Batteri benefici nel corpo umano. Microrganismi dannosi

In termini quantitativi, questi organismi viventi più piccoli sono i più numerosi nei mari e nell'atmosfera. Secondo gli scienziati, in un solo grammo di terreno possono vivere più di cento milioni di batteri. E in termini di insediamento occupano un onorevole primo posto. Dopotutto, sono apparsi sul pianeta più di 3,7 miliardi di anni fa. E alcuni di loro non sono nemmeno cambiati molto da allora! Qual è il ruolo dei batteri in natura? A quali processi globali partecipano queste creature microscopiche? Quali di loro sono utili e quali sono dannosi per il corpo umano? Cercheremo di dare brevi risposte a tutte queste domande in questo articolo.

Un po' di batteri

La natura, creando i batteri, ha fornito loro un margine di sicurezza senza precedenti e molte qualità assenti nella maggior parte degli altri abitanti del pianeta Terra. Sono in grado di resistere alle alte e basse temperature, esistono tranquillamente in alte e basse pressione atmosferica, praticamente senza ossigeno. I microrganismi sembrano progettati per popolare nuovi mondi, per stabilirsi in territori sconosciuti e disabitati. Con una struttura piuttosto primitiva (la maggior parte è unicellulare), i batteri hanno un enorme margine di sicurezza e sono, forse, le forme di vita esistenti più efficaci.

Dove vivono?

Questi microrganismi sono onnipresenti, vivono ovunque: sulla terra, negli oceani e nei mari, nell'aria e persino all'interno di altri organismi. Ce ne sono moltissimi, miriadi. Nonostante ciò, sono diventati “familiari” alle persone solo di recente, dopo l’invenzione di un dispositivo ottico che ingrandisce più volte gli oggetti. Quindi gli scienziati hanno potuto vederli, come si suol dire, con i propri occhi. E prima ancora, enormi colonie di batteri esistevano inosservate, aiutando o danneggiando invisibilmente tutta l’umanità. Cosa sono? Quali aiutano e quali danneggiano? Guardiamo al microscopio!

Ruolo positivo dei batteri

Questi antichi abitanti del pianeta sembrano prendersi cura del loro habitat, portando grande vantaggio l’intero pianeta in generale e l’umanità in particolare. Il ruolo positivo dei batteri può essere visto in vari campi influenza: sulla natura, sull'atmosfera, sulle persone. Diamo uno sguardo più da vicino a ciascuno di essi.

Gli inservienti della natura

Il fatto è che molti batteri mangiano i resti morti di altre creature, essendo una sorta di "custodi" che ripuliscono la natura dai rifiuti inutili e non consentono l'accumulo di prodotti di scarto. Nella scienza, questo fenomeno è chiamato saprotrofia. Senza questo tipo di batteri, il mondo semplicemente soffocherebbe a causa della massa di rifiuti che devono essere costantemente smaltiti. Questo è ciò che fanno molti microrganismi, agendo come inservienti.

Alghe blu verdi

E questi cianobatteri, precedentemente erroneamente chiamati alghe, sono in grado di partecipare alla fotosintesi. Ruolo positivo dei batteri di questo tipo consiste nella produzione di massa di ossigeno. Gli scienziati hanno stabilito che all'inizio dei tempi furono questi minuscoli organismi a cominciare a formare l'atmosfera terrestre. Di conseguenza, si è rivelato essere esattamente il modo in cui siamo abituati a sentirlo. Naturalmente, dentro condizioni moderne Nell'ambiente l'ossigeno non viene prodotto solo dalle alghe blu-verdi come risultato della fotosintesi. Ma il campionato e la parte del leone restano comunque loro. E senza questi batteri, la formazione della flora e della fauna sul pianeta nella forma in cui esistono oggi sarebbe impossibile.

Ciclo delle sostanze

Un altro ruolo positivo dei batteri è la partecipazione al ciclo globale delle sostanze presenti in natura. Sulla terra e in mare, nell'aria avviene un costante scambio globale di elementi. Tutte le sostanze sul pianeta Terra passano da un organismo all'altro. Senza i microrganismi tale transizione sarebbe semplicemente impossibile. Il più studiato dalla scienza è il processo del ciclo dell'azoto, che consiste in diverse fasi: fissazione, ossidazione, riduzione (per putrefazione o ammonificazione). In tutti e tre i casi, i processi vengono eseguiti con l'aiuto di determinati gruppi di batteri. Questi sono noduli e microrganismi aerobici che partecipano ai processi di decomposizione e conversione delle proteine. Gli scienziati hanno scoperto la partecipazione di queste creature microscopiche alla riproduzione e alla trasformazione diossido di carbonio, zolfo, ferro, fosforo. Attualmente in corso ulteriori ricerche questi fenomeni.

Catene alimentari

Qual è il ruolo dei batteri nel contesto dell’alimentazione degli esseri viventi? Anche se questi organismi sono microscopicamente piccoli, servono da cibo per alcune creature più grandi. Che, a sua volta, nutre gli altri. Naturalmente, ad esempio, per gli esseri umani i batteri non costituiscono una parte significativa della dieta. Ma indirettamente, continuiamo a mangiarli senza accorgercene. Un esempio lampante sono i prodotti conservati in botte e tutto il "latte fermentato" (a proposito, anche la birra e il vino sono il risultato del lavoro di batteri e funghi). Le cucine nazionali dei popoli del mondo contengono sempre prodotti simili.

Per uomo

Qual è il ruolo dei batteri nella vita (per gli esseri umani)? I microrganismi che vivono nell’intestino sono “vicini” amichevoli e di buon carattere. Questi includono bifidobatteri e batterioidi, nonché E. coli, enterococchi e lattobacilli. Tutti costituiscono una microflora utile e svolgono funzioni protettive e digestive. È stato stabilito che nell'intero intestino la massa di microrganismi è di circa tre chilogrammi. Questo è parecchio in termini percentuali.

Ruolo negativo dei batteri

Un altro ruolo negativo dei batteri è la loro partecipazione al deterioramento del cibo. In determinate condizioni sono in grado di “mangiare” il cibo lasciato fuori dal frigorifero in tempi abbastanza rapidi. Dopodiché questi prodotti diventano inadatti alle persone.

La maggior parte delle persone associa la parola “batteri” a qualcosa di spiacevole e pericoloso per la salute. Nella migliore delle ipotesi vengono ricordati latticini. Nel peggiore dei casi: disbatteriosi, peste, dissenteria e altri problemi. Ma i batteri sono ovunque, sono buoni e cattivi. Cosa possono nascondere i microrganismi?

Cosa sono i batteri

Batteri significa “bastone” in greco. Questo nome non significa che si intendano batteri nocivi.

Hanno preso questo nome per la loro forma. La maggior parte di queste singole cellule sembrano bastoncini. Sono disponibili anche in celle quadrate e a forma di stella. Per un miliardo di anni i batteri non cambiano aspetto, possono solo cambiare internamente. Possono essere mobili o immobili. Batteri All'esterno è ricoperto da un guscio sottile. Ciò gli consente di mantenere la sua forma. Non c'è nucleo o clorofilla all'interno della cellula. Ci sono ribosomi, vacuoli, escrescenze citoplasmatiche e protoplasma. Il batterio più grande è stato trovato nel 1999. Era chiamata la "Perla Grigia della Namibia". Batteri e bacilli significano la stessa cosa, hanno solo origini diverse.

L'uomo e i batteri

Nel nostro corpo c'è una battaglia costante tra batteri dannosi e benefici. Grazie a questo processo, una persona riceve protezione da infezioni varie. Vari microrganismi ci circondano ad ogni passo. Vivono di vestiti, volano nell'aria, sono onnipresenti.

La presenza di batteri in bocca, e si tratta di circa quarantamila microrganismi, protegge le gengive dal sanguinamento, dalla malattia parodontale e perfino dal mal di gola. Se la microflora di una donna è disturbata, potrebbe svilupparsi malattie ginecologiche. Seguire le regole basilari dell'igiene personale aiuterà a evitare tali fallimenti.

L'immunità umana dipende completamente dallo stato della microflora. Quasi il 60% di tutti i batteri si trova solo nel tratto gastrointestinale. Il resto si trova nel sistema respiratorio e nel sistema riproduttivo. In una persona vivono circa due chilogrammi di batteri.

La comparsa di batteri nel corpo

Un bambino appena nato ha un intestino sterile.

Dopo il suo primo respiro, nel corpo entrano molti microrganismi con cui prima non aveva familiarità. Quando il bambino viene allattato al seno per la prima volta, la madre trasferisce con il latte batteri benefici, che aiuteranno a normalizzare la microflora intestinale. Non per niente i medici insistono affinché la madre subito dopo la nascita del suo bambino lo allatti al seno. Raccomandano inoltre di prolungare questa alimentazione il più a lungo possibile.

Batteri benefici

I batteri benefici sono: batteri lattici, bifidobatteri, E. coli, streptomiceti, micorrize, cianobatteri.

Tutti svolgono un ruolo importante nella vita umana. Alcuni di essi prevengono il verificarsi di infezioni, altri vengono utilizzati nella produzione di medicinali e altri ancora mantengono l’equilibrio nell’ecosistema del nostro pianeta.

Tipi di batteri nocivi

I batteri nocivi possono causarne numerosi malattie gravi. Ad esempio la difterite, il mal di gola, la peste e molti altri. Si trasmettono facilmente da una persona infetta attraverso l'aria, il cibo o il tatto. Sono i batteri nocivi, i cui nomi verranno forniti di seguito, che rovinano il cibo. Da loro appare cattivo odore, si verifica la putrefazione e la decomposizione, causano malattie.

I batteri possono essere gram-positivi, gram-negativi, a forma di bastoncino.

Nomi di batteri nocivi

Tavolo. Batteri nocivi per l'uomo. Titoli

Titoli	Habitat	Danno
Micobatteri	cibo, acqua	tubercolosi, lebbra, ulcera
Bacillo del tetano	suolo, pelle, tratto digestivo	tetano, spasmi muscolari, insufficienza respiratoria
Bastone della peste (considerato dagli esperti un’arma biologica)	solo negli esseri umani, nei roditori e nei mammiferi	peste bubbonica, polmonite, infezioni della pelle
Helicobacter pylori	mucosa gastrica umana	gastrite, ulcera peptica, produce citossine, ammoniaca
Bacillo dell'antrace	il suolo	antrace
Bastone per botulismo	cibo, stoviglie contaminate	avvelenamento

I batteri nocivi possono per molto tempo risiedono nel corpo e assorbono da esso sostanze benefiche. Allo stesso tempo, sono in grado di causare infezione.

I batteri più pericolosi

Uno dei batteri più resistenti è la meticillina. È meglio conosciuto come Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus). può causare non una, ma diverse malattie infettive. Alcuni tipi di questi batteri sono resistenti a potenti antibiotici e antisettici. I ceppi di questo batterio possono vivere sezioni superiori vie respiratorie, nelle ferite aperte e nei canali urinari di ogni terzo abitante della Terra. Per una persona con un sistema immunitario forte, questo non rappresenta un pericolo.

I batteri dannosi per l'uomo sono anche agenti patogeni chiamati Salmonella typhi. Sono agenti patogeni infezione acuta intestini e tifo. Questi tipi di batteri, dannosi per l’uomo, sono pericolosi perché producono sostanze tossiche estremamente pericolose per la vita. Man mano che la malattia progredisce, si verifica intossicazione del corpo, febbre molto alta, eruzioni cutanee sul corpo, fegato e milza ingranditi. Il batterio è molto resistente a varie influenze esterne. Vive bene nell'acqua, sulle verdure, sulla frutta e si riproduce bene nei latticini.

Anche il Clostridium tetan è uno dei batteri più pericolosi. Produce un veleno chiamato esotossina del tetano. Le persone che vengono infettate da questo agente patogeno sperimentano dolori terribili, convulsioni e muoiono molto duramente. La malattia si chiama tetano. Nonostante il fatto che il vaccino sia stato creato nel 1890, ogni anno sulla Terra muoiono 60mila persone a causa di esso.

E un altro batterio che può portare alla morte di una persona è quello che provoca la tubercolosi, che è resistente ai farmaci. Se non si cerca aiuto in modo tempestivo, una persona potrebbe morire.

Misure per prevenire la diffusione delle infezioni

I batteri nocivi e i nomi dei microrganismi vengono studiati dai medici di tutte le discipline fin dai tempi degli studenti. Il settore sanitario ricerca ogni anno nuovi metodi per prevenire la diffusione di infezioni potenzialmente letali. Se segui le misure preventive, non dovrai sprecare energie per trovare nuovi modi per combattere tali malattie.

Per fare ciò, è necessario identificare tempestivamente la fonte dell'infezione, determinare la cerchia dei malati e delle possibili vittime. È imperativo isolare le persone infette e disinfettare la fonte dell’infezione.

La seconda fase è la distruzione delle vie attraverso le quali possono essere trasmessi i batteri nocivi. A questo scopo viene effettuata un'adeguata propaganda tra la popolazione.

Le strutture alimentari, i serbatoi e i magazzini per la conservazione degli alimenti vengono tenuti sotto controllo.

Ogni persona può resistere ai batteri nocivi rafforzando la propria immunità in ogni modo possibile. Uno stile di vita sano, osservando le regole igieniche di base, proteggendosi durante i contatti sessuali, utilizzando strumenti e attrezzature mediche sterili usa e getta, limitando completamente la comunicazione con le persone in quarantena. Se entri in un'area epidemiologica o fonte di infezione, devi rispettare rigorosamente tutti i requisiti dei servizi sanitari ed epidemiologici. Numerose infezioni sono equiparate nei loro effetti ad armi batteriologiche.

BATTERI
un folto gruppo di microrganismi unicellulari caratterizzati dall'assenza di un nucleo cellulare circondato da una membrana. Allo stesso tempo, il materiale genetico del batterio (acido desossiribonucleico o DNA) occupa un posto molto specifico nella cellula: una zona chiamata nucleoide. Gli organismi con una tale struttura cellulare sono chiamati procarioti ("prenucleare"), a differenza di tutti gli altri - eucarioti ("vero nucleare"), il cui DNA si trova nel nucleo circondato da un guscio. I batteri, precedentemente considerati piante microscopiche, sono ora classificati nel regno indipendente Monera, uno dei cinque nell'attuale sistema di classificazione, insieme a piante, animali, funghi e protisti.

Prove fossili. I batteri sono probabilmente il più antico gruppo di organismi conosciuto. Strutture di pietra stratificate - stromatoliti - datate in alcuni casi all'inizio dell'Archeozoico (Archeano), cioè è nato 3,5 miliardi di anni fa, - il risultato dell'attività vitale dei batteri, solitamente fotosintetizzanti, i cosiddetti. alghe blu verdi. Strutture simili (film batterici impregnati di carbonati) si formano ancora oggi, soprattutto al largo delle coste dell'Australia, delle Bahamas, della California e del Golfo Persico, ma sono relativamente rare e non raggiungono grandi dimensioni, perché gli organismi erbivori, come i gasteropodi , nutriti di loro. Al giorno d'oggi, le stromatoliti crescono soprattutto dove questi animali sono assenti a causa dell'elevata salinità dell'acqua o per altri motivi, ma prima dell'emergere di forme erbivore nel corso dell'evoluzione, potevano raggiungere dimensioni enormi, costituendo un elemento essenziale delle acque basse oceaniche, paragonabili alle moderne barriere coralline. In alcune rocce antiche sono state rinvenute minuscole sfere carbonizzate, che si ritiene siano anche resti di batteri. I primi nucleari, cioè eucariotiche, le cellule si sono evolute dai batteri circa 1,4 miliardi di anni fa.
Ecologia. I batteri sono abbondanti nel suolo, sul fondo dei laghi e degli oceani, ovunque si accumuli materia organica. Vivono al freddo, quando il termometro è poco sopra lo zero, e nelle sorgenti calde acide con temperature superiori a 90°C. Alcuni batteri tollerano una salinità molto elevata; in particolare, sono gli unici organismi rinvenuti nel Mar Morto. Nell'atmosfera sono presenti nelle goccioline d'acqua e la loro abbondanza è solitamente correlata alla polverosità dell'aria. Pertanto, nelle città, l’acqua piovana contiene molti più batteri che nelle zone rurali. Ce ne sono pochi nell'aria fredda delle alte montagne e delle regioni polari, tuttavia si trovano anche nello strato inferiore della stratosfera ad un'altitudine di 8 km. Il tratto digestivo degli animali è densamente popolato di batteri (solitamente innocui). Gli esperimenti hanno dimostrato che non sono necessari per la vita della maggior parte delle specie, sebbene possano sintetizzare alcune vitamine. Tuttavia, nei ruminanti (mucche, antilopi, pecore) e in molte termiti sono coinvolti nella digestione del cibo vegetale. Inoltre, il sistema immunitario di un animale allevato in condizioni sterili non si sviluppa normalmente a causa della mancanza di stimolazione batterica. La normale flora batterica dell'intestino è importante anche per sopprimere i microrganismi dannosi che vi entrano.

STRUTTURA E ATTIVITÀ VITA DEI BATTERI

I batteri sono molto più piccoli delle cellule delle piante e degli animali multicellulari. Il loro spessore è solitamente di 0,5-2,0 micron e la loro lunghezza è di 1,0-8,0 micron. Alcune forme sono appena visibili alla risoluzione dei microscopi ottici standard (circa 0,3 micron), ma sono note anche specie con una lunghezza superiore a 10 micron e una larghezza che va oltre i limiti specificati, e numerosi batteri molto sottili possono superare i 50 micron di lunghezza. Sulla superficie corrispondente al punto segnato con una matita si adatteranno un quarto di milione di rappresentanti di medie dimensioni di questo regno.
Struttura. In base alle loro caratteristiche morfologiche si distinguono i seguenti gruppi di batteri: cocchi (più o meno sferici), bacilli (bastoncini o cilindri con estremità arrotondate), spirille (spirali rigide) e spirochete (forme simili a capelli sottili e flessibili). Alcuni autori tendono a combinare gli ultimi due gruppi in uno solo: spirilla. I procarioti differiscono dagli eucarioti principalmente per l'assenza di un nucleo formato e per la tipica presenza di un solo cromosoma: una molecola di DNA circolare molto lunga attaccata in un punto alla membrana cellulare. I procarioti inoltre non hanno organelli intracellulari racchiusi in membrane chiamati mitocondri e cloroplasti. Negli eucarioti, i mitocondri producono energia durante la respirazione e la fotosintesi avviene nei cloroplasti (vedi anche CELLULA). Nei procarioti, l'intera cellula (e principalmente la membrana cellulare) assume la funzione di un mitocondrio e, nelle forme fotosintetiche, assume anche la funzione di un cloroplasto. Come negli eucarioti, all'interno dei batteri ci sono piccole strutture nucleoproteiche: i ribosomi, necessari per la sintesi proteica, ma non sono associati ad alcuna membrana. Con pochissime eccezioni, i batteri non sono in grado di sintetizzare gli steroli, componenti importanti delle membrane cellulari eucariotiche. Al di fuori della membrana cellulare, la maggior parte dei batteri è ricoperta da una parete cellulare, che ricorda in qualche modo una parete di cellulosa cellule vegetali, ma costituiti da altri polimeri (comprendono non solo carboidrati, ma anche aminoacidi e sostanze specifiche per i batteri). Questa membrana impedisce alla cellula batterica di esplodere quando l'acqua vi penetra per osmosi. Sopra la parete cellulare si trova spesso una capsula mucosa protettiva. Molti batteri sono dotati di flagelli con i quali nuotano attivamente. I flagelli batterici sono strutturati in modo più semplice e leggermente diverso rispetto alle strutture simili degli eucarioti.

CELLULA BATTERICA “TIPICA”. e le sue strutture fondamentali.

Funzioni sensoriali e comportamento. Molti batteri hanno recettori chimici che rilevano i cambiamenti nell’acidità e nella concentrazione ambientale varie sostanze, come zuccheri, aminoacidi, ossigeno e anidride carbonica. Ogni sostanza ha il proprio tipo di tali recettori del "gusto" e la perdita di uno di essi a causa della mutazione porta a una parziale "cecità del gusto". Molti batteri mobili rispondono anche alle fluttuazioni di temperatura e le specie fotosintetiche rispondono ai cambiamenti dell’intensità della luce. Alcuni batteri percepiscono la direzione linee elettriche campo magnetico, compreso il campo magnetico terrestre, con l'aiuto di particelle di magnetite (minerale di ferro magnetico - Fe3O4) presenti nelle loro cellule. Nell'acqua, i batteri sfruttano questa capacità per nuotare lungo linee di forza alla ricerca di un ambiente favorevole. I riflessi condizionati nei batteri sono sconosciuti, ma hanno un certo tipo di memoria primitiva. Mentre nuotano, confrontano l'intensità percepita dello stimolo con il suo valore precedente, cioè determinare se è diventato più grande o più piccolo e, in base a ciò, mantenere la direzione del movimento o cambiarla.
Riproduzione e genetica. I batteri si riproducono asessualmente: il DNA nella loro cellula viene replicato (raddoppiato), la cellula si divide in due e ciascuna cellula figlia riceve una copia del DNA genitore. Il DNA batterico può anche essere trasferito tra cellule che non si dividono. Allo stesso tempo, la loro fusione (come negli eucarioti) non avviene, il numero di individui non aumenta e di solito solo una piccola parte del genoma (l'insieme completo dei geni) viene trasferita in un'altra cellula, a differenza di processo sessuale “reale”, in cui il discendente riceve un set completo di geni da ciascun genitore. Questo trasferimento del DNA può avvenire in tre modi. Durante la trasformazione, il batterio assorbe il DNA “nudo” dall'ambiente, che è arrivato lì durante la distruzione di altri batteri o è stato deliberatamente “scivolato” dallo sperimentatore. Il processo è chiamato trasformazione perché nelle prime fasi del suo studio l'attenzione principale è stata prestata alla trasformazione (trasformazione) di organismi innocui in organismi virulenti in questo modo. I frammenti di DNA possono anche essere trasferiti da batteri a batteri da virus speciali: i batteriofagi. Questo si chiama trasduzione. È noto anche un processo che ricorda la fecondazione e chiamato coniugazione: i batteri sono collegati tra loro da proiezioni tubolari temporanee (fimbrie copulatorie), attraverso le quali il DNA passa da una cellula “maschio” a una “femminile”. A volte i batteri contengono cromosomi aggiuntivi molto piccoli - plasmidi, che possono anche essere trasferiti da individuo a individuo. Se i plasmidi contengono geni che causano resistenza agli antibiotici si parla di resistenza infettiva. È importante dal punto di vista medico perché può diffondersi tra diverse specie e persino generi di batteri, per cui l'intera flora batterica, ad esempio, dell'intestino diventa resistente all'azione di alcuni farmaci.

METABOLISMO

In parte a causa delle piccole dimensioni dei batteri, il loro tasso metabolico è molto più elevato di quello degli eucarioti. Al massimo condizioni favorevoli alcuni batteri possono raddoppiare la loro massa totale e il loro numero circa ogni 20 minuti. Ciò si spiega con il fatto che alcuni dei loro più importanti sistemi enzimatici funzionano ad altissima velocità. Pertanto, un coniglio impiega pochi minuti per sintetizzare una molecola proteica, mentre i batteri impiegano pochi secondi. Tuttavia, dentro ambiente naturale Ad esempio, nel suolo, la maggior parte dei batteri segue una “dieta da fame”, quindi se le loro cellule si dividono, non avviene ogni 20 minuti, ma una volta ogni pochi giorni.
Nutrizione. I batteri sono autotrofi ed eterotrofi. Gli autotrofi (“autoalimentati”) non hanno bisogno di sostanze prodotte da altri organismi. Usano l'anidride carbonica (CO2) come principale o unica fonte di carbonio. Incorporando CO2 e altre sostanze inorganiche, in particolare ammoniaca (NH3), nitrati (NO-3) e vari composti solforati, in complesse reazioni chimiche, sintetizzano tutti i prodotti biochimici di cui hanno bisogno. Gli eterotrofi (“nutrirsi di altri”) utilizzano sostanze organiche (contenenti carbonio) sintetizzate da altri organismi, in particolare zuccheri, come principale fonte di carbonio (alcune specie necessitano anche di CO2). Quando ossidati, questi composti forniscono energia e molecole necessarie per la crescita e il funzionamento delle cellule. In questo senso, i batteri eterotrofi, che comprendono la stragrande maggioranza dei procarioti, sono simili agli esseri umani.
Principali fonti di energia. Se per la formazione (sintesi) di componenti cellulari viene utilizzata principalmente energia luminosa (fotoni), il processo è chiamato fotosintesi e le specie capaci di farlo sono chiamate fototrofi. I batteri fototrofici si dividono in fotoeterotrofi e fotoautotrofi a seconda di quali composti - organici o inorganici - fungono da principale fonte di carbonio. I cianobatteri fotoautotrofi (alghe blu-verdi), come le piante verdi, scompongono le molecole d'acqua (H2O) utilizzando l'energia luminosa. Questo rilascia ossigeno libero (1/2O2) e produce idrogeno (2H+), che si può dire converta l'anidride carbonica (CO2) in carboidrati. I batteri dello zolfo verdi e viola utilizzano l’energia luminosa per scomporre altre molecole inorganiche, come l’idrogeno solforato (H2S), anziché l’acqua. Il risultato produce anche idrogeno, che riduce l’anidride carbonica, ma non viene rilasciato ossigeno. Questo tipo di fotosintesi è chiamata anossigenica. I batteri fotoeterotrofi, come i batteri viola non solforati, utilizzano l'energia luminosa per produrre idrogeno da sostanze organiche, in particolare isopropanolo, ma la loro fonte può anche essere il gas H2. Se la principale fonte di energia nella cellula è l'ossidazione delle sostanze chimiche, i batteri sono chiamati chemioeterotrofi o chemioautotrofi, a seconda che le molecole servano come principale fonte di carbonio: organico o inorganico. Nel primo caso, la materia organica fornisce sia energia che carbonio. I chemioautotrofi ottengono energia dall'ossidazione di sostanze inorganiche, come l'idrogeno (in acqua: da 2H4 + O2 a 2H2O), ferro (da Fe2+ a Fe3+) o zolfo (2S + 3O2 + 2H2O a 2SO42- + 4H+) e carbonio dalla CO2. Questi organismi sono anche chiamati chemiolitotrofi, sottolineando così il fatto che si “nutrono” di rocce.
Respiro. La respirazione cellulare è il processo di rilascio dell'energia chimica immagazzinata nelle molecole "cibo" per il suo ulteriore utilizzo nelle reazioni vitali. La respirazione può essere aerobica e anaerobica. Nel primo caso, richiede ossigeno. È necessario per il lavoro dei cosiddetti. sistema di trasporto degli elettroni: gli elettroni si spostano da una molecola all'altra (l'energia viene rilasciata) e alla fine si uniscono all'ossigeno insieme agli ioni idrogeno: si forma l'acqua. Gli organismi anaerobici non hanno bisogno di ossigeno e per alcune specie di questo gruppo è addirittura velenoso. Gli elettroni rilasciati durante la respirazione si attaccano ad altri accettori inorganici, come nitrato, solfato o carbonato, o (in una forma di tale respirazione - fermentazione) a una specifica molecola organica, in particolare al glucosio. Vedi anche METABOLISMO.

CLASSIFICAZIONE

Nella maggior parte degli organismi, una specie è considerata un gruppo di individui isolato dal punto di vista riproduttivo. In senso lato, ciò significa che i rappresentanti di una determinata specie possono produrre una prole fertile accoppiandosi solo con i propri simili, ma non con individui di altre specie. Pertanto, i geni di una particolare specie, di regola, non si estendono oltre i suoi confini. Tuttavia, nei batteri, lo scambio genetico può avvenire tra individui non solo di specie diverse, ma anche di generi diversi, quindi non è del tutto chiaro se sia legittimo applicare qui i soliti concetti di origine evolutiva e parentela. A causa di questa e di altre difficoltà, non esiste ancora una classificazione dei batteri generalmente accettata. Di seguito è riportata una delle varianti ampiamente utilizzate.
REGNO DI MONERA

Phylum Gracilicutes (batteri Gram-negativi a parete sottile)

Classe Scotobacteria (forme non fotosintetiche, come i mixobatteri) Classe Anoxyphotobacteria (forme fotosintetiche che non producono ossigeno, come i batteri dello zolfo viola) Classe Oxyphotobacteria (forme fotosintetiche che producono ossigeno, come i cianobatteri)

Phylum Firmicutes (batteri Gram-positivi a parete spessa)

Classe Firmibatteri (forme a cellule dure, come i clostridi)
Classe Thallobacteria (forme ramificate, ad esempio attinomiceti)

Phylum Tenericutes (batteri Gram-negativi senza parete cellulare)

Classe Mollicutes (forme a cellule molli, come i micoplasmi)

Phylum Mendosicutes (batteri con pareti cellulari difettose)

Classe Archebatteri (forme antiche, ad esempio che formano metano)

Domini. Recenti studi biochimici hanno dimostrato che tutti i procarioti sono chiaramente divisi in due categorie: un piccolo gruppo di archeobatteri (Archaebacteria - "antichi batteri") e tutto il resto, chiamato eubatteri (Eubacteria - "veri batteri"). Si ritiene che gli archeobatteri, rispetto agli eubatteri, siano più primitivi e più vicini all'antenato comune dei procarioti e degli eucarioti. Differiscono dagli altri batteri per diverse caratteristiche significative, tra cui la composizione delle molecole di RNA ribosomiale (rRNA) coinvolte nella sintesi proteica, struttura chimica lipidi ( sostanze simili ai grassi) e la presenza nella parete cellulare di alcune altre sostanze al posto del polimero proteina-carboidrato mureina. Nel sistema di classificazione di cui sopra, gli archeobatteri sono considerati solo uno dei tipi dello stesso regno, che unisce tutti gli eubatteri. Tuttavia, secondo alcuni biologi, le differenze tra archeobatteri ed eubatteri sono così profonde che è più corretto considerare gli archeobatteri all'interno della Monera come un sottoregno speciale. Recentemente è apparsa una proposta ancora più radicale. L'analisi molecolare ha rivelato differenze così significative nella struttura genetica tra questi due gruppi di procarioti che alcuni considerano illogica la loro presenza all'interno dello stesso regno di organismi. A questo proposito, si propone di creare una categoria tassonomica (taxon) di rango ancora più elevato, chiamandola dominio, e dividere tutti gli esseri viventi in tre domini: Eucarya (eucarioti), Archaea (archeobatteri) e Bacteria (attuali eubatteri) .

ECOLOGIA

Le due funzioni ecologiche più importanti dei batteri sono la fissazione dell'azoto e la mineralizzazione dei residui organici.
Fissazione dell'azoto. Il legame dell'azoto molecolare (N2) per formare ammoniaca (NH3) è chiamato fissazione dell'azoto, mentre l'ossidazione di quest'ultimo in nitrito (NO-2) e nitrato (NO-3) è chiamata nitrificazione. Si tratta di processi vitali per la biosfera, poiché le piante hanno bisogno di azoto, ma possono solo assorbirlo forme correlate. Attualmente circa il 90% (circa 90 milioni di tonnellate) della quantità annua di tale azoto “fisso” è fornito da batteri. Il resto è prodotto da impianti chimici o avviene durante i fulmini. L'azoto nell'aria, che è di ca. L'80% dell'atmosfera è legata principalmente dal genere Rhizobium gram-negativo e dai cianobatteri. Le specie Rhizobium entrano in simbiosi con circa 14.000 specie di leguminose (famiglia Leguminosae), tra cui ad esempio trifoglio, erba medica, soia e piselli. Questi batteri vivono nel cosiddetto. noduli: rigonfiamenti formati sulle radici in loro presenza. I batteri ottengono sostanze organiche (nutrizione) dalla pianta e in cambio forniscono all'ospite azoto fisso. In questo modo vengono fissati fino a 225 kg di azoto per ettaro all'anno. Anche le piante non leguminose, come l'ontano, entrano in simbiosi con altri batteri che fissano l'azoto. I cianobatteri fotosintetizzano, come le piante verdi, rilasciando ossigeno. Molti di essi sono anche in grado di fissare l’azoto atmosferico, che viene poi consumato dalle piante e infine dagli animali. Questi procarioti servono fonte importante legato all'azoto nel suolo in generale e nelle risaie dell'Est in particolare, nonché il suo principale fornitore per gli ecosistemi oceanici.
Mineralizzazione. Questo è il nome dato alla decomposizione dei residui organici in anidride carbonica (CO2), acqua (H2O) e sali minerali. Da un punto di vista chimico questo processo equivale alla combustione, quindi richiede grandi quantità di ossigeno. Lo strato superiore del terreno contiene da 100.000 a 1 miliardo di batteri per 1 g, vale a dire circa 2 tonnellate per ettaro. In genere tutti i residui organici, una volta nel terreno, vengono rapidamente ossidati da batteri e funghi. Più resistente alla decomposizione è una sostanza organica brunastra chiamata acido umico, che è formata principalmente dalla lignina contenuta nel legno. Si accumula nel terreno e ne migliora le proprietà.

BATTERI E INDUSTRIA

Data la varietà di reazioni chimiche catalizzate dai batteri, non sorprende che siano stati ampiamente utilizzati nell’industria manifatturiera, in alcuni casi fin dai tempi antichi. I procarioti condividono la gloria di questi microscopici assistenti umani con i funghi, principalmente lieviti, che forniscono la maggior parte dei processi di fermentazione alcolica, ad esempio, nella produzione di vino e birra. Ora che è diventato possibile introdurre geni utili nei batteri, inducendoli a sintetizzare sostanze preziose come l’insulina, l’uso industriale di questi laboratori viventi ha ricevuto un nuovo potente impulso. Vedi anche INGEGNERIA GENETICA.
Industria alimentare. Attualmente i batteri vengono utilizzati da questa industria principalmente per la produzione di formaggi, altri prodotti a base di latte fermentato e aceto. Le principali reazioni chimiche qui sono la formazione di acidi. Pertanto, quando si produce aceto, i batteri del genere Acetobacter si ossidano etanolo contenuto nel sidro o altri liquidi all'acido acetico. Processi simili si verificano quando i cavoli sono crauti: i batteri anaerobici fermentano gli zuccheri contenuti nelle foglie di questa pianta in acido lattico, oltre a acido acetico e vari alcoli.
Lisciviazione del minerale. I batteri vengono utilizzati per la lisciviazione di minerali di bassa qualità, ad es. trasferendoli in una soluzione salina metalli preziosi, principalmente rame (Cu) e uranio (U). Un esempio è la lavorazione della calcopirite, o pirite di rame (CuFeS2). Cumuli di questo minerale vengono periodicamente annaffiati con acqua, che contiene batteri chemiolitotrofi del genere Thiobacillus. Durante la loro attività vitale ossidano lo zolfo (S), formando solfati di rame e ferro solubili: CuFeS2 + 4O2 in CuSO4 + FeSO4. Tali tecnologie semplificano notevolmente l’estrazione di metalli preziosi dai minerali; in linea di principio equivalgono ai processi che avvengono in natura durante l'erosione delle rocce.
Raccolta differenziata. I batteri servono anche a convertire i materiali di scarto, come i liquami, in prodotti meno pericolosi o addirittura utili. Le acque reflue sono uno dei problemi più urgenti dell’umanità moderna. La loro completa mineralizzazione richiede enormi quantità di ossigeno e nei normali serbatoi dove è consuetudine scaricare questi rifiuti non c'è più abbastanza ossigeno per “neutralizzarli”. La soluzione sta nell'aerazione aggiuntiva delle acque reflue in piscine speciali (vasche di aerazione): di conseguenza, i batteri mineralizzatori hanno abbastanza ossigeno per decomporre completamente la materia organica e, nei casi più favorevoli, l'acqua potabile diventa uno dei prodotti finali del processo. Il sedimento insolubile rimasto lungo il percorso può essere sottoposto a fermentazione anaerobica. Affinché tali impianti di trattamento dell'acqua occupino il minor spazio e denaro possibile, è necessaria una buona conoscenza della batteriologia.
Altri usi. Altre aree importanti di applicazione industriale dei batteri includono, ad esempio, il lobo del lino, cioè separazione delle fibre filanti da altre parti della pianta, nonché produzione di antibiotici, in particolare streptomicina (batteri del genere Streptomyces).

LOTTA AI BATTERI NELL'INDUSTRIA

I batteri non sono solo benefici; La lotta contro la loro riproduzione di massa, ad esempio nei prodotti alimentari o nei sistemi idrici delle cartiere e delle cartiere, è diventata un'intera area di attività. Il cibo si deteriora sotto l'influenza di batteri, funghi e dei suoi stessi enzimi che causano l'autolisi ("autodigestione"), a meno che non vengano inattivati dal calore o da altri mezzi. Poiché i batteri sono la causa principale del deterioramento, lo sviluppo di sistemi di conservazione degli alimenti efficaci richiede la conoscenza dei limiti di resistenza di questi microrganismi. Una delle tecnologie più comuni è la pastorizzazione del latte, che uccide i batteri che causano, ad esempio, la tubercolosi e la brucellosi. Il latte viene mantenuto a 61-63°C per 30 minuti oppure a 72-73°C per soli 15 secondi. Ciò non altera il gusto del prodotto, ma inattiva i batteri patogeni. È possibile pastorizzare anche vino, birra e succhi di frutta. I vantaggi di conservare gli alimenti al freddo sono noti da tempo. Le basse temperature non uccidono i batteri, ma impediscono loro di crescere e riprodursi. È vero, se congelato, ad esempio, a -25 ° C, il numero di batteri diminuisce dopo alcuni mesi, ma un gran numero di questi microrganismi sopravvive ancora. A temperature appena sotto lo zero i batteri continuano a moltiplicarsi, ma molto lentamente. Le loro colture vitali possono essere conservate quasi indefinitamente dopo la liofilizzazione (liofilizzazione) in un mezzo contenente proteine, come il siero del sangue. Altri metodi noti per conservare gli alimenti comprendono l'essiccazione (essiccazione e affumicatura), l'aggiunta di grandi quantità di sale o zucchero, che fisiologicamente equivale alla disidratazione, e il decapaggio, cioè la conservazione degli alimenti. ponendo in una soluzione acida concentrata. Quando l'acidità dell'ambiente corrisponde a un pH pari o inferiore a 4, l'attività vitale dei batteri viene solitamente fortemente inibita o interrotta.

BATTERI E MALATTIE

STUDIO DEI BATTERI

Molti batteri sono facili da coltivare nei cosiddetti. terreno di coltura, che può includere brodo di carne, proteine parzialmente digerite, sali, destrosio, sangue intero, il suo siero e altri componenti. La concentrazione di batteri in tali condizioni raggiunge solitamente circa un miliardo per centimetro cubo, rendendo l'ambiente torbido. Per studiare i batteri è necessario poter ottenere le loro colture pure, o cloni, che sono figli di una singola cellula. Ciò è necessario, ad esempio, per determinare quale tipo di batteri ha infettato il paziente e da quale antibiotico questo tipo sensibile. I campioni microbiologici, come tamponi faringei o di ferite, campioni di sangue, campioni di acqua o altri materiali, vengono altamente diluiti e applicati sulla superficie di un terreno semisolido: su di esso si sviluppano colonie rotonde da singole cellule. L'agente indurente per il terreno di coltura è solitamente l'agar, un polisaccaride ottenuto da alcuni alga marina e non è digeribile da quasi tutti i tipi di batteri. I terreni agar vengono utilizzati sotto forma di "banchi", vale a dire superfici inclinate formate in provette che si trovano ad un ampio angolo quando il mezzo di coltura fuso si solidifica, o sotto forma di strati sottili in piastre Petri di vetro - vasi rotondi piatti, chiusi con un coperchio della stessa forma, ma di diametro leggermente maggiore. Solitamente, nel giro di una giornata, la cellula batterica riesce a moltiplicarsi tanto da formare una colonia facilmente visibile ad occhio nudo. Può essere trasferito in un altro ambiente per ulteriori studi. Tutti i terreni di coltura devono essere sterili prima di iniziare la crescita dei batteri e in futuro dovrebbero essere adottate misure per prevenire l'insediamento di microrganismi indesiderati su di essi. Per esaminare i batteri cresciuti in questo modo, riscaldare un sottile anello di filo metallico su una fiamma, toccarlo prima con una colonia o uno striscio, quindi con una goccia d'acqua applicata su un vetrino. Dopo aver distribuito uniformemente il materiale prelevato in quest'acqua, il vetro viene asciugato e passato velocemente due o tre volte sulla fiamma del bruciatore (la parte con i batteri deve essere rivolta verso l'alto): in questo modo i microrganismi, senza essere danneggiati, si attaccano saldamente attaccato al substrato. Il colorante viene gocciolato sulla superficie del preparato, quindi il vetro viene lavato in acqua e nuovamente asciugato. Ora puoi esaminare il campione al microscopio. Le colture pure di batteri sono identificate principalmente dalle loro caratteristiche biochimiche, ad es. determinare se formano gas o acidi da alcuni zuccheri, se sono in grado di digerire le proteine (liquefare la gelatina), se necessitano di ossigeno per la crescita, ecc. Controllano anche se sono macchiati con coloranti specifici. Sensibilità a certi medicinali, ad esempio, gli antibiotici, possono essere determinati posizionando piccoli dischetti di carta da filtro imbevuti di queste sostanze su una superficie infestata da batteri. Se un composto chimico uccide i batteri, attorno al disco corrispondente si forma una zona priva di batteri.

Enciclopedia di Collier. - Società aperta. 2000 .

I batteri sono un gruppo di microrganismi semplici appartenenti al regno dei procarioti (non hanno nucleo). In biologia esistono circa 10,5 mila specie di batteri. Le principali differenze tra loro sono la forma, la struttura e il modo di vivere. Forme di base:

a bastoncino (bacilli, clostridi, pseudomonadi);
sferico (cocchi);
spirale (spirilla, vibrio).

Distribuzione e ruolo in natura

È generalmente accettato che i microrganismi siano stati i primi abitanti del pianeta Terra. Per la natura della loro attività vitale, i rappresentanti del regno dei procarioti sono distribuiti ovunque (nel suolo, nell'aria, nell'acqua, negli organismi viventi), sono resistenti alle alte e alle basse temperature. Gli unici luoghi in cui non sono presenti procarioti viventi sono i crateri dei vulcani e le aree vicine all'epicentro dell'esplosione di una bomba atomica.

In ecologia, i batteri del regno procariotico servono a fissare l'azoto e a mineralizzare i residui organici nel terreno. Ulteriori informazioni su queste funzionalità:

La fissazione dell’azoto è un processo vitale per l’ambiente nel suo complesso. Dopotutto, le piante senza azoto (N 2) non sopravviveranno. Ma nella sua forma pura non viene assorbito, ma solo in composti con ammoniaca (NHO 3): i batteri contribuiscono a questo legame.
La mineralizzazione (decomposizione) è il processo di decomposizione dei resti organici in CO2 (anidride carbonica), H 2 O (acqua) e sali minerali. Affinché questo processo avvenga, è necessaria una quantità sufficiente di ossigeno, poiché, in effetti, la decomposizione può essere equiparata alla combustione. Materia organica Una volta nel terreno, vengono ossidati a causa delle funzioni di batteri e funghi.

Esiste un altro processo biologico in natura: la denitrificazione. Questa è la riduzione dei nitrati in molecole di azoto e contemporaneamente l'ossidazione dei componenti organici in CO 2 e H 2 O. Funzione principale Il processo di denitrificazione è il rilascio di NO 3.

Per ottenere un buon raccolto, gli agricoltori cercano sempre di concimare il terreno prima della nuova semina. Questo viene spesso fatto utilizzando una miscela di letame e fieno. Qualche tempo dopo aver applicato il fertilizzante, marcisce e allenta il terreno: è così che entrano i nutrienti. Questo è il risultato del lavoro delle cellule batteriche, perché il processo di decadimento è anche la loro funzione.

Senza dispositivo speciale Ad occhio nudo non puoi vedere solo i microrganismi nel terreno, ma ce ne sono milioni. Ad esempio, su un ettaro di campo si trovano fino a 450 kg di microrganismi nello strato superiore del terreno.

Svolgendo le loro funzioni fondamentali, i batteri garantiscono la fertilità del suolo e il rilascio di anidride carbonica, essenziale per la fotosintesi delle piante.

Batteri e esseri umani

La vita umana, come quella delle piante, è impossibile senza batteri, perché microrganismi invisibili abitano il corpo umano con la prima boccata d'aria dopo la nascita. Gli scienziati hanno dimostrato che nel corpo di un adulto ci sono fino a 10.000 diversi tipi di batteri e in termini di peso raggiungono i 3 kg.

La localizzazione principale dei procarioti è nell'intestino; ce ne sono meno nel tratto genito-urinario e sulla pelle. Il 98% dei “nostri” batteri hanno funzioni benefiche e il 2% sono dannose. Una forte immunità umana garantisce un equilibrio tra loro. Ma non appena il sistema immunitario si indebolisce, le cellule batteriche dannose iniziano a moltiplicarsi intensamente, a seguito della quale si manifesta la malattia.

Procarioti benefici nel corpo

L'immunità umana dipende direttamente dai batteri colonizzati nell'intestino. Il ruolo dei batteri benefici è eccezionale, perché scompongono i residui di cibo non digerito, supportano il metabolismo del sale marino, aiutano nella produzione di immunoglobulina A e combattono batteri e funghi patogeni.

Le funzioni principali dei batteri sono garantire una microflora intestinale equilibrata, grazie alla quale operazione normale immunità umana. Grazie a conquiste moderne La biologia è venuta a conoscenza dell'esistenza di procarioti utili come i bifidobatteri, i lattobacilli, gli enterococchi, l'Escherichia coli e i batterioidi. Dovrebbero popolare l'ambiente intestinale del 99% e il restante 1% è costituito da batteri della flora patogena (stafilococco, Pseudomonas aeruginosa e altri).

I bifidobatteri producono acetato e acido lattico. Di conseguenza, acidificano il loro habitat, sopprimendo così la proliferazione dei procarioti patogeni, che creano processi di decadimento e fermentazione. Aiutano ad assorbire la quantità necessaria di vitamina D, calcio e ferro e hanno un effetto antiossidante. I bifidobatteri sono molto importanti anche per i neonati: riducono il rischio di allergie alimentari.
E. coli produce colicina, una sostanza che inibisce la proliferazione di microbi dannosi. A causa delle funzioni di E. coli, avviene la sintesi delle vitamine K, del gruppo B, dell'acido folico e nicotinico.
Le enterobatteriacee sono necessarie per ripristinare la microflora intestinale dopo un ciclo di antibiotici.
Le funzioni dei lattobacilli sono finalizzate alla formazione di una sostanza antimicrobica. Riducendo così la crescita dei procarioti opportunisti e putrefattivi.

Batteri nocivi

I microbi dannosi entrano nel corpo attraverso l'aria, il cibo, l'acqua e il contatto. Se il sistema immunitario è indebolito, causano varie malattie. I procarioti dannosi più comuni includono:

Streptococchi dei gruppi A, B - abitano la cavità orale, la pelle, il rinofaringe, i genitali, colon. Riducono lo sviluppo di batteri benefici e, di conseguenza, l'immunità. Diventano la principale causa di malattie infettive.
I pneumococchi sono la causa di bronchite, polmonite, sinusite e otite media, meningite.
I microbi gengivali si trovano principalmente nella cavità orale e causano la parodontite.
Stafilococco - si diffonde in tutto il corpo umano, con una diminuzione dell'immunità e l'influenza di altri fattori, si manifesta in malattie della pelle, delle ossa, delle articolazioni, del cervello, dell'intestino crasso e degli organi interni.

Microrganismi nell'intestino crasso

La microflora dell'intestino crasso cambia a seconda del cibo che una persona consuma, quindi i microbi possono sovrapporsi a vicenda. I batteri putrefattivi possono essere combattuti utilizzando microrganismi dell'acido lattico.

Una persona convive con i batteri fin dalla nascita: la relazione tra microrganismi e macrorganismi è molto forte. Pertanto per buona saluteÈ necessario mantenere rigorosamente un equilibrio tra batteri benefici e dannosi. Questo può essere fatto facilmente mantenendo l’igiene personale e una corretta alimentazione.