Бактерії — найдавніша група організмів із нині існуючих Землі. Перші бактерії з'явилися, ймовірно, понад 3,5 млрд років тому і протягом майже мільярда років були єдиними живими істотами на нашій планеті. Оскільки це були перші представники живої природи, їхнє тіло мало примітивну будову.

Згодом їх будова ускладнилася, але й досі бактерії вважаються найпримітивнішими. одноклітинними організмами. Цікаво, деякі бактерії й нині ще зберегли примітивні риси своїх древніх предків. Це спостерігається у бактерій, що мешкають у гарячих сірчаних джерелах та безкисневих мулах на дні водойм.

Більшість бактерій безбарвна. Тільки деякі пофарбовані в пурпуровий або в зелений колір. Але колонії багатьох бактерій мають яскраве забарвлення, яке обумовлюється виділенням забарвленої речовини в навколишнє середовищеабо пігментування клітин.

Першовідкривачем світу бактерій був Антоній Левенгук - голландський дослідник природи 17 століття, вперше створив досконалу лупу-мікроскоп, що збільшує предмети в 160-270 разів.

Бактерії відносять до прокаріотів і виділяють до окремого царства — Бактерії.

Форма тіла

Бактерії - численні та різноманітні організми. Вони різняться формою.

Назва бактерії	Форма бактерії	Зображення бактерії
Кокі		Куляста
Бацила		Паличкоподібна
Вібріон		Вигнута у вигляді коми
Спірила		Спіралеподібна
Стрептококи		Ланцюжок з коків
Стафілококи		Грона коків
Диплококи		Дві круглі бактерії, ув'язнені в одній слизовій капсулі

Способи пересування

Серед бактерій є рухомі та нерухомі форми. Рухливі пересуваються рахунок хвилеподібних скорочень чи з допомогою джгутиків (скручені гвинтоподібні нитки), які з особливого білка флагеллина. Джгутиків може бути один чи кілька. Розташовуються вони в одних бактерій на одному кінці клітини, в інших - на двох або по всій поверхні.

Але рух притаманне і багатьом іншим бактеріям, у яких джгутики відсутні. Так, бактерії, покриті зовні слизом, здатні до ковзного руху.

У деяких позбавлених джгутиків водних та ґрунтових бактерій у цитоплазмі є газові вакуолі. У клітині може бути 40-60 вакуолей. Кожна їх заповнена газом (імовірно — азотом). Регулюючи кількість газу у вакуолях, водні бактерії можуть занурюватися в товщу води або підніматися на її поверхню, а ґрунтові бактерії пересуватися в капілярах ґрунту.

Місце проживання

У силу простоти організації та невибагливості бактерії широко поширені у природі. Бактерії виявлені скрізь: у краплі навіть найчистішої джерельної води, у крупинках ґрунту, у повітрі, на скелях, у полярних снігах, пісках пустель, на дні океану, у видобутій із величезної глибини нафти і навіть у воді гарячих джерел із температурою близько 80ºС. Мешкають вони на рослинах, плодах, у різних тварин і людини в кишечнику, ротової порожнинина кінцівках, на поверхні тіла.

Бактерії — найдрібніші та найчисленніші живі істоти. Завдяки малим розмірам вони легко проникають у будь-які тріщини, щілини, пори. Дуже витривалі та пристосовані до різним умоваміснування. Переносять висушування, сильні холоди, нагрівання до 90 С, не втрачаючи при цьому життєздатність.

Практично немає місця на Землі, де не зустрічалися б бактерії, але в різних кількостях. Умови життя бактерій різноманітні. Одним з них необхідний кисень повітря, інші його не потребують і здатні жити в безкисневому середовищі.

У повітрі бактерії піднімаються у верхні шари атмосфери до 30 км. і більше.

Особливо багато їх у ґрунті. У 1 р. ґрунту можуть утримуватися сотні мільйонів бактерій.

У воді: у поверхневих шарах води відкритих водойм. Корисні водяні бактерії мінералізують органічні залишки.

У живих організмах: хвороботворні бактерії потрапляють у організм із довкілля, але у сприятливих умовах викликаю захворювання. Симбіотичні живуть в органах травлення, допомагаючи розщеплювати та засвоювати їжу, синтезують вітаміни.

Зовнішня будова

Клітина бактерії одягнена особливою щільною оболонкою - клітинною стінкою, яка виконує захисну та опорну функції, а також надає бактерії постійну, характерну для неї форму. Клітинна стінка бактерії нагадує оболонку рослинної клітини. Вона проникна: через неї поживні речовинивільно проходять у клітину, а продукти обміну речовин виходять у довкілля. Часто поверх клітинної стінки у бактерій виробляється додатковий захисний шар слизу – капсула. Товщина капсули може багато разів перевищувати діаметр самої клітини, але може бути і дуже невеликий. Капсула - не обов'язкова частина клітини, вона утворюється залежно від умов, у які потрапляють бактерії. Вона оберігає бактерію від висихання.

На поверхні деяких бактерій є довгі джгутики (один, два або багато) або короткі тонкі ворсинки. Довжина джгутиків може значно перевищувати розмітки тіла бактерії. За допомогою джгутиків та ворсинок бактерії пересуваються.

Внутрішня будова

Усередині клітини бактерії знаходиться густа нерухома цитоплазма. Вона має шарувату будову, вакуолей немає, тому різні білки (ферменти) та запасні поживні речовини розміщуються у самій речовині цитоплазми. Клітини бактерій немає ядра. У центральній частині їх клітини сконцентровано речовину, яка несе спадкову інформацію. Бактерії, нуклеїнова кислота- ДНК. Але ця речовина не оформлена у ядро.

Внутрішня організація бактеріальної клітини складна та має свої специфічні особливості. Цитоплазма відокремлюється від клітинної стінки цитоплазматичною мембраною. У цитоплазмі розрізняють основну речовину, або матрикс, рибосоми і невелику кількість мембранних структур, що виконують різні функції (аналоги мітохондрій, ендоплазматичної мережі, апарату Гольджі). У цитоплазмі клітин бактерій часто містяться гранули різної форми та розмірів. Гранули можуть складатися з сполук, які є джерелом енергії та вуглецю. У бактеріальній клітині трапляються і крапельки жиру.

У центральній частині клітини локалізована ядерна речовина - ДНК, не відмежована від цитоплазми мембраною. Це аналог ядра – нуклеоїд. Нуклеоїд не має мембрани, ядерця і набору хромосом.

Способи харчування

У бактерій спостерігаються різні способи харчування. Серед них є автотрофи та гетеротрофи. Автотрофи – організми, здатні самостійно утворювати органічні речовини для свого харчування.

Рослини потребують азоту, але самі засвоюють азот повітря не можуть. Деякі бактерії з'єднують молекули азоту, що містяться в повітрі, з іншими молекулами, в результаті чого виходять речовини, доступні для рослин.

Ці бактерії поселяються в клітинах молодого коріння, що призводить до утворення на коренях потовщень, званих бульбочками. Такі бульби утворюються на коренях рослин сімейства бобових та деяких інших рослин.

Коріння дає бактеріям вуглеводи, а бактерії корінням - такі речовини, що містять азот, які можуть бути засвоєні рослиною. Їхнє співжиття взаємовигідне.

Коріння рослин виділяє багато органічних речовин(цукри, амінокислоти та інші), якими харчуються бактерії. Тому в шарі ґрунту, що оточує коріння, поселяється особливо багато бактерій. Ці бактерії перетворюють відмерлі залишки рослин на доступні для рослини речовини. Цей шар ґрунту називають ризосферою.

Існує кілька гіпотез про проникнення бульбочкових бактерій у тканини кореня:

• через пошкодження епідермальної та корової тканини;
• через кореневі волоски;
• лише через молоду клітинну оболонку;
• завдяки бактеріям-супутникам, які продукують пектинолітичні ферменти;
• завдяки стимуляції синтезу В-індолілоцтової кислоти з триптофану, що завжди є в кореневих виділеннях рослин.

Процес впровадження бульбочкових бактерій у тканину кореня і двох фаз:

• інфікування кореневих волосків;
• процес утворення бульбочок.

У більшості випадків клітина, що впровадилася, активно розмножується, утворює так звані інфекційні нитки і вже у вигляді таких ниток переміщається в тканини рослини. Бульбякові бактерії, що вийшли з інфекційної нитки, продовжують розмножуватися в тканині господаря.

Наповнюються клітинами бульбочкових бактерій, що швидко розмножуються. рослинні клітинипочинають посилено ділитися. Зв'язок молодої бульбочки з коренем бобової рослини здійснюється завдяки судинно-волокнистим пучкам. У період функціонування бульбочки зазвичай щільні. До моменту прояву оптимальної активності бульби набувають рожевого забарвлення (завдяки пігменту легоглобіну). Фіксувати азот здатні лише ті бактерії, які містять легоголобін.

Бактерії бульбочок створюють десятки та сотні кілограмів азотних добрив на гектарі ґрунту.

Обмін речовин

Бактерії відрізняються одна від одної обміном речовин. В одних він йде за участю кисню, в інших без його участі.

Більшість бактерій харчуються готовими органічними речовинами. Лише деякі з них (синьо-зелені, або ціанобактерії) здатні створювати органічні речовини з неорганічних. Вони зіграли важливу рольу накопиченні кисню у атмосфері Землі.

Бактерії вбирають речовини ззовні, розривають їх молекули на частини, із цих частин збирають свою оболонку і поповнюють свій вміст (так вони ростуть), а непотрібні молекули викидають назовні. Оболонка та мембрана бактерії дозволяє їй вбирати тільки потрібні речовини.

Якби оболонка та мембрана бактерії були повністю непроникними, у клітину не потрапили б жодні речовини. Якби вони були проникними всім речовин, вміст клітини перемішалося б із середовищем — розчином, у якій живе бактерія. Для виживання бактерії необхідна оболонка, яка потрібні речовини пропускає, а непотрібні – ні.

Бактерія поглинає живильні речовини, що знаходяться поблизу неї. Що відбувається згодом? Якщо вона може самостійно пересуватися (рухаючи джгутик або виштовхуючи слиз назад), то вона переміщається, поки не знайде необхідні речовини.

Якщо вона рухатися не може, то чекає, поки дифузія (здатність молекул однієї речовини проникати в гущавину молекул іншої речовини) не принесе до неї необхідні молекули.

Бактерії разом із іншими групами мікроорганізмів виконують величезну хімічну роботу. Перетворюючи різні сполуки, вони одержують необхідну для їхньої життєдіяльності енергію та поживні речовини. Процеси обміну речовин, способи добування енергії та потреби у матеріалах для побудови речовин свого тіла у бактерій різноманітні.

Інші бактерії всі потреби у вуглеці, необхідному для синтезу органічних речовин тіла, задовольняють рахунок неорганічних сполук. Вони називаються автотроф. Автотрофні бактерії здатні синтезувати органічні речовини із неорганічних. Серед них розрізняють:

Хемосинтез

Використання променистої енергії - найважливіший, але не єдиний шлях створення органічної речовини Вуглекислий газта води. Відомі бактерії, які як джерело енергії для такого синтезу використовують не сонячне світло, а енергію хімічних зв'язків, що відбуваються в клітинах організмів при окисленні деяких неорганічних сполук - сірководню, сірки, аміаку, водню, азотної кислоти, закисних сполук заліза та марганцю. Утворену з використанням цієї хімічної енергії органічну речовину використовують для побудови клітин свого тіла. Тому такий процес називають хемосинтезом.

Найважливішу групу хемосинтезуючих мікроорганізмів становлять бактерії, що нітрифікують. Ці бактерії живуть у ґрунті та здійснюють окислення аміаку, що утворився при гнитті органічних залишків, до азотної кислоти. Остання, що реагує з мінеральними сполуками ґрунту, перетворюються на солі азотної кислоти. Цей процес відбувається у дві фази.

Залізобактерії перетворюють закисне залізо на окисне. Утворений гідроокис заліза осідає і утворює так звану болотяну залізну руду.

Деякі мікроорганізми існують рахунок окислення молекулярного водню, забезпечуючи цим автотрофний спосіб харчування.

Характерною особливістю водневих бактерій є здатність перемикатися на гетеротрофний спосіб життя при забезпеченні їх органічними сполуками та відсутності водню.

Таким чином, хемоавтотрофи є типовими автотрофами, оскільки самостійно синтезують із неорганічних речовин необхідні органічні сполуки, а не беруть їх у готовому вигляді від інших організмів, як гетеротрофи. Від фототрофних рослин хемоавтотрофні бактерії відрізняються повною незалежністю від світла як джерела енергії.

Бактеріальний фотосинтез

Деякі пігментовмісні серобактерії (пурпурні, зелені), що містять специфічні пігменти - бактеріохлорофіл, здатні поглинати сонячну енергію, за допомогою якої сірководень в їх організмах розщеплюється і віддає атоми водню для відновлення відповідних сполук. Цей процес має багато спільного з фотосинтезом і відрізняється лише тим, що у пурпурових та зелених бактерій донором водню є сірководень (зрідка – карбонові кислоти), а у зелених рослин – вода. У тих та інших відщеплення та перенесення водню здійснюється завдяки енергії поглинених сонячних променів.

Такий бактеріальний фотосинтез, який відбувається без виділення кисню, називається фоторедукцією. Фоторедукція вуглекислого газу пов'язана з перенесенням водню не від води, а від сірководню:

6СО 2 +12Н 2 S + hv → С6Н 12 О 6 +12S = 6Н 2 О

Біологічне значення хемосинтезу та бактеріального фотосинтезу в масштабах планети відносно невелике. Тільки хемосинтезуючі бактерії відіграють істотну роль у процесі кругообігу сірки в природі. Поглинаючись зеленими рослинами у формі солей сірчаної кислоти, сірка відновлюється та входить до складу білкових молекул. Далі при руйнуванні відмерлих рослинних і тваринних залишків гнильними бактеріями сірка виділяється у вигляді сірководню, який окислюється серобактеріями до вільної сірки (або сірчаної кислоти), що утворює в ґрунті доступні для рослини сульфіти. Хемо- та фотоавтотрофні бактерії мають істотне значення у кругообігу азоту та сірки.

Спороутворення

Усередині бактеріальної клітини утворюються суперечки. У процесі спороутворення бактеріальна клітина зазнає ряду біохімічних процесів. У ній зменшується кількість вільної води, знижується ферментативна активність. Це забезпечує стійкість суперечок до несприятливим умовамзовнішнього середовища ( високій температурі, високої концентрації солей, висушування та ін.). Спороутворення властиве лише невеликій групі бактерій.

Суперечки - не обов'язкова стадія життєвого циклубактерій. Спороутворення починається лише за браку поживних речовин чи накопиченні продуктів обміну. Бактерії у вигляді суперечок можуть тривалий часперебувати у стані спокою. Спори бактерій витримують тривале кип'ятіння та дуже тривале проморожування. При настанні сприятливих умов суперечки проростає і стає життєздатною. Спору бактерій - це пристосування до виживання у несприятливих умовах.

Розмноження

Розмножуються бактерії розподілом однієї клітини на дві. Досягши певного розміру, бактерія поділяється на дві однакові бактерії. Потім кожна з них починає харчуватися, росте, ділиться тощо.

Після подовження клітини поступово утворюється поперечна перегородка, та був дочірні клітини розходяться; у багатьох бактерій у певних умовах клітини після поділу залишаються пов'язаними до характерних груп. При цьому в залежності від напрямку площини поділу та числа поділів виникають різні форми. Розмноження брунькуванням зустрічається у бактерій як виняток.

За сприятливих умов розподіл клітин у багатьох бактерій відбувається через кожні 20-30 хвилин. При такому швидкому розмноженні потомство однієї бактерії за 5 діб здатне утворити масу, якою можна заповнити всі моря та океани. Простий підрахунок показує, що за добу може утворитися 72 покоління (720 000 000 000 000 000 000 клітин). Якщо перевести у вагу – 4720 тонн. Однак у природі цього немає, оскільки більшість бактерій швидко гинуть під впливом сонячного світлапри висушуванні, нестачі їжі, нагріванні до 65-100ºС, в результаті боротьби між видами і т.д.

Бактерія (1), що поглинула достатньо їжі, збільшується в розмірах (2) і починає готуватися до розмноження (розподілу клітини). Її ДНК (у бактерії молекула ДНК замкнута в кільце) подвоюється (бактерія виготовляє копію цієї молекули). Обидві молекули ДНК (3,4) виявляються прикріплені до стінки бактерії і при подовженні бактерії розходяться в сторони (5,6). Спочатку ділиться нуклеотид, потім цитоплазма.

Після розходження двох молекул ДНК на бактерії з'являється перетяжка, яка поступово поділяє тіло бактерії на дві частини, у кожній з яких є молекула ДНК (7).

Буває (у сінної палички), дві бактерії злипаються, і між ними утворюється перемичка (1,2).

По перемичці ДНК із однієї бактерії переправляється до іншої (3). Опинившись в одній бактерії, молекули ДНК сплітаються, злипаються у деяких місцях (4), після чого обмінюються ділянками (5).

Роль бактерій у природі

Колообіг

Бактерії - найважливіша ланка загального круговороту речовин у природі. Рослини створюють складні органічні речовини з вуглекислого газу, води та мінеральних солей ґрунту. Ці речовини повертаються у ґрунт із відмерлими грибами, рослинами та трупами тварин. Бактерії розкладають складні речовини на прості, які використовують рослини.

Бактерії руйнують складні органічні речовини відмерлих рослин та трупів тварин, виділення живих організмів та різні покидьки. Живлячись цими органічними речовинами, сапрофітні бактерії гниття перетворюють їх на перегній. Це своєрідні санітари нашої планети. Таким чином, бактерії беруть активну участь у кругообігу речовин у природі.

Ґрунтоутворення

Оскільки бактерії поширені практично повсюдно і зустрічаються у величезній кількості, вони багато в чому визначають різні процеси, що відбуваються в природі. Восени опадає листя дерев і чагарників, відмирають надземні пагони трав, опадають старі гілки, іноді падають стовбури старих дерев. Все це поступово перетворюється на перегній. 1 см 3 . поверхневого шару лісового ґрунту містяться сотні мільйонів сапрофітних ґрунтових бактерій кількох видів. Ці бактерії перетворюють перегній на різні мінеральні речовини, які можуть бути поглинені з ґрунту корінням рослин.

Деякі грунтові бактерії здатні поглинати азот із повітря, використовуючи його у процесах життєдіяльності. Ці азотофіксуючі бактерії живуть самостійно або поселяються в корінні бобових рослин. Проникнувши в коріння бобових, ці бактерії викликають розростання клітин коренів та утворення на них бульбочок.

Ці бактерії виділяють азотні сполуки, які використовують рослини. Від рослин бактерії отримують вуглеводи та мінеральні солі. Таким чином, між бобовою рослиною та бульбочковими бактеріями існує тісний зв'язок, корисний як одному, так і іншому організму. Це носить назву симбіозу.

Завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями бобові рослини збагачують ґрунт азотом, сприяючи підвищенню врожаю.

Поширення у природі

Мікроорганізми поширені повсюдно. Виняток становлять лише кратери діючих вулканівта невеликі майданчики в епіцентрах підірваних атомних бомб. Ні низькі температуриАнтарктики, ні киплячі струмені гейзерів, ні насичені розчини солей у соляних басейнах, ні сильна інсоляція гірських вершин, ні жорстке опромінення атомних реакторів не заважають існуванню та розвитку мікрофлори. Всі живі істоти постійно взаємодіють із мікроорганізмами, будучи часто не лише їхніми сховищами, а й розповсюджувачами. Мікроорганізми - аборигени нашої планети, які активно освоюють найнеймовірніші природні субстрати.

Мікрофлора ґрунту

Кількість бактерій у ґрунті надзвичайно велика — сотні мільйонів та мільярдів особин в 1 грамі. У ґрунті їх значно більше, ніж у воді та повітрі. Загальна кількістьбактерій у ґрунтах змінюється. Кількість бактерій залежить від типу ґрунтів, їх стану, глибини розташування шарів.

На поверхні ґрунтових частинок мікроорганізми розташовуються невеликими мікроколоніями (по 20-100 клітин у кожній). Часто вони розвиваються в товщах згустків органічної речовини, на живих та відмираючих коренях рослин, у тонких капілярах і всередині грудочок.

Мікрофлора ґрунту дуже різноманітна. Тут зустрічаються різні фізіологічні групи бактерій: бактерії гниття, нітрифікуючі, азотфіксуючі, серобактерії та ін. Серед них є аероби та анаероби, спорові та не спорові форми. Мікрофлора - один із факторів утворення ґрунтів.

Сферою розвитку мікроорганізмів у грунті є зона, що примикає до коріння живих рослин. Її називають ризосферою, а сукупність мікроорганізмів, які у ній, — ризосферной мікрофлорою.

Мікрофлора водойм

Вода природне середовище, де в велику кількістьрозвиваються мікроорганізми. Основна маса їх потрапляє у воду із ґрунту. Чинник, що визначає кількість бактерій у воді, наявність у ній поживних речовин. Найбільш чистими є води артезіанських свердловин та джерельні. Дуже багаті на бактерії відкриті водоймища, річки. Найбільша кількість бактерій знаходиться у поверхневих шарах води, ближче до берега. При віддаленні від берега та збільшенні глибини кількість бактерій зменшується.

Чиста вода містить 100-200 бактерій на 1 мл., а забруднена - 100-300 тис. і більше. Багато бактерій у донному мулі, особливо у поверхневому шарі, де бактерії утворюють плівку. У цій плівці багато сіро- та залізобактерій, які окислюють сірководень до сірчаної кислоти і тим самим запобігають замору риби. У мулі більше спороносних форм, тоді як у воді переважають неспороносні.

За видовим складом мікрофлора води подібна до мікрофлори грунту, але зустрічаються і специфічні форми. Руйнуючи різні покидьки, що у воду, мікроорганізми поступово здійснюють так зване біологічне очищення води.

Мікрофлора повітря

Мікрофлора повітря менш численна, ніж мікрофлора грунту та води. Бактерії піднімаються в повітря з пилом, деякий час можуть бути там, а потім осідають на поверхню землі і гинуть від нестачі живлення або під дією ультрафіолетових променів. Кількість мікроорганізмів у повітрі залежить від географічної зони, місцевості, пори року, забрудненістю пилом та ін. Кожна порошинка є носієм мікроорганізмів. Найбільше бактерій у повітрі над промисловими підприємствами. Повітря сільскої місцевостічистіше. Найбільш чисте повітря над лісами, горами, сніговими просторами. Верхні шари повітря містять менше бактерій. У мікрофлорі повітря багато пігментованих та спороносних бактерій, які більш стійкі, ніж інші, до ультрафіолетових променів.

Мікрофлора організму людини

Тіло людини, навіть цілком здорової, завжди є носієм мікрофлори. При зіткненні тіла людини з повітрям та ґрунтом на одязі та шкірі осідають різноманітні мікроорганізми, у тому числі й патогенні (палички правця, газової гангрени та ін.). Найчастіше забруднюються відкриті частини людського тіла. На руках виявляють кишкові палички, стафілококи. У ротовій порожнині налічують понад 100 видів бактерій. Рот з його температурою, вологістю, живильними залишками - прекрасне середовище для розвитку мікроорганізмів.

Шлунок має кислу реакцію, тому переважна більшість мікроорганізмів у ньому гине. Починаючи з тонкого кишківника реакція стає лужною, тобто. сприятливою для бактерій. У товстих кишках мікрофлора дуже різноманітна. Кожна доросла людина виділяє щодня із екскрементами близько 18 млрд. бактерій, тобто. більше особин, ніж людей на земній кулі.

Внутрішні органи, що не з'єднуються з зовнішнім середовищем(мозок, серце, печінка, сечовий міхурта ін), зазвичай вільні від бактерій. У ці органи мікроби потрапляють лише під час хвороби.

Бактерії у кругообігу речовин

Мікроорганізми взагалі та бактерії зокрема грають велику рольв біологічно важливих кругообігах речовин на Землі, здійснюючи хімічні перетворення, абсолютно недоступні ні рослинам, ні тваринам. Різні етапикругообіг елементів здійснюються організмами різного типу. Існування кожної окремої групиорганізмів залежить від хімічного перетворення елементів, яке здійснюється іншими групами.

Кругообіг азоту

Циклічне перетворення азотистих сполук грає першорядну роль постачанні необхідними формамиазоту різних по харчовим потребаморганізмів біосфери. Понад 90% загальної фіксації азоту зумовлено метаболічною активністю певних бактерій.

Кругообіг вуглецю

Біологічне перетворення органічного вуглецю на вуглекислий газ, що супроводжується відновленням молекулярного кисню, потребує спільної метаболічної активності різноманітних мікроорганізмів. Багато аеробні бактеріїздійснюють повне окиснення органічних речовин. В аеробних умовах органічні сполуки спочатку розщеплюються шляхом зброджування, а органічні кінцеві продуктибродіння окислюються далі в результаті анаеробного дихання, якщо є неорганічні акцептори водню (нітрат, сульфат або 2).

Кругообіг сірки

Для живих організмів сірка доступна в основному у формі сульфатів розчинних або відновлених органічних сполук сірки.

Кругообіг заліза

У деяких водоймах з прісною водоюмістяться у високих концентраціях відновлені солі заліза. У таких місцях розвивається специфічна бактеріальна мікрофлора - залізобактерії, що окислюють відновлене залізо. Вони беруть участь у освіті болотних залізняку і водних джерел, багатих солями заліза.

Бактерії є найдавнішими організмами, що з'явилися близько 3,5 млрд років тому в археї. Близько 2,5 млрд. років вони домінували Землі, формуючи біосферу, брали участь у освіті кисневої атмосфери.

Бактерії є одними з найпростіше влаштованих живих організмів (крім вірусів). Вважають, що вони перші організми, що з'явилися на Землі.

Фахівці підрахували, що Загальна вагаБактерій, що живуть в організмі людини, становить два кілограми. Лише у роті мешкає близько 40 000 бактерій.

І, скажімо, під час поцілунку ми обмінюємось бактеріями майже трьохсот видів. Адже є ще й віруси, хвороботворні грибки.... Скільки їх потрапляє до нас разом із їжею, диханням, через брудні руки.... На щастя, природа озброїла нас "внутрішніми військами" - імунною системою.

Але якщо імунітет ослаблений, то восени, коли настає час застуд, бактерії виходять з-під контролю. І тоді хвороби йдуть одна за одною. Не допомагають навіть ліки.

Що ж робити?

Не варто одразу бігти в аптеку за ліками, які штучно підстьобують захисну системуорганізму. Імуностимулятор теж далеко не нешкідливі. Як і будь-які ліки, вони мають побічні ефекти. Крім того, надмірна активність імунітету небезпечна сама по собі. Адже його завдання - вбити чужинця, що проник в організм (вірус, мікроб, грибок, трансплантовану тканину) будь-що, жертвуючи навіть здоровими тканинами навколо. І гіперактивна імунна система може почати війну не тільки проти вірусів та бактерій, але проти вашого серця, суглобів, шкіри, викликати алергічні захворювання, спричинити смертельно небезпечний інфекційно-токсичний шок.

Але подбати, щоби захисні сили завжди були на висоті, звичайно, потрібно. Ось сім порад для тих, хто має слабкий імунітет.

1 Почніть правильно харчуватися

Кишечник відіграє чи не основну роль у формуванні імунітету. Ось що потрібна імунна система для нормальної роботи:

Жири, білки та вуглеводи в оптимальних кількостях. З овочів та фруктів він отримує вітаміни, мінеральні речовини та клітковину, яка регулює його роботу. У зеленому горошку також містяться природні пребіотики, що підтримують кишкову флору.

У цибулі, часнику та зелені – фітонциди, що очищають від мікробів. Листя селери зміцнюють захисні сили організму, надають антисептичну, протизапальну та ранозагоювальну дію.

Малина - природний антибіотик, має не тільки потогінну і жарознижувальну, але ще противірусну та антибактеріальну дію. М'ясо, яйця та молочні продукти містять тваринні білки, необхідні формування міцного імунітету.

Природні адаптогени – женьшень, лимонник китайський, родіола рожева, елеутерокок та часник посилюють синтез білків, активізують обмін та підвищують тонус організму, а ехінацея стимулює роботу макрофагів – внутрішньоклітинних воїнів.

2. Намагайтеся краще висипатися

Добре відпочивши організм, що відновився за ніч, значно ефективніше бореться з хворобами.

3. Гартуйте

Починати загартування краще, звичайно, влітку - з купання в річці, морі, обливаннях, повітряних та сонячних ваннах. Але не впадайте у відчай. Гартуватися можна і взимку. При цьому зовсім не обов'язково пірнати в ополонку або виливати відро крижаної води на голову. Це авральні методи. Після купання в крижаній водіу кров викидається така кількість антитіл, що вони можуть захищати нас приблизно дві доби. Це, безумовно, ефективно, але виснажує резерви імунної системи. Тому краще просто почати вранці приймати душ, поступово знижуючи температуру води з 30 градусів до 15. Або обливати холодною водоюноги, поступово рухаючись вгору, доки звикне повністю все тіло.

Не забудьте про лазню - це теж дуже ефективний засіб, що гартує.

4. Більше рухайтесь, займіться спортом

На імунну систему добре діє фітнес та басейн. Такі заняття тренують кровотік, виводять продукти розпаду та посилюють відновлювальні процеси. Взимку дуже корисно ходити на лижах, кататися на ковзанах або просто більше гуляти на свіжому повітрі – найкраще у парку чи лісі. У лісовому повітрі майже немає пилу, отже, і важких іонів, що пригнічує на здоров'я. А ось цілющого кисню – хоч відбавляй. Гектар дубового лісу, наприклад, щорічно продукує 830 кг кисню, березового – 725, соснового – 540.

5. Не ігноруйте щеплення

Навіщо даремно напружувати імунітет хворобами, якщо від них можна завчасно прищепитися. Сучасні вакцини надійно захищають від сезонних епідемій грипу, ГРВІ, застуд, а отже, і від тяжких ускладнень. Тому що лімфоцити мають "імунну пам'ять" і швидко перемагають вже знайомого ворога великою армією антитіл. На цьому принципі ґрунтуються всі вакцини.

6. Більше радійте життю

Наша психіка здатна впливати на імунну систему. Позитивні емоції, приємні враження, завзятий сміх сприяють виробленню ендорфінів - гормонів радості, які є міцним захисним бар'єром від будь-якої недуги.

7. Намагайтеся знизити навантаження на імунітет

Його головні вороги:

Погана екологія.
Стреси.
Незбалансоване та недостатнє харчування.
Куріння.
Зловживання алкоголем.
Бездумний прийом антибіотиків.
Простудні та інфекційні захворювання.
Сезонні авітамінози.

- це сукупність мікроорганізмів, які мешкають у тонкій і товстій кишці, і утворюють з організмом людини єдину екосистему. У 1861 році нідерландський біолог Левенгук, який винайшов мікроскоп, вперше виявив бактерії у зразках калу. Пройшло більше трьохсот років, а вчені продовжують досліджувати взаємодію людини та одноклітинних живих істот.

Вченими описано понад 400 видів мікроорганізмів, що мешкають у кишечнику. Кількість їх сягає 50 трильйонів, що у 1,3 разу перевищує кількість всіх клітин людського організму. Загальна маса всіх жителів кишечника сягає 2,5-3 кг. Бактерії становлять до 60% сухого залишку калу. На підтримку життєдіяльності кишкової мікрофлори щодня витрачається до 20% поживних речовин, які надходять до організму з їжею.

Більшість мікроорганізмів зосереджена в товстій кишці. Кількість бактерій у 1 г її вмісту перевищує чисельність населення нашої планети. Обсіменіння тонкої кишкиперешкоджає антибактеріальна діяжовчі, рухова активністькишечника і - заслінка на межі здухвинної та сліпої кишки.

Які функції виконують мікроорганізми?

• Захисна - Представники нормальної мікрофлориперешкоджають заселенню травного тракту патогенними бактеріями. Вони краще пристосовані до умов життя в кишківнику, легше засвоюють поживні речовини, виділяють компоненти, які пригнічують зростання збудників інфекційних захворювань.
• Травна – беруть участь у розщепленні білків, вуглеводів та жирів, активізують роботу ферментів.
• Детоксикаційна - Нейтралізують токсичні речовини, які утворюються під час перетравлення їжі або надходять ззовні.
• Відновна - Стимулюють регенерацію клітин кишечника.
• Синтетична – синтезують вітаміни групи В, С, К, гормони та біологічно активні речовини.
• Регуляторна – біфідо- та лактобактерії регулюють метаболізм холестерину та оксалатів.
• Імунна - Утворюють речовини, що стимулюють роботу імунної системи (див. докладніше).

Чи знаєте ви, що мікроби кишечника мають свій генетичний потенціал?

Вплив мікроорганізмів, що мешкають у кишечнику, на здоров'я людини залежить від спадкової інформації, яка закодована в їх ДНК. Усі бактерії мікробіоценозу кишечника містять у 150 разів більше генів, ніж у геномі людини. Саме завдяки генетичному потенціалу бактерії здатні виконувати різноманітні функції.

Вчені виявили та виділили бактеріальний ген, який відповідає за утворення з соєвого субстрату протипухлинних речовин. Тому люди, в організмі яких живуть мікроорганізми – носії такого гена, практично не хворіють на рак кісток та передміхурової залози.

Чи може людина впливати на стан мікрофлори свого кишківника?

Щорічно вчені описують нові захворювання та стани, пов'язані з порушенням біоценозу кишечника. Це не лише проблеми шлунково-кишковий тракт, але і алергія, атеросклероз, артеріальна гіпертонія, мочекам'яна хворобаі навіть депресія.

Незбалансоване харчування призводить до зміни якісного та кількісного. Доведено, що при дефіциті в раціоні харчових волокон біоценоз кишечника порушується у 34,8% випадків, за низького вмісту білка – у 18,8%. Кисломолочні продукти, навпаки, стимулюють зростання корисної мікрофлори.

Вживання продуктів, що містять барвники, стабілізатори і консерванти, негативно впливає на стан кишкових бактерій. Тому намагайтеся готувати їжу із екологічно чистих продуктів.

При порушенні правил особистої гігієни в травний трактможуть проникнути – збудники кишкових інфекцій- І яйця гельмінтів. Вони розмножуються, виділяють токсини та пригнічують життєдіяльність нормальної мікрофлори. Внаслідок цього розвивається постінфекційний дисбактеріоз.

Вченими доведено взаємозв'язок біоценозу кишечника та способу життя. Наприклад, при гіподинамії у товстій кишці активізуються протей та кишкова паличка.

Як антибіотики впливають на кишкову мікрофлору?

Антибіотики потужна зброяу боротьбі із збудниками небезпечних інфекційних захворювань. Однак вони знищують і. Після курсу лікування антибіотиками змінюється її якісний та кількісний склад. Наслідками прийому антибіотиків є біль у животі, підвищене газоутворення, розлад стільця, зниження імунітету.

Тому безконтрольний прийом препаратів цієї групи є неприпустимим. Призначення антибіотиків має проводитися лише за суворими показаннями, а не «про всяк випадок».

Як по мікрофлорі кишечника скласти уявлення про людину?

Вчені встановили, що за складом кишкової мікрофлори можна визначити:

• Зразковий вік – у літніх людей зменшується кількість бактерій, які допомагають протистояти стресу.
• Тип конституції – у людей, схильних до надмірній вазі, у кишечнику більше бактерій, що беруть участь у перетравленні вуглеводів.
• Раціон - захоплення м'ясом призводить до зростання мікроорганізмів, що розщеплюють білки. У людей, які віддають перевагу жирній їжі, збільшується кількість бактероїдів і ентерококів. У любителів вуглеводів активізуються аеробні умовно-патогенні бактерії.
• Місце проживання – у японців у кишечнику виявлено мікроскопічні організми, що розщеплюють морські водорості.

Через різноманіття функцій та роль у підтримці гомеостазу вчені запропонували виділити кишкову мікрофлоруу самостійний орган. Зміна мікробіоценозу кишечника порушує узгоджену роботу організму та призводить до розвитку захворювань.

Кількість нормальних бактеріальних клітин або скільки бактерій у людині, які живуть на тілі, — орієнтовно 100 мільйонів.

Число бактеріальних клітин на людині в 10 разів більше, ніж 10 мільйонів клітин, що становлять людське тіло.

Яка кількість бактерій в організмі людини

Мікроорганізми покривають Землю і на ній. З моменту створення основоположником сучасної мікробіології та імунології французьким вченим-хіміком Луї Пастером минуло понад 100 років. За цей час було виявлено понад 4000 видів бактерій і доведено. Проте мікробіологи вважають, що мільйони видів залишаються невідомими.

Шкіра людини — місце існування мільярдів бактерій, кожен квадратний сантиметр містить близько 100 000 мікробів.

Насправді, неймовірна кількість 10% ваги людського тіла складається з мікроорганізмів.

Загальна вага мікробів, що живуть під землею на нашій планеті, була розрахована і склала понад 100 трильйонів тонн. Вони утворюють шар завтовшки понад 1,5 метрів, якщо рівномірно розподілятися на поверхні Землі.

Знання про хвороботворні бактерії

Часто сучасна науказовсім не знає, як мікроскопічний світ взаємодіє з вищими формамижиття на планеті. Візьмемо, наприклад, виступ із публічною заявою 1995 року британського міністра охорони здоров'я. Тоді міністр охорони здоров'я Стівен Доррелл заявив на нездатність губчастої енцефалопатії (“коров'ячого сказу”) передатися людині: “не існує ніякого можливого ризику коров'ячого сказу передатися від корів людям”. Міністр зробив коментар у спробі полегшити суспільні побоювання про купівлю та їжу британської яловичини, перш ніж було зроблено повне наукове дослідження.

Наукове дослідження показало, що хвороботворна істина полягала в тому, що «коров'ячий сказ» передається через пріон. Це новий патоген, але не вірус чи бактерія, а білок, який чинить опір усім формам стерилізації. Рік по тому міністр публічно вибачився за свою заяву, але наполягав на тому, що робив це від незнання.

Небезпека бактерій інших світів

Так само, наше невігластво про токсини та патогени з інших світів може призвести до хибних припущень, якщо не буде розслідувана міра наших можливостей. Найкращий захист, як ми можемо припустити, нашої планети проти такої загрози є поєднання аналіз життєвого впливу, що триває в науці, за допомогою автоматичних космічних апаратів і рецензованої наукової інформації, яка вже існує. Що робити, якщо химерні форми збудників існують на планетах, таких як Марс? Ми справді готові привезти їх додому та, можливо, страшні хвороботворні бактерії?

Вірогідні відповіді на такі важливі питання не може дати ніхто. Чи не збільшиться кількість бактерій у людині, які занапащають все людство.

Вченими розглядаються навички виживання наземних мікробів у екстремальних умовта потенційна патогенність чужорідних мікробів у земному житті. Ці оцінки потім використовуються визначення і формування польотів космічних апаратів на планети, і навіть програм повернення зразків.

Проте, донедавна звіти стверджують, що експерименти показали позитивні сигнали для мікробного на людей.

Факультет енергії Об'єднаного інституту геномів (DOE JGI) опублікував перший том Геномної енциклопедії бактерій та архей (Genomic Encyclopedia of Bacteria and Archaea, GEBA). Аналіз перших 56 геномів двох із трьох існуючих на Землі видів мікробів опубліковано у грудневому випуску журналу Nature.

За оцінками вчених, планети Земля живе приблизно нониллион (1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000) мікробів. На поверхні землі, у землі, під нею та навколо неї. Хоча дані про геноми бактерій більш ніж доступні, а близько 2000 їх геномів вже розшифровані або наближаються до цього стану, у дослідників попереду море непізнаного.

Як каже директор факультету Едді Рубін (DOE JGI Director Eddy Rubin), мікроби відповідають майже за кожен біологічний процес на планеті. Розшифрування їх геномів дасть досконало новий рівеньрозуміння їх ролі та допоможе просунутися у рішенні життєво важливих питань, у тому числі щодо виробництва біопалива та циркулювання вуглекислого газу в атмосфері планети.

Проект GEBA, вважає провідний співробітник Джонатан Ейсен (Jonathan Eisen), відрізняється тим, що націлений не на визначення конкретних геномів, а більше на побудову збалансованого каталогу, що дає уявлення про різноманітність геномів, представлених на планеті. У свою чергу, такий каталог має полегшити завдання пошуку функцій геномів і дати поштовх уперед до нашого розуміння процесів у біосфері.

Як відомо, до кінця 1970-х років термін «бактерія» був синонімом прокаріотів, але в 1977 році на підставі даних молекулярної біології прокаріоти були поділені на царства архебактерій та еубактерій. Згодом, щоб підкреслити різницю між ними, вони були перейменовані в архей і бактерій відповідно. Хоча досі під бактеріями часто розуміють усіх прокаріотів.

Прокаріоти (бактерії та археї) мають виняткове значення для життя на Землі: їм належить основна роль у циклічних перетвореннях основних елементів, необхідних для життя (вуглець, кисень, азот, сірка, фосфор). Циклічні перетворення елементів, у тому числі побудовані живі організми, разом становлять кругообіг речовин. Нині безперечно доведено, що певні етапи циклів здійснюють виключно прокаріоти, забезпечуючи замкнутість циклів основних біогенних елементів у біосфері.

Більшість видів бактерій існували мільйони років тому. Так, два роки тому вчені взяли штами віком від 8 млн до 100 тис. років з стародавнього льодуАнтарктиди і помістили їх у теплу воду. Колонії бактерій ожили та почали рости. Дослідивши їх, вчені дійшли висновку, що за 1,1 млн. років жоден із зібраних видів бактерій не змінився.