза - нарушения баланса бактерий в организме человека. Чаще всего от дисбактериоза страдает кишечник, реже - слизистые. Признаки нехватки полезных бактерий: газообразование, вздутие, боли в животе, расстройство стула. Если запустить болезнь, может развиться авитаминоз, анемия, неприятный запах слизистых половой системы, снижение веса, дефекты кожного покрова.
Дисбактериоз легко развивается и в условиях приёма антибиотических препаратов. Для восстановления микробиоты назначают пробиотики - составы с живыми организмами и пребиотики - препараты с веществами, стимулирующими их развитие. Полезными считаются и кисломолочные напитки с содержанием живых бифидо- и лактобактерий.
Помимо терапии, полезная микробиота хорошо отзывается на разгрузочные дни, употребление свежих фруктов и овощей, цельных круп.
Роль бактерий в природе
Царство бактерий - одно из самых многочисленных на планете. Эти микроскопические существа приносят пользу и вред не только человеку, но и всем другим видами, обеспечивают множество процессов в природе. Бактерии находятся в воздухе и в почве. Азотобактер - очень полезные обитатели почвы, которые синтезируют азот из воздуха, превращая его в ионы аммония. В таком виде элемент легко усваивается растениями. Эти же микроорганизмы очищают почвы от тяжёлых металлов и наполняют их биологически активными веществами.
Не стоит бояться бактерий: наше тело так устроено, что не может нормально функционировать без этих крошечных работяг. Если их количество в норме, то иммунная, пищеварительная и ряд других функций организма будут в порядке.
?Вредные и полезные бактерии
Бактерии - это микроорганизмы, которые образуют огромный невидимый мир вокруг и внутри нас. Из-за оказываемых ими пагубных воздействий они пользуются дурной славой, тогда как о благоприятных эффектах, которые они вызывают, говорят редко. В этой статье дается общее описание некоторых плохих и хороших бактерий.
«В течение первой половины геологического времени нашими предками были бактерии. Большинство созданий по-прежнему являются бактериями, и каждый из триллионов наших клеток - это колония бактерий», - Ричард Доукинс.
Бактерии - самые древние живые организмы на Земле - вездесущи. Человеческое тело, воздух, которым мы дышим, поверхности, к которым мы прикасаемся, употребляемая нами пища, растения, окружающие нас, наша среда обитания, и т.д. - все это населено бактериями.
Примерно 99% этих бактерий полезные, тогда как оставшиеся имеют плохую репутацию. В действительности, некоторые бактерии очень важны для надлежащего развития других живых организмов. Они могут существовать либо сами по себе, либо в симбиозе с животными и растениями.
Представленный ниже список вредных и полезных бактерий включают некоторые из наиболее известных благотворных и смертельно опасных бактерий.
Полезные бактерии
Молочнокислые бактерии/палочки Дедерляйна
Характеристика: грамположительные, палочковидные.
Среда обитания: Разновидности молочнокислых бактерий присутствуют в молоке и молочных продуктах, ферментированных продуктах, а также являются частью микрофлоры полости рта, кишечника и влагалища. Наиболее преобладающими видами являются L. acidophilus, L. reuteri, L. plantarum и др.
Польза: Молочнокислые бактерии известные своей способностью использовать лактозу и вырабатывать молочную кислоту как побочный продукт жизнедеятельности. Эта способность ферментировать лактозу делает молочнокислые бактерии важным ингредиентом в приготовлении ферментированных продуктов. Они также являются неотъемлемой частью процесса засаливания, так как молочная кислота может служить в качестве консерванта. Посредством того, что называется ферментацией, осуществляется получение из молока йогурта. Определенные штаммы даже используются для производства йогуртов в промышленных масштабах. У млекопитающих молочнокислые бактерии способствуют расщеплению лактозы во время процесса пищеварения. Возникающая в результате кислая среда предотвращает рост других бактерий в тканях организма. Поэтому молочнокислые бактерии - это важная составляющая пробиотических препаратов.
Бифидобактерии
Характеристика: грамположительные, разветвленные, палочковидные.
Среда обитания: Бифидобактерии присутствуют в желудочно-кишечном тракте человека.
Польза: Как и молочнокислые бактерии, бифидобактерии также вырабатывают молочную кислоту. Кроме того они производят уксусную кислоту. Эта кислота подавляет рост патогенных бактерий, контролируя уровень pH в кишечнике. Бактерия B. longum, разновидность бифидобактерий, способствует разрушению трудноусваиваемых растительных полимеров. Бактерии B. longum и B. infantis помогают предотвращать диарею, кандидоз и даже грибковые инфекции у младенцев и детей. Благодаря этим полезным свойствам, их также нередко включают в продаваемые в аптеках пробиотические препараты.
Кишечная палочка (E. coli)
Характеристика:
Среда обитания: E. coli является частью нормальной микрофлоры толстого и тонкого кишечника.
Польза: E. coli помогает в расщеплении неусвоенных моносахаридов, таким образом, способствуя пищеварению. Эта бактерия вырабатывает витамин K и биотин, которые необходимы для различных клеточных процессов.
Примечание: Определенные штаммы E. coli могут вызывать серьезные токсические эффекты, диарею, анемию и почечную недостаточность.
Стрептомицеты
Характеристика: грамположительные, нитевидные.
Среда обитания: Эти бактерии присутствуют в почве, воде и разлагающихся органических веществах.
Польза: Определенные стрептомицеты (Streptomyces spp.) играют важную роль в экологии почвы, осуществляя разложение органических веществ, присутствующих в ней. По этой причине их изучают в качестве биовосстанавливающего агента. S. aureofaciens, S. rimosus, S. griseus, S. erythraeus и S. venezuelae - это коммерчески важные разновидности, которые используются для производства антибактериальных и противогрибковых соединений.
Микоризы/Клубеньковые бактерии
Характеристика:
Среда обитания: Микоризы присутствуют в почве, существуя в симбиозе с корневыми клубеньками бобовых растений.
Польза: Бактерии Rhizobium etli, Bradyrhizobium spp., Azorhizobium spp. и многие другие разновидности полезны для фиксации атмосферного азота, в том числе аммиака. Данный процесс делает это вещество доступным для растений. Растения не обладают способностью использовать атмосферный азот и зависят от фиксирующих его бактерий, которые присутствуют в почве.
Цианобактерии
Характеристика: грамотрицательные, палочковидные.
Среда обитания: Цианобактерии - это в основном водные бактерии, однако также они встречаются на голых скалах и в почве.
Польза: Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, представляют собой группу бактерий, очень важных для окружающей среды. Они осуществляют фиксацию азота в водной среде. Их способности к кальцификации и декальцификации делают их важными для поддержания баланса в экосистеме кораллового рифа.
Вредные бактерии
Микобактерии
Характеристика: не являются ни грамположительными, ни грамотрицательными (из-за высокого содержания липидов), палочковидные.
Заболевания: Микобактерии - это патогены, имеющие длительное время удвоения. M. tuberculosis и M. leprae, наиболее опасные их разновидности, являются возбудителями туберкулеза и проказы, соответственно. M. ulcerans вызывает появление изъязвленных и неизъязвленных узелков на коже. M. bovis может становиться причиной туберкулеза у скота.
Столбнячная палочка
Характеристика:
Среда обитания: Споры столбнячной палочки встречаются в почве, на коже, и в пищеварительном тракте.
Заболевания: Столбнячная палочка - это возбудитель столбняка. Она попадает в организм через рану, размножается в ней и высвобождает токсины, в частности тетаноспазмин (также известный как спазмогенный токсин) и тетанолизин. Это приводит к мышечным спазмам и дыхательной недостаточности.
Палочка чумы
Характеристика: грамотрицательная, палочковидная.
Среда обитания: Палочка чумы может выживать только в организме хозяина, в частности в организме грызунов (блох) и млекопитающих.
Заболевания: Палочка чумы вызывает бубонную чуму и чумную пневмонию. Кожная инфекция, вызываемая этой бактерией, принимает бубонную форму, характеризующуюся недомоганием, жаром, ознобом и даже судорогами. Инфекция легких, вызываемая возбудителем бубонной чумы, приводит к чумной пневмонии, вызывающей кашель, затрудненное дыхание и жар. Согласно ВОЗ, в мире ежегодно возникает от 1000 до 3000 случаев чумы. Возбудитель чумы признается и изучается как потенциальное биологическое оружие.
Хеликобактер пилори
Характеристика: грамотрицательная, палочковидная.
Среда обитания: Хеликобактер пилори колонизирует слизистую оболочку желудка человека.
Заболевания: Эта бактерия является основной причиной развития гастрита и пептической язвы. Она вырабатывает цитотоксины и аммиак, которые повреждают эпителий желудка, вызывая боль в животе, тошноту, рвоту и вздутие живота. Хеликобактер пилори имеется у половины населения Земли, однако большинство людей остаются асимптоматичными, и гастрит и язвы появляются только у некоторых.
Сибиреязвенная палочка
Характеристика: грамположительная, палочковидная.
Среда обитания: Сибиреязвенная палочка широко распространена в почве.
Заболевания: Результатом инфицирования сибиреязвенной палочкой является смертельное заболевание под названием сибирская язва. Инфицирование происходит в результате вдыхания эндоспор сибиреязвенной палочки. Сибирская язва в основном возникает у овец, коз, крупного рогатого скота и т.д. Однако в редких случаях происходит передача бактерии от домашнего скота человеку. Наиболее распространенными симптомами сибирской язвы является появление язв, жар, головная боль, боль в животе, тошнота, диарея и т.д.
Мы окружены бактериями, некоторые из них вредоносные, другие приносят пользу. И только от нас зависит, насколько эффективно мы сосуществуем с этими крошечными живыми организмами. В наших силах получать выгоду от полезных бактерий, избегая избыточного и нецелесообразного применения антибиотиков, и держаться подальше от вредных бактерий, предпринимая соответствующие профилактические меры, такие как соблюдение правил личной гигиены и прохождение плановых медосмотров.