Уважаемые пользователи! Все материалы на сайте являются переводами с других языков. Извиняемся за качество текстов, но надеемся, что они принесут Вам пользу. Администрация сайта. Обратная связь: webmaster@clearbody.org

Что такое бактерии и что они делают?

Бактерии представляют собой микроскопические, одноклеточные организмы, которые существуют в своих миллионах, в каждой среде, как внутри, так и вне других организмов.

Некоторые бактерии вредны, но большинство из них служат полезной цели. Они поддерживают многие формы жизни, как растений, так и животных, и используются в промышленных и лекарственных процессах.

Бактерии считаются первыми организмами, появляющимися на Земле около 4 миллиардов лет назад. Самые старые из известных окаменелостей — бактериальные организмы.

Бактерии могут использовать большинство органических и некоторых неорганических соединений в качестве пищи, а некоторые могут выжить в экстремальных условиях.

Возрастающий интерес к функции микробиома кишечника проливает новый свет на роли, которые играют бактерии в здоровье человека.

Что такое бактерии?

бактерии

Бактерии являются одноклеточными организмами, которые не являются ни растениями, ни животными.

Они обычно измеряют несколько микрометров в длину и существуют вместе в сообществах миллионов.

Грамм почвы обычно содержит около 40 миллионов бактериальных клеток. Миллиметр пресной воды обычно содержит около миллиона бактериальных клеток.

Полагают, что в земле содержится не менее 5 неллионных бактерий, и большая часть биомассы Земли, как полагают, состоит из бактерий.

Типы

Существует множество различных типов бактерий. Один из способов их классификации — по форме. Существуют три основные формы.

  • Сферические: бактерии, похожие на шарики, называются кокками, а одна бактерия — кокком. Примеры включают стрептококковую группу, ответственную за «стрептококковое горло».
  • Род-формы: они известны как бациллы (особая палочка). Некоторые стержнеобразные бактерии изогнуты. Они известны как вибрионы. Примеры стержнеобразных бактерий включают Bacillus anthracis (B. anthracis) или сибирскую язву.
  • Спираль: они известны как спирилла (сингулярный спирилл). Если их катушка очень плотная, они известны как спирохеты. Лептоспироз, болезнь Лайма и сифилис вызваны бактериями этой формы.

В каждой группе форм существует много вариаций.

Состав

Бактериальные клетки отличаются от клеток растений и животных. Бактерии являются прокариотами, а это означает, что у них нет ядра.

Бактериальная клетка включает:

  • Капсула: слой, обнаруженный снаружи клеточной стенки в некоторых бактериях.
  • Клеточная стенка: слой, который изготовлен из полимера, называемого пептидогликаном. Клеточная стенка придает бактериям форму. Он расположен за пределами плазматической мембраны. Клеточная стенка более толстая у некоторых бактерий, называемых грамотрицательными бактериями.
  • Плазменная мембрана: обнаруженная внутри клеточной стенки, она генерирует энергию и транспортирует химические вещества. Мембрана проницаема, что означает, что через нее могут проходить вещества.
  • Цитоплазма: желатиновое вещество внутри плазматической мембраны, которое содержит генетический материал и рибосомы.
  • ДНК: Это содержит все генетические инструкции, используемые при разработке и функционировании бактерии. Он расположен внутри цитоплазмы.
  • Рибосомы: это то, где белки производятся или синтезируются. Рибосомы представляют собой сложные частицы, состоящие из гранул, богатых РНК.
  • Flagellum: Это используется для движения, для продвижения некоторых типов бактерий. Есть несколько бактерий, которые могут иметь более одного.
  • Пили: Эти волоскоподобные придатки снаружи клетки позволяют ему прилипать к поверхностям и переносить генетический материал в другие клетки. Это может способствовать распространению болезни у людей.

питающий

Бактерии питаются по-разному.

Гетеротрофные бактерии или гетеротрофы получают свою энергию за счет потребления органического углерода. Большинство поглощает мертвый органический материал, такой как разлагающаяся плоть. Некоторые из этих паразитарных бактерий убивают своего хозяина, в то время как другие помогают им.

Автотрофные бактерии (или просто автотрофы) делают свою пищу либо через:

  • фотосинтеза, используя солнечный свет, воду и углекислый газ, или
  • хемосинтез с использованием двуокиси углерода, воды и химических веществ, таких как аммиак, азот, сера и другие

Бактерии, которые используют фотосинтез, называются фотоавтотрофами. Некоторые типы, например, цианобактерии производят кислород. Вероятно, они сыграли важную роль в создании кислорода в земной атмосфере. Другие, такие как гелиобактерии, не продуцируют кислород.

Те, кто используют хемосинтез, известны как химиоавтотрофы. Эти бактерии обычно встречаются в вентиляционных отверстиях океана и в корнях бобовых, таких как люцерна, клевер, горох, фасоль, чечевица и арахис.

Где они живут?

ледники

Бактерии могут быть найдены в почве, воде, растениях, животных, радиоактивных отходах, глубоко в земной коре, арктическом льду и ледниках и горячих источниках. В стратосфере есть бактерии, от 6 до 30 миль в атмосфере и глубины океана до глубины 32 800 футов или 10 000 метров.

Аэробики или аэробные бактерии могут расти только там, где есть кислород. Некоторые типы могут вызывать проблемы для окружающей среды человека, такие как коррозия, загрязнение, проблемы с ясностью воды и неприятные запахи.

Анаэробы или анаэробные бактерии могут расти только там, где нет кислорода. У людей это в основном в желудочно-кишечном тракте. Они также могут вызывать газовую гангрену, столбняк, ботулизм и большинство зубных инфекций.

Факультативные анаэробы или факультативные анаэробные бактерии могут жить либо с кислородом, либо без него, но они предпочитают среду, в которой есть кислород. Они в основном встречаются в почве, воде, растительности и некоторой нормальной флоре людей и животных. Примеры включают Salmonella.

Мезофилы или мезофильные бактерии — это бактерии, ответственные за большинство человеческих инфекций. Они процветают при умеренных температурах, около 37 градусов по Цельсию. Это температура человеческого тела.

Примеры включают Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli и Clostridium kluyveri.

В кишечной флоре человека или микробиоме кишечника содержатся полезные мезофильные бактерии, такие как диетический Lactobacillus acidophilus.

Экстремофилы или экстремофильные бактерии могут выдерживать условия, которые считаются слишком экстремальными для большинства форм жизни.

Термофилы могут жить при высоких температурах, вплоть до 75-80 градусов Цельсия (С), а гипертермофилы могут быть подвержены воздействию температур до 113 градусов С.

Глубоко в океане бактерии живут в полной темноте тепловыми отверстиями, где и температура, и давление высоки. Они делают свою собственную пищу, окисляя серу, которая поступает из глубины земли.

Другие экстремофилы включают:

  • Галофилы, обнаруженные только в соленой среде
  • Ацидофилы, некоторые из которых живут в средах, кислых, как pH0
  • Алкалифилы, живые в алкилиновых средах до рН 10,5
  • Психофилы, обнаруженные при низких температурах, например, в ледниках

Экстремофилы могут выживать там, где нет другого организма.

Воспроизведение и преобразование

Бактерии могут воспроизводиться и меняться, используя следующие методы:

  • Двоичное деление: бесполая форма размножения, в которой клетка продолжает расти до тех пор, пока новая клеточная стенка не станет расти через центр, образуя две клетки. Они разделены, производя две клетки с одним и тем же генетическим материалом.
  • Передача генетического материала: клетки приобретают новый генетический материал через процессы, известные как конъюгация, трансформация или трансдукция. Эти процессы могут сделать бактерии более сильными и более способными противостоять угрозам, таким как антибиотикотерапия.
  • Споры: когда у некоторых типов бактерий низкие ресурсы, они могут образовывать споры. Споры содержат ДНК ДНК организма и содержат ферменты, необходимые для прорастания. Они очень устойчивы к воздействию окружающей среды. Споры могут оставаться неактивными на протяжении веков, пока не появятся правильные условия. Затем они могут реактивироваться и стать бактериями.
  • Споры могут выживать через периоды стресса окружающей среды, включая ультрафиолетовое (УФ) и гамма-излучение, высыхание, голодание, химическое воздействие и экстремальные температуры.

Некоторые бактерии производят эндоспоры или внутренние споры, в то время как другие производят экзоспоры, которые выходят наружу. Они известны как кисты.

Clostridium является примером эндоспорообразующей бактерии. Существует около 100 видов Clostridium, включая Clostridium botulinim (C. botulinim) или ботулизм, ответственных за потенциально фатальный вид пищевого отравления и Clostridium difficile (C. Difficile), который вызывает колиты и другие кишечные проблемы.

Пользы

Бактерии часто считаются плохими, но многие из них полезны. Без них мы бы не существовали. Кислород, которым мы дышим, вероятно, был вызван активностью бактерий.

Выживание человека

Многие из бактерий в организме играют важную роль в выживании человека. Бактерии в пищеварительной системе разрушают питательные вещества, такие как сложные сахара, в формы, которые организм может использовать.

Неопасные бактерии также помогают предотвратить заболевания, занимая места, к которым присоединяются патогенные или болезнетворные бактерии. Некоторые бактерии защищают нас от болезней, нападая на патогены.

Азотная фиксация

Бактерии берут азот и выделяют его для использования в растении, когда они умирают. Растения нуждаются в азоте в почве, чтобы жить, но они не могут сделать это сами. Чтобы обеспечить это, многие семена растений имеют небольшой контейнер с бактериями, который используется, когда растение прорастает.

Технологии производства продуктов питания

сыроварение

Молочнокислые бактерии, такие как Lactobacillus и Lactococcus вместе с дрожжами и плесени или грибами, используются для приготовления таких продуктов, как сыр, соевый соус, натто (ферментированные соевые бобы), уксус, йогурт и соленые огурцы.

Не только ферментация полезна для консервирования продуктов, но некоторые из этих продуктов могут принести пользу для здоровья.

Например, некоторые ферментированные продукты содержат типы бактерий, которые аналогичны тем, которые связаны с желудочно-кишечным здоровьем. Некоторые процессы ферментации приводят к появлению новых соединений, таких как молочная кислота, которые оказывают противовоспалительное действие.

Необходимо провести дополнительное расследование, чтобы подтвердить преимущества для здоровья ферментированных продуктов.

Бактерии в промышленности и исследованиях

Бактерии могут разрушать органические соединения. Это полезно для таких видов деятельности, как переработка отходов и очистка нефтяных разливов и токсичных отходов.

Фармацевтическая и химическая промышленность использует бактерии при производстве определенных химических веществ.

Бактерии используются в молекулярной биологии, биохимии и генетических исследованиях, поскольку они могут быстро развиваться и относительно легко манипулировать. Ученые используют бактерии для изучения того, как работают гены и ферменты.

Для приготовления антибиотиков необходимы бактерии.

Bacillus thuringiensis (BT) — это бактерия, которая может использоваться в сельском хозяйстве вместо пестицидов. Он не имеет нежелательных экологических последствий, связанных с использованием пестицидов.

опасности

Некоторые типы бактерий могут вызывать заболевания у людей, такие как холера, дифтерия, дизентерия, бубонная чума, пневмония, туберкулез (ТБ), брюшной тиф и многие другие.

Если организм человека подвергается воздействию бактерий, которые организм не признает полезными, иммунная система будет атаковать их. Эта реакция может привести к симптомам отечности и воспаления, которые мы видим, например, в инфицированной ране.

сопротивление

В 1900 году пневмония, туберкулез и диарея были тремя крупнейшими убийцами в Соединенных Штатах (США). Методы стерилизации и антибиотические препараты привели к значительному снижению смертности от бактериальных заболеваний.

Однако чрезмерное употребление антибиотиков делает бактериальную инфекцию более сложной для лечения.По мере того, как бактерии мутируют, они становятся более устойчивыми к существующим антибиотикам, затрудняя лечение инфекций. Бактерии трансформируются естественным образом, но чрезмерное использование антибиотиков ускоряет этот процесс.

«Даже если новые лекарства будут разработаны, без изменения поведения, устойчивость к антибиотикам останется серьезной угрозой». Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)

По этой причине ученые и органы здравоохранения обращаются к врачам с просьбой не назначать антибиотики, если это необходимо, а также для людей, чтобы они применяли другие способы профилактики заболеваний, такие как хорошая гигиена пищевых продуктов, мытье рук, вакцинация и безопасный секс.

Микробиома кишечника

Недавние исследования привели к новой и растущей уверенности в том, как человеческое тело взаимодействует с бактериями, и особенно с сообществами бактерий, обитающих в кишечном тракте, известными как микробиоз кишки или кишечная флора.

В 2009 году исследователи опубликовали результаты, свидетельствующие о том, что у женщин с ожирением более вероятно, что у них есть определенный вид бактерий noxianoxia.

В 2015 году ученые из Университета Северной Каролины обнаружили, что кишечник людей с анорексией содержит «очень разные» бактерии или микробные соединения по сравнению с людьми, у которых нет состояния. Они предполагают, что это может оказать психологическое воздействие.

история

Более 2000 лет назад римский автор Маркус Терентий Варро предположил, что болезнь может быть вызвана крошечными животными, которые плыли в воздухе. Он посоветовал людям избегать болотистых мест во время строительных работ, потому что они могут содержать насекомых, слишком маленьких для глаз, чтобы видеть, что они вошли в организм через рот и ноздри и вызывают болезни.

В 17 веке голландский ученый Антони ван Левенгук создал одноиндикальный микроскоп, с помощью которого он увидел то, что он назвал животными, позже известными как бактерии. Он считается первым микробиологом.

В XIX веке химики Луи Пастер и Роберт Кох сказали, что болезни вызваны микробами. Это было известно как теория зародышей.

В 1910 году ученый Пол Эрлих объявил о разработке первого антибиотика, Salvarsan. Он использовал его для лечения сифилиса. Он также был первым ученым, который обнаружил бактерии, используя пятна.

В 2001 году Джошуа Ледербург придумал термин «кишечный микробиоом», и ученые во всем мире в настоящее время стремятся более точно описать и понять структуры, типы и виды использования «кишечной флоры» или бактерий в организме человека.

Со временем ожидается, что эта работа прольет новый свет в широком диапазоне условий для здоровья.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: