ΜικροοργανισμοίΑποτελούν σημαντικό κρίκο στον κύκλο των ουσιών στη φύση, αποσυνθέτουν φυτικά και ζωικά υπολείμματα και καθαρά υδάτινα σώματα μολυσμένα με οργανική ύλη. Χωρίς αυτούς, η ζωή στη γη δεν θα μπορούσε να υπάρξει.
Κατανέμονται παντού: στο έδαφος, το νερό, τον αέρα, τα ζώα και τα φυτά, από όπου περνούν σε αντικείμενα, ρούχα, χέρια, τρόφιμα, στόμα, έντερα. Όπως κάθε ζωντανό ον, οι μικροοργανισμοί τρέφονται και αναπαράγονται.
Δεν έχουν ειδικά πεπτικά όργανα. Τα θρεπτικά συστατικά διεισδύουν στους μικροοργανισμούς μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Επομένως, για την ανάπτυξη μικροοργανισμών, τα προϊόντα που περιέχουν πολύ νερό είναι ένα καλό θρεπτικό μέσο: γάλα, ζωμοί, κρέας, ψάρι κ.λπ.
Για τον πολλαπλασιασμό των μικροβίων, εκτός από το θρεπτικό μέσο, απαιτείται ευνοϊκή θερμοκρασία (37-40°). Δεδομένου ενός θρεπτικού μέσου και της κατάλληλης θερμοκρασίας, τα μικρόβια μπορούν να πολλαπλασιαστούν πολύ γρήγορα με σχάση ή εκβλάστηση (ζύμη). Μετά από περίπου μισή ώρα, ο αριθμός των μικροβίων διπλασιάζεται, μετά από μια ώρα αυξάνεται 4 φορές, μετά από δύο ώρες - 16 φορές κ.λπ.
Οι επιστήμονες το έχουν αποδείξει μικροοργανισμοί είναι:χρήσιμο και επιβλαβές.
Για τους δικούς μας μικροοργανισμούς, το ανθρώπινο σώμα μας είναι ένα συνηθισμένο εγγενές «καταφύγιο» με τον πιο φυσιολογικό βιότοπό τους, επομένως τα μικρόβια «μας» για εμάς δεν είναι καθόλου ξένη μορφή ζωής, αφού ζουν έως και 100 τρισεκατομμύρια μονοκύτταρα πλάσματα στο σώμα ενός ενήλικα.
Το γεγονός ότι αποτελούμαστε κυρίως από διαφορετικά βακτήρια μπορεί να είναι ανησυχητικό, αλλά τα περισσότερα βακτήρια είναι προς όφελός μας και χωρίς αυτά απλά δεν θα επιζούσαμε. Αυτή η αλληλεπίδραση βακτηριδίου-ανθρώπου είναι σε μεγάλο βαθμό συμβιωτική (αμοιβαία επωφελής).
Σε αντάλλαγμα για φαγητό και διατροφή, τα βακτήρια μας βοηθούν στην πέψη, σχηματίζουν βιταμίνες και ενισχύουν το ανοσοποιητικό μας σύστημα. Επιπλέον, μας προστατεύουν από παθογόνες λοιμώξεις.
Για χιλιάδες χρόνια, οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει γαλακτικά βακτήρια για να δημιουργήσουν πολλά γαλακτοκομικά προϊόντα. Ένα άτομο αναπαράγει ορισμένους τύπους βακτηρίων επειδή τα χρειάζεται και τα χρησιμοποιεί.
Χάρη στη δραστηριότητα των μικροοργανισμώντο λάχανο ζυμώνεται, τα λαχανικά τουρσί, η ζύμη, το γιαούρτι, το κεφίρ, το τυρί, το βούτυρο. Τα βακτήρια είναι απαραίτητα στη διαδικασία ζύμωσης για την παραγωγή τυριού cottage, ξυδιού και κρασιού. Εάν προσθέσετε διαφορετικά βακτήρια στο γάλα, θα πάρετε τυρί, γιαούρτι, κεφίρ, γιαούρτι, τυρί κότατζ.
Bifidobacteria, lactobacilli και E. coli- οι πρώτοι κάτοικοι των εντέρων μας, και αρχίζουν να το κατοικούν αμέσως μετά τη γέννηση ενός παιδιού. Τα ωφέλιμα μικρόβια εμπλέκονται στην πέψη, βοηθούν στην παραγωγή και απορρόφηση βιταμινών Β, προστατεύουν από τις αλλεργίες, αυξάνουν το ανοσοποιητικό και την αντίσταση στις λοιμώξεις.
Προστατεύουν επίσης ένα άτομο από τους εχθρούς του - επιβλαβή μικρόβια. Μόλις για κάποιο λόγο μειωθεί ο αριθμός των ωφέλιμων μικροβίων (για παράδειγμα, η λήψη αντιβιοτικών), η «δύναμη» περνά αμέσως στα επιβλαβή μικρόβια και τα έντερα αναπτύσσονται δυσβακτηρίωση.
Ο ευκολότερος και πιο ευχάριστος τρόπος για την καταπολέμηση της δυσβίωσης είναι η λήψη γαλακτοκομικών προϊόντων που έχουν υποστεί ζύμωση που περιέχουν ζωντανά bifidobacteria και γαλακτοβάκιλλους. Αυτά τα προϊόντα περιλαμβάνουν: κεφίρ, γιαούρτι, οξύφιλο και άλλα.
Χωρίς βακτήρια γαλακτικού οξέος δεν θα υπήρχε ενσίρωση για ζωοτροφές.
Είναι γνωστό ότι αν το κρασί διατηρηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα μετατρέπεται σταδιακά σε ξίδι. Αυτή η μεταμόρφωση προκαλείται από τις ουσίες του κρασιού. βακτήρια οξικού οξέος. Με τη βοήθειά τους, λαμβάνεται ξύδι.
Οι μικροοργανισμοί βοηθούν στην εύρεση χρήσεων για τα ζωικά απόβλητα. Από τους εκατομμύρια τόνους κοπριάς που έχουν συσσωρευτεί στα αγροκτήματα, τα βακτήρια σε ειδικές εγκαταστάσεις μπορούν να παράγουν εύφλεκτα». αέριο βάλτου"(μεθάνιο).
Οι τοξικές ουσίες που περιέχονται στα απόβλητα εξουδετερώνονται, επιπλέον, παράγεται σημαντική ποσότητα καυσίμου. Ομοίως, τα βακτήρια καθαρίζουν τα λύματα και μερικά εμπλέκονται στο σχηματισμό ορυκτών.
Βακτήρια του εδάφουςμετατρέπουν το χούμο σε μέταλλα που απορροφώνται από τις ρίζες των φυτών.
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί χρειάζονται άζωτο για την παραγωγή πρωτεϊνών. Είμαστε περικυκλωμένοι από πραγματικούς ωκεανούς ατμοσφαιρικού αζώτου. Αλλά ούτε τα φυτά, ούτε τα ζώα, ούτε οι μύκητες είναι ικανά να απορροφήσουν άζωτο απευθείας από τον αέρα. Αλλά οι ειδικοί άνθρωποι ξέρουν πώς να το κάνουν βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο.
Μερικά φυτά (όσπρια, ιπποφαές) σχηματίζουν ειδικά «διαμερίσματα» (οζίδια) στις ρίζες τους για τέτοια βακτήρια. Ως εκ τούτου, η μηδική, ο αρακάς, τα λούπινα και άλλα όσπρια φυτεύονται συχνά σε φτωχά ή εξαντλημένα εδάφη, έτσι ώστε τα βακτήρια τους να «τροφοδοτούν» το έδαφος με άζωτο.
Διάφορα βακτήρια βοηθούν τους ανθρώπους να παράγουν μετάξι, να παράγουν καφέ και καπνό. Αποδεικνύεται ότι εάν εισάγετε στα βακτήρια το γονίδιο οποιασδήποτε πρωτεΐνης που χρειάζεται ένα άτομο - για παράδειγμα, γονίδιο ινσουλίνης. Τότε τα βακτήρια θα αρχίσουν να το παράγουν.
Αυτό κάνει η επιστήμη Γενετική μηχανική . Μετά από μια μακρά και δύσκολη αναζήτηση, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν βακτηριακή «παραγωγή» αυτής της ουσίας ( ινσουλίνη), ζωτικής σημασίας για διαβητικούς ασθενείς.
Τώρα ας προχωρήσουμε στους «μονοκύτταρους εχθρούς» των ανθρώπων.
Ως αποτέλεσμα της ζωτικής τους δραστηριότητας, προκύπτουν επιδημίες μολυσματικών ασθενειών ανθρώπων και ζώων (πανώλης, χολέρα, ευλογιά κ.λπ.), από τις οποίες πεθαίνουν εκατοντάδες χιλιάδες άνθρωποι κάθε χρόνο στις χώρες της Αμερικής και της Αγγλίας. Παθογόνα βακτήριαπεριμένω ένα άτομο παντού.
Η πλάκα στα δόντια και τα υπολείμματα τροφών μεταξύ τους αποτελούν ένα καλό περιβάλλον για τη ζωή των μικροοργανισμών. Η άφθονη ανάπτυξη μικροβίων στο στόμα οδηγεί στον γρήγορο πολλαπλασιασμό των υπολειμμάτων τροφών, ενώ τα χημικά προϊόντα αυτής της τερηδόνας συσσωρεύονται, τα οποία καταστρέφουν το σμάλτο των δοντιών και οδηγούν στην ανάπτυξη τερηδόνας. Επομένως, είναι τόσο σημαντικό να βουρτσίζετε συστηματικά τα δόντια σας και να ξεπλένετε το στόμα σας μετά από κάθε γεύμα.
Όμως ο μεγαλύτερος αριθμός μικροοργανισμών ζει στο παχύ έντερο. Επομένως, είναι επιτακτική ανάγκη να τηρείτε τους κανόνες προσωπικής υγιεινής, να πλένετε τα χέρια σας πριν το φαγητό και μετά το περπάτημα, καθώς και μετά την επίσκεψη στην τουαλέτα.
Ζώντας στο ανθρώπινο σώμα, οι μικροοργανισμοί πρέπει να προστατεύουν τον ιδιοκτήτη τους και να μην τον βλάπτουν και για να συμβεί αυτό είναι απαραίτητο να τηρούνται οι κανόνες προσωπικής υγιεινής.
Τα βακτήρια είναι η παλαιότερη ομάδα οργανισμών που υπάρχει αυτή τη στιγμή στη Γη. Τα πρώτα βακτήρια εμφανίστηκαν πιθανώς πριν από περισσότερα από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια και για σχεδόν ένα δισεκατομμύριο χρόνια ήταν τα μόνα ζωντανά πλάσματα στον πλανήτη μας. Δεδομένου ότι αυτοί ήταν οι πρώτοι εκπρόσωποι της ζωντανής φύσης, το σώμα τους είχε μια πρωτόγονη δομή.
Με τον καιρό, η δομή τους έγινε πιο περίπλοκη, αλλά μέχρι σήμερα τα βακτήρια θεωρούνται οι πιο πρωτόγονοι μονοκύτταροι οργανισμοί. Είναι ενδιαφέρον ότι ορισμένα βακτήρια διατηρούν ακόμη τα πρωτόγονα χαρακτηριστικά των αρχαίων προγόνων τους. Αυτό παρατηρείται σε βακτήρια που ζουν σε θερμές πηγές θείου και ανοξική λάσπη στον πυθμένα των δεξαμενών.
Τα περισσότερα βακτήρια είναι άχρωμα. Μόνο μερικά είναι μωβ ή πράσινα. Αλλά οι αποικίες πολλών βακτηρίων έχουν ένα φωτεινό χρώμα, το οποίο προκαλείται από την απελευθέρωση μιας έγχρωμης ουσίας στο περιβάλλον ή τη χρώση των κυττάρων.
Ο ανακαλυπτής του κόσμου των βακτηρίων ήταν ο Antony Leeuwenhoek, ένας Ολλανδός φυσιοδίφης του 17ου αιώνα, ο οποίος δημιούργησε για πρώτη φορά ένα τέλειο μεγεθυντικό μικροσκόπιο που μεγεθύνει αντικείμενα 160-270 φορές.
Τα βακτήρια ταξινομούνται ως προκαρυωτικά και ταξινομούνται σε ένα ξεχωριστό βασίλειο - Βακτήρια.
Το σχήμα του σώματος
Τα βακτήρια είναι πολυάριθμοι και διαφορετικοί οργανισμοί. Διαφέρουν σε σχήμα.
| Όνομα του βακτηρίου | Σχήμα βακτηρίων | Εικόνα βακτηρίων |
| Cocci | Σε σχήμα μπάλας | |
| Βακίλλος |  | Σε σχήμα ράβδου |
| Vibrio | Σε σχήμα κόμματος | |
| Spirillum |  | Σπειροειδής |
| Στρεπτόκοκκοι |  | Αλυσίδα από κόκκους |
| Σταφυλόκοκκος |  | Συστάδες κόκκων |
| Διπλόκοκκος | Δύο στρογγυλά βακτήρια κλεισμένα σε μία βλεννώδη κάψουλα |
Τρόποι μεταφοράς
Μεταξύ των βακτηρίων υπάρχουν κινητές και ακίνητες μορφές. Τα κινητά κινούνται λόγω συστολών που μοιάζουν με κύμα ή με τη βοήθεια μαστιγίων (στριμμένα ελικοειδή νήματα), τα οποία αποτελούνται από μια ειδική πρωτεΐνη που ονομάζεται μαστιγίνη. Μπορεί να υπάρχουν ένα ή περισσότερα μαστίγια. Σε ορισμένα βακτήρια βρίσκονται στο ένα άκρο του κυττάρου, σε άλλα - σε δύο ή σε ολόκληρη την επιφάνεια.
Αλλά η κίνηση είναι επίσης εγγενής σε πολλά άλλα βακτήρια που δεν έχουν μαστίγια. Έτσι, τα βακτήρια που καλύπτονται εξωτερικά με βλέννα είναι ικανά να ολισθαίνουν.
Ορισμένα βακτήρια του νερού και του εδάφους που δεν έχουν μαστίγια έχουν κενοτόπια αερίου στο κυτταρόπλασμα. Μπορεί να υπάρχουν 40-60 κενοτόπια σε ένα κύτταρο. Κάθε ένα από αυτά είναι γεμάτο με αέριο (πιθανώς άζωτο). Ρυθμίζοντας την ποσότητα αερίου στα κενοτόπια, τα υδρόβια βακτήρια μπορούν να βυθιστούν στη στήλη του νερού ή να ανέβουν στην επιφάνειά του και τα βακτήρια του εδάφους μπορούν να μετακινηθούν στα τριχοειδή αγγεία του εδάφους.
Βιότοπο
Λόγω της απλότητας οργάνωσης και της ανεπιτήδειάς τους, τα βακτήρια είναι ευρέως διαδεδομένα στη φύση. Τα βακτήρια βρίσκονται παντού: σε μια σταγόνα ακόμα και του πιο καθαρού νερού πηγής, σε κόκκους εδάφους, στον αέρα, σε βράχους, στο πολικό χιόνι, στην άμμο της ερήμου, στον πυθμένα του ωκεανού, σε λάδι που εξάγεται από μεγάλα βάθη, ακόμα και στο νερό θερμών πηγών με θερμοκρασία περίπου 80ºC. Ζουν σε φυτά, φρούτα, διάφορα ζώα και στον άνθρωπο στα έντερα, στη στοματική κοιλότητα, στα άκρα και στην επιφάνεια του σώματος.
Τα βακτήρια είναι τα μικρότερα και πολυάριθμα ζωντανά πλάσματα. Λόγω του μικρού τους μεγέθους, διεισδύουν εύκολα σε τυχόν ρωγμές, ρωγμές ή πόρους. Πολύ ανθεκτικό και προσαρμοσμένο σε διάφορες συνθήκες διαβίωσης. Ανέχονται το στέγνωμα, το υπερβολικό κρύο και τη θέρμανση μέχρι τους 90ºC χωρίς να χάσουν τη βιωσιμότητά τους.
Πρακτικά δεν υπάρχει μέρος στη Γη όπου να μην βρίσκονται βακτήρια, αλλά σε ποικίλες ποσότητες. Οι συνθήκες διαβίωσης των βακτηρίων ποικίλλουν. Ορισμένα από αυτά απαιτούν ατμοσφαιρικό οξυγόνο, άλλα δεν το χρειάζονται και είναι σε θέση να ζουν σε περιβάλλον χωρίς οξυγόνο.
Στον αέρα: βακτήρια ανεβαίνουν στην ανώτερη ατμόσφαιρα έως και 30 km. κι αλλα.
Υπάρχουν ιδιαίτερα πολλά από αυτά στο έδαφος. 1 g χώματος μπορεί να περιέχει εκατοντάδες εκατομμύρια βακτήρια.
Στο νερό: στα επιφανειακά στρώματα του νερού σε ανοιχτές δεξαμενές. Τα ωφέλιμα υδρόβια βακτήρια ανοργανοποιούν τα οργανικά υπολείμματα.
Σε ζωντανούς οργανισμούς: παθογόνα βακτήρια εισέρχονται στο σώμα από το εξωτερικό περιβάλλον, αλλά μόνο υπό ευνοϊκές συνθήκες προκαλούν ασθένειες. Η συμβιωτική ζει στα πεπτικά όργανα, βοηθώντας στη διάσπαση και την απορρόφηση της τροφής και στη σύνθεση βιταμινών.
Εξωτερική δομή
Το βακτηριακό κύτταρο καλύπτεται με ένα ειδικό πυκνό κέλυφος - ένα κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο εκτελεί προστατευτικές και υποστηρικτικές λειτουργίες και επίσης δίνει στο βακτήριο ένα μόνιμο, χαρακτηριστικό σχήμα. Το κυτταρικό τοίχωμα ενός βακτηρίου μοιάζει με το τοίχωμα ενός φυτικού κυττάρου. Είναι διαπερατό: μέσω αυτού, τα θρεπτικά συστατικά περνούν ελεύθερα στο κύτταρο και τα μεταβολικά προϊόντα εξέρχονται στο περιβάλλον. Συχνά, τα βακτήρια παράγουν ένα επιπλέον προστατευτικό στρώμα βλέννας στην κορυφή του κυτταρικού τοιχώματος - μια κάψουλα. Το πάχος της κάψουλας μπορεί να είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από τη διάμετρο της ίδιας της κυψέλης, αλλά μπορεί επίσης να είναι πολύ μικρό. Η κάψουλα δεν είναι ουσιαστικό μέρος του κυττάρου, σχηματίζεται ανάλογα με τις συνθήκες στις οποίες βρίσκονται τα βακτήρια. Προστατεύει τα βακτήρια από το στέγνωμα.
Στην επιφάνεια ορισμένων βακτηρίων υπάρχουν μακριά μαστίγια (ένα, δύο ή πολλά) ή κοντές λεπτές λάχνες. Το μήκος των μαστιγίων μπορεί να είναι πολλές φορές μεγαλύτερο από το μέγεθος του σώματος του βακτηρίου. Τα βακτήρια κινούνται με τη βοήθεια μαστιγίων και λαχνών.
Εσωτερική δομή
Μέσα στο βακτηριακό κύτταρο υπάρχει πυκνό, ακίνητο κυτταρόπλασμα. Έχει δομή σε στρώματα, δεν υπάρχουν κενοτόπια, επομένως διάφορες πρωτεΐνες (ένζυμα) και αποθεματικά θρεπτικά συστατικά βρίσκονται στην ουσία του ίδιου του κυτταροπλάσματος. Τα βακτηριακά κύτταρα δεν έχουν πυρήνα. Μια ουσία που φέρει κληρονομικές πληροφορίες συγκεντρώνεται στο κεντρικό τμήμα του κυττάρου τους. Βακτήρια, - νουκλεϊκό οξύ - DNA. Αλλά αυτή η ουσία δεν σχηματίζεται σε πυρήνα.
Η εσωτερική οργάνωση ενός βακτηριακού κυττάρου είναι πολύπλοκη και έχει τα δικά της ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Το κυτταρόπλασμα διαχωρίζεται από το κυτταρικό τοίχωμα από την κυτταροπλασματική μεμβράνη. Στο κυτταρόπλασμα υπάρχει μια κύρια ουσία, ή μήτρα, ριβοσώματα και ένας μικρός αριθμός μεμβρανικών δομών που εκτελούν ποικίλες λειτουργίες (ανάλογα μιτοχονδρίων, ενδοπλασματικό δίκτυο, συσκευή Golgi). Το κυτταρόπλασμα των βακτηριακών κυττάρων περιέχει συχνά κόκκους διαφόρων σχημάτων και μεγεθών. Οι κόκκοι μπορεί να αποτελούνται από ενώσεις που χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας και άνθρακα. Σταγονίδια λίπους βρίσκονται επίσης στο βακτηριακό κύτταρο.
Στο κεντρικό τμήμα του κυττάρου, εντοπίζεται η πυρηνική ουσία - DNA, το οποίο δεν οριοθετείται από το κυτταρόπλασμα με μεμβράνη. Αυτό είναι ένα ανάλογο του πυρήνα - ένα νουκλεοειδές. Το νουκλεοειδές δεν έχει μεμβράνη, πυρήνα ή σύνολο χρωμοσωμάτων.
Μέθοδοι διατροφής
Τα βακτήρια έχουν διαφορετικές μεθόδους διατροφής. Ανάμεσά τους υπάρχουν αυτότροφα και ετερότροφα. Οι αυτότροφοι είναι οργανισμοί που είναι ικανοί να παράγουν ανεξάρτητα οργανικές ουσίες για τη διατροφή τους.
Τα φυτά χρειάζονται άζωτο, αλλά δεν μπορούν να απορροφήσουν άζωτο από τον ίδιο τον αέρα. Ορισμένα βακτήρια συνδυάζουν μόρια αζώτου στον αέρα με άλλα μόρια, με αποτέλεσμα ουσίες που είναι διαθέσιμες στα φυτά.
Αυτά τα βακτήρια εγκαθίστανται στα κύτταρα των νεαρών ριζών, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό πάχυνσης στις ρίζες, που ονομάζονται οζίδια. Τέτοιοι όζοι σχηματίζονται στις ρίζες των φυτών της οικογένειας των ψυχανθών και ορισμένων άλλων φυτών.
Οι ρίζες παρέχουν υδατάνθρακες στα βακτήρια και τα βακτήρια στις ρίζες παρέχουν ουσίες που περιέχουν άζωτο που μπορούν να απορροφηθούν από το φυτό. Η συμβίωση τους είναι αμοιβαία επωφελής.
Οι ρίζες των φυτών εκκρίνουν πολλές οργανικές ουσίες (σάκχαρα, αμινοξέα και άλλες) με τις οποίες τρέφονται τα βακτήρια. Ως εκ τούτου, ειδικά πολλά βακτήρια εγκαθίστανται στο στρώμα του εδάφους που περιβάλλει τις ρίζες. Αυτά τα βακτήρια μετατρέπουν τα νεκρά φυτικά υπολείμματα σε ουσίες διαθέσιμες στα φυτά. Αυτό το στρώμα εδάφους ονομάζεται ριζόσφαιρα.
Υπάρχουν διάφορες υποθέσεις σχετικά με τη διείσδυση βακτηρίων όζων στον ιστό της ρίζας:
- μέσω βλάβης στον επιδερμικό ιστό και στον φλοιό.
- μέσα από τις τρίχες της ρίζας?
- μόνο μέσω της νεαρής κυτταρικής μεμβράνης.
- χάρη στα βακτήρια συντροφιάς που παράγουν πηκτινολυτικά ένζυμα.
- λόγω διέγερσης της σύνθεσης του Β-ινδολεοξικού οξέος από τρυπτοφάνη, που υπάρχει πάντα στις εκκρίσεις των ριζών των φυτών.
Η διαδικασία εισαγωγής βακτηρίων όζων στον ιστό της ρίζας αποτελείται από δύο φάσεις:
- μόλυνση των τριχών της ρίζας?
- διαδικασία σχηματισμού οζιδίων.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, το εισβάλλον κύτταρο πολλαπλασιάζεται ενεργά, σχηματίζει τα λεγόμενα νήματα μόλυνσης και, με τη μορφή τέτοιων νημάτων, μετακινείται στον φυτικό ιστό. Τα βακτήρια όζων που αναδύονται από το νήμα μόλυνσης συνεχίζουν να πολλαπλασιάζονται στον ιστό του ξενιστή.
Τα φυτικά κύτταρα γεμάτα με ταχέως πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα όζων βακτηρίων αρχίζουν να διαιρούνται γρήγορα. Η σύνδεση ενός νεαρού όζου με τη ρίζα ενός οσπρίου πραγματοποιείται χάρη σε αγγειο-ινώδεις δέσμες. Κατά την περίοδο της λειτουργίας, τα οζίδια είναι συνήθως πυκνά. Μέχρι τη στιγμή που εμφανίζεται η βέλτιστη δραστηριότητα, τα οζίδια αποκτούν ροζ χρώμα (χάρη στη χρωστική ουσία leghemoglobin). Μόνο εκείνα τα βακτήρια που περιέχουν leghemoglobin είναι ικανά να δεσμεύουν το άζωτο.
Τα βακτήρια των όζων δημιουργούν δεκάδες και εκατοντάδες κιλά αζωτούχου λιπάσματος ανά εκτάριο εδάφους.
Μεταβολισμός
Τα βακτήρια διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον μεταβολισμό τους. Για κάποιους συμβαίνει με τη συμμετοχή οξυγόνου, για άλλους - χωρίς αυτό.
Τα περισσότερα βακτήρια τρέφονται με έτοιμες οργανικές ουσίες. Μόνο μερικά από αυτά (γαλαζοπράσινα, ή κυανοβακτήρια) είναι ικανά να δημιουργήσουν οργανικές ουσίες από ανόργανες. Έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη συσσώρευση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης.
Τα βακτήρια απορροφούν ουσίες από το εξωτερικό, κόβουν τα μόριά τους σε κομμάτια, συναρμολογούν το κέλυφός τους από αυτά τα μέρη και αναπληρώνουν το περιεχόμενό τους (έτσι μεγαλώνουν) και πετούν τα περιττά μόρια έξω. Το κέλυφος και η μεμβράνη του βακτηρίου του επιτρέπουν να απορροφά μόνο τις απαραίτητες ουσίες.
Εάν το κέλυφος και η μεμβράνη ενός βακτηρίου ήταν εντελώς αδιαπέραστα, δεν θα εισέρχονταν καμία ουσία στο κύτταρο. Εάν ήταν διαπερατά από όλες τις ουσίες, το περιεχόμενο του κυττάρου θα αναμειγνυόταν με το μέσο - το διάλυμα στο οποίο ζει το βακτήριο. Για να επιβιώσουν, τα βακτήρια χρειάζονται ένα κέλυφος που επιτρέπει στις απαραίτητες ουσίες να περάσουν, αλλά όχι σε περιττές ουσίες.
Το βακτήριο απορροφά τα θρεπτικά συστατικά που βρίσκονται κοντά του. Τι συμβαίνει μετά? Εάν μπορεί να κινηθεί ανεξάρτητα (με κίνηση ενός μαστιγίου ή σπρώχνοντας τη βλέννα προς τα πίσω), τότε κινείται μέχρι να βρει τις απαραίτητες ουσίες.
Εάν δεν μπορεί να κινηθεί, τότε περιμένει έως ότου η διάχυση (η ικανότητα των μορίων μιας ουσίας να διεισδύουν στο πυκνό μορίων μιας άλλης ουσίας) φέρει τα απαραίτητα μόρια σε αυτό.
Τα βακτήρια, μαζί με άλλες ομάδες μικροοργανισμών, επιτελούν τεράστιο χημικό έργο. Μετατρέποντας διάφορες ενώσεις, λαμβάνουν την ενέργεια και τα θρεπτικά συστατικά που είναι απαραίτητα για τη ζωή τους. Οι μεταβολικές διεργασίες, οι μέθοδοι απόκτησης ενέργειας και η ανάγκη για υλικά για την κατασκευή των ουσιών του σώματός τους είναι ποικίλες στα βακτήρια.
Άλλα βακτήρια ικανοποιούν όλες τις ανάγκες τους σε άνθρακα που είναι απαραίτητος για τη σύνθεση οργανικών ουσιών στο σώμα εις βάρος των ανόργανων ενώσεων. Ονομάζονται αυτότροφοι. Τα αυτότροφα βακτήρια είναι ικανά να συνθέτουν οργανικές ουσίες από ανόργανες. Μεταξύ αυτών είναι:
Χημειοσύνθεση
Η χρήση της ακτινοβολούμενης ενέργειας είναι ο πιο σημαντικός, αλλά όχι ο μόνος τρόπος δημιουργίας οργανικής ύλης από διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Είναι γνωστά βακτήρια που δεν χρησιμοποιούν το ηλιακό φως ως πηγή ενέργειας για μια τέτοια σύνθεση, αλλά την ενέργεια των χημικών δεσμών που εμφανίζονται στα κύτταρα των οργανισμών κατά την οξείδωση ορισμένων ανόργανων ενώσεων - υδρόθειο, θείο, αμμωνία, υδρογόνο, νιτρικό οξύ, σιδηρούχα ενώσεις σίδηρο και μαγγάνιο. Χρησιμοποιούν την οργανική ύλη που σχηματίζεται χρησιμοποιώντας αυτή τη χημική ενέργεια για να χτίσουν τα κύτταρα του σώματός τους. Επομένως, αυτή η διαδικασία ονομάζεται χημειοσύνθεση.
Η πιο σημαντική ομάδα χημειοσυνθετικών μικροοργανισμών είναι τα νιτροποιητικά βακτήρια. Αυτά τα βακτήρια ζουν στο έδαφος και οξειδώνουν την αμμωνία που σχηματίζεται κατά τη διάσπαση των οργανικών υπολειμμάτων σε νιτρικό οξύ. Το τελευταίο αντιδρά με ορυκτές ενώσεις του εδάφους, μετατρέποντας σε άλατα νιτρικού οξέος. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε δύο φάσεις.
Τα βακτήρια του σιδήρου μετατρέπουν τον σίδηρο σε οξείδιο του σιδήρου. Το προκύπτον υδροξείδιο του σιδήρου καθιζάνει και σχηματίζει το λεγόμενο σιδηρομετάλλευμα τυρφώνων.
Ορισμένοι μικροοργανισμοί υπάρχουν λόγω της οξείδωσης του μοριακού υδρογόνου, παρέχοντας έτσι μια αυτοτροφική μέθοδο διατροφής.
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των βακτηρίων του υδρογόνου είναι η ικανότητα μετάβασης σε έναν ετερότροφο τρόπο ζωής όταν παρέχονται με οργανικές ενώσεις και η απουσία υδρογόνου.
Έτσι, τα χημειοαυτοτροφικά είναι τυπικά αυτότροφα, αφού συνθέτουν ανεξάρτητα τις απαραίτητες οργανικές ενώσεις από ανόργανες ουσίες και δεν τις παίρνουν έτοιμες από άλλους οργανισμούς, όπως οι ετερότροφοι. Τα χημειοαυτοτροφικά βακτήρια διαφέρουν από τα φωτοτροφικά φυτά ως προς την πλήρη ανεξαρτησία τους από το φως ως πηγή ενέργειας.
Βακτηριακή φωτοσύνθεση
Μερικά βακτήρια θείου που περιέχουν χρωστική ουσία (μωβ, πράσινο), που περιέχουν συγκεκριμένες χρωστικές ουσίες - βακτηριοχλωροφύλλες, είναι σε θέση να απορροφούν την ηλιακή ενέργεια, με τη βοήθεια της οποίας το υδρόθειο στα σώματά τους διασπάται και απελευθερώνει άτομα υδρογόνου για την αποκατάσταση των αντίστοιχων ενώσεων. Αυτή η διαδικασία έχει πολλά κοινά με τη φωτοσύνθεση και διαφέρει μόνο στο ότι στα μωβ και πράσινα βακτήρια ο δότης του υδρογόνου είναι το υδρόθειο (ενίοτε καρβοξυλικά οξέα) και στα πράσινα φυτά το νερό. Και στα δύο, ο διαχωρισμός και η μεταφορά του υδρογόνου πραγματοποιείται λόγω της ενέργειας των απορροφούμενων ηλιακών ακτίνων.
Αυτή η βακτηριακή φωτοσύνθεση, η οποία συμβαίνει χωρίς την απελευθέρωση οξυγόνου, ονομάζεται φωτοαναγωγή. Η φωτοαναγωγή του διοξειδίου του άνθρακα σχετίζεται με τη μεταφορά υδρογόνου όχι από νερό, αλλά από υδρόθειο:
6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О
Η βιολογική σημασία της χημειοσύνθεσης και της βακτηριακής φωτοσύνθεσης σε πλανητική κλίμακα είναι σχετικά μικρή. Μόνο τα χημειοσυνθετικά βακτήρια παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία του κύκλου του θείου στη φύση. Απορροφούμενο από τα πράσινα φυτά με τη μορφή αλάτων θειικού οξέος, το θείο μειώνεται και γίνεται μέρος των πρωτεϊνικών μορίων. Επιπλέον, όταν τα νεκρά υπολείμματα φυτών και ζώων καταστρέφονται από σήψη βακτήρια, θείο απελευθερώνεται με τη μορφή υδρόθειου, το οποίο οξειδώνεται από βακτήρια θείου σε ελεύθερο θείο (ή θειικό οξύ), σχηματίζοντας θειώδη στο έδαφος που είναι προσβάσιμα στα φυτά. Τα χημειο- και φωτοαυτοτροφικά βακτήρια είναι απαραίτητα στον κύκλο του αζώτου και του θείου.
Σπορίωση
Σπόροι σχηματίζονται μέσα στο βακτηριακό κύτταρο. Κατά τη διαδικασία της σπορίωσης, το βακτηριακό κύτταρο υφίσταται μια σειρά από βιοχημικές διεργασίες. Η ποσότητα του ελεύθερου νερού σε αυτό μειώνεται και η ενζυματική δραστηριότητα μειώνεται. Αυτό εξασφαλίζει την αντοχή των σπορίων σε δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες (υψηλή θερμοκρασία, υψηλή συγκέντρωση αλατιού, ξήρανση κ.λπ.). Η δημιουργία σπορίων είναι χαρακτηριστικό μόνο μιας μικρής ομάδας βακτηρίων.
Τα σπόρια είναι ένα προαιρετικό στάδιο στον κύκλο ζωής των βακτηρίων. Η δημιουργία σπορίων ξεκινά μόνο με έλλειψη θρεπτικών συστατικών ή συσσώρευση μεταβολικών προϊόντων. Τα βακτήρια με τη μορφή σπορίων μπορούν να παραμείνουν αδρανείς για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα βακτηριακά σπόρια μπορούν να αντέξουν τον παρατεταμένο βρασμό και την πολύ μεγάλη κατάψυξη. Όταν προκύψουν ευνοϊκές συνθήκες, το σπόριο βλασταίνει και γίνεται βιώσιμο. Τα βακτηριακά σπόρια είναι μια προσαρμογή για επιβίωση σε δυσμενείς συνθήκες.
Αναπαραγωγή
Τα βακτήρια αναπαράγονται διαιρώντας ένα κύτταρο σε δύο. Έχοντας φτάσει σε ένα ορισμένο μέγεθος, το βακτήριο χωρίζεται σε δύο πανομοιότυπα βακτήρια. Στη συνέχεια, το καθένα από αυτά αρχίζει να τρέφεται, μεγαλώνει, διαιρείται και ούτω καθεξής.
Μετά την επιμήκυνση των κυττάρων, σχηματίζεται σταδιακά ένα εγκάρσιο διάφραγμα και στη συνέχεια τα θυγατρικά κύτταρα διαχωρίζονται. Σε πολλά βακτήρια, υπό ορισμένες συνθήκες, μετά τη διαίρεση, τα κύτταρα παραμένουν συνδεδεμένα σε χαρακτηριστικές ομάδες. Σε αυτή την περίπτωση, ανάλογα με την κατεύθυνση του επιπέδου διαίρεσης και τον αριθμό των διαιρέσεων, προκύπτουν διαφορετικά σχήματα. Η αναπαραγωγή με εκβλάστηση εμφανίζεται ως εξαίρεση στα βακτήρια.
Κάτω από ευνοϊκές συνθήκες, η κυτταρική διαίρεση σε πολλά βακτήρια συμβαίνει κάθε 20-30 λεπτά. Με τόσο γρήγορη αναπαραγωγή, ο απόγονος ενός βακτηρίου σε 5 ημέρες είναι ικανός να σχηματίσει μια μάζα που μπορεί να γεμίσει όλες τις θάλασσες και τους ωκεανούς. Ένας απλός υπολογισμός δείχνει ότι μπορούν να σχηματιστούν 72 γενιές (720.000.000.000.000.000.000 κύτταρα) την ημέρα. Εάν μετατραπεί σε βάρος - 4720 τόνοι. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει στη φύση, καθώς τα περισσότερα βακτήρια πεθαίνουν γρήγορα υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, της ξήρανσης, της έλλειψης τροφής, της θέρμανσης στους 65-100ºC, ως αποτέλεσμα της πάλης μεταξύ των ειδών κ.λπ.
Το βακτήριο (1), έχοντας απορροφήσει αρκετή τροφή, αυξάνεται σε μέγεθος (2) και αρχίζει να προετοιμάζεται για αναπαραγωγή (κυτταρική διαίρεση). Το DNA του (σε ένα βακτήριο το μόριο DNA είναι κλειστό σε δακτύλιο) διπλασιάζεται (το βακτήριο παράγει ένα αντίγραφο αυτού του μορίου). Και τα δύο μόρια DNA (3,4) βρίσκονται προσκολλημένα στο τοίχωμα του βακτηρίου και, καθώς το βακτήριο επιμηκύνεται, απομακρύνονται (5,6). Πρώτα διαιρείται το νουκλεοτίδιο και μετά το κυτταρόπλασμα.
Μετά την απόκλιση δύο μορίων DNA, εμφανίζεται μια συστολή στο βακτήριο, η οποία διαιρεί σταδιακά το σώμα του βακτηρίου σε δύο μέρη, καθένα από τα οποία περιέχει ένα μόριο DNA (7).
Συμβαίνει (στο Bacillus subtilis) δύο βακτήρια να κολλούν μεταξύ τους και να σχηματίζεται μια γέφυρα μεταξύ τους (1,2).
Το jumper μεταφέρει DNA από ένα βακτήριο σε άλλο (3). Μόλις σε ένα βακτήριο, τα μόρια DNA συμπλέκονται, κολλάνε μεταξύ τους σε ορισμένα σημεία (4) και στη συνέχεια ανταλλάσσουν τμήματα (5).
Ο ρόλος των βακτηρίων στη φύση
Γύρος
Τα βακτήρια είναι ο πιο σημαντικός κρίκος στον γενικό κύκλο των ουσιών στη φύση. Τα φυτά δημιουργούν πολύπλοκες οργανικές ουσίες από το διοξείδιο του άνθρακα, το νερό και τα μεταλλικά άλατα στο έδαφος. Αυτές οι ουσίες επιστρέφουν στο έδαφος με νεκρούς μύκητες, φυτά και πτώματα ζώων. Τα βακτήρια διασπούν πολύπλοκες ουσίες σε απλές, οι οποίες στη συνέχεια χρησιμοποιούνται από τα φυτά.
Τα βακτήρια καταστρέφουν πολύπλοκες οργανικές ουσίες νεκρών φυτών και πτωμάτων ζώων, εκκρίσεις ζωντανών οργανισμών και διάφορα απόβλητα. Τρέφοντας με αυτές τις οργανικές ουσίες, τα σαπροφυτικά βακτήρια της αποσύνθεσης τα μετατρέπουν σε χούμο. Αυτοί είναι ένα είδος τακτοποιού του πλανήτη μας. Έτσι, τα βακτήρια συμμετέχουν ενεργά στον κύκλο των ουσιών στη φύση.
Σχηματισμός εδάφους
Δεδομένου ότι τα βακτήρια είναι κατανεμημένα σχεδόν παντού και εμφανίζονται σε τεράστιους αριθμούς, καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό διάφορες διαδικασίες που συμβαίνουν στη φύση. Το φθινόπωρο, τα φύλλα των δέντρων και των θάμνων πέφτουν, οι υπέργειοι βλαστοί των χόρτων πεθαίνουν, τα παλιά κλαδιά πέφτουν και από καιρό σε καιρό πέφτουν οι κορμοί των γηραιών δέντρων. Όλα αυτά σταδιακά μετατρέπονται σε χούμο. Σε 1 cm3. Το επιφανειακό στρώμα του δασικού εδάφους περιέχει εκατοντάδες εκατομμύρια σαπροφυτικά βακτήρια του εδάφους πολλών ειδών. Αυτά τα βακτήρια μετατρέπουν το χούμο σε διάφορα μέταλλα που μπορούν να απορροφηθούν από το έδαφος από τις ρίζες των φυτών.
Ορισμένα βακτήρια του εδάφους είναι σε θέση να απορροφούν άζωτο από τον αέρα, χρησιμοποιώντας το σε ζωτικές διαδικασίες. Αυτά τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο ζουν ανεξάρτητα ή εγκαθίστανται στις ρίζες των ψυχανθών. Έχοντας διεισδύσει στις ρίζες των οσπρίων, αυτά τα βακτήρια προκαλούν την ανάπτυξη των ριζικών κυττάρων και το σχηματισμό οζιδίων σε αυτά.
Αυτά τα βακτήρια παράγουν ενώσεις αζώτου που χρησιμοποιούν τα φυτά. Τα βακτήρια λαμβάνουν υδατάνθρακες και μεταλλικά άλατα από τα φυτά. Έτσι, υπάρχει μια στενή σχέση μεταξύ του φυτού των οσπρίων και των βακτηρίων των οζιδίων, η οποία είναι ευεργετική τόσο για τον ένα όσο και για τον άλλο οργανισμό. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται συμβίωση.
Χάρη στη συμβίωση με τα οζώδη βακτήρια, τα όσπρια εμπλουτίζουν το έδαφος με άζωτο, συμβάλλοντας στην αύξηση της απόδοσης.
Κατανομή στη φύση
Οι μικροοργανισμοί είναι πανταχού παρόντες. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι οι κρατήρες των ενεργών ηφαιστείων και οι μικρές περιοχές στα επίκεντρα των εκραγμένων ατομικών βομβών. Ούτε οι χαμηλές θερμοκρασίες της Ανταρκτικής, ούτε τα βραστά ρεύματα των θερμοπίδακες, ούτε τα κορεσμένα διαλύματα αλατιού σε δεξαμενές αλατιού, ούτε η έντονη ηλιοφάνεια των βουνοκορφών, ούτε η σκληρή ακτινοβολία των πυρηνικών αντιδραστήρων παρεμβαίνουν στην ύπαρξη και την ανάπτυξη της μικροχλωρίδας. Όλα τα έμβια όντα αλληλεπιδρούν συνεχώς με τους μικροοργανισμούς, αποτελώντας συχνά όχι μόνο τις αποθήκες τους, αλλά και τους διανομείς τους. Οι μικροοργανισμοί είναι ιθαγενείς του πλανήτη μας, που εξερευνούν ενεργά τα πιο απίστευτα φυσικά υποστρώματα.
Μικροχλωρίδα του εδάφους
Ο αριθμός των βακτηρίων στο έδαφος είναι εξαιρετικά μεγάλος - εκατοντάδες εκατομμύρια και δισεκατομμύρια άτομα ανά γραμμάριο. Υπάρχουν πολύ περισσότερα από αυτά στο έδαφος παρά στο νερό και τον αέρα. Ο συνολικός αριθμός των βακτηρίων στα εδάφη αλλάζει. Ο αριθμός των βακτηρίων εξαρτάται από τον τύπο του εδάφους, την κατάστασή τους και το βάθος των στρωμάτων.
Στην επιφάνεια των σωματιδίων του εδάφους, οι μικροοργανισμοί βρίσκονται σε μικρές μικροαποικίες (20-100 κύτταρα η καθεμία). Συχνά αναπτύσσονται στο πάχος των θρόμβων οργανικής ύλης, στις ρίζες των φυτών που ζούνε και που πεθαίνουν, σε λεπτά τριχοειδή αγγεία και εσωτερικά σβώλους.
Η μικροχλωρίδα του εδάφους είναι πολύ διαφορετική. Εδώ υπάρχουν διαφορετικές φυσιολογικές ομάδες βακτηρίων: βακτήρια σήψης, νιτροποιητικά βακτήρια, βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο, βακτήρια θείου κ.λπ. Ανάμεσά τους υπάρχουν αερόβια και αναερόβια, μορφές σπορίων και μη σπορίων. Η μικροχλωρίδα είναι ένας από τους παράγοντες σχηματισμού του εδάφους.
Η περιοχή ανάπτυξης των μικροοργανισμών στο έδαφος είναι η ζώνη δίπλα στις ρίζες των ζωντανών φυτών. Ονομάζεται ριζόσφαιρα και το σύνολο των μικροοργανισμών που περιέχονται σε αυτό ονομάζεται μικροχλωρίδα της ριζόσφαιρας.
Μικροχλωρίδα δεξαμενών
Το νερό είναι ένα φυσικό περιβάλλον όπου αναπτύσσονται μικροοργανισμοί σε μεγάλους αριθμούς. Ο κύριος όγκος τους εισέρχεται στο νερό από το έδαφος. Ένας παράγοντας που καθορίζει τον αριθμό των βακτηρίων στο νερό και την παρουσία θρεπτικών ουσιών σε αυτό. Τα πιο καθαρά νερά προέρχονται από αρτεσιανά πηγάδια και πηγές. Οι ανοιχτές δεξαμενές και τα ποτάμια είναι πολύ πλούσια σε βακτήρια. Ο μεγαλύτερος αριθμός βακτηρίων βρίσκεται στα επιφανειακά στρώματα του νερού, πιο κοντά στην ακτή. Καθώς απομακρύνεστε από την ακτή και αυξάνετε σε βάθος, ο αριθμός των βακτηρίων μειώνεται.
Το καθαρό νερό περιέχει 100-200 βακτήρια ανά ml και το μολυσμένο νερό περιέχει 100-300 χιλιάδες ή περισσότερα. Υπάρχουν πολλά βακτήρια στο κάτω μέρος της λάσπης, ειδικά στο επιφανειακό στρώμα, όπου τα βακτήρια σχηματίζουν ένα φιλμ. Αυτό το φιλμ περιέχει πολλά βακτήρια θείου και σιδήρου, τα οποία οξειδώνουν το υδρόθειο σε θειικό οξύ και έτσι εμποδίζουν τα ψάρια να πεθάνουν. Υπάρχουν περισσότερες σποριοφόροι μορφές στη λάσπη, ενώ οι μη σποριοφόροι μορφές κυριαρχούν στο νερό.
Όσον αφορά τη σύσταση των ειδών, η μικροχλωρίδα του νερού είναι παρόμοια με τη μικροχλωρίδα του εδάφους, αλλά υπάρχουν και συγκεκριμένες μορφές. Καταστρέφοντας διάφορα απόβλητα που εισέρχονται στο νερό, οι μικροοργανισμοί πραγματοποιούν σταδιακά τον λεγόμενο βιολογικό καθαρισμό του νερού.
Μικροχλωρίδα αέρα
Η μικροχλωρίδα του αέρα είναι λιγότερο πολυάριθμη από τη μικροχλωρίδα του εδάφους και του νερού. Τα βακτήρια ανεβαίνουν στον αέρα με τη σκόνη, μπορούν να παραμείνουν εκεί για κάποιο χρονικό διάστημα και στη συνέχεια να εγκατασταθούν στην επιφάνεια της γης και να πεθάνουν από έλλειψη διατροφής ή υπό την επίδραση των υπεριωδών ακτίνων. Ο αριθμός των μικροοργανισμών στον αέρα εξαρτάται από τη γεωγραφική ζώνη, το ανάγλυφο, την εποχή του χρόνου, τη ρύπανση από σκόνη κ.λπ. Κάθε κηλίδα σκόνης είναι φορέας μικροοργανισμών. Τα περισσότερα βακτήρια βρίσκονται στον αέρα πάνω από τις βιομηχανικές επιχειρήσεις. Ο αέρας στις αγροτικές περιοχές είναι πιο καθαρός. Ο πιο καθαρός αέρας είναι πάνω από δάση, βουνά και χιονισμένες περιοχές. Τα ανώτερα στρώματα του αέρα περιέχουν λιγότερα μικρόβια. Η μικροχλωρίδα του αέρα περιέχει πολλά βακτήρια με χρώμα και σπόρια, τα οποία είναι πιο ανθεκτικά από άλλα στις υπεριώδεις ακτίνες.
Μικροχλωρίδα του ανθρώπινου σώματος
Το ανθρώπινο σώμα, ακόμη και ένα απολύτως υγιές, είναι πάντα φορέας μικροχλωρίδας. Όταν το ανθρώπινο σώμα έρχεται σε επαφή με τον αέρα και το έδαφος, διάφοροι μικροοργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των παθογόνων (βάκιλοι τετάνου, αέρια γάγγραινα κ.λπ.), εγκαθίστανται στα ρούχα και στο δέρμα. Τα πιο συχνά εκτεθειμένα μέρη του ανθρώπινου σώματος είναι μολυσμένα. Στα χέρια βρίσκονται E. coli και σταφυλόκοκκοι. Υπάρχουν πάνω από 100 είδη μικροβίων στη στοματική κοιλότητα. Το στόμα, με τη θερμοκρασία, την υγρασία και τα υπολείμματα θρεπτικών ουσιών, είναι ένα εξαιρετικό περιβάλλον για την ανάπτυξη μικροοργανισμών.
Το στομάχι έχει μια όξινη αντίδραση, έτσι η πλειονότητα των μικροοργανισμών σε αυτό πεθαίνει. Ξεκινώντας από το λεπτό έντερο, η αντίδραση γίνεται αλκαλική, δηλ. ευνοϊκό για τα μικρόβια. Η μικροχλωρίδα στο παχύ έντερο είναι πολύ διαφορετική. Κάθε ενήλικας εκκρίνει περίπου 18 δισεκατομμύρια βακτήρια καθημερινά σε περιττώματα, δηλ. περισσότερα άτομα παρά άτομα στον κόσμο.
Τα εσωτερικά όργανα που δεν συνδέονται με το εξωτερικό περιβάλλον (εγκέφαλος, καρδιά, συκώτι, κύστη κ.λπ.) είναι συνήθως απαλλαγμένα από μικρόβια. Τα μικρόβια εισέρχονται σε αυτά τα όργανα μόνο κατά τη διάρκεια ασθένειας.
Βακτήρια στον κύκλο των ουσιών
Οι μικροοργανισμοί γενικά και τα βακτήρια ειδικότερα διαδραματίζουν μεγάλο ρόλο στους βιολογικά σημαντικούς κύκλους ουσιών στη Γη, πραγματοποιώντας χημικούς μετασχηματισμούς που είναι εντελώς απρόσιτοι ούτε για τα φυτά ούτε για τα ζώα. Διαφορετικά στάδια του κύκλου των στοιχείων πραγματοποιούνται από οργανισμούς διαφορετικών τύπων. Η ύπαρξη κάθε μεμονωμένης ομάδας οργανισμών εξαρτάται από τον χημικό μετασχηματισμό στοιχείων που πραγματοποιείται από άλλες ομάδες.
Κύκλος αζώτου
Ο κυκλικός μετασχηματισμός των αζωτούχων ενώσεων παίζει πρωταρχικό ρόλο στην παροχή των απαραίτητων μορφών αζώτου σε οργανισμούς της βιόσφαιρας με διαφορετικές διατροφικές ανάγκες. Πάνω από το 90% της συνολικής δέσμευσης αζώτου οφείλεται στη μεταβολική δραστηριότητα ορισμένων βακτηρίων.
Κύκλος άνθρακα
Η βιολογική μετατροπή του οργανικού άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα, που συνοδεύεται από τη μείωση του μοριακού οξυγόνου, απαιτεί την κοινή μεταβολική δραστηριότητα διαφόρων μικροοργανισμών. Πολλά αερόβια βακτήρια πραγματοποιούν πλήρη οξείδωση οργανικών ουσιών. Υπό αερόβιες συνθήκες, οι οργανικές ενώσεις αρχικά διασπώνται με ζύμωση και τα οργανικά τελικά προϊόντα της ζύμωσης οξειδώνονται περαιτέρω με αναερόβια αναπνοή εάν υπάρχουν ανόργανοι δέκτες υδρογόνου (νιτρικά, θειικά ή CO2).
Κύκλος θείου
Το θείο είναι διαθέσιμο στους ζωντανούς οργανισμούς κυρίως με τη μορφή διαλυτών θειικών αλάτων ή ανηγμένων οργανικών ενώσεων θείου.
Κύκλος σιδήρου
Ορισμένα σώματα γλυκού νερού περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις ανηγμένων αλάτων σιδήρου. Σε τέτοια μέρη, αναπτύσσεται μια συγκεκριμένη βακτηριακή μικροχλωρίδα - βακτήρια σιδήρου, τα οποία οξειδώνουν τον μειωμένο σίδηρο. Συμμετέχουν στο σχηματισμό μεταλλευμάτων σιδήρου και πηγών νερού πλούσιων σε άλατα σιδήρου.
Τα βακτήρια είναι οι αρχαιότεροι οργανισμοί, που εμφανίστηκαν πριν από περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια στο Αρχαίο. Για περίπου 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια κυριάρχησαν στη Γη, σχηματίζοντας τη βιόσφαιρα και συμμετείχαν στο σχηματισμό της ατμόσφαιρας οξυγόνου.
Τα βακτήρια είναι ένας από τους πιο απλά δομημένους ζωντανούς οργανισμούς (εκτός από ιούς). Πιστεύεται ότι είναι οι πρώτοι οργανισμοί που εμφανίστηκαν στη Γη.
Ο ρόλος των βακτηρίων στη φύση. Τα βακτήρια παίζουν σημαντικό ρόλο στη Γη. Παίρνουν ενεργό μέρος στον κύκλο των ουσιών στη φύση. Όλες οι οργανικές ενώσεις και ένα σημαντικό μέρος των ανόργανων υφίστανται σημαντικές αλλαγές με τη βοήθεια βακτηρίων. Ο ρόλος τους στη φύση στη μεταποίηση οποιωνδήποτε οργανικών ουσιών σε οργανικές είναι παγκόσμιας σημασίας. Έχοντας εμφανιστεί στη Γη νωρίτερα από όλους τους οργανισμούς (περισσότερα από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν), δημιούργησαν το ζωντανό κέλυφος της Γης και συνεχίζουν να επεξεργάζονται ενεργά ζωντανή και νεκρή οργανική ύλη, εμπλέκοντας τα προϊόντα του μεταβολισμού τους στον κύκλο των ουσιών. Ο κύκλος των ουσιών στη φύση είναι η βάση για την ύπαρξη ζωής στη Γη.
Η αποσύνθεση όλων των φυτικών και ζωικών υπολειμμάτων και ο σχηματισμός χούμου και χούμου πραγματοποιείται κυρίως από βακτήρια. Τα βακτήρια είναι ένας ισχυρός βιοτικός παράγοντας στη φύση.
Το έργο σχηματισμού εδάφους των βακτηρίων έχει μεγάλη σημασία. Το πρώτο έδαφος στον πλανήτη μας δημιουργήθηκε από βακτήρια. Ωστόσο, ακόμη και στην εποχή μας, η κατάσταση και η ποιότητα του εδάφους εξαρτάται από τη λειτουργία των βακτηρίων του εδάφους. Τα λεγόμενα αζωτοκαθηλωτικά οζίδια βακτήρια, συμβίωση των ψυχανθών φυτών, είναι ιδιαίτερα σημαντικά για τη γονιμότητα του εδάφους. Διαποτίζουν το έδαφος με πολύτιμες ενώσεις αζώτου.
Τα βακτήρια εκτελούν τη λειτουργία των τακτοποιημένων. Καθαρίζουν τα βρώμικα λύματα διασπώντας οργανικές ουσίες και μετατρέποντάς τες σε αβλαβείς ανόργανες. Αυτή η ιδιότητα των βακτηρίων χρησιμοποιείται ευρέως σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων.
Τα βακτήρια στην ανθρώπινη ζωή. Σε πολλές περιπτώσεις, τα βακτήρια μπορεί να είναι επιβλαβή για τον άνθρωπο. Έτσι, τα σαπροφυτικά βακτήρια αλλοιώνουν τα τρόφιμα. Για την προστασία των προϊόντων από αλλοίωση, υποβάλλονται σε ειδική επεξεργασία (βρασμός, αποστείρωση, κατάψυξη, ξήρανση, χημικός καθαρισμός κ.λπ.). Εάν αυτό δεν γίνει, μπορεί να συμβεί τροφική δηλητηρίαση.
Οι βακίλοι αλλαντίασης προκαλούν επικίνδυνη τροφική δηλητηρίαση - αλλαντίαση, που συχνά οδηγεί σε ανθρώπινο θάνατο. Το βακτήριο που προκαλεί την αλλαντίαση εισέρχεται σε κονσέρβες με τροφές που δεν έχουν πλυθεί καλά και αναπτύσσεται ενεργά σε συνθήκες χωρίς οξυγόνο με άφθονη πρωτεΐνη. Ως αποτέλεσμα της ζωτικής του δραστηριότητας, το τρομερό δηλητήριο αλλαντίασης συσσωρεύεται σε κονσερβοποιημένα κρέατα ή μανιτάρια.
Παθογόνα βακτήρια. Μεταξύ των βακτηρίων υπάρχουν πολλά είδη που προκαλούν ασθένειες (παθογόνα) που προκαλούν ασθένειες σε ανθρώπους, ζώα ή φυτά. Η σοβαρή ασθένεια ο τυφοειδής πυρετός προκαλείται από το βακτήριο Salmonella και η δυσεντερία προκαλείται από το βακτήριο Shigella. Τα παθογόνα βακτήρια εξαπλώνονται μέσω του αέρα με σταγονίδια σάλιου από ένα άρρωστο άτομο όταν φτερνίζεται, βήχει, ακόμη και κατά τη διάρκεια της κανονικής συνομιλίας (διφθερίτιδα, κοκκύτης). Ορισμένα παθογόνα βακτήρια είναι πολύ ανθεκτικά στην ξήρανση και παραμένουν στη σκόνη για μεγάλο χρονικό διάστημα (βάκιλος της φυματίωσης). Τα βακτήρια του γένους Clostridium ζουν στη σκόνη και το έδαφος - οι αιτιολογικοί παράγοντες της αέριας γάγγραινας και του τετάνου. Ορισμένες βακτηριακές ασθένειες μεταδίδονται μέσω της σωματικής επαφής με ένα άρρωστο άτομο (σεξουαλικά μεταδιδόμενα νοσήματα, λέπρα). Συχνά παθογόνα βακτήρια μεταδίδονται στον άνθρωπο χρησιμοποιώντας τους λεγόμενους φορείς. Για παράδειγμα, οι μύγες, που σέρνονται στα λύματα, μεταφέρουν χιλιάδες παθογόνα βακτήρια στα πόδια τους και στη συνέχεια τα αφήνουν σε τρόφιμα που καταναλώνουν οι άνθρωποι.
Οι ασθένειες μπορεί να σχετίζονται με τη διείσδυση βακτηρίων στα τραύματα. Σε βαθιά τραύματα μολυσμένα με χώμα, αναπτύσσονται βακτήρια που προκαλούν αέρια γάγγραινα και τέτανο. Αυτές οι ασθένειες είναι πολύ επικίνδυνες και συχνά θανατηφόρες. Τα επιφανειακά τραύματα και τα εγκαύματα μολύνονται εύκολα με σταφυλόκοκκους και στρεπτόκοκκους, που προκαλούν πυώδη φλεγμονή.
Η ανακάλυψη παθογόνων βακτηρίων κατέστησε δυνατή την εύρεση μέσων για την καταπολέμηση πολλών ασθενειών. Ωστόσο, τα βακτήρια προσαρμόζονται γρήγορα στα φάρμακα και οι επιστήμονες πρέπει να αναπτύξουν νέα και όλο και πιο ισχυρά φάρμακα.
Χρήση βακτηρίων από τον άνθρωπο. Η δραστηριότητα ορισμένων βακτηρίων χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο στην παραγωγή φαρμάκων, διαφόρων οργανικών ουσιών και νέων προϊόντων διατροφής. Ειδικοί τύποι βακτηρίων παράγουν ισχυρά αντιβιοτικά (στρεπτομυκίνη, τετρακυκλίνη κ.λπ.) - ουσίες που σκοτώνουν ή καταστέλλουν την ανάπτυξη παθογόνων.
Τα βακτήρια χρησιμοποιούνται ευρέως από τον άνθρωπο στην παραγωγή διαφόρων γαλακτοκομικών προϊόντων που έχουν υποστεί ζύμωση, τυριών, κρασιού, ξιδιού και ζύμωσης λαχανικών.