Простейшие бактерии названия. Бактерии краткая информация
Повышенная сухость кожи – явление весьма неприятное. Такая кожа тусклая, на ней быстрее образуются морщины. Особенно неприятно, если сухость сопровождается зудом, ощущением стягивания, а также раздражением и шелушением.
Причин такого явления может быть много. От обычных бытовых, как например, нарушение правил ухода, так и связанных с серьезными внутренними проблемами. Многие заболевания сопровождаются таким симптомом. Поэтому проблему не следует игнорировать и нужно принимать необходимые меры для ее устранения.
Как проявляется повышенная сухость кожи тела, причины этого явления какие могут быть? Какие меры нужно предпринять? Поговорим сегодня об этой актуальной для многих проблеме:
Причины повышенной сухости кожи
Данное явление связано со сниженной выработкой кожного сала. Недостаточная работа сальных желез может быть спровоцирована определенными факторами, например:
В молодом возрасте сухость может быть связана с генетической предрасположенностью, если исключены определенные заболевания.
В зрелом возрасте это явление часто связано с возрастными изменениями, внутренними и внешними. Например, снижение активности сальных желез происходит в периоды менопаузы (климакса) у женщины, на фоне начинающихся гормональных изменений. При отсутствии должного ухода, проблема лишь усугубляется.
Сухость может быть спровоцирована климатическими условиями: горячим воздухом с пониженной влажностью, длительным нахождением под жарким солнцем. Мороз также оказывает свое негативное воздействие.
Проблема может быть спровоцирована применением слишком горячей или холодной воды, использованием неподходящих косметических средств. Кожа часто становится сухой у любителей сауны.
Отметим, что повышенная сухость кожи тела не всегда является следствием внешних причин. Часто она является признаком определенных внутренних нарушений в организме.
В частности причиной может быть обезвоженность организма, проблемы с пищеварением, нарушение обмена веществ, применение антибиотиков, нарушение питания, когда в организм поступает недостаточно витаминов А и Е, стрессовое состояние. А также увлечение сладким крепким черным чаем, черным кофе с коньяком, употребление сладкой газировки. Причинами могут являться всевозможные диеты, алкоголь и курение.
Основными заболеваниями, которые могут сопровождаться повышенной сухостью кожи тела, являются: сахарный диабет, гипотиреоз, кератоз, псориаз, грибковые поражения, а также дерматит, экзема и аллергия.
Проявления сухости кожи
Зуд. Ощущение зуда, иногда довольно сильное, очень часто сопровождает повышенную сухость. Причем одно явление лишь усугубляет другое.
Стянутость. Это довольно неприятно само по себе. Но, кроме того, провоцирует появление микротещинок на верхнем слое эпидермиса, которые могут стать воротами для попадания инфекции. Если это случилось, становятся заметны очаги воспаления, отечные участки эпидермиса.
Внешне описываемое явление проявляется также практически незаметными, матовыми порами, которые как будто стерты.
Очень часто появляется покраснение, возникает раздражение.
Очень сухая кожа всегда подвержена шелушению. В особо серьезных случаях чешуйки хорошо заметны, ими усыпана практически вся поверхность лица или тела. Особенно интенсивно шелушение после мытья и последующего обсыхания.
Лечение
Повышенная сухость кожи лица и тела доставляет большой дискомфорт. Чтобы от нее избавиться, специалисты рекомендуют пользоваться увлажняющими средствами ухода. Особенно эффективны те средства, в которых есть гиалуроновая кислота с коллагеном, которая оказывает выраженный увлажняющий эффект.
Приобретите специальный крем, сыворотку, гель для душа с увлажняющим эффектом, делайте специальные домашние маски.
На время лечения исключите ухаживающие средства, содержащие спирт. Не используйте интенсивные пилинги, лучше применять мягкие отшелушивающие. Уберите до лучших времен любые маски-пленки. Чтобы сохранить влажность, не вытирайтесь полотенцем, дайте коже самой обсохнуть.
Если возникло воспаление, смажьте поврежденный участок кремом или мазью с 1% содержанием Кортизола. Если имеют место микротрещины, появилось раздражение, используйте мазь с Декспантенолом. Небольшой зуд легко можно устранить при помощи холодного компресса.
К врачу дерматологу следует обратиться при следующих симптомах:
Сухость сопровождается покраснением, воспалением, появлением высыпаний и язвочек;
- сильный зуд мешает нормальному ночному отдыху, не дает уснуть;
- если наблюдается сильное, выраженное шелушение;
- если все усилия по самостоятельному исправлению ситуации не принесли эффекта.
Дерматолог установит причину патологического явления, после чего назначит лечение, соответственно диагнозу. Порекомендует лечебные средства ухода, при необходимости назначит лекарственные препараты для внутреннего и наружного применения.
Лечение всегда индивидуально, так как, например, воспалительные заболевания кожи и грибковое поражение предполагает использование препаратов из разных фармакологических групп.
При повышенной сухости и других проблемах с кожей, специалисты советуют принимать витаминные комплексы, препараты содержащие витамины группы В. Часто именно их недостаток вызывает шелушение и зуд, повышает риск развития дерматитов.
Если имеются мелкие повреждения, спровоцированные стянутостью, следует принимать витамин А, который активизирует процессы регенерации. Также для здоровья кожи необходимы цинк и селен.
Рецепты народной медицины
Для лица
Смочите марлевую салфетку молоком и приложите к лицу. Полежите спокойно 20 мин, ополосните прохладной водой. Таким же образом можно использовать кефир, молочную сыворотку или нежирную сметану.
Попробуйте овсяные хлопья для лица! Маска из овсяных хлопьев очень эффективна. Для ее приготовления смешайте 1 ст.л перемолотых хлопьев и 1 ч.л масла миндаля («миндальное масло»). Смешайте до состояния густой сметаны. Нанесите на чистое лицо. Через 25 мин умойтесь.
Для тела
При повышенной сухости кожи, после мытья смазывайте тело детским маслом. Наносите его на влажную кожу.
Налейте в объемную посуду (например, банку) 1 л свежего молока. Добавьте половину стакана меда (любого, но мед из верблюжье колючки предпочтительнее), влейте 1 ст.л оливкового или, что лучше, миндального масла. Хорошо размешайте. Эту смесь добавляйте в ванну. Полежите в теплой воде 15 мин. Ополаскиваться не нужно.
После водной процедуры, смазывайте чистую кожу теплым маслом оливы. Через 10 мин ополоснитесь под душем.
Советы по питанию
Чтобы вернуть коже упругость, устранить сухость, возьмите за правило употреблять больше свежей растительной пищи. Ешьте больше овощных салатов, которые заправляйте используя нерафинированные растительные масла. Особенно полезны для кожи кунжутное, льняное, а также соевое и оливковое масла. Ешьте грецкие орехи. Пусть в вашем рационе появится жирная рыба морская и речная. Предпочтительнее потребление жирных сортов морской рыбы. Эти продукты содержат необходимые омега – 3 жирные полиненасыщенные кислоты.
Если нет противопоказаний, пейте больше чистой, не газированной воды - 1,5-2 литра в за сутки. С утра, до завтрака, выпивайте стакан прохладной кипяченой воды. Это поможет разбудить организм и активизировать обмен веществ. Узнайте также, как готовится талая вода, приготовление в домашних условиях освойте и пейте лучше ее, тоже по 1,5 литра в день.
БАКТЕРИИ
обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место - зону, называемую нуклеоидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами ("доядерными") в отличие от всех остальных - эукариот ("истинно ядерных"), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре. Бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Monera - одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами и протистами.
Ископаемые свидетельства. Вероятно, бактерии - древнейшая известная группа организмов. Слоистые каменные структуры - строматолиты, - датируемые в ряде случаев началом археозоя (архея), т.е. возникшие 3,5 млрд. лет назад, - результат жизнедеятельности бактерий, обычно фотосинтезирующих, т.н. сине-зеленых водорослей. Подобные структуры (пропитанные карбонатами бактериальные пленки) образуются и сейчас, главным образом у побережья Австралии, Багамских островов, в Калифорнийском и Персидском заливах, однако они относительно редки и не достигают крупных размеров, потому что ими питаются растительноядные организмы, например брюхоногие моллюски. В наши дни строматолиты растут в основном там, где эти животные отсутствуют из-за высокой солености воды или по другим причинам, однако до появления в ходе эволюции растительноядных форм они могли достигать огромных размеров, составляя существенный элемент океанического мелководья, сравнимый с современными коралловыми рифами.
В некоторых древних горных породах обнаружены крохотные обугленные сферы, которые также считаются остатками бактерий. Первые ядерные, т.е. эукариотические, клетки произошли от бактерий примерно 1,4 млрд. лет назад.
Экология.
Бактерий много в почве, на дне озер и океанов - повсюду, где накапливается органическое вещество. Они живут в холоде, когда столбик термометра чуть превышает нулевую отметку, и в горячих кислотных источниках с температурой выше 90° С. Некоторые бактерии переносят очень высокую соленость среды; в частности, это единственные организмы, обнаруженные в Мертвом море. В атмосфере они присутствуют в каплях воды, и их обилие там обычно коррелирует с запыленностью воздуха. Так, в городах дождевая вода содержит гораздо больше бактерий, чем в сельской местности. В холодном воздухе высокогорий и полярных областей их мало, тем не менее они встречаются даже в нижнем слое стратосферы на высоте 8 км. Густо заселен бактериями (обычно безвредными) пищеварительный тракт животных. Эксперименты показали, что для жизнедеятельности большинства видов они не обязательны, хотя и могут синтезировать некоторые витамины. Однако у жвачных (коров, антилоп, овец) и многих термитов они участвуют в переваривании растительной пищи. Кроме того, иммунная система животного, выращенного в стерильных условиях, не развивается нормально из-за отсутствия стимуляции бактериями. Нормальная бактериальная "флора" кишечника важна также для подавления попадающих туда вредных микроорганизмов.
СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ
Бактерии гораздо мельче клеток многоклеточных растений и животных. Толщина их обычно составляет 0,5-2,0 мкм, а длина - 1,0-8,0 мкм. Разглядеть некоторые формы едва позволяет разрешающая способность стандартных световых микроскопов (примерно 0,3 мкм), но известны и виды длиной более 10 мкм и шириной, также выходящей за указанные рамки, а ряд очень тонких бактерий может превышать в длину 50 мкм. На поверхности, соответствующей поставленной карандашом точке, уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства.
Строение. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки (более или менее сферические), бациллы (палочки или цилиндры с закругленными концами), спириллы (жесткие спирали) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы). Некоторые авторы склонны объединять две последние группы в одну - спириллы. Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы - очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране. У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез (см. также КЛЕТКА). У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь - клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм - заодно и хлоропласта. Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры - рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стеролы - важные компоненты мембран эукариотической клетки. Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают. Жгутики бактерий устроены проще и несколько иначе, чем аналогичные структуры эукариот.
"ТИПИЧНАЯ" БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА
и ее основные структуры.
Сенсорные функции и поведение. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких "вкусовых" рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной "вкусовой слепоте". Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды - на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка - Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды. Условные рефлексы у бактерий неизвестны, но определенного рода примитивная память у них есть. Плавая, они сравнивают воспринимаемую интенсивность стимула с ее прежним значением, т.е. определяют, стала она больше или меньше, и, исходя из этого, сохраняют направление движения или изменяют его.
Размножение и генетика. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от "настоящего" полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя. Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды "голую" ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно "подсунутую" экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами - бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из "мужской" клетки в "женскую". Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы - плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности. Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов.
МЕТАБОЛИЗМ
Отчасти в силу мелких размеров бактерий интенсивность их метаболизма гораздо выше, чем у эукариот. При самых благоприятных условиях некоторые бактерии могут удваивать свою общую массу и численность примерно каждые 20 мин. Это объясняется тем, что ряд их важнейших ферментных систем функционирует с очень высокой скоростью. Так, кролику для синтеза белковой молекулы требуются считанные минуты, а бактерии - секунды. Однако в естественной среде, например в почве, большинство бактерий находится "на голодном пайке", поэтому если их клетки и делятся, то не каждые 20 мин, а раз в несколько дней.
Питание. Бактерии бывают автотрофами и гетеротрофами. Автотрофы ("сами себя питающие") не нуждаются в веществах, произведенных другими организмами. В качестве главного или единственного источника углерода они используют его диоксид (CO2). Включая CO2 и другие неорганические вещества, в частности аммиак (NH3), нитраты (NO-3) и различные соединения серы, в сложные химические реакции, они синтезируют все необходимые им биохимические продукты. Гетеротрофы ("питающиеся другим") используют в качестве основного источника углерода (некоторым видам нужен и CO2) органические (углеродсодержащие) вещества, синтезированные другими организмами, в частности сахара. Окисляясь, эти соединения поставляют энергию и молекулы, необходимые для роста и жизнедеятельности клеток. В этом смысле гетеротрофные бактерии, к которым относится подавляющее большинство прокариот, сходны с человеком.
Главные источники энергии. Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды - фототрофами. Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фотоавтотрофов в зависимости от того, какие соединения - органические или неорганические - служат для них главным источником углерода. Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли), как и зеленые растения, за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (H2O). При этом выделяется свободный кислород (1/2O2) и образуется водород (2H+), который, можно сказать, превращает диоксид углерода (CO2) в углеводы. У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например сероводорода (H2S). В результате также образуется водород, восстанавливающий диоксид углерода, но кислород не выделяется. Такой фотосинтез называется аноксигенным. Фотогетеротрофные бактерии, например пурпурные несерные, используют световую энергию для получения водорода из органических веществ, в частности изопропанола, но его источником у них может служить и газообразный H2. Если основной источник энергии в клетке - окисление химических веществ, бактерии называются хемогетеротрофами или хемоавтотрофами в зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода - органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, например водорода (до воды: 2H4 + O2 в 2H2O), железа (Fe2+ в Fe3+) или серы (2S + 3O2 + 2H2O в 2SO42- + 4H+), а углерод - из СO2. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они "питаются" горными породами.
Дыхание. Клеточное дыхание - процесс высвобождения химической энергии, запасенной в "пищевых" молекулах, для ее дальнейшего использования в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным. В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н. электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к кислороду вместе с ионами водорода - образуется вода. Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату, сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания - брожении) к определенной органической молекуле, в частности к глюкозе. См. также МЕТАБОЛИЗМ.
КЛАССИФИКАЦИЯ
У большинства организмов видом принято считать репродуктивно изолированную группу особей. В широком смысле это означает, что представители данного вида могут давать плодовитое потомство, спариваясь только с себе подобными, но не с особями других видов. Таким образом, гены конкретного вида, как правило, не выходят за его пределы. Однако у бактерий может происходить обмен генами между особями не только разных видов, но и разных родов, поэтому правомерно ли применять здесь привычные концепции эволюционного происхождения и родства, не вполне ясно. В связи с этой и другими трудностями общепринятой классификации бактерий пока не существует. Ниже приведен один из широко используемых ее вариантов.
ЦАРСТВО MONERA
Тип Gracilicutes (тонкостенные грамотрицательные бактерии)
Класс Scotobacteria (нефотосинтезирующие формы, например миксобактерии) Класс Anoxyphotobacteria (не выделяющие кислорода фотосинтезирующие формы, например пурпурные серные бактерии) Класс Oxyphotobacteria (выделяющие кислород фотосинтезирующие формы, например цианобактерии)
Тип Firmicutes (толстостенные грамположительные бактерии)
Класс Firmibacteria (формы с жесткой клеткой, например клостридии)
Класс Thallobacteria (разветвленные формы, например актиномицеты)
Тип Tenericutes (грамотрицательные бактерии без клеточной стенки)
Класс Mollicutes (формы с мягкой клеткой, например микоплазмы)
Тип Mendosicutes (бактерии с неполноценной клеточной стенкой)
Класс Archaebacteria (древние формы, например метанобразующие)
Домены. Недавние биохимические исследования показали, что все прокариоты четко разделяются на две категории: маленькую группу архебактерий (Archaebacteria - "древние бактерии") и всех остальных, называемых эубактериями (Eubacteria - "истинные бактерии"). Считается, что архебактерии по сравнению с эубактериями примитивнее и ближе к общему предку прокариот и эукариот. От прочих бактерий они отличаются несколькими существенными признаками, включая состав молекул рибосомной РНК (pРНК), участвующей в синтезе белка, химическую структуру липидов (жироподобных веществ) и присутствие в клеточной стенке вместо белково-углеводного полимера муреина некоторых других веществ. В приведенной выше системе классификации архебактерии считаются лишь одним из типов того же царства, которое объединяет и всех эубактерий. Однако, по мнению некоторых биологов, различия между архебактериями и эубактериями настолько глубоки, что правильнее рассматривать архебактерии в составе Monera как особое подцарство. В последнее время появилось еще более радикальное предложение. Молекулярный анализ выявил между двумя этими группами прокариот столь существенные различия в структуре генов, что присутствие их в рамках одного царства организмов некоторые считают нелогичным. В связи с этим предложено создать таксономическую категорию (таксон) еще более высокого ранга, назвав ее доменом, и разделить все живое на три домена - Eucarya (эукариоты), Archaea (архебактерии) и Bacteria (нынешние эубактерии).
ЭКОЛОГИЯ
Две важнейшие экологические функции бактерий - фиксация азота и минерализация органических остатков.
Азотфиксация. Связывание молекулярного азота (N2) с образованием аммиака (NH3) называется азотфиксацией, а окисление последнего до нитрита (NO-2) и нитрата (NO-3) - нитрификацией. Это жизненно важные для биосферы процессы, поскольку растениям необходим азот, но усваивать они могут лишь его связанные формы. В настоящее время примерно 90% (ок. 90 млн. т) годового количества такого "фиксированного" азота дают бактерии. Остальное количество производится химическими комбинатами или возникает при разрядах молний. Азот воздуха, составляющий ок. 80% атмосферы, связывается в основном грамотрицательным родом ризобиум (Rhizobium) и цианобактериями. Виды ризобиума вступают в симбиоз примерно с 14 000 видов бобовых растений (семейство Leguminosae), к которым относятся, например, клевер, люцерна, соя и горох. Эти бактерии живут в т.н. клубеньках - вздутиях, образующихся на корнях в их присутствии. Из растения бактерии получают органические вещества (питание), а взамен снабжают хозяина связанным азотом. За год таким способом фиксируется до 225 кг азота на гектар. В симбиоз с другими азотфиксирующими бактериями вступают и небобовые растения, например ольха. Цианобактерии фотосинтезируют, как зеленые растения, с выделением кислорода. Многие из них способны также фиксировать атмосферный азот, потребляемый затем растениями и в конечном итоге животными. Эти прокариоты служат важным источником связанного азота почвы в целом и рисовых чеков на Востоке в частности, а также главным его поставщиком для океанских экосистем.
Минерализация. Так называется разложение органических остатков до диоксида углерода (CO2), воды (H2O) и минеральных солей. С химической точки зрения, этот процесс эквивалентен горению, поэтому он требует большого количества кислорода. В верхнем слое почвы содержится от 100 000 до 1 млрд. бактерий на 1 г, т.е. примерно 2 т на гектар. Обычно все органические остатки, попав в землю, быстро окисляются бактериями и грибами. Более устойчиво к разложению буроватое органическое вещество, называемое гуминовой кислотой и образующееся в основном из содержащегося в древесине лигнина. Оно накапливается в почве и улучшает ее свойства.
БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь - дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый мощный стимул. См. также ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ.
Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь - образование кислот. Так, при получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт, содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также уксусной кислоты и различных спиртов.
Выщелачивание руд. Бактерии применяются для выщелачивания бедных руд, т.е. переведения из них в раствор солей ценных металлов, в первую очередь меди (Cu) и урана (U). Пример - переработка халькопирита, или медного колчедана (CuFeS2). Кучи этой руды периодически поливают водой, в которой присутствуют хемолитотрофные бактерии рода Thiobacillus. В процессе своей жизнедеятельности они окисляют серу (S), образуя растворимые сульфаты меди и железа: CuFeS2 + 4O2 в CuSO4 + FeSO4. Такие технологии значительно упрощают получение из руд ценных металлов; в принципе, они эквивалентны процессам, протекающим в природе при выветривании горных пород.
Переработка отходов. Бактерии служат также для превращения отходов, например сточных вод, в менее опасные или даже полезные продукты. Сточные воды - одна из острых проблем современного человечества. Их полная минерализация требует огромных количеств кислорода, и в обычных водоемах, куда принято сбрасывать эти отходы, его для их "обезвреживания" уже не хватает. Решение заключается в дополнительной аэрации стоков в специальных бассейнах (аэротенках): в результате бактериям-минерализаторам хватает кислорода для полного разложения органики, и одним из конечных продуктов процесса в наиболее благоприятных случаях становится питьевая вода. Остающийся по ходу дела нерастворимый осадок можно подвергнуть анаэробному брожению. Чтобы такие водоочистные установки отнимали как можно меньше места и денег, необходимо хорошее знание бактериологии.
Другие пути использования. К другим важным областям промышленного применения бактерий относится, например, мочка льна, т.е. отделение его прядильных волокон от других частей растения, а также производство антибиотиков, в частности стрептомицина (бактериями рода Streptomyces).
БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Бактерии приносят не только пользу; борьба с их массовым размножением, например в пищевых продуктах или в водных системах целлюлозно-бумажных предприятий, превратилась в целое направление деятельности. Пища портится под действием бактерий, грибов и собственных вызывающих автолиз ("самопереваривание") ферментов, если не инактивировать их нагреванием или другими способами. Поскольку главная причина порчи все-таки бактерии, разработка систем эффективного хранения продовольствия требует знания пределов выносливости этих микроорганизмов. Одна из наиболее распространенных технологий - пастеризация молока, убивающая бактерии, которые вызывают, например, туберкулез и бруцеллез. Молоко выдерживают при 61-63° С в течение 30 мин или при 72-73° С всего 15 с. Это не ухудшает вкуса продукта, но инактивирует болезнетворные бактерии. Пастеризовать можно также вино, пиво и фруктовые соки. Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде. Низкие температуры не убивают бактерий, но не дают им расти и размножаться. Правда, при замораживании, например, до -25° С численность бактерий через несколько месяцев снижается, однако большое количество этих микроорганизмов все же выживает. При температуре чуть ниже нуля бактерии продолжают размножаться, но очень медленно. Их жизнеспособные культуры можно хранить почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания - высушивания) в среде, содержащей белок, например в сыворотке крови. К другим известным методам хранения пищевых продуктов относятся высушивание (вяление и копчение), добавка больших количеств соли или сахара, что физиологически эквивалентно обезвоживанию, и маринование, т.е. помещение в концентрированный раствор кислоты. При кислотности среды, соответствующей pH 4 и ниже, жизнедеятельность бактерий обычно сильно тормозится или прекращается.
БАКТЕРИИ И БОЛЕЗНИ
ИЗУЧЕНИЕ БАКТЕРИЙ
Многие бактерии нетрудно выращивать в т.н. культуральной среде, в состав которой могут входить мясной бульон, частично переваренный белок, соли, декстроза, цельная кровь, ее сыворотка и другие компоненты. Концентрация бактерий в таких условиях обычно достигает примерно миллиарда на кубический сантиметр, в результате чего среда становится мутной. Для изучения бактерий необходимо уметь получать их чистые культуры, или клоны, представляющие собой потомство одной-единственной клетки. Это нужно, например, для определения того, какой вид бактерии инфицировал больного и к какому антибиотику данный вид чувствителен. Микробиологические образцы, например, взятые из горла или ран мазки, пробы крови, воды или других материалов, сильно разводят и наносят на поверхность полутвердой среды: на ней из отдельных клеток развиваются округлые колонии. Отверждающим культуральную среду агентом обычно служит агар - полисахарид, получаемый из некоторых морских водорослей и почти ни одним видом бактерий не перевариваемый. Агаровые среды используют в виде "косячков", т.е. наклонных поверхностей, образующихся в стоящих под большим углом пробирках при застывании расплавленной культуральной среды, или в виде тонких слоев в стеклянных чашках Петри - плоских круглых сосудах, закрываемых такой же по форме, но чуть большей по диаметру крышкой. Обычно через сутки бактериальная клетка успевает размножиться настолько, что образует легко заметную невооруженным глазом колонию. Ее можно перенести на другую среду для дальнейшего изучения. Все культуральные среды должны быть перед началом выращивания бактерий стерильными, а в дальнейшем следует принимать меры против поселения на них нежелательных микроорганизмов. Чтобы рассмотреть выращенные таким способом бактерии, прокаливают на пламени тонкую проволочную петлю, прикасаются ею сначала к колонии или мазку, а затем - к капле воды, нанесенной на предметное стекло. Равномерно распределив взятый материал в этой воде, стекло высушивают и два-три раза быстро проводят над пламенем горелки (сторона с бактериями должна быть обращена вверх): в результате микроорганизмы, не повреждаясь, прочно прикрепляются к субстрату. На поверхность препарата капают краситель, затем стекло промывают в воде и вновь сушат. Теперь можно рассматривать образец под микроскопом. Чистые культуры бактерий идентифицируют главным образом по их биохимическим признакам, т.е. определяют, образуют ли они из определенных сахаров газ или кислоты, способны ли переваривать белок (разжижать желатину), нуждаются ли для роста в кислороде и т.д. Проверяют также, окрашиваются ли они специфическими красителями. Чувствительность к тем или иным лекарственным препаратам, например антибиотикам, можно выяснить, поместив на засеянную бактериями поверхность маленькие диски из фильтровальной бумаги, пропитанные данными веществами. Если какое-либо химическое соединение убивает бактерии, вокруг соответствующего диска образуется свободная от них зона.
Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .
Вся совокупность бактерий, которые живут в организме человека, получила название микробиоты. Здоровая микрофлора кишечника состоит из множества бактерий. Их насчитывается более миллиона. Каждый микроорганизм играет огромную роль в нормализации функционирования всего организма. Если нарушается баланс и происходит нехватка какой-либо бактерии, это приводит к нарушениям в работе ЖКТ. Болезнетворный процесс начинает стремительно развиваться. Все полезные микроорганизмы находятся по большей части в кишечнике, а также на поверхности кожи и слизистых. Иммунная система способна регулировать необходимое количество полезных бактерий.
Микрофлора организма человека населена как полезными, так и патогенными организмами. В определенной концентрации это считается нормой. Существуют полезные и патогенные бактерии. Конечно же, в кишечнике намного больше полезных микроорганизмов. Баланс соблюдается только в том случае, когда хорошая микрофлора составляет более 95 процентов всех микроорганизмов. Выделяют такие виды бактерий, которые живут в человеческом организме:
- лактобактерии;
- бифидобактерии;
- энтерококки;
- кишечные палочки.
Бифидобактерии
Являются самым распространенным видом бактерий. Принимают непосредственно участие в образовании молочной кислоты и ацетата. Бифидобактерии способствуют созданию кислой среды, что помогает нейтрализовать практически все болезнетворные бактерии. В этом случае патогенная флора уже не может дальше развиваться. В организме прекращаются процессы гниения и брожения.
Бифидобактерии очень важны для детского организма. Они отвечают за аллергические реакции на различные продукты питания. Также оказывают хорошее антиоксидантное действие, препятствуют развитию опухолей.
Данный вид бактерий принимает участие в синтезе витамина С. Они помогают быстрому усвоению витаминов В и Д, которые принимают участие в формировании детского организма. Если бифидобактерий в организме мало, то даже синтетические витамины не смогут в полной мере восполнить их необходимое количество.
Лактобактерии
Данные микроорганизмы также играют довольно важную роль в нормальном функционировании организма. Они способны взаимодействовать с другими хорошими бактериями, населяющими кишечник. При этом блокируют развитие патогенной микрофлоры и подавляют жизнедеятельность бактерий, вызывающих болезни кишечника.
Лактобактерии принимают участие в образовании лизоцима, молочной кислоты и некоторых витаминов. Они являются отличными помощниками для иммунной системы. Дефицит данных бактерий практически всегда приводит к развитию дисбактериоза.
Часто лактобактерии можно обнаружить не только в кишечнике, но и на слизистых. Это является очень важным фактором, особенно для женского здоровья. С их помощью поддерживается необходимая кислотность во влагалище. Это помогает предотвратить развитие такого заболевания, как бактериальный вагиноз.
Энтерококки
Появляются в организме человека в первые дни после рождения. Способствуют хорошему усвоению сахарозы. Чаще всего энтерококки обнаруживаются в тонком кишечнике. Взаимодействуя с другими хорошими бактериями, они защищают организм от развития патогенной микрофлоры. Однако данный вид микроорганизмов принято относить к условно безопасным. В случае превышения их концентрации развиваются болезни кишечника.
Кишечная палочка
Многие виды таких микроорганизмов не способствуют развитию каких-либо заболеваний. В некоторых случаях они выполняют и защитную функцию. Их полезность заключается в синтезе коцилина, который создает препятствие для размножения патогенной микрофлоры. Кишечная палочка принимает участие в синтезе многих витаминов, а также никотиновой и фолиевой кислоты. Это очень важно, поскольку фолиевая кислота отвечает за образование красных кровяных телец в организме, что способствует поддержанию уровня гемоглобина.
Положительное воздействие бактерий на человеческий организм
Хорошие бактерии имеют массу полезных и нужных свойств. Организм способен функционировать нормально пока в нем поддерживается нужный баланс между бактериями, населяющими кишечник и слизистые. Очень много их участвует в важнейшем процессе синтеза витаминов. Витамины группы В не могут нормально усваиваться без воздействия на них полезных бактерий. Из-за этого может понижаться уровень гемоглобина в крови, страдают кожные покровы, наблюдаются нарушения нервной системы.
Бактерии способны расщеплять непереваренные компоненты пищи, которые достигают толстого кишечника. Полезные микроорганизмы способствуют поддержанию водно-солевого баланса в организме.
Микрофлора кишечника принимает участие в формировании местного иммунитета. Помогает блокировать размножение патогенных микроорганизмов. Поэтому люди не ощущают вздутия живота и развития метеоризма. Рост числа лимфоцитов провоцирует работу фагоцитов, которая заключается в борьбе с вредоносными микробами. При этом некоторые бактерии активно участвуют в синтезе иммуноглобулина А.
Полезные микроорганизмы положительно влияют на работу толстого и тонкого кишечника. С их помощью возможно поддержание необходимой кислотности, вследствие чего эпителий становится более устойчивым к воздействию вредоносных факторов. От микроорганизмов зависит и перистальтика кишечника. Бифидобактерии принимают участие в блокировании процессов гниения и брожения в организме. Множество бактерий постоянно находятся в симбиозе с болезнетворными микроорганизмами, контролируя их влияние на организм.
Общий баланс организма поддерживается биохимическими реакциями, происходящими в организме при участии бактерий. При этом выделяется тепловая энергия. Основу питания полезных бактерий составляют остатки непереваренной пищи.
Дисбактериоз
Дисбактериозом принято называть изменения в количестве и качестве бактерий. В этом случае большое количество хороших бактерий просто погибает, а плохие начинают быстро размножаться. Дисбактериоз во многих случаях охватывает не только кишечник. Он может проявляться в полости рта или на слизистых. В анализах могут быть обнаружены стрепто- и стафилококки.
При нормальном состоянии организма полезные бактерии способны полностью регулировать размножение болезнетворных микроорганизмов. Обычно дыхательные пути и кожа находятся под защитой. Но в случае нарушения баланса человек начинает ощущать некоторые симптомы развивающегося заболевания. Появляется боль в животе, вздутие, возможно развитие метеоризма и диареи. Позже начинаются авитаминоз, анемия. Из-за отсутствия аппетита стремительно снижается вес. У женщин могут развиваться нарушения в половой сфере. Появляются обильные выделения из влагалища. Часто они имеют неприятный запах. Кожа становится сухой. На ней можно обнаружить шероховатости и трещинки. Практически во всех случаях дисбактериоз является одним из проявлений длительного приема антибиотиков.
При первых признаках заболевания желательно сразу обращаться к врачу. Доктор назначит все необходимые обследования, на основании которых будет определено максимально эффективное лечение дисбактериоза. Наиболее часто в лечебных целях применяют различные пробиотики.
Микроорганизмы - это группа животных и растений очень малого размера, различить которые можно только при помощи микроскопа. Они могут быть вредными и полезными для человека, участвуют в природном круговороте веществ, процессах разложения органики, распада сложных веществ на более простые, брожении и т. д.
Микроорганизмы относятся к прокариотическим формам жизни, их клетки не имеют ядра, содержат мало органелл и устроены значительно проще, чем ядерные. Но несмотря на всю простоту такие клетки очень жизнеспособны, быстро размножаются и по степени выживаемости стоят выше, чем многоклеточные организмы.
Многие бактерии живут в кишечнике животных и помогают переваривать труднодоступную растительную пищу, вырабатывая необходимые ферменты, а также витамины и незаменимые аминокислоты. Среди полезных бактерий нужно отметить азотфиксирующие бактерии - симбионты бобовых растений. Клубеньковые бактерии вступают в симбиоз с корнями фиксируя азот, который в дальнейшем используется растениями для построения клеточных тканей для роста.
Однако среди микроорганизмов есть многочисленные патогенные штаммы, способные вызывать сильнейшие заболевания и приводить к летальным исходам. Среди таких можно выделить холеру, сибирскую язву, тиф и другие.
Многие виды полезных микроорганизмов применяются в пищевой промышленности. Так производятся кисломолочные продукты - йогурт, кефир и сыр, некоторые используются для засолки и закваски, что предотвращает порчу продуктов. Однако есть и вредные микроорганизмы приводящие к порче продукции. Среди таких выделяют плесень, различные виды грибов. Они изменяют химические и физические показатели продуктов, что в конечном итоге приводит к порче продукции и невозможности ее употребления в пищу.
К основным видам микроорганизмов относят следующие:
- Кокки - микроорганизмы имеющие округлую форму клетки, которые могут отличаться по взаимному расположению друг к другу. В зависимости от данного расположения их разделяют ещё на несколько групп. Например, клетки стрептококка выстраиваются в длинную цепочку шариков, диплококки существуют в форме двух соседствующих клеток, живущих постоянно в паре, стафилококки характеризуются тем, что их клетки в колонии расположены хаотично. При попадании в организм человека они способны вызывать серьезные заболевания. Однако, не все виды кокков являются вредными и могут существовать в симбиозе с организмом, не принося никакого вреда. Если у человека снижается иммунитет, то происходит вспышка размножения микроорганизмов и болезнь начинает прогрессировать.
- Палочковидные бактерии отличаются между собой размером, формой, могут образовывать споры. Бациллами называют бактерии способные к спорообразованию. К ним относятся палочки сибирской язвы и столбняка. Споры — это особые образования в жизни бактерий, предназначенные для переживания неблагоприятных условий. Клетка в данном случае покрывается твердой защитной оболочкой и способна длительное время пребывать в спящем состоянии, ожидая наступления благоприятных условий для развития. Некоторые споры настолько устойчивы, что способны переносить температуру более 120 градусов по Цельсию.
- Клетки заостренными концами, например, фузобактерии. Они являются представителями нормальной микрофлоры дыхательных путей и не представляют опасности для человека, а скорее наоборот помогают нормальному функционированию эпителиальных покровов;
- Клетки с утолщенными концами, по форме напоминают булаву. Явный представитель коринебактерия - возбудителем дифтерии;
- Клеточные формы с закругленными концами. Представитель - кишечная палочка, которая является необходимой для пищеварения в кишечнике;
- Палочковидные клетки с прямыми концами. Такая форма клетки у возбудителя сибирской язвы.
Как правило палочковидные бактерии в пространстве располагается хаотично по отношению друг другу, однако некоторые могут располагаться попарно или в виде цепочки. В первом случае это диплобактерии или диплобацилы, во втором - стрептобактерии или стрептобациллы.
Грамотрицательные и грамположительные бактерии
Более 100 лет назад датский ученый Грамм придумал краситель, который разделил мир бактерий на две группы - грамотрицательные и грамположительные бактерии. Они называются так из-за способности окрашиваться изобретенным красителем. Дело в том, что некоторые клетки покрыты дополнительной липидной оболочкой, препятствующей проникновению веществ в клеточную стенку и поэтому такие клетки не окрашиваются. И наоборот те, которые не имеют дополнительной липидной оболочки хорошо окрашиваются по Грамму, образуя устойчивую связь с клеточной стенкой.
Липидная оболочка грамотрицательных бактерий делает их более устойчивыми к антибиотикам, что является важной особенностью в медицинской диагностике заболеваний и подборе методов лечения. К грамотрицательным относятся хламидии и риккетсии, к грамположительным - стрептококки и стафилококки.
Аэробные и анаэробные бактерии
Наиболее просто устроенные бактерии проживают на больших глубинах под водой. Для их развития и не нужно наличие кислорода, в отличие от тех, которые более организованы и выбрались на сушу. Поэтому в современной науке бактерии разделяют на аэробные и анаэробные, в зависимости от их потребности в кислороде.
Аэробные организмы не могут существовать без кислорода:
- Облигатные аэробы - это такие микробы, которые свободно живут во внешней среде. Например, палочка Коха - возбудитель туберкулеза, довольно устойчива и может сохраняться в воде около 5 месяцев, а в тёплом увлажненным помещении до 7 лет;
- Микроаэрофилы. Таким микроорганизмам достаточно содержание кислорода в окружающей среде около 2%, где они могут нормально размножаться и развиваться. К таким относятся стрептококки - возбудители болезней верхних дыхательных путей.
Анаэробные организмы, для развития которых не нужен кислород:
- Облигатные анаэробы. Например, фузобактерии прекрасно чувствуют себя в среде с нулевым содержанием кислорода;
- Факультативные анаэробы. Могут развиваться без кислорода, например, гонококки или стрептококки;
- Аэротолерантные микроорганизмы. Для их развития не нужен кислород, но они способны жить в кислородосодержащей среде, например, бактерии, вызывающие скисание молока.
Многие виды бактерии полезны и с успехом используются человеком.
Во-первых , полезные бактерии широко применяются в пищевой промышленности.
При производстве сыров, кефира, сливок необходимо свёртывание молока, которое происходит под действием молочной кислоты. Молочную кислоту вырабатывают молочнокислые бактерии, которые входят в состав заквасок и питаются сахаром, содержащимся в молоке. Сама молочная кислота способствует усвоению железа, кальция, фосфора. Эти полезные элементы помогают нам побороть инфекционные заболевания.
При производстве сыра его прессуют в куски (головки). Головки сыра направляют в камеры для созревания, где начинается деятельность входящих в его состав разнообразных молочнокислых и пропионовокислых бактерий. В результате их деятельность сыр «созревает» – приобретает характерные вкус, запах, рисунок и цвет.
Для производства кефира применяют закваску, содержащую молочнокислые палочки и молочнокислые стрептококки.
Йогурт – вкусный и полезный кисломолочный продукт. Молоко для производства йогурта должно быть очень высокого качества. В нем должно быть минимальное количество вредных бактерий, которые могут помешать развиваться полезным йогуртовым бактериям. Йогуртовые бактерии перерабатывают молоко в йогурт и придают ему своеобразный аромат.
Рис. 14. Лактобактерии – молочнокислые бактерии.
Молочнокислые и йогуртные бактерии попадая в организм человека с пищей помогают бороться не только с вредными бактериями в кишечнике, но и вирусами – возбудителями простуды и других инфекций. В процессе своей жизнедеятельности эти полезные бактерии создают такую кислую среду (за счет выделяемых продуктов обмена веществ), что выжить рядом с ними может только очень приспособленный к тяжелым условиям микроб, как, например, кишечная палочка.
Деятельность полезных бактерий используется при закваске капусты и других овощей.
Во-вторых , бактерии используются для выщелачивания руд при добыче меди, цинка, никеля, урана и других металлов из природных руд. Выщелачивание – получение полезных ископаемых из не богатой ими руды с помощью бактерий, когда другие способы получения (например, плавление руды) являются не эффективными и дорогими. Выщелачивание осуществляют аэробные бактерии.
В-третьих , полезные аэробные бактерии используют для очистки сточных вод городов и промышленных предприятий от органических останков.
Основная цель такой биологической очистки – обезвреживание сложных и нерастворимых органических веществ сточной воды, которые не удается извлечь из нее механической очисткой, и разложение их до простых растворимых в воде элементов.
В-четвертых , бактерии используются при производстве шёлка и обработки кожи и др. Сырье для изготовления искусственного шелка производят специальные трансгенные бактерии. Технические молочно-кислые бактерии используются в кожевенном производстве для набухания и обеззоливания (обработка сырья от твердых соединений), в текстильной промышленности, как вспомогательное средство для крашения и печати.
Пятое , бактерии используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Сельскохозяйственные растения обрабатывают специальными препаратами, которые содержат определенные виды бактерий. Насекомые – вредители, поглощая части обработанных биопрепаратами растений, заглатывают с кормом споры бактерий. Это приводит к гибели вредителей.
Шестое , бактерии используют для производства различных медицинских препаратов (например, интерферона) убивающих вирусы и поддерживающих иммунитет (защиту) человека.
И последнее , полезными свойствами обладают и вредные бактерии.
Бактерии гниения (сопрофитные бактерии) разрушают трупы умерших животных, упавшие на землю листья деверев и кустарников, сами стволы погибших деревьев. Эти бактерии являются своеобразными санитарами нашей планеты. Они питаются органическими веществами и превращают их в перегной – плодородный слой земли.
Почвенные бактерии живут в почве и тоже приносят много пользы в природе. Минеральные соли, которые вырабатывают почвенные бактерии, затем поглощаются из почвы корнями растений. В одном кубическом сантиметре поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов почвенных бактерий.
Рис. 15. Клостридии – почвенные бактерии.
В почве живут также бактерии, которые поглощают азот из воздуха, накапливая его в своём теле. Этот азот затем превращается в белки. После отмирания клеток бактерий эти белки превращаются в азотистые соединения (нитраты), которые являются удобрением и хорошо усваиваются растениями.
Заключение.
Бактерии – многочисленная, хорошо изученная группа микроорганизмов. Бактерии встречаются повсеместно и человек встречается с ними в своей жизни постоянно. Бактерии могут приносить пользу человеку, а могут стать источником опасных заболеваний.
Изучение свойств бактерий, борьба с вредными их проявлениями и использование полезных свойств жизнедеятельности бактерии она из главных задач для человека.
Ученик 6 класса Б _________________________________ / Ярослав Щипанов/
Литература.
1. Беркинблит М.Б., Глаголев С.М., Малеева Ю.В., Биология: Учебник для 6 класса. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008.
2. Ивченко, Т. В. Электронный учебник «Биология: 6 класс. Живой организм». // Биология в школе. - 2007.
3. Пасечник В.В. Биология. 6 кл. Бактерии, грибы, растения: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений, - 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2000.
4. Смелова, В.Г. Цифровой микроскоп на уроках биологии // ИД «Первое сентября» Биология. - 2012. - № 1.
