Что такое бактерии

Процесс заражения бактериями

Бактериальное заражение — процесс передачи патогенных бактерий одним лицом другому, либо заражение бактериями через контакт с внешней средой.

Выделяют следующие пути заражения:

1. Воздушно-капельный путь. Происходит через окружающий воздух аэробными представителями, а также через пыль в плохо проветриваемых помещениях, через предметы общего пользования: средства гигиены, полотенца, игрушки, посуда.
2. Водная среда. Естественно, что водоемы загрязнены отходами и последствиями неправильной жизнедеятельности человека. Это касается и плохо прокипяченной питьевой воды, колодцев.
3. Взаимодействие с почвой. Это загородные участки, дачные массивы, клумбы. Здесь обитают гнилостные бактерии.
4. Продукты. Дикие дрожжи, плесень, сальмонелла.
5. Поражение в утробе матери.
6. Половым путем.

Провоцируют заражение:

• спад иммунитета;
• теплое или жаркое время года. Бактерии чувствительны к окружающей температуре, идеальной считается от +4 °C.

Наиболее распространенные причины простудных заболеваний

Простуда – заболевание, связанное с переохлаждением организма. Это простая истина, которую человечество выяснило давно. А вот вирусная инфекция или бактериальная явилась причиной заболевания, люди смогли отличить намного позже.

Но что происходит с тканями в момент переохлаждения, почему они воспаляются и перестают нормально функционировать, и сегодня знает далеко не каждый. Тогда как ответы на эти вопросы помогли бы сформировать правильную тактику профилактики и лечения простуд.

Как известно, болезненные изменения в тканях и органах человека происходят только под влиянием патогенных микроорганизмов. Само по себе горло не воспаляется. Катар – это реакция ткани на деятельность патогенных микробов (вирусного или бактериального происхождения). Иногда возбудителями являются грибы или простейшие микроорганизмы, но для простуды поражение такими агентами не характерно.

Наиболее частые заболевания, связанные с простудой:

• грипп и ОРВИ (вирусные инфекции);
• фарингит и ларингит (могут иметь вирусную или бактериальную природу);
• пневмония и ангина (бактериальные заболевания).

Ангина вызывается бактериями и лечится антибиотиками

Какой же процесс, способствующий поражению тканей верхних дыхательных путей патогенами, запускается при переохлаждении организма? Пребывание в холодной среде – причина снижения температуры человеческого тела. Такое понижение сигнализирует о том, что необходимо усилить приток крови к внутренним органам, а кровоснабжение верхних дыхательных путей заметно сокращается.

Нормальная температура тела человека (36,6°C) является высокой для вирусных и бактериальных агентов. Они, попадая в такие условия, погибают. Но при снижении температуры в тканях носоглотки возникает благоприятная среда для болезнетворных микробов, они приживаются и начинают размножаться.

В момент переохлаждения значительно ослабевают защитные функции организма. Если на слизистую попадают патогены, то они практически не встречают иммунного сопротивления и начинают активно размножаться, отравляя этот участок продуктами своей жизнедеятельности. Чтобы вирусный патоген или же бактерия вызвали острое воспаление, достаточно совсем немного времени (несколько часов). Тогда превентивные меры иммунитета не справятся с токсинами болезнетворных микроорганизмов.

Кроме инфекционных заболеваний, связанных с переохлаждением, нередки и болезни, спровоцированные заражением от переносчиков патогенных микробов. К таким инфекциям относятся менингит, корь, коклюш и т.д.

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.

Типы патогенов.

Некоторые патогены, т.е. болезнетворные микроорганизмы, могут быть облигатными паразитами, т.е. они способны жить только в теле организма-хозяина. Такова, к примеру, вызывающая сифилис бледная трепонема, или бледная спирохета (Treponema pallidum), которая быстро погибает во внешней среде. Еще сильнее такая особенность выражена у риккетсий (сыпной тиф, пятнистая лихорадка Скалистых гор и др.) и хламидий (трахома, пситтакоз). Эти организмы могут жить только внутри других клеток и так мелки, что их долгое время относили к вирусам. Другие виды обычно живут независимо от каких-либо хозяев, но в особых условиях становятся паразитами. Пример – Pseudomonas aeruginosa, почвенная бактерия, способная иногда инфицировать раны или просто заражать людей с ослабленным здоровьем. Зачастую патогены живут в организме хозяев, не причиняя им вреда, и вызывают болезни лишь при особых обстоятельствах, роль которых не всегда ясна.

Бактерии не могут преодолеть барьер, создаваемый неповрежденной кожей; они проникают внутрь организма через раны и тонкие слизистые оболочки, выстилающие изнутри ротовую полость, пищеварительный тракт, дыхательные и мочеполовые пути и проч. Поэтому от человека к человеку они передаются с зараженной пищей или питьевой водой (брюшной тиф, бруцеллез, холера, дизентерия), с вдыхаемыми капельками влаги, попавшими в воздух при чихании, кашле или просто разговоре больного (дифтерия, легочная чума, туберкулез, стрептококковые инфекции, пневмония) или при прямом контакте слизистых оболочек двух людей (гонорея, сифилис, бруцеллез). Попав на слизистую оболочку, патогены могут поражать только ее (например, возбудители дифтерии в дыхательных путях) или проникать глубже, как, скажем, трепонема при сифилисе.

Симптомы заражения бактериями часто объясняют действием токсичных веществ, вырабатываемых этими микроорганизмами. Их принято подразделять на две группы. Экзотоксины выделяются из бактериальной клетки, например, при дифтерии, столбняке, скарлатине (причина красной сыпи). Интересно, что во многих случаях экзотоксины вырабатываются только бактериями, которые сами заражены вирусами, содержащими соответствующие гены. Эндотоксины входят в состав бактериальной клеточной стенки и высвобождаются лишь после гибели и разрушения патогена.

БАКТЕРИИ И БОЛЕЗНИ

Бактерии были открыты А.Левенгуком в конце 17 в., и еще долгое время считалось, что они способны самозарождаться в гниющих остатках. Это мешало пониманию связи прокариот с возникновением и распространением болезней, препятствуя одновременно разработке адекватных лечебных и профилактических мероприятий. Л.Пастер первым установил, что бактерии происходят только от других живых бактерий и могут вызывать определенные заболевания. В конце 19 в. Р.Кох и другие ученые значительно усовершенствовали методы идентификации этих патогенов и описали множество их видов. Для установления того, что наблюдаемое заболевание вызывается вполне определенной бактерией, до сих пор пользуются (с небольшими модификациями) «постулатами Коха»: 1) данный патоген должен присутствовать у всех больных; 2) можно получить его чистую культуру; 3) он должен при инокуляции вызывать ту же болезнь у здорового человека; 4) его можно обнаружить у вновь заболевшего. Дальнейший прогресс в этой области связан с развитием иммунологии, основы которой заложил еще Пастер (на первых порах тут много сделали французские ученые), и с открытием в 1928 А.Флемингом пенициллина.

Стрептомицеты

Этот род бактерий состоит почти из 550 видов. В благоприятных условиях они образуют нити диаметром 0,4-1,5 мкм, напоминающие грибной мицелий, как видно по фото. Живут преимущественно в почве. Если вам приходилось когда-нибудь принимать такие лекарственные средства, как эритромицин, тетрациклин, стрептомицин или левомицетин, то вы уже знаете, чем полезны эти бактерии. Они являются производителями (продуцентами) самых разнообразных препаратов, среди которых:

• противогрибковые;
• антибактериальные;
• противоопухолевые.

В промышленном производстве лекарств стрептомицеты используются с сороковых годов прошлого века. Кроме антибиотиков, эти полезные бактерии продуцируют следующие вещества:

1. Физостигмин – алкалоид, который в небольших количествах используется в медицине для снижения глазного давления при глаукоме. Большие дозы являются нервно-паралитическим ядом.
2. Такролимус – природное лекарственное средство, применяющееся для предупреждения и лечения отторжения при трансплантации печени, почек, сердца, костного мозга. Это один из наименее токсичных препаратов. При его использовании реакция отторжения наблюдается крайне редко.
3. Аллозамидин – средство для подавления развития ферментов, ускоряющих деградацию хитина. Успешно применяется для борьбы с насекомыми, грибами и малярийными плазмодиями (простейшими паразитами-возбудителями малярии у человека).

Справедливости ради стоит отметить, что не все стрептомицеты одинаково полезны. Некоторые из них вызывают болезнь картофеля (паршу), другие являются причиной различных недугов человека, в том числе заболеваний крови.

Пищевые отравления.

Анаэробная бактерия Clostridium botulinum, обычно живущая в почве и иле, – причина ботулизма. Она образует очень устойчивые к нагреванию споры, которые могут прорастать после пастеризации и копчения продуктов. В ходе своей жизнедеятельности бактерия образует несколько близких по строению токсинов, относящихся к сильнейшим из известных ядов. Убить человека может меньше 1/10 000 мг такого вещества. Эта бактерия изредка заражает фабричные консервы и несколько чаще – домашние. Выявить на глаз ее присутствие в овощных или мясных продуктах обычно невозможно. В США ежегодно регистрируется несколько десятков случаев ботулизма, смертность при которых составляет 30–40%. К счастью, ботулинотоксин – это белок, поэтому его можно инактивировать непродолжительным кипячением.

Гораздо шире распространены пищевые отравления, вызываемые токсином, который вырабатывается некоторыми штаммами золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus). Симптомы – понос и упадок сил; смертельные исходы редки. Этот токсин – также белок, но, к сожалению, очень термостойкий, поэтому кипячением пищи его инактивировать трудно. Если продукты не сильно им отравлены, то, чтобы предотвратить размножение стафилококка, рекомендуется хранить их до употребления при температуре либо ниже 4° С, либо выше 60° С.

Бактерии рода Salmonella также способны, заражая пищу, причинять вред здоровью. Строго говоря, это не пищевое отравление, а кишечная инфекция (сальмонеллез), симптомы которой обычно возникают через 12–24 ч после попадания патогена в организм. Смертность от нее довольно высокая.

Стафилококковые отравления и сальмонеллез связаны в основном с потреблением постоявших при комнатной температуре мясных продуктов и салатов, особенно на пикниках и праздничных застольях.

Первые организмы, появившиеся миллиарды лет назад

(Бактерии и микробы под микроскопом)

Бактерии играют очень важную роль на нашей планете, являясь важным участником любого биологического круговорота веществ, основы существования всего живого на Земле. Большая часть как органических, так и неорганических соединений под влиянием бактерий существенно изменяются. Бактерии, появившиеся на нашей планете более 3,5 миллиарда лет назад, стояли у первоисточников основания живой оболочки планеты и до сих пор активно перерабатывают неживую и живую органику и вовлекают результаты обменного процесса в биологический круговорот.

(Строение бактерии)

Сапрофитные почвенные бактерии играют огромную роль в почвообразовательном процессе, именно они перерабатывают остатки растительных и животных организмов и помогают в образовании гумуса и перегноя, повышающих её плодородие. Наиболее важную роль в процессе повышения плодородия почвы играют азотофиксирующие клубеньковые бактерии-симбионты, «живущие» на корнях бобовые растений, благодаря им почва обогащается ценными азотными соединениями, необходимым для роста растений. Они улавливают азот из воздуха, связывают его и создают соединения в форме, доступной для растений.

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.

Питание бактерий и грибов

Растения в природе выполняют функцию производителей органического вещества. Животные играют роль потребителей, питающихся органическими веществами. Бактерии и грибы — разрушители тел отмерших организмов. Они разлагают мертвые тела до минеральных веществ, которые поступают в почву и вновь поглощаются растениями.

Питание бактерий

Большинство бактерий питаются готовыми органическими веществами. Разлагая их, они строят свои клетки. Такие бактерии называют гетеротрофами.

Некоторые гетеротрофные бактерии питаются органическими веществами, содержащимися в мертвых телах, выделениях растений и животных. Такие бактерии обитают в воде, почве, на коже, в кишечнике животных.

Разлагая органические вещества, они возвращают в почву минеральные соли, а в атмосферу углекислый газ, необходимый для фотосинтеза.

Обратите внимание

Бактерии-паразиты поселяются в тканях человека, животных, растений и вызывают различные бактериальные болезни. К ним относятся туберкулезная палочка, дизентерийная палочка, возбудители ангины, пневмонии.

На корнях фасоли, бобов, люпина .можно увидеть маленькие клубеньки, размером чуть больше булавочной головки. В них находятся очень полезные для растений клубеньковые бактерии. Они поглощают азот из воздуха и преобразуют его в доступные для растений азотные соединения.

Клубеньковые бактерии снабжают растение-хозяина азотом, а сами извлекают из корней растения необходимые для жизнедеятельности вещества удобрением. Когда растение отмирает, соединения азота остаются в почве и повышают ее плодородие.

Подобные взаимовыгодные отношения между различными организмами называют симбиозом (от греч. «symbosis» — совместная жизнь).

Питание грибов

Грибы, так же, как и большинство бактерий, гетеротрофы.

Грибы отличаются друг от друга по типу питания. Многие грибы обитают в почве. Они питаются, разрушая органические останки растений, животных, плодовые тела грибов. Некоторые грибы питаются органическими веществами, содержащимися в пищевых продуктах.

Другие паразитируют, поселяясь на живых организмах (растениях или животных), и питаются за их счет. Так, некоторые грибы могут поселиться на теле человека, вызывая различные заболевания, которые так и называют грибковыми.

Некоторые грибы получают органические вещества из корней деревьев. При этом мицелии гриба вступает в тесный контакт с корнями деревьев. Гифы мицелия плотно оплетают корень и даже проникают внутрь ого клеток.

В результате образуется грибо-корень, или микориза (от греч. mykes — гриб и rhiza — корень).

Для питания грибы используют сложные органические вещества, которые не могут проникать в клетки через клеточные оболочки. Пищеварительный сок, который у животных выделяется в кишечник, у грибов выделяется наружу. С помощью его ферментов происходит расщепление сложных органических веществ на более простые, которые всасываются всей поверхностью гриба.