Bakteerit on hyvin yksinkertainen kasvien elämänmuoto, joka koostuu yhdestä elävästä solusta. Lisääntyminen tapahtuu solujakautumalla. Kypsyysvaiheen saavuttaessa bakteeri jakautuu kahteen osaan yhtäläiset solut. Jokainen näistä soluista vuorostaan ​​saavuttaa kypsyyden ja jakautuu myös kahteen yhtä suureen soluun. Ihanteellisissa olosuhteissa bakteeri saavuttaa kypsyyden ja lisääntyy alle 20-30 minuutissa. Tällä lisääntymisnopeudella yksi bakteeri voisi teoriassa tuottaa 34 biljoonaa jälkeläistä 24 tunnissa! Onneksi bakteerien elinkaari on suhteellisen lyhyt ja kestää muutamasta minuutista muutamaan tuntiin. Siksi ne eivät voi lisääntyä sellaisella nopeudella edes ihanteellisissa olosuhteissa.

Kasvuvauhti ja bakteerien kasvu ja muut mikro-organismit riippuvat ympäristöolosuhteista. Lämpötila, valo, happi, kosteus ja pH (happamuus tai emäksisyys) sekä ravinto vaikuttavat bakteerien kasvun nopeuteen. Näistä lämpötila kiinnostaa erityisesti teknikkoja ja insinöörejä. Jokaiselle bakteerityypille on vähimmäislämpötila, jossa ne voivat kasvaa. Tämän kynnyksen alapuolella bakteerit lepotilassa eivätkä pysty lisääntymään. Täsmälleen sama jokaiselle bakteerityyppejä on lämpötilan enimmäisraja. Tämän rajan yläpuolella bakteerit tuhoutuvat. Näiden rajojen välissä on optimaalinen lämpötila, jossa bakteerit lisääntyvät suurimmalla nopeudella. Optimaalinen lämpötila useimmille bakteereille, jotka syövät eläinten ulosteita ja kuolleita eläin- ja kasvikudoksia (saprofyyttejä), on 24-30 °C. Optimaalinen lämpötila useimmille bakteereille, jotka aiheuttavat infektioita ja sairauksia isännässä (patogeeniset bakteerit), on noin 38 °C. Useimmissa tapauksissa voit vähentää merkittävästi bakteerien kasvunopeus, jos ympäristö. Lopuksi on olemassa useita erilaisia ​​bakteereja, jotka viihtyvät parhaiten veden lämpötiloissa, kun taas toiset viihtyvät jäätymislämpötiloissa.

Lisäys yllä olevaan

Alkuperä, evoluutio, paikka elämän kehityksessä maan päällä

Bakteerit ja arkeat olivat ensimmäisiä eläviä organismeja maapallolla, ja ne ilmestyivät noin 3,9-3,5 miljardia vuotta sitten. Näiden ryhmien välisiä evoluutiosuhteita ei ole vielä täysin tutkittu, päähypoteesia on ainakin kolme: N. Pace ehdottaa, että heillä on protobakteerien yhteinen esi-isä, Zavarzin pitää arkeaa eubakteerien evoluution umpikujana. on hallinnut äärimmäisiä elinympäristöjä; Lopuksi kolmannen hypoteesin mukaan arkeat ovat ensimmäiset elävät organismit, joista bakteerit ovat peräisin.

Eukaryootit syntyivät symbiogeneesin seurauksena bakteerisoluista paljon myöhemmin: noin 1,9-1,3 miljardia vuotta sitten. Bakteerien evoluutiolle on ominaista selvä fysiologinen ja biokemiallinen vinoutuma: elämänmuotojen suhteellisen köyhyyden ja primitiivisen rakenteen ansiosta ne ovat hallitseneet lähes kaikki tällä hetkellä tunnetut biokemialliset prosessit. Prokaryoottisessa biosfäärissä oli jo kaikki nykyiset tavat muuttaa ainetta. Eukaryootit, tunkeutuessaan siihen, muuttivat vain toimintansa määrällisiä puolia, mutta eivät laadullisia; monissa elementtien vaiheissa bakteerit säilyttävät edelleen monopoliaseman.

Jotkut vanhimmista bakteereista ovat sinileviä. 3,5 miljardia vuotta sitten muodostuneista kivistä löydettiin niiden elintärkeän toiminnan tuotteita - stromatoliitteja; kiistaton todiste sinilevien olemassaolosta juontaa juurensa 2,2-2,0 miljardia vuotta sitten. Niiden ansiosta ilmakehään alkoi kertyä happea, joka 2 miljardia vuotta sitten saavutti riittävät pitoisuudet aerobisen hengityksen alkamiseen. Pakolliselle aerobiselle Metallogeniumille tyypilliset muodostumat juontavat juurensa tähän aikaan.

Hapen ilmaantuminen ilmakehään aiheutti vakavan iskun anaerobisille bakteereille. Ne joko kuolevat sukupuuttoon tai siirtyvät paikallisesti säilyneille hapettomille vyöhykkeille. Bakteerien yleinen lajien monimuotoisuus vähenee tänä aikana.

Oletetaan, että seksuaalisen prosessin puuttumisen vuoksi bakteerien evoluutio noudattaa täysin erilaista mekanismia kuin eukaryoottien. Jatkuva horisontaalinen geeninsiirto johtaa epäselvyyksiin evoluutioyhteyksien kuvassa; evoluutio etenee erittäin hitaasti (ja ehkä pysähtyi kokonaan eukaryoottien ilmaantumisen myötä), mutta muuttuvissa olosuhteissa tapahtuu nopeaa geenien uudelleenjakautumista solujen välillä, joilla on jatkuva yhteinen geneettinen uima-allas.

Rakenne

Suurin osa bakteereista (poikkeuksena aktinomykeetit ja rihmasyanobakteerit) on yksisoluisia. Solujen muodon mukaan ne voivat olla pyöreitä (kokki), sauvan muotoisia (basillit, klostridit, pseudomonadit), kierteisiä (vibriot, spirillum, spirokeetat), harvemmin tähtimäisiä, tetraedrisiä, kuutioisia, C- tai O- muotoinen. Muoto määrää bakteerien kyvyt, kuten kiinnittymisen pintaan, liikkuvuuden ja ravinteiden imeytymisen. On todettu esimerkiksi, että oligotrofit eli ympäristössä vähäravinteiset bakteerit pyrkivät kasvattamaan pinta-tilavuussuhdetta esimerkiksi kasvamien (ns. prostek) muodostumisen kautta. ).

Pakollisista solurakenteista erotetaan kolme:

• nukleoidi
• ribosomit
• sytoplasminen kalvo (CPM)

CPM:n ulkopuolella on useita kerroksia (soluseinä, kapseli, limakalvo), joita kutsutaan solukalvoksi, sekä pintarakenteita (flagella, villi). CPM ja sytoplasma yhdistetään protoplastin käsitteeksi.

Protoplastinen rakenne

CPM rajoittaa solun (sytoplasman) sisältöä ulkoisesta ympäristöstä. Sytoplasman homogeenista fraktiota, joka sisältää joukon liukoista RNA:ta, proteiineja, tuotteita ja aineenvaihduntareaktioiden substraatteja, kutsutaan sytosoliksi. Sytoplasman toista osaa edustavat erilaiset rakenneosat.

Yksi tärkeimmistä eroista bakteerisolun ja eukaryoottisolun välillä on tumakalvon puuttuminen ja tiukasti ottaen sytoplasman sisäisten kalvojen yleinen puuttuminen, jotka eivät ole CPM:n johdannaisia. Kuitenkin eri prokaryoottiryhmillä (etenkin usein grampositiivisilla bakteereilla) on paikallisia CPM-mesosomeja, jotka suorittavat solussa erilaisia ​​toimintoja ja jakavat sen toiminnallisesti eri osiin. Monilla fotosynteettisillä bakteereilla on kehittynyt CPM:stä johdettu fotosynteettisten kalvojen verkosto. Purppurabakteereissa ne ovat säilyttäneet yhteyden CPM:ään, joka on helposti havaittavissa elektronimikroskoopilla leikkeissä, syanobakteereissa tämä yhteys on joko vaikea havaita tai se on kadonnut evoluutioprosessissa. Viljelmän olosuhteista ja iästä riippuen fotosynteettiset kalvot muodostavat erilaisia ​​rakenteita - rakkuloita, kromatoforeja, tylakoideja.

Kaikki bakteerien elämään tarvittava geneettinen informaatio sisältyy yhteen DNA:han (bakteerikromosomiin), useimmiten kovalenttisesti suljetun renkaan muodossa (lineaariset kromosomit löytyvät Streptomycesista ja Borreliasta). Se on kiinnittynyt CPM:ään yhdessä kohdassa ja sijoitetaan rakenteeseen, joka on erillinen, mutta ei kalvolla erotettu sytoplasmasta, ja sitä kutsutaan nukleoidiksi. Taittumaton DNA on yli 1 mm pitkä. Bakteerikromosomi esiintyy yleensä yhtenä kopiona, eli lähes kaikki prokaryootit ovat haploideja, vaikka tietyissä olosuhteissa yksi solu voi sisältää useita kopioita sen kromosomista, ja Burkholderia cepaciassa on kolme erilaista rengaskromosomia (pituus 3,6, 3,2 ja 1,1 miljoonaa). nukleotidiparit). Prokaryoottien ribosomit ovat myös erilaisia ​​kuin eukaryoottien, ja niiden sedimentaatiovakio on 70 S (80 S eukaryooteissa).

Näiden rakenteiden lisäksi sytoplasmassa voi olla myös vara-aineiden sulkeumia.

Solukalvot ja pintarakenteet

Soluseinä on tärkeä bakteerisolun rakenneosa, mutta se ei ole välttämätön. Keinotekoisesti saatiin muotoja, joissa soluseinä puuttui osittain tai kokonaan (L-muodot), jotka saattoivat esiintyä suotuisissa olosuhteissa, mutta joskus menettivät kykynsä jakautua. On myös tunnettu ryhmä luonnollisia bakteereja, jotka eivät sisällä soluseinää - mykoplasmat.

Bakteereissa on kaksi päätyyppiä soluseinärakennetta, jotka ovat ominaisia ​​grampositiivisille ja gramnegatiivisille lajeille.

Grampositiivisten bakteerien soluseinä on 20-80 nm paksu homogeeninen kerros, joka koostuu pääasiassa peptidoglykaanista, jossa on pienempi määrä teikoiinihappoja ja pieni määrä polysakkarideja, proteiineja ja lipidejä (ns. lipopolysakkaridi). Soluseinässä on halkaisijaltaan 1-6 nm huokoset, jotka tekevät siitä läpäisevän useita molekyylejä.

Gram-negatiivisissa bakteereissa peptidoglykaanikerros on löyhästi CPM:n vieressä ja sen paksuus on vain 2-3 nm. Sitä ympäröi ulkokalvo, jolla on yleensä epätasainen, kaareva muoto. CPM:n, peptidoglykaanikerroksen ja ulkokalvon välissä on tila nimeltä periplasminen tila, joka on täytetty liuoksella, joka sisältää kuljetusproteiineja ja entsyymejä.

Soluseinän ulkopuolella voi olla kapseli - amorfinen kerros, joka ylläpitää yhteyttä seinään. Limakalvokerroksilla ei ole yhteyttä soluun ja ne erottuvat helposti, kun taas kannet eivät ole amorfisia, vaan niillä on hieno rakenne. Näiden kolmen idealisoidun tapauksen välillä on kuitenkin monia siirtymämuotoja.

Bakteerisiipiä voi olla 0 - 1000. Mahdollisia vaihtoehtoja ovat yhden siiman sijoittaminen yhteen napaan (monopolaarinen monotrichous), nippu siipiä yhteen (monopolaarinen peritrichous tai lophotrichial flagellaation) tai kaksi napaa (kaksisuuntainen peritrichous tai amphitrichyal flagella), sekä lukuisia flagella-soluja koko solun pinnalla (peritrich). Siiman paksuus on 10-20 nm, pituus - 3-15 µm. Sen kierto tapahtuu vastapäivään taajuudella 40-60 rps.

Siipien lisäksi bakteerien pintarakenteista on mainittava villit. Ne ovat ohuempia kuin flagella (halkaisija 5-10 nm, pituus jopa 2 µm) ja ovat välttämättömiä bakteerien kiinnittymiselle substraattiin, osallistuvat aineenvaihduntatuotteisiin ja erityisiin villi - F-pili - lankamaisiin muodostelmiin, ohuempia ja lyhyempiä ( 3-10 nm x 0, 3-10 µm) kuin flagella - tarpeen, jotta luovuttajasolu voi siirtää DNA:ta vastaanottajalle konjugaation aikana.

Mitat

Bakteerien keskikoko on 0,5-5 mikronia. Esimerkiksi Escherichia colin mitat ovat 0,3-1 x 1-6 mikronia, Staphylococcus aureuksen halkaisija on 0,5-1 mikronia, Bacillus subtiliksen 0,75 x 2-3 mikronia. Suurin tunnettu bakteeri on Thiomargarita namibiensis, jonka koko on 750 mikronia (0,75 mm). Toinen on Epulopiscium fishelsoni, jonka halkaisija on 80 mikronia ja pituus jopa 700 mikronia ja joka elää kirurgisen kalan Acanthurus nigrofuscus ruoansulatuskanavassa. Achromatium oxaliferum saavuttaa kooltaan 33 x 100 mikronia, Beggiatoa alba - 10 x 50 mikronia. Spirokeetit voivat kasvaa jopa 250 µm:n pituisiksi ja 0,7 µm paksuiksi. Samaan aikaan bakteereihin kuuluvat pienimmät solurakenteen omaavat organismit. Mycoplasma mycoides on kooltaan 0,1-0,25 mikronia, mikä vastaa suurten virusten, kuten tupakkamosaiikki-, lehmärokko- tai influenssavirusten kokoa. Teoreettisten laskelmien mukaan pallomainen solu, jonka halkaisija on alle 0,15-0,20 mikronia, tulee kyvyttömäksi itsenäiseen lisääntymiseen, koska se ei fyysisesti sisällä kaikkia tarvittavia biopolymeerejä ja rakenteita riittävästi.

Kuitenkin on kuvattu nanobakteereja, jotka ovat pienempiä kuin "hyväksyttävä" koko ja eroavat suuresti tavallisista bakteereista. Ne, toisin kuin virukset, kykenevät itsenäiseen kasvuun ja lisääntymiseen (erittäin hitaasti). Niitä on toistaiseksi vähän tutkittu, heidän elävää luontoaan kyseenalaistetaan.

Kun solun säde kasvaa lineaarisesti, sen pinta kasvaa suhteessa säteen neliöön ja tilavuus suhteessa kuutioon, joten pienissä organismeissa pinnan ja tilavuuden suhde on suurempi kuin suuremmissa, mikä tarkoittaa ensimmäisille aktiivisempaa aineiden vaihtoa ympäristön kanssa. Eri indikaattoreilla mitattu aineenvaihduntaaktiivisuus biomassayksikköä kohden on suurempi pienissä muodoissa kuin suurissa. Siksi pienet koot jopa mikro-organismeille antavat bakteereille ja arkeille etuja kasvu- ja lisääntymisnopeudessa monimutkaisempiin eukaryooteihin verrattuna ja määrittävät niiden tärkeän ekologisen roolin.

Monisoluisuus bakteereissa

Yksisoluiset muodot pystyvät suorittamaan kaikki keholle ominaiset toiminnot naapurisoluista riippumatta. Monilla yksisoluisilla prokaryootilla on taipumus muodostaa soluprokaryootteja, joita niiden erittämä lima pitää usein yhdessä. Useimmiten tämä on vain yksittäisten organismien satunnainen yhdistyminen, mutta joissakin tapauksissa tilapäinen assosiaatio liittyy tietyn toiminnon toteuttamiseen, esimerkiksi myksobakteerien hedelmäkappaleiden muodostuminen mahdollistaa kystien kehittymisen, vaikka yksittäisiä solut eivät pysty muodostamaan niitä. Tällaiset ilmiöt yhdessä morfologisesti ja toiminnallisesti erilaistettujen solujen muodostumisen kanssa yksisoluisten eubakteerien toimesta ovat välttämättömiä edellytyksiä todellisen monisoluisuuden syntymiselle niissä.

Monisoluisen organismin on täytettävä seuraavat ehdot:

• sen solut on aggregoitava,
• solujen välillä on oltava toimintojen jako,
• aggregoitujen solujen välille on muodostettava vakaat spesifiset kontaktit.

Prokaryoottien monisoluisuus tunnetaan, parhaiten organisoituneet monisoluiset organismit kuuluvat syanobakteerien ja aktinomykeettien ryhmiin. Rihmasyanobakteereissa kuvataan soluseinän rakenteita, jotka varmistavat kontaktin kahden naapurisolun - mikroplasmodesmata - välillä. Aineen (väriaineen) ja energian (transmembraanipotentiaalin sähköinen komponentti) vaihtomahdollisuus solujen välillä on osoitettu. Osa rihmamaisista syanobakteereista sisältää tavallisten vegetatiivisten solujen lisäksi toiminnallisesti erilaistettuja soluja: akinetteja ja heterokystejä. Jälkimmäiset suorittavat typen kiinnittymisen ja vaihtavat intensiivisesti metaboliitteja vegetatiivisten solujen kanssa.

Bakteerien lisääntyminen

Joillakin bakteereilla ei ole sukupuolista prosessia, ja ne lisääntyvät vain yhtäläisellä binaarisella poikittaisella fissiolla tai orastumalla. Yhdelle yksisoluisten syanobakteerien ryhmälle on kuvattu moninkertainen fissio (sarja nopeita peräkkäisiä binäärisiä fissioita, jotka johtavat 4-1024 uuden solun muodostumiseen). Evoluutioon ja muuttuvaan ympäristöön sopeutumiseen tarvittavan genotyypin plastisuuden varmistamiseksi niillä on muita mekanismeja.

Jakautuessaan useimmat grampositiiviset bakteerit ja rihmamaiset syanobakteerit syntetisoivat poikittaisen väliseinän reunalta keskustaan ​​mesosomien mukana. Gram-negatiiviset bakteerit jakautuvat supistumisen kautta: jakautumiskohdassa havaitaan CPM:n ja soluseinän asteittain kasvava sisäänpäin kaarevuus. Syntyessään silmu muodostuu ja kasvaa yhdessä emosolun napoista; emosolussa on ikääntymisen merkkejä, eikä se pysty yleensä tuottamaan enempää kuin neljää tytärsolua. Orastumista tapahtuu eri bakteeriryhmissä ja oletettavasti syntyi useita kertoja evoluution aikana.

Bakteerit myös lisääntyvät seksuaalisesti, mutta alkeellisimmassa muodossa. Bakteerien seksuaalinen lisääntyminen eroaa eukaryoottien seksuaalisesta lisääntymisestä siinä, että bakteerit eivät muodosta sukusoluja eivätkä käy läpi solufuusiota. Kuitenkin tärkein seksuaalisen lisääntymisen tapahtuma, nimittäin geneettisen materiaalin vaihto, tapahtuu myös tässä tapauksessa. Tätä prosessia kutsutaan geneettiseksi rekombinaatioksi. Osa luovuttajasolun DNA:sta (erittäin harvoin kaikki DNA) siirretään vastaanottajasoluun, jonka DNA on geneettisesti erilainen kuin luovuttajan DNA. Tällöin siirretty DNA korvaa osan vastaanottajan DNA:sta. DNA-korvausprosessiin liittyy entsyymejä, jotka jakavat ja yhdistävät uudelleen DNA-säikeitä. Tämä tuottaa DNA:ta, joka sisältää molempien emosolujen geenit. Tätä DNA:ta kutsutaan rekombinantiksi. Jälkeläisillä tai rekombinanteilla on huomattavaa vaihtelua geenien siirtymän aiheuttamissa ominaisuuksissa. Tämä monimuotoisuus on erittäin tärkeä evoluution kannalta ja on seksuaalisen lisääntymisen tärkein etu. On olemassa 3 tunnettua menetelmää rekombinanttien saamiseksi. Nämä ovat - löytöjärjestyksessään - muunnos, konjugaatio ja transduktio.

Bakteerien merkityksen ymmärtämiseksi riittää, kun tietää, että ne syntyivät noin 3,5 miljardia vuotta sitten ja että juuri bakteerit valmistavat ravintoaineliuoksia, jotka ruokkivat sekä eläimiä että kasveja!

BAKTEERIT, suuri joukko yksisoluisia mikro-organismeja, joille on ominaista kalvon ympäröimän soluytimen puuttuminen. Samaan aikaan bakteerin geneettisellä materiaalilla (deoksiribonukleiinihapolla tai DNA:lla) on solussa hyvin spesifinen paikka - vyöhyke, jota kutsutaan nukleoidiksi. Organismeja, joilla on tällainen solurakenne, kutsutaan prokaryooteiksi ("esinukleaarisiksi"), toisin kuin kaikki muut - eukaryootit ("todella ydin"), joiden DNA sijaitsee ytimessä, jota ympäröi kuori.

Bakteerit, joita aiemmin pidettiin mikroskooppisena kasveina, luokitellaan nyt itsenäiseksi Monera-valtakunnaksi - joka on yksi viidestä nykyisessä luokitusjärjestelmässä, yhdessä kasvien, eläinten, sienten ja protistien kanssa.

Fossiiliset todisteet.

Bakteerit ovat luultavasti vanhin tunnettu organismiryhmä. Kerrostetut kivirakenteet - stromatoliitit - ajoittuivat joissain tapauksissa arkeotsoisen (arkeaanisen) alkuun, ts. syntyi 3,5 miljardia vuotta sitten, on seurausta bakteerien elintärkeästä toiminnasta, yleensä fotosyntetisoinnista, ns. sinilevät.

Samanlaisia ​​rakenteita (karbonaatilla kyllästettyjä bakteerikalvoja) muodostuu edelleen nykyäänkin pääasiassa Australian rannikolla, Bahamalla, Kalifornian ja Persianlahdella, mutta ne ovat suhteellisen harvinaisia ​​eivätkä saavuta suuria kokoja, koska kasvissyöjäorganismeja, kuten kotijalkaisia. , ruokkii niitä.

Nykyään stromatoliitit kasvavat pääasiassa siellä, missä näitä eläimiä ei esiinny veden korkean suolapitoisuuden tai muiden syiden vuoksi, mutta ennen kasvinsyöjämuotojen ilmaantumista evoluution aikana ne saattoivat saavuttaa valtavia kokoja muodostaen välttämättömän valtameren matalan veden elementin, joka on verrattavissa nykyaikaiseen. koralliriutat.

Joistakin muinaisista kivistä on löydetty pieniä hiiltyneitä palloja, joiden uskotaan myös olevan bakteerien jäänteitä. Ensimmäiset ydinvoimalat, ts. eukaryoottisolut kehittyivät bakteereista noin 1,4 miljardia vuotta sitten.

Ekologia.

Bakteereja on runsaasti maaperässä, järvien ja valtamerten pohjalla – kaikkialla, missä orgaanista ainesta kertyy. Ne elävät kylmässä, kun lämpömittari on juuri nollan yläpuolella, ja kuumissa happamissa lähteissä, joiden lämpötila on yli 90 °C.

Jotkut bakteerit sietävät erittäin korkean suolapitoisuuden ympäristöjä; Erityisesti ne ovat ainoita Kuolleestamerestä löydettyjä organismeja. Ilmakehässä niitä on vesipisaroina, ja niiden runsaus korreloi yleensä ilman pölyisyyden kanssa.

Siten kaupungeissa sadevesi sisältää paljon enemmän bakteereja kuin maaseudulla. Niitä on vähän korkeiden vuorten ja napa-alueiden kylmässä ilmassa, mutta niitä löytyy jopa stratosfäärin alemmasta kerroksesta 8 km:n korkeudessa.

Eläinten ruoansulatuskanava on tiheästi asutettu bakteereilla (yleensä vaarattomia). Kokeet ovat osoittaneet, että ne eivät ole välttämättömiä useimpien lajien elämälle, vaikka ne voivat syntetisoida joitain vitamiineja.

Märehtijöillä (lehmät, antiloopit, lampaat) ja monilla termiiteillä ne ovat kuitenkin mukana kasviruoan sulatuksessa. Lisäksi steriileissä olosuhteissa kasvatetun eläimen immuunijärjestelmä ei kehity normaalisti bakteeristimulaation puutteen vuoksi. Suoliston normaali bakteeri-"floora" on myös tärkeä suoliston haitallisten mikro-organismien estämiseksi.

BAKTEERIEN RAKENNE JA ELÄMÄAKTIIVISUUS

Bakteerit ovat paljon pienempiä kuin monisoluisten kasvien ja eläinten solut. Niiden paksuus on yleensä 0,5–2,0 µm ja pituus 1,0–8,0 µm.

Jotkut muodot ovat tuskin näkyvissä tavallisten valomikroskooppien resoluutiolla (noin 0,3 mikronia), mutta tunnetaan myös lajeja, joiden pituus on yli 10 mikronia ja leveys ylittää myös määritellyt rajat, ja joukko erittäin ohuita bakteereja voi pituus yli 50 mikronia.

Kynällä merkittyä pistettä vastaavalle pinnalle mahtuu neljännesmiljoona tämän valtakunnan keskikokoista edustajaa.

Rakenne.

Morfologisten ominaisuuksiensa perusteella erotetaan seuraavat bakteeriryhmät: kokit (enemmä tai vähemmän pallomaiset), basillit (sauvat tai sylinterit pyöristetyillä päillä), spirilla (jäykät spiraalit) ja spirokeetat (ohuet ja taipuisat karvat muistuttavat muodot). Jotkut kirjoittajat pyrkivät yhdistämään kaksi viimeistä ryhmää yhdeksi - spirillaksi.

Prokaryootit eroavat eukaryooteista pääasiassa muodostuneen ytimen puuttuessa ja vain yhden kromosomin tyypillisessä läsnäolossa - hyvin pitkässä pyöreässä DNA-molekyylissä, joka on kiinnittynyt yhteen kohtaan solukalvoon.

Prokaryooteilla ei myöskään ole kalvon ympäröimiä solunsisäisiä organelleja, joita kutsutaan mitokondrioiksi ja kloroplasteiksi. Eukaryooteissa mitokondriot tuottavat energiaa hengityksen aikana, ja fotosynteesi tapahtuu kloroplasteissa (katso myös CELL). Prokaryooteissa koko solu (ja ensisijaisesti solukalvo) ottaa mitokondrion toiminnan ja fotosynteettisissä muodoissa se ottaa myös kloroplastin toiminnan.

Kuten eukaryooteissa, bakteerien sisällä on pieniä nukleoproteiinirakenteita - ribosomeja, jotka ovat välttämättömiä proteiinisynteesille, mutta ne eivät liity mihinkään kalvoon. Hyvin harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta bakteerit eivät pysty syntetisoimaan steroleja, jotka ovat tärkeitä eukaryoottisten solukalvojen komponentteja.

Solukalvon ulkopuolella useimmat bakteerit on peitetty soluseinällä, joka muistuttaa jonkin verran kasvisolujen selluloosa-seinämää, mutta koostuu muista polymeereistä (niissä ei ole vain hiilihydraatteja, vaan myös aminohappoja ja bakteerispesifisiä aineita).

Tämä kalvo estää bakteerisolua räjähtämästä, kun vesi pääsee siihen osmoosin kautta. Soluseinän päällä on usein suojaava limakapseli.

Monet bakteerit on varustettu flagellalla, jonka kanssa ne uivat aktiivisesti. Bakteerisiimot ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia ja hieman erilaisia ​​kuin samanlaiset eukaryoottien rakenteet.

Sensoriset toiminnot ja käyttäytyminen.

Monilla bakteereilla on kemiallisia reseptoreita, jotka havaitsevat muutoksia ympäristön happamuudessa ja erilaisten aineiden, kuten sokereiden, aminohappojen, hapen ja hiilidioksidin, pitoisuuksissa.

Jokaisella aineella on omat tyyppinsä tällaiset "maku"-reseptorit, ja yhden niistä menettäminen mutaation seurauksena johtaa osittaiseen "makusokeuteen".

Monet liikkuvat bakteerit reagoivat myös lämpötilan vaihteluihin, ja fotosynteettiset lajit reagoivat valon intensiteetin muutoksiin.

Jotkut bakteerit havaitsevat magneettikenttälinjojen suunnan, mukaan lukien maan magneettikentän, niiden soluissa olevien magnetiittihiukkasten (magneettinen rautamalmi - Fe 3 O 4) avulla.

Vedessä bakteerit käyttävät tätä kykyä uida voimalinjoja pitkin suotuisan ympäristön etsimiseksi.

Bakteerien ehdollisia refleksejä ei tunneta, mutta niillä on tietynlainen primitiivinen muisti. Uidessaan he vertaavat ärsykkeen havaittua voimakkuutta sen aikaisempaan arvoon, ts. määrittää, onko siitä tullut suurempi vai pienempi, ja tämän perusteella säilyttää liikesuunta tai muuttaa sitä.

Kutsun kaikkia puhumaan

Tutkimuksen historia

Yleisen mikrobiologian ja bakteerien roolin luonnossa tutkimisen perustan loivat Beijerinck, Martinus Willem ja Vinogradsky, Sergei Nikolaevich.

Bakteerisolujen rakenteen tutkiminen alkoi elektronimikroskoopin keksimisellä 1930-luvulla. Vuonna 1937 E. Chatton ehdotti kaikkien organismien jakamista solurakenteen tyypin mukaan prokaryootiksi ja eukaryootiksi, ja vuonna 1961 Steinier ja Van Niel lopulta muodostivat tämän jaon. Molekyylibiologian kehitys johti siihen, että K. Woese löysi vuonna 1977 perustavanlaatuiset erot prokaryoottien välillä: bakteerien ja arkeoiden välillä.

Rakenne

Suurin osa bakteereista (poikkeuksena aktinomykeetit ja rihmasyanobakteerit) on yksisoluisia. Solujen muodon mukaan ne voivat olla pyöreitä (kokki), sauvan muotoisia (basillit, klostridiat, pseudomonadit), kierteisiä (vibriot, spirillat, spirokeetat), harvemmin tähtimäisiä, tetraedrisiä, kuutiomaisia, C- tai O- muotoinen. Muoto määrää bakteerien kyvyt, kuten kiinnittymisen pintaan, liikkuvuuden ja ravinteiden imeytymisen. On todettu esimerkiksi, että oligotrofit eli ympäristössä vähäravinteiset bakteerit pyrkivät kasvattamaan pinta-tilavuussuhdetta esimerkiksi kasvamien (ns. prostek) muodostumisen kautta. ).

Pakollisista solurakenteista erotetaan kolme:

CPM:n ulkopuolella on useita kerroksia (soluseinä, kapseli, limakalvo), ns solukalvo, ja pintarakenteet(flagella, villi). CPM ja sytoplasma yhdistetään konseptiksi protoplasti.

Protoplastinen rakenne

CPM rajoittaa solun (sytoplasman) sisältöä ulkoisesta ympäristöstä. Sytoplasman homogeeninen fraktio, joka sisältää joukon liukoista RNA:ta, proteiineja, tuotteita ja aineenvaihduntareaktioiden substraatteja, on ns. sytosoli. Sytoplasman toista osaa edustavat erilaiset rakenneosat.

Kaikki bakteerien elämään tarvittava geneettinen informaatio sisältyy yhteen DNA:han (bakteerikromosomiin), useimmiten kovalenttisesti suljetun renkaan muodossa (lineaarisia kromosomeja löytyy mm. Streptomyces Ja Borrelia). Se on kiinnittynyt CPM:ään yhdessä pisteessä ja sijoitetaan rakenteeseen, joka on eristetty, mutta ei kalvolla erotettu sytoplasmasta, ja ns. nukleoidi. Taittumaton DNA on yli 1 mm pitkä. Bakteerikromosomi esiintyy yleensä yhtenä kopiona, eli lähes kaikki prokaryootit ovat haploideja, vaikka tietyissä olosuhteissa yksi solu voi sisältää useita kopioita kromosomistaan, ja Burkholderia cepacia sillä on kolme erilaista pyöreää kromosomia (pituus 3,6, 3,2 ja 1,1 miljoonaa emäsparia). Prokaryoottien ribosomit ovat myös erilaisia ​​kuin eukaryoottien, ja niiden sedimentaatiovakio on 70 S (80 S eukaryooteissa).

Näiden rakenteiden lisäksi sytoplasmassa voi olla myös vara-aineiden sulkeumia.

Solukalvot ja pintarakenteet

Bakteereissa on kaksi päätyyppiä soluseinärakennetta, jotka ovat ominaisia ​​grampositiivisille ja gramnegatiivisille lajeille.

Grampositiivisten bakteerien soluseinä on 20-80 nm paksu homogeeninen kerros, joka koostuu pääasiassa peptidoglykaanista, jossa on pienempi määrä teikoiinihappoja ja pieni määrä polysakkarideja, proteiineja ja lipidejä (ns. lipopolysakkaridi). Soluseinässä on halkaisijaltaan 1-6 nm huokoset, jotka tekevät siitä läpäisevän useita molekyylejä.

Gram-negatiivisissa bakteereissa peptidoglykaanikerros on löyhästi CPM:n vieressä ja sen paksuus on vain 2-3 nm. Sitä ympäröi ulkokalvo, jolla on yleensä epätasainen, kaareva muoto. CPM:n, peptidoglykaanikerroksen ja ulkokalvon välissä on tila nimeltään periplasminen ja täytetty liuoksella, joka sisältää kuljetusproteiineja ja entsyymejä.

Soluseinän ulkopuolella voi olla kapseli - amorfinen kerros, joka ylläpitää yhteyttä seinään. Limakalvokerroksilla ei ole yhteyttä soluun ja ne erottuvat helposti, kun taas kannet eivät ole amorfisia, vaan niillä on hieno rakenne. Näiden kolmen idealisoidun tapauksen välillä on kuitenkin monia siirtymämuotoja.

Mitat

Bakteerien keskikoko on 0,5-5 mikronia. Paino - 4⋅10-13 g. Escherichia coli esimerkiksi sen mitat ovat 0,3-1 x 1-6 mikronia, Staphylococcus aureus- halkaisija 0,5-1 mikronia, Bacillus subtilis- 0,75 x 2-3 mikronia. Suurin tunnettu bakteeri on Thiomargarita namibiensis, saavuttaen koon 750 mikronia (0,75 mm). Toinen on Epulopiscium fishelsoni, jonka halkaisija on 80 mikronia ja pituus enintään 700 mikronia ja joka elää kirurgisten kalojen ruoansulatuskanavassa Acanthurus nigrofuscus. Achromatium oxaliferum saavuttaa mitat 33 x 100 mikronia, Beggiatoa alba- 10 x 50 mikronia. Spirokeetit voivat kasvaa jopa 250 µm:n pituisiksi ja 0,7 µm paksuiksi. Samaan aikaan bakteereihin kuuluvat pienimmät solurakenteen omaavat organismit. Mycoplasma-mycoides sen koko on 0,1-0,25 mikronia, mikä vastaa suurten virusten kokoa, esimerkiksi tupakkamosaiikki, lehmärokko tai influenssa. Teoreettisten laskelmien mukaan pallomainen kenno, jonka halkaisija on alle 0,15-0,20 mikronia, tulee kyvyttömäksi itsenäiseen lisääntymiseen, koska se ei fyysisesti pysty vastaanottamaan kaikkia tarvittavia biopolymeerejä ja rakenteita riittävässä määrin.

Kun solun säde kasvaa lineaarisesti, sen pinta kasvaa suhteessa säteen neliöön ja tilavuus suhteessa kuutioon, joten pienissä organismeissa pinnan ja tilavuuden suhde on suurempi kuin suuremmissa, mikä tarkoittaa ensimmäisille aktiivisempaa aineiden vaihtoa ympäristön kanssa. Eri indikaattoreilla mitattu aineenvaihduntaaktiivisuus biomassayksikköä kohden on suurempi pienissä muodoissa kuin suurissa. Siksi pienet koot jopa mikro-organismeille antavat bakteereille ja arkeille etuja kasvu- ja lisääntymisnopeudessa monimutkaisempiin eukaryooteihin verrattuna ja määrittävät niiden tärkeän ekologisen roolin.

Monisoluisuus bakteereissa

Monisoluisen organismin on täytettävä seuraavat ehdot:

• sen solut on aggregoitava,
• solujen välillä on oltava toimintojen jako,
• aggregoitujen solujen välille on muodostettava vakaat spesifiset kontaktit.

Prokaryoottien monisoluisuus tunnetaan, parhaiten organisoituneet monisoluiset organismit kuuluvat syanobakteerien ja aktinomykeettien ryhmiin. Rihmasyanobakteereissa kuvataan soluseinän rakenteita, jotka varmistavat kontaktin kahden naapurisolun välillä - mikroplasmodesmata. Aineen (väriaineen) ja energian (transmembraanipotentiaalin sähköinen komponentti) vaihtomahdollisuus solujen välillä on osoitettu. Osa rihmamaisista syanobakteereista sisältää tavallisten vegetatiivisten solujen lisäksi toiminnallisesti erilaistuneita: akinetteja ja heterokystejä. Jälkimmäiset suorittavat typen kiinnittymisen ja vaihtavat intensiivisesti metaboliitteja vegetatiivisten solujen kanssa.

Liikkeet ja ärtyneisyys

Monet bakteerit ovat liikkuvia. On olemassa useita pohjimmiltaan erilaisia ​​bakteerien liikkeitä. Yleisin liike tapahtuu lippujen avulla: yksittäiset bakteerit ja bakteeriyhdistykset (parveilu). Erityinen tapaus tästä on myös spirokeettien liike, jotka vääntelevät aksiaalisten filamenttien ansiosta, jotka ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin flagella, mutta sijaitsevat periplasmassa. Toinen liiketyyppi on bakteerittomien bakteerien liukuminen kiinteän alustan pinnalle ja suvun leimautuneiden bakteerien liikkuminen vedessä Synechococcus. Sen mekanismia ei vielä tunneta hyvin; oletetaan, että siihen liittyy liman eritystä (työntää solua) ja soluseinässä sijaitsevia fibrillaarisäikeitä, jotka aiheuttavat "juoksuaallon" solun pintaa pitkin. Lopuksi bakteerit voivat kellua ja upottaa nesteisiin, muuttaen tiheyttä, täyttyä kaasuilla tai tyhjentää aerosomeja.

Bakteerit liikkuvat aktiivisesti tiettyjen ärsykkeiden määräämään suuntaan. Tätä ilmiötä kutsutaan takseiksi. On olemassa kemotaksis, aerotaksinen, fototaksis jne.

Aineenvaihdunta

Rakentava aineenvaihdunta

Tiettyjä kohtia lukuun ottamatta biokemialliset reitit, joiden kautta proteiinien, rasvojen, hiilihydraattien ja nukleotidien synteesi tapahtuu bakteereissa, ovat samanlaisia ​​kuin muissa organismeissa. Ne eroavat kuitenkin näiden reittien mahdollisten vaihtoehtojen lukumäärästä ja vastaavasti riippuvuuden asteesta orgaanisten aineiden saannista ulkopuolelta.

Jotkut niistä voivat syntetisoida kaikki tarvitsemansa orgaaniset molekyylit epäorgaanisista yhdisteistä (autotrofit), kun taas toiset vaativat valmiita orgaanisia yhdisteitä, joita ne voivat vain muuttaa (heterotrofit).

Bakteerit voivat tyydyttää typentarpeensa sekä orgaanisten yhdisteidensä (kuten heterotrofiset eukaryootit) että molekyylitypen (kuten jotkut arkeat) kautta. Useimmat bakteerit käyttävät epäorgaanisia typpiyhdisteitä syntetisoimaan aminohappoja ja muita typpeä sisältäviä orgaanisia aineita: ammoniakkia (joka tulee soluihin ammoniumionien muodossa), nitriittejä ja nitraatteja (jotka on aiemmin pelkistetty ammoniumioneiksi). Ne pystyvät absorboimaan fosforia fosfaatin muodossa, rikkiä sulfaatin muodossa tai harvemmin sulfidina.

Energian aineenvaihdunta

Tapa, jolla bakteerit saavat energiaa, ovat ainutlaatuisia. Energiantuotantoa on kolmea tyyppiä (ja kaikki kolme tunnetaan bakteereissa): fermentaatio, hengitys ja fotosynteesi.

Bakteereilla, jotka suorittavat vain hapettoman fotosynteesin, ei ole fotosysteemiä II. Ensinnäkin nämä ovat purppuraisia ​​ja vihreitä rihmamaisia ​​bakteereja, joissa toimii vain syklinen elektroninsiirtoreitti, jonka tarkoituksena on luoda transmembraaninen protonigradientti, jonka ansiosta ATP syntetisoituu (fotofosforylaatio), ja NAD(P) + pelkistyy, jota käytetään mm. CO 2:n assimilaatio. Toiseksi nämä ovat vihreää rikkiä ja heliobakteereja, joilla on sekä syklinen että ei-syklinen elektronikuljetus, mikä mahdollistaa NAD(P)+:n suoran pelkistyksen. Pelkistettyjä rikkiyhdisteitä (molekyyli, rikkivety, sulfiitti) tai molekyylivetyä käytetään elektronin luovuttajana, joka täyttää pigmenttimolekyylin "vapaan paikan" hapettomassa fotosynteesissä.

On myös bakteereja, joilla on hyvin spesifinen energia-aineenvaihdunta. Niinpä lokakuussa 2008 Science-lehdessä julkaistiin raportti ekosysteemin löytämisestä, joka koostuu yhden ainoan aiemmin tuntemattoman bakteerilajin edustajista. Desulforudis audaxviator, jotka saavat energiaa elämäänsä varten kemiallisista reaktioista, joissa on mukana vetyä, joka muodostuu vesimolekyylien hajoamisen seurauksena pesäkkeen lähellä sijaitsevien uraanimalmibakteerien säteilyn vaikutuksesta. Jotkut merenpohjassa elävät bakteeripesäkkeet käyttävät sähkövirtaa energian siirtämiseen ystävilleen.

Elämän tyypit

Voit yhdistää rakentavan ja energia-aineenvaihdunnan tyypit seuraavassa taulukossa:

Elävien organismien olemassaolon tavat (Lvov-matriisi)
Energian lähde	Elektronien luovuttaja	Hiilen lähde	Olemassaolotavan nimi	edustajat
OVR	Epäorgaaniset yhdisteet	Hiilidioksidi	Kemolitoautotrofia	Nitrifioivat, tioniset, asidofiiliset rautabakteerit
		Orgaaniset yhdisteet	Kemolitoheterotrofia	Metaania tuottavat arkkibakteerit, vetybakteerit
	Eloperäinen aine	Hiilidioksidi	Kemoorganoautotrofia	Fakultatiiviset metylotrofit, muurahaishappoa hapettavat bakteerit
		Orgaaniset yhdisteet	Kemoorganoheterotrofia	Useimmat prokaryootit, eukaryootit: eläimet, sienet, ihmiset
Kevyt	Epäorgaaniset yhdisteet	Hiilidioksidi	Fotolitoautotrofia	Syanobakteerit, violetit, vihreät bakteerit, eukaryooteista: kasveista
		Orgaaniset yhdisteet	Fotolitoheterotrofia	Jotkut sinilevät, violetit, vihreät bakteerit
	Eloperäinen aine	Hiilidioksidi	Valoorganoautotrofia	Jotkut violetit bakteerit
		Eloperäinen aine	Valoorganoheterotrofia	Halobakteerit, jotkut syanobakteerit, violetit, vihreät bakteerit

Taulukko osoittaa, että prokaryoottien ravintotyyppien valikoima on paljon suurempi kuin eukaryoottien (jälkimmäiset kykenevät vain kemoorganoheterotrofiaan ja fotolitoautotrofiaan).

Geneettisen laitteen lisääntyminen ja rakenne

Bakteerien lisääntyminen

Joillakin bakteereilla ei ole sukupuolista prosessia, ja ne lisääntyvät vain yhtäläisellä binaarisella poikittaisella fissiolla tai orastumalla. Yhdelle yksisoluisten syanobakteerien ryhmälle on kuvattu moninkertainen fissio (sarja nopeita peräkkäisiä binäärisiä fissioita, jotka johtavat 4-1024 uuden solun muodostumiseen). Evoluutioon ja muuttuvaan ympäristöön sopeutumiseen tarvittavan genotyypin plastisuuden varmistamiseksi niillä on muita mekanismeja.

Geneettinen laite

Elämälle välttämättömät ja lajispesifisyyttä määrittävät geenit sijaitsevat useimmiten bakteereissa yhdessä kovalenttisesti suljetussa DNA-molekyylissä - kromosomissa (joskus termiä genofori käytetään osoittamaan bakteerikromosomeja korostamaan niiden eroja eukaryoottisista). Aluetta, jossa kromosomi sijaitsee, kutsutaan nukleoidiksi, eikä sitä ympäröi kalvo. Tässä suhteessa vasta syntetisoitu mRNA on välittömästi saatavilla ribosomeihin sitoutumista varten, ja transkriptio ja translaatio kytkeytyvät.

Yksittäinen solu voi sisältää vain 80 % kaikkien sen lajien kantojen geenien summasta (niin sanottu "kollektiivinen genomi").

Kromosomin lisäksi bakteerisolut sisältävät usein plasmideja - myös suljettuina DNA-renkaaseen, jotka kykenevät replikoitumaan itsenäisesti. Ne voivat olla niin suuria, että niitä ei voida erottaa kromosomista, mutta sisältävät lisägeenejä, joita tarvitaan vain tietyissä olosuhteissa. Erityiset jakautumismekanismit varmistavat, että plasmidi säilyy tytärsoluissa niin, että ne katoavat alle 10–7 solusykliä kohden. Plasmidien spesifisyys voi olla hyvin monipuolinen: vain yhdessä isäntälajissa esiintymisestä RP4-plasmidiin, jota löytyy melkein kaikista gramnegatiivisista bakteereista. Plasmidit koodaavat antibioottiresistenssin, tiettyjen aineiden tuhoutumisen jne. mekanismeja; plasmideista löytyy myös typen kiinnittymiseen tarvittavia nif-geenejä. Plasmidigeeni voidaan sisällyttää kromosomiin taajuudella noin 10 -4 - 10 -7.

Bakteerien DNA, kuten myös muiden organismien DNA, sisältää transposoneja - liikkuvia segmenttejä, jotka voivat siirtyä kromosomin yhdestä osasta toiseen tai kromosomin ulkopuoliseen DNA:han. Toisin kuin plasmidit, ne eivät pysty replikoitumaan itsenäisesti ja sisältävät IS-segmenttejä - alueita, jotka koodaavat niiden kuljetusta solun sisällä. IS-segmentti voi toimia erillisenä transposonina.

Horisontaalinen geeninsiirto

Prokaryooteissa genomien osittainen yhdistyminen voi tapahtua. Konjugaation aikana luovuttajasolu siirtää osan genomistaan ​​(joissain tapauksissa koko genomista) vastaanottajasoluun suoran kosketuksen aikana. Luovuttajan DNA:n leikkeet voidaan vaihtaa vastaanottajan DNA:n homologisiin osiin. Tällaisen vaihdon todennäköisyys on merkittävä vain yhden lajin bakteereille.

Samoin bakteerisolu voi absorboida ympäristössä vapaasti läsnä olevaa DNA:ta ja sisällyttää sen genomiinsa, jos se on hyvin homologiaa oman DNA:nsa kanssa. Tätä prosessia kutsutaan transformaatioksi. Luonnollisissa olosuhteissa geneettistä tietoa vaihdetaan lauhkeiden faagien avulla (transduktio). Lisäksi ei-kromosomaalisten geenien siirto on mahdollista käyttämällä tietyntyyppisiä plasmideja, jotka koodaavat tätä prosessia, muiden plasmidien vaihtoprosessia ja transposonisiirtoa.

Horisontaalisella siirrolla ei muodostu uusia geenejä (kuten mutaatioiden tapauksessa), vaan syntyy erilaisia ​​geeniyhdistelmiä. Tämä on tärkeää siitä syystä, että luonnollinen valinta vaikuttaa organismin kaikkiin ominaisuuksiin.

Solujen erilaistuminen

Solujen erilaistuminen on muutos proteiinijoukossa (yleensä myös morfologian muutoksena), jonka genotyyppi on muuttumaton.

Lepomuotojen muodostuminen

Erityisen vastustuskykyisten, hitaan aineenvaihdunnan omaavien muotojen muodostuminen, jotka palvelevat säilyvyyttä epäsuotuisissa olosuhteissa ja leviämistä (harvemmin lisääntymistä varten) on yleisin erilaistumistyyppi bakteereissa. Vakaimmat niistä ovat edustajien muodostamat endosporit Basilli, Clostridium, Sporohalobakteeri, Anaerobakteeri(muodostaa 7 endosporia yhdestä solusta ja voi lisääntyä niiden avulla) ja Heliobacterium. Näiden rakenteiden muodostuminen alkaa normaalina jakautumisena ja voidaan alkuvaiheessa muuttaa sellaisiksi tietyillä antibiooteilla. Monien bakteerien endosporit kestävät 10 minuutin keittämistä 100 °C:ssa, kuivumista 1000 vuotta ja joidenkin tietojen mukaan pysyvät elinkykyisinä maaperässä ja kivissä miljoonia vuosia.

Epästabiileja ovat eksosporit, kystat ( Atsotobakteeri, liukubakteerit jne.), akineetit (syanobakteerit) ja myksosporit (myksobakteerit).

Muut morfologisesti erilaistuneet solut

Aktinomykeetit ja syanobakteerit muodostavat erilaistuneita soluja, jotka palvelevat lisääntymistä (itiöt, samoin kuin hormogonium ja vastaavasti baeosyytit). On myös tarpeen huomata rakenteita, jotka ovat samankaltaisia ​​kuin kyhmybakteerien bakteroidit ja syanobakteerien heterokystit, jotka suojaavat typpeä molekyylihapen vaikutuksilta.

Luokittelu

Tunnetuin on bakteerien fenotyyppinen luokitus, joka perustuu niiden soluseinän rakenteeseen, joka sisältyy erityisesti Bergeyn Key to Bacteria (1984-1987) IX painokseen. Sen suurimmat taksonomiset ryhmät olivat 4 divisioonaa: Gracilicutes(gramnegatiivinen), Firmicutes(grampositiivinen), Tenericutes(mykoplasma) ja Mendosicutes(arkea).

Viime aikoina bakteerien fylogeneettistä luokitusta (ja tätä käytetään Wikipediassa), joka perustuu molekyylibiologian tietoihin, on kehitetty yhä enemmän. Yksi ensimmäisistä menetelmistä sukulaisuuden arvioimiseksi genomin samankaltaisuuden perusteella oli 1960-luvulla ehdotettu menetelmä vertailla DNA:n guaniinin ja sytosiinin pitoisuutta. Vaikka niiden sisällön identtiset arvot eivät anna mitään tietoa organismien evolutiivisesta läheisyydestä, niiden 10 % erot tarkoittavat, että bakteerit eivät kuulu samaan sukuun. Toinen mikrobiologian mullistanut menetelmä 1970-luvulla oli 16s rRNA:n geenisekvenssien analyysi, joka mahdollisti useiden eubakteerien fylogeneettisten haarojen tunnistamisen ja niiden välisten suhteiden arvioinnin. Lajitason luokittelussa käytetään DNA-DNA-hybridisaatiomenetelmää. Hyvin tutkittujen lajien otoksen analyysi viittaa siihen, että 70 % hybridisaatiotasosta kuvaa yhtä lajia, 10-60 % - yhtä sukua, alle 10 % - eri sukuja.

Fylogeneettinen luokittelu toistaa osittain fenotyyppistä, esimerkiksi ryhmää Gracilicutes on läsnä molemmissa. Samaan aikaan gram-negatiivisten bakteerien taksonomia tarkistettiin kokonaan, arkebakteerit erotettiin täysin itsenäiseksi korkeimman tason taksoniksi, jotkut taksonomiset ryhmät jaettiin osiin ja ryhmiteltiin uudelleen, organismit, joilla oli täysin erilaiset ekologiset toiminnot, yhdistettiin yhdeksi ryhmään. , joka aiheutti joukon haittoja ja tyytymättömyyttä osassa tiedeyhteisöä . Kritiikin kohteena on myös se, että molekyylien, ei organismien, luokittelu todella suoritetaan.

Alkuperä, evoluutio, paikka elämän kehityksessä maan päällä

Bakteerit ja arkeat olivat ensimmäisiä eläviä organismeja maapallolla, ja ne ilmestyivät noin 3,9-3,5 miljardia vuotta sitten. Näiden ryhmien välisiä evoluutiosuhteita ei ole vielä täysin tutkittu, päähypoteesia on ainakin kolme: N. Pace ehdottaa, että heillä on protobakteerien yhteinen esi-isä, Zavarzin pitää arkeaa eubakteerien evoluution umpikujana. on hallinnut äärimmäisiä elinympäristöjä; Lopuksi kolmannen hypoteesin mukaan arkeat ovat ensimmäiset elävät organismit, joista bakteerit ovat peräisin.

Patogeeniset bakteerit

Muissa organismeissa loistavia bakteereja kutsutaan patogeenisiksi. Bakteerit aiheuttavat monia ihmissairauksia, kuten ruttoa ( Yersinia pestis), pernarutto ( Bacillus anthracis), lepra (pitaali, taudinaiheuttaja: Mycobacterium leprae), kurkkumätä ( Corynebacterium-diphtheriae), kuppa ( Treponema pallidum), kolera ( Vibrio cholerae), tuberkuloosi ( Mycobacterium-tuberculosis), listerioosi ( Listeria monocytogenes) jne. Bakteerien patogeenisten ominaisuuksien löytäminen jatkuu: vuonna 1976 Legionnaire-tauti, jonka aiheuttaja Legionella pneumophila 1980-1990-luvuilla se osoitettiin Helicobacter pylori aiheuttaa peptisiä haavaumia ja jopa mahasyöpää sekä kroonista

Bakteerien valtakunta koostuu bakteereista ja sinilevistä, joiden yleinen ominaisuus on niiden pieni koko ja sytoplasmasta kalvolla erotetun ytimen puuttuminen.

Ketkä ovat bakteereja

Käännetty kreikasta "bakterion" tarkoittaa keppiä. Suurin osa mikrobit ovat yksisoluisia, paljaalla silmällä näkymättömiä organismeja, jotka lisääntyvät jakautumalla.

Kuka ne löysi

1600-luvulla elänyt hollantilainen tutkija Anthony Van Leeuwenhoek pystyi ensimmäistä kertaa näkemään pienimmät yksisoluiset organismit kotitekoisessa mikroskoopissa. Hän alkoi tutkia ympäröivää maailmaa suurennuslasin läpi työskennellessään lyhyttavaraliikkeessä.

Anthony Van Leeuwenhoek (1632-1723)

Leeuwenhoek keskittyi myöhemmin tekemään linsseistä, jotka pystyvät suurentamaan jopa 300 kertaa. Niissä hän tutki pienimpiä mikro-organismeja, kuvaili saamaansa tietoa ja siirsi näkemänsä paperille.

Vuonna 1676 Leeuwenhoek löysi ja esitti tietoa mikroskooppisista olennoista, joille hän antoi nimen "eläinlajit".

Mitä he syövät?

Pienimmät mikro-organismit olivat olemassa maapallolla kauan ennen ihmisten ilmestymistä. Niitä on kaikkialla ja ne ruokkivat luomuruokaa ja epäorgaanisia aineita.

Ravinteiden assimilaatiomenetelmien perusteella bakteerit jaetaan yleensä autotrofisiin ja heterotrofisiin. Heterotrofit käyttävät olemassaoloon ja kehitykseen elävien organismien orgaanisen hajoamisen jätetuotteita.

Bakteerien edustajat

Biologit ovat tunnistaneet noin 2500 eri bakteeriryhmää.

Muotonsa mukaan ne jaetaan:

• kokki, jolla on pallomaiset ääriviivat;
• basillit - sauvan muotoinen;
• vibriot, joissa on käyrät;
• spirilla – spiraalin muotoinen;
• streptokokit, jotka koostuvat ketjuista;
• stafylokokit, jotka muodostavat rypälemäisiä klustereita.

Ihmiskehoon kohdistuvan vaikutuksen asteen mukaan prokaryootit voidaan jakaa:

• hyödyllinen;
• haitallista.

Ihmisille vaarallisia mikrobeja ovat stafylokokit ja streptokokit, jotka aiheuttavat märkiviä sairauksia.

Bifido- ja acidophilus-bakteerien katsotaan olevan hyödyllisiä, ne stimuloivat immuunijärjestelmää ja suojaavat maha-suolikanavaa.

Miten todelliset bakteerit lisääntyvät?

Kaikentyyppisten prokaryoottien lisääntyminen tapahtuu pääasiassa jakautumalla, jota seuraa kasvu alkuperäiseen kokoon. Saavutettuaan tietyn koon aikuinen mikro-organismi jakautuu kahteen osaan.

Harvemmin samankaltaisten yksisoluisten organismien lisääntyminen suoritetaan silmujen ja konjugoinnin avulla. Kun orastava emo-organismiin, kasvaa jopa neljä uutta solua, jonka jälkeen aikuisen osa kuolee.

Konjugaatiota pidetään yksinkertaisimpana seksuaalisena prosessina yksisoluisissa organismeissa. Useimmiten eläinorganismeissa elävät bakteerit lisääntyvät tällä tavalla.

Bakteerien symbiontit

Ihmisen suolistossa ruoansulatukseen osallistuvat mikro-organismit ovat erinomainen esimerkki symbionttibakteereista. Symbioosin löysi ensimmäisenä hollantilainen mikrobiologi Martin Willem Beijerinck. Vuonna 1888 hän osoitti yksisoluisten ja palkokasvien molempia osapuolia hyödyttävän läheisen rinnakkaiselon.

Juurijärjestelmässä elävät symbiontit, jotka ruokkivat hiilihydraatteja, toimittavat kasville ilmakehän typpeä. Siten palkokasvit lisäävät hedelmällisyyttä heikentämättä maaperää.

On monia onnistuneita symbioottisia esimerkkejä, joihin liittyy bakteereja ja:

• henkilö;
• levät;
• niveljalkaiset;
• merieläimet.

Mikroskooppiset yksisoluiset organismit auttavat ihmiskehon järjestelmiä, auttavat puhdistamaan jätevesiä, osallistuvat alkuaineiden kiertokulkuun ja työskentelevät yhteisten tavoitteiden saavuttamiseksi.

Miksi bakteerit luokitellaan erityiseen valtakuntaan?

Näille organismeille on ominaista niiden pieni koko, muodostuneen ytimen puuttuminen ja poikkeuksellinen rakenne. Siksi niitä ei ulkoisesta samankaltaisuudestaan ​​huolimatta voida luokitella eukaryootiksi, joilla on muodostunut solutuma, joka on rajoitettu sytoplasmasta kalvolla.

Kaikkien ominaisuuksiensa ansiosta tiedemiehet tunnistivat ne 1900-luvulla erilliseksi valtakunnaksi.

Vanhimmat bakteerit

Pienimmät yksisoluiset organismit katsotaan ensimmäisiksi maan pinnalle syntyneiksi ihmisiksi. Vuonna 2016 tutkijat löysivät Grönlannista haudattuja sinileviä, jotka olivat noin 3,7 miljardia vuotta vanhoja.

Kanadasta on löydetty jälkiä valtamerestä noin 4 miljardia vuotta sitten eläneistä mikro-organismeista.

Bakteerien toiminnot

Biologiassa elävien organismien ja niiden ympäristön välillä bakteerit suorittavat seuraavat toiminnot:

• orgaanisten aineiden käsittely mineraaleiksi;
• typen kiinnitys.

Ihmiselämässä yksisoluisilla mikro-organismeilla on tärkeä rooli syntymän ensimmäisistä minuuteista lähtien. Ne tarjoavat tasapainoisen suoliston mikroflooran, vaikuttavat immuunijärjestelmään ja ylläpitävät vesi-suolatasapainoa.

Bakteerivara-aine

Prokaryooteissa vararavinteet kerääntyvät sytoplasmaan. Ne kerääntyvät suotuisissa olosuhteissa ja kulutetaan paaston aikana.

Bakteerivara-aineita ovat:

• polysakkaridit;
• lipidit;
• polypeptidit;
• polyfosfaatit;
• rikkijäämiä.

Tärkein merkki bakteerista

Prokaryoottien ytimen toiminnon suorittaa nukleoidi.

Siksi bakteerien pääominaisuus on perinnöllisen materiaalin pitoisuus yhdessä kromosomissa.

Miksi bakteerien valtakunnan edustajat luokitellaan prokaryootiksi?

Muodostuneen ytimen puuttuminen oli syy bakteerien luokitteluun prokaryoottisiksi organismeiksi.

Kuinka bakteerit selviävät epäsuotuisissa olosuhteissa

Mikroskooppiset prokaryootit pystyvät kestämään epäsuotuisia olosuhteita pitkään ja muuttuvat itiöiksi. Vettä häviää solusta, tilavuus pienenee merkittävästi ja muoto muuttuu.

Itiöt ovat herkkiä mekaanisille, lämpötiloille ja kemiallisille vaikutuksille. Tällä tavoin elinkelpoisuus säilyy ja uudelleensijoittaminen toteutetaan tehokkaasti.

Johtopäätös

Bakteerit ovat maan vanhin elämänmuoto, joka tunnettiin kauan ennen ihmisen ilmestymistä. Niitä on kaikkialla: ympäröivässä ilmassa, vedessä ja maankuoren pintakerroksessa. Luontotyyppejä ovat kasvit, eläimet ja ihmiset.

Yksisoluisten organismien aktiivinen tutkimus alkoi 1800-luvulla ja jatkuu tähän päivään asti. Nämä organismit ovat suuri osa ihmisten jokapäiväistä elämää ja niillä on suora vaikutus ihmisen olemassaoloon.

Luomispäivä: 01.8.2014

Bakteerien yleiset ominaisuudet

Bakteerit ovat pienimpiä eläviä olentoja, joiden koko ei useimmissa tapauksissa ylitä 01-0,2 mm, mikä tekee niistä ihmissilmälle näkymättömiä ilman suurennusta. Planeetalla asuvien bakteerien maailma on laaja ja monipuolinen. Ne eroavat toisistaan ​​morfologisesti sekä fysiologisesti ja biokemiallisesti. Bakteerien yhteinen ominaisuus on, että niillä ei ole ydintä; ne ovat kaikki prokaryootteja. Bakteerisolun päärakenteet ovat: soluseinä, sytoplasminen kalvo, sytoplasma inkluusioineen ja ydin, jota kutsutaan nukleoidiksi. Bakteereilla voi olla lisärakenteita: kapseli, mikrokapseli, lima, flagella, fimbria, pili. (Vorobiev A.A. Medical and sanitary microbiology. M. Academy, 2003)

Bakteerisolujen muodot ja koko

Useimmat prokaryootit ovat yksisoluisia muotoja. Monien prokaryoottien solujen koko on 0,2-10,0 mikronia. Niiden joukossa on kuitenkin "kääpiöitä" (01 µm - treponema, mykoplasma) ja "jättiläisiä" (jopa 100 µm pitkä Akhromatium Makromonas) Bakteerisolujen muodot eivät ole kovin erilaisia. Nämä ovat useimmiten eripituisia sauvoja, pallomaisia ​​soluja (kokkia) sekä kierteisiä muotoja - vibriot (hieman kaareva sauva), spirilla (kierre muoto, jossa on useita spiraalikiharoita), spirokeetat (palloksi kierretyt spiraalikiharat). Monet bakteerit ovat liikkuvia. On kelluvia ja liukuvia liiketiloja. Bakteerien yleisin uintiliike tapahtuu flagellan avulla. Lajeja, joissa on kolmioita, neliömäisiä ja litteitä (levyn muotoisia) soluja, on löydetty, joillakin on prosesseja - prostecas.

Soluryhmittelyn tyyppi auttaa joskus määrittämään bakteerien systemaattisen kuuluvuuden. Ne voivat olla yksittäisiä, yhdistettyjä pareiksi, lyhyitä ja pitkiä säännöllisen ja epäsäännöllisen muotoisia ketjuja, muodostaa 4,8 tai useamman solun paketteja, muodostaa ruusukkeita, verkkoja. Merkittävä määrä aktinomykeettiryhmän bakteereja muodostaa rihmastoa.

Bakteerien siirtomaamuodot

Pallomaiset bakteerit (kokit) jakautumistasosta ja yksittäisten yksilöiden sijainnista suhteessa toisiinsa jaetaan:

• mikrokokit (monokokit) - erikseen makaavat solut;
• diplokokit - parittunut, yhdistetty kahdesti;
• streptokokit - bakteerit, jotka muodostavat solun jakautumisen seurauksena yhteen suuntaan eripituisia ketjuja;
• stafylokokit (rypäleterttu) - ovat kokkeja, jotka sijaitsevat rypäletermun muodossa jakautumisen seurauksena eri tasoihin;
• neljän kokin muodostuminen;
• sarcinae (nivelside, paali) - on järjestetty 8 tai useamman kokin paketeiksi, koska ne muodostuvat solun jakautumisen aikana kolmessa keskenään kohtisuorassa tasossa (Gromov B.V. Bakteerien rakenne.)

Prokaryoottien joukossa on liikkuvia ja liikkumattomia lajeja. Solujen liike saadaan useimmiten aikaan siipien kiertoliikkeellä. Toinen liiketapa on solujen liukuminen, jonka mekanismia ei ole tutkittu riittävästi. Siellä on "hyppy" liike, jonka mekanismia ei ole vielä selvitetty. Liikkuvat bakteerit pystyvät suorittamaan taksireaktioita: aero- ja fytotaksia, kemo- ja magnetotaksia.

Prokaryootit eroavat eukaryooteista pääasiassa muodostuneen ytimen puuttuessa ja vain yhden kromosomin tyypillisessä läsnäolossa - hyvin pitkässä pyöreässä DNA-molekyylissä, joka on kiinnittynyt yhteen kohtaan solukalvoon. Prokaryooteilla ei myöskään ole kalvon ympäröimiä solunsisäisiä organelleja, joita kutsutaan mitokondrioiksi ja kloroplasteiksi. Eukaryooteissa mitokondriot tuottavat energiaa hengityksen aikana, ja fotosynteesi tapahtuu kloroplasteissa. Prokaryooteissa koko solu (ja ensisijaisesti solukalvo) ottaa mitokondrion toiminnan ja fotosynteettisissä muodoissa se ottaa myös kloroplastin toiminnan. Kuten eukaryooteissa, bakteerien sisällä on pieniä nukleoproteiinirakenteita - ribosomeja, jotka ovat välttämättömiä proteiinisynteesille, mutta ne eivät liity mihinkään kalvoon. Hyvin harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta bakteerit eivät pysty syntetisoimaan steroleja, jotka ovat tärkeitä eukaryoottisten solukalvojen komponentteja.

Solukalvon ulkopuolella useimmat bakteerit on peitetty soluseinällä, joka muistuttaa jonkin verran kasvisolujen selluloosa-seinämää, mutta koostuu muista polymeereistä (niissä ei ole vain hiilihydraatteja, vaan myös aminohappoja ja bakteerispesifisiä aineita). Tämä kalvo estää bakteerisolua räjähtämästä, kun vesi pääsee siihen osmoosin kautta. Soluseinän päällä on usein suojaava limakapseli. Monet bakteerit on varustettu flagellalla, jonka kanssa ne uivat aktiivisesti. Bakteerisiimot ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia ja hieman erilaisia ​​kuin samanlaiset eukaryoottien rakenteet.

Prokaryoottien lisääntyminen ja kehitys

Suurin osa bakteereista lisääntyy binäärifission seurauksena, harvemmin orastumalla, ja jotkut eksosporien tai rihmastofragmenttien avulla. Monisoluiset prokaryootit voivat lisääntyä irrottamalla useita tai yhden solun trikomista. Konjugaatio on löydetty useista bakteereista, mutta se ei takaa geneettisen materiaalin täydellistä siirtymistä solusta toiseen.

Kun bakteerit lisääntyvät aseksuaalisesti: niiden solun DNA replikoituu (kaksinkertaistuu), solu jakautuu kahtia ja jokainen tytärsolu saa yhden kopion emo-DNA:sta. voidaan siirtää myös jakamattomien solujen välillä. Samaan aikaan niiden fuusiota (kuten eukaryooteissa) ei tapahdu, yksilöiden lukumäärä ei kasva, ja yleensä vain pieni osa genomista (koko geenisarja) siirtyy toiseen soluun, toisin kuin "todellinen" seksuaalinen prosessi, jossa jälkeläinen saa täydellisen geenisarjan jokaiselta vanhemmalta.

Tämä DNA-siirto voi tapahtua kolmella tavalla. Transformaation aikana bakteeri imee ympäristöstä "alastonta" DNA:ta, joka joutui sinne muiden bakteerien tuhoutumisen yhteydessä tai jonka kokeilija on tahallaan "liukusta". Prosessia kutsutaan transformaatioksi, koska sen tutkimuksen alkuvaiheessa päähuomio kiinnitettiin vaarattomien organismien muuntamiseen (muuntamiseen) virulenteiksi tällä tavalla. DNA-fragmentteja voidaan siirtää bakteereista bakteereihin myös erityisten virusten - bakteriofagien - avulla. Tätä kutsutaan transduktioksi. Hedelmöitystä muistuttava prosessi, jota kutsutaan konjugaatioksi, tunnetaan myös: bakteerit kytkeytyvät toisiinsa tilapäisillä putkimaisilla ulokkeilla (copulatory fimbriae), joiden kautta DNA siirtyy "urossolusta" "naarassoluun".

Joskus bakteerit sisältävät hyvin pieniä lisäkromosomeja - plasmideja, jotka voivat myös siirtyä yksilöstä yksilöön. Jos plasmidit sisältävät geenejä, jotka aiheuttavat resistenssiä antibiooteille, ne puhuvat infektioresistenssistä. Se on lääketieteellisesti tärkeä, koska se voi levitä eri lajien ja jopa bakteerisukujen välillä, minkä seurauksena koko esimerkiksi suolen bakteerifloora tulee vastustuskykyiseksi tiettyjen lääkkeiden vaikutukselle.

Jotkut solut muodostavat lepomuotoja: kystat, endosporit, akineetit. Bakteerien tiedetään muodostavan hedelmäkappaleita, jotka ovat usein omituisia kokoonpanoissa ja väreissä. Bakteerien erottuva piirre on niiden kyky lisääntyä nopeasti. "Mestareita" tässä suhteessa ovat kasvibakteerit, joiden syntyaika on noin 8 minuuttia.

Hyvin usein ihminen vierailee kaupassa tai torilla, josta hän ostaa ruokaa itselleen. Kysymys kuuluu, miten niitä myydään ja mitä hän ostaa. Henkilö, joka ei ole perehtynyt "kaupan sanitaarisen järjestelyn" monimutkaisuuteen, ei huomaa, että häntä palveltiin huonosti, eikä hän sitten ymmärrä, miksi hänelle kehittyi terveysongelmia ostetun ruoan syömisen jälkeen. Yhteensopimattomien tavaroiden viaton läheisyys, jopa yksinkertaisesti väärin tarjottu leipä, voi aiheuttaa vakavia ruokamyrkytyksiä ja tartuntatauteja. Ympäristössä - ilmassa, huonekaluissa, keittiövälineissä ja itse tuotteissa - on monia mikro-organismeja, jotka suotuisissa olosuhteissa lisääntyvät nopeasti. Jotkut niistä pystyvät tuottamaan vahvoja myrkkyjä (toksiineja). Usein torilla myydään puolivalmiita lihatuotteita, kanoja sekä makkaroita, juustoa ja maitotuotteita. Mikro-organismit raa'asta ruoasta siirtyvät valmiisiin ruokiin aiheuttaen ruokamyrkytyksen. Tämä voi tapahtua myös käytettäessä keittiölaitteita: veitset, lastat, leikkuulaudat, vaa'at - ensin lihalle ja sitten valmisruokille. Ruoan väärä säilytys jääkaapissa (suljetussa astiassa raakakalan ja muiden tuotteiden viereen) voi myös johtaa salmonellatartuntaan.

Ruoan saastumisen ja sitä kautta ihmisten myrkytyksen todennäköisyys on erityisen suuri loppukesällä ja syksyllä. Tällä hetkellä maan eteläisiltä alueilta tuotujen hedelmien määrä kasvaa useita kertoja, ja niiden myynti kaupunkimarkkinoilla kasvaa, kun taas tällaisten elintarvikkeiden kaupan sääntöjä ei aina noudateta. (Vorobiev A.A. Medical and sanitary microbiology. M. Academy, 2003)

Hedelmät ja vihannekset ovat erityinen elintarvikeryhmä, joka vaatii yksilöllisiä varusteita ja työpaikan. Terveysnormien mukaan hedelmiä ja vihanneksia tulee myydä pöydistä, hedelmien ja vihannesten myynti maasta on kiellettyä, mutta niitä myydään maan päältä kaikilla markkinoilla ja spontaanisti syntyvissä myyntipisteissä. Usein myyntikelpoisen ulkonäön menettäneet hedelmät - rikki tai halkeilevat vesimelonit ja melonit, persikat, aprikoosit, mädät hedelmät - myydään tuoreiden hedelmien rinnalle, mikä alentaa hintaa. Mätä tavara on yhdessä laatikossa, hyvät vihannekset lähellä toisessa. Niiden säilyttäminen samalla hyllyllä ei ole vain hyödykealueen rikkomista. Mädäntyneitä hedelmä- ja vihannestuotteita ei saa myydä ollenkaan. Se sisältää myrkkyjä, jotka edistävät syövän kehittymistä. Hedelmät ovat hyvä ympäristö vaarallisten tartuntatautien patogeenien kehittymiselle, ja tämäntyyppisten tuotteiden kauppaa koskevien sääntöjen rikkominen voi aiheuttaa terveysongelmia monille ihmisille.

Ympäristössä on monia mikro-organismeja, jotka suotuisissa olosuhteissa lisääntyvät nopeasti. Siksi hedelmät ja vihannekset kuuluvat elintarviketuotteiden mustalle listalle, joissa saattaa olla taudinaiheuttajia, jos kauppaa ei ole järjestetty oikein.

Tutkimusta varten hedelmiä ja vihanneksia ostettiin kaupungin markkinoilta ja vähittäiskaupoista. Hedelmiä ostettiin: banaaneja, omenoita, sitruunoita, mandariinipäärynöitä, kakija, rypäleitä ja vihannes - tomaatti. Jokainen hedelmä tai vihannes laitettiin erilliseen muovipussiin, jotta vältetään kosketus muiden hedelmien kanssa. Valmistettiin kiinteät ravintoalustat, jotka kaadettiin aikaisemmin petrimaljoihin.

Ravintoalustan tulee sisältää kaikki bakteerien kasvuun ja kehitykseen tarvittavat aineet. Ravinnealustojen raaka-aineet otettiin Surgutin terveys- ja epidemiologiselta asemalta. Pääasiassa käytettiin agar-elatusaineita erilaisilla täyteaineilla ja yleisravintoalustoja.

Eri mikro-organismien apuaineita lisätään agariin. Endoagar - kaikki mikro-organismit voivat lisääntyä täällä, koska se on yleinen ravintoalusta monille bakteereille. Keltainen agar on keltuainen-suola-alusta, jolla vain stafylokokit säilyvät hengissä. Kaikki muut mikro-organismit - sekä vaarattomat että patogeeniset - eivät siedä suolaa. Stafylokokki voi kasvaa sellaisella alustalla. Pääasia on, millainen hän on? Loppujen lopuksi stafylokokkeja on monia, ja niistä vain yksi on patogeeninen - aureus, joka aiheuttaa tulehdusta, mukaan lukien sepsiksen. Toiset ovat vaarattomia ihmisille: esimerkiksi Staphylococcus epidermidis on poikkeuksetta kaikkien ihmisten iholla.

Sabouraud'n ympäristö on kasvualusta homeen ja hiivamaisten sienten kehittymiselle, joiden itiöt ovat levittäytyneet pesemättömillä ihmiskäsillä, esineiden pinnoilla, joukkoliikenteen kaiteilla ja mahdollisesti hedelmillä. Epämiellyttävimmät patogeenisistä hiivamaisista sienistä ovat Candida-suvun sienet, jotka vaikuttavat ihoon, hiuksiin, kynsiin ja jopa keuhkoihin.

Vismuttisulfiittiagar - alustan ominaisuudet perustuvat mikro-organismien kykyyn tuottaa rikkivetyä, joka reagoi vismuttisitraatin kanssa ja muodostaa mustan yhdisteen - vismuttisulfidin. (Egorova N.S. Mikrobiologian työpaja.) Ennen koetta petrimaljat steriloidaan, kaikki testit suoritetaan steriileissä lääketieteellisissä käsineissä, pöytä käsitellään alkoholilla. Petrimaljat on peitetty kansilla ja numeroitu; jokainen numero vastaa tiettyä hedelmä- tai vihannessatoa. Kylvö suoritetaan erityisellä steriilillä tikkulla tai bakteriologisella silmukalla, joka esilämmitetään alkoholilampun liekissä. Rikastusviljelmä hajotetaan silmukalla tai vanupuikolla käyttäen uupumusmenetelmää. Kylvön jälkeen kaikki kupit asetetaan lämpimään (t 37 C) kuivaan paikkaan.

Bakteerien kasvun jälkeen

Putrefactive proteus ja E. coli löydettiin tomaateista ja viinirypäleistä sekä ihmisistä. Jos Proteus joutuu suolistoon, se aiheuttaa myrkytyksen. Escherichia coli voi aiheuttaa akuutteja suoliston häiriöitä. Lisäksi ilmaantui ei-patogeenisiä stafylokokkeja ja homesieniä.

Kun kädet oli pesty juoksevan veden alla saippualla ja harjalla, ravinneväliaineisiin ilmestyi vain ei-patogeenisiä stafylokokkeja (sisäilmassa olevia bakteereja). Staphylococcus aureus on ilmaantunut aiheuttaen tulehdusta sepsikseen asti ja homesieniä mandariineilla, kakiilla, päärynöillä ja banaaneilla - taudinaiheuttajia on löydetty - ns. nahkaisia ​​- Candida-suvun sieniä, joista voi saada erilaisia ​​ihoa sairaudet ja jopa sisäinen keuhkokuume.

Stafylokokit ja streptokokit edistävät erilaisten märkivien tulehdusprosessien, paiseiden, kystiitin, nielutulehduksen ja paksusuolentulehduksen esiintymistä. Hiivan kaltaisia ​​sieniä löydettiin omenoista, päärynöistä, viinirypäleistä ja banaaneista peräisin olevista ravintoaineista. Ravintoalustoille kasvoi lukuisia homeita, E. coli, aureus ja ei-patogeeniset stafylokokit rypäleistä. Rypäleiden pesun jälkeen lämpimän juoksevan veden alla sitruunahappoa lisäten, E. coli sekä aureus ja ei-patogeeniset stafylokokit katosivat. Punataudin taudinaiheuttajia löydettiin vain mandariineista ja kakiista. Lämpimällä juoksevalla vedellä pesun jälkeen punatautibasilli katosi toisessa viljelmässä. Salmonelloosin taudinaiheuttajia ei löytynyt. Vaikka kukaan ei voi taata, että ne eivät näy muissa hedelmissä. Periaatteessa hedelmät voivat säilyttää:

• tuberkuloosibakteerit (vaikka ne ovat herkkiä kirkkaalle auringonvalolle);
• A-hepatiittivirukset elävät useita kuukausia kuivassa tilassa;
• Punatautien taudinaiheuttajat pysyvät aktiivisina vihreillä kaksi päivää, päärynöillä ja omenoilla kolme päivää, kakiilla noin neljä päivää, viinirypäleillä viikon ja tomaateilla jopa kahdeksan päivää.

Ihmiskeholla on suojakeinoja taudinaiheuttajia vastaan:

• iholla, ihon vuodon muodossa huokosista;
• ihmisen syljessä on emäksinen ympäristö, jossa monet mikro-organismit ja bakteerit tappavat aineet eivät selviä;
• veri sisältää vasta-aineita ja leukosyyttejä, jotka taistelevat bakteereja vastaan ​​fagosytoosiprosessin kautta;
• Ihmisen mahaneste sisältää suolahappoa ja siksi sen ympäristö on hapan, jossa monet bakteerit eivät myöskään voi lisääntyä.

Mutta on kuitenkin ihmisiä, joiden immuunijärjestelmä on heikentynyt. Nämä ovat yleensä lapsia, vanhuksia sekä ihmisiä, jotka ovat sairastaneet ja voivat muodostaa erityisen riskiryhmän, kun henkilökohtaisen hygienian sääntöjä ei noudateta, hedelmät voivat aiheuttaa erilaisia ​​​​tartuntatauteja. (Steiner R., Edelberg E., Ingrm J., World of Microbes)

Markkinoilta ostetut hedelmät ja vihannekset ovat todellakin erittäin likaisia. Tutkimus osoitti erilaisten mikro-organismien esiintymistä hedelmissä, mukaan lukien patogeeniset. Hedelmistä löydettiin erilaisia ​​homeita, mukaan lukien Candida, Staphylococcus aureus, Streptococcus, Proteus putrefactive ja E. coli. Ihmisen kädet ja muut esineet voivat sisältää erilaisia ​​bakteereja, joten kädet on pestävä saippualla ja vedellä ennen ruokailua. Ihmiskeholla on suojakeinoja patogeenisiltä mikro-organismeilta iholla, syljessä, veressä, mahanesteessä, mutta heikentyneen immuunijärjestelmän omaavat - lapset, vanhukset sekä sairauden sairastaneet - voivat muodostaa erityisen riskiryhmän, kun hedelmät voivat aiheuttaa erilaisia ​​sairauksia, jos henkilökohtaisia ​​hygieniasääntöjä ei noudateta.

Hygienian ylläpitäminen ja laadukkaan ruoan syöminen ovat avain ihmisten terveyteen ja pitkäikäisyyteen.

• Älä syö likaisia ​​hedelmiä ja vihanneksia.
• Pese hedelmät ja vihannekset huolellisesti harjalla ja huuhtele sitten juoksevalla vedellä.
• Ennen tuoreiden hedelmien ja vihannesten laittamista jääkaappiin, ne on pestävä, koska jopa alhaisissa lämpötiloissa bakteerit voivat "ryömii" likaisista hedelmistä ja vihanneksista muihin jääkaapissa säilytettyihin elintarvikkeisiin.
• Kädet tulee pestä huolellisesti saippualla ja lämpimällä vedellä ennen ruokailua.

Elävä yksinkertainen mikro-organismi, jolla on solurakenne, on bakteeri. Mutta yksinkertaisuudestaan ​​​​huolimatta se on yksi mielenkiintoisimmista tutkittavista. Kaikki bakteerit pystyvät lisääntymään fissiolla.

Tiedemiehet ovat aina olleet kiinnostuneita bakteerien lisääntymisestä. Bakteerien tutkimusta ja tarkkailua suorittaa biologian mikrohaara - bakteriologia.

Tällä hetkellä noin kymmenentuhatta bakteerilajia on jo tutkittu ja kuvattu. Mutta uskotaan, että todellisuudessa heidän lukumääränsä on miljoonia.

Ne ympäröivät meitä koko elämämme, niitä löytyy vedestä, maasta, kehostamme ja jopa ilmakehästä. Bakteerien elämäntapa on omalla tavallaan ainutlaatuinen. Niiden erikoisuus on, että toisin kuin sienillä, bakteereissa ei ole selkeästi määriteltyä ydintä.

Mikroskooppisessa tutkimuksessa voidaan todeta, että. Esimerkiksi kokit ovat muodoltaan pyöreitä, klamydiat ovat pallomaisia ​​ja mykoplasmat ovat pullon tai langan muotoisia.

Heillä, kuten koko ihmiskunnalla, on makromolekyyli nimeltä DNA (deoksiribonukleiinihappo). Bakteerien DNA on vastuussa geneettisen tiedon tallentamisesta ja siirtämisestä mikro-organismien sukupolvelta toiselle. Bakteerien aineenvaihdunta (aineenvaihdunta) on lähes sama kuin monien elävien organismien.

Bakteerien roolia biosfäärissä ja elämässämme ei voi aliarvioida. Esimerkiksi maaperän hedelmällisyys saavutetaan maaperän bakteerien aktiivisella työllä ja jätetuotteilla. Maataloudessa lannoitteita luodaan näihin tarkoituksiin.

Heillä on myös oma roolinsa ihmisen elämässä. On bakteereja, jotka voivat vahingoittaa ihmisiä, kuten E. coli. Sekä hyödyllinen lakto ja bifido, jotka ovat ihmisen mikroflooran komponentteja.

Kaikki tietävät sellaiset sanat kuin probiootit ja prebiootit.

Joten miksi niitä vielä tarvitaan?

Probiootit auttavat ruoansulatuskanavaamme suorittamaan päivittäisiä toimintojaan - sulattamaan ruokaa, luomaan paikallista immuniteettia ja tuottamaan hormoneja, kuten serotoniinia.

On mikro-organismeja, jotka ovat tuholaisia ​​ihmisille. Monet bakteerit ovat patogeenisiä ja voivat aiheuttaa sairauksia ja bakteeri-infektioita. Esimerkiksi tuberkuloosi, kurkkumätä, hinkuyskä, kurkkumätä, tetanus ja kolera. Niitä on monia, ja nykyaikainen lääketiede on jo oppinut voittamaan useimmat niistä.

Bakteerien kasvuun ja kehitykseen vaikuttavat tekijät:

• Kosteustaso
• Valaistus
• pH-taso
• Ympäristön koostumus
• Lämpötila

Tarkastellaanpa niistä tärkeimpiä, niiden vaikutusta jakautumiseen ja lisääntymiseen.

Bakteerisolut tarvitsevat tietyn prosenttiosuuden kosteustasosta kasvaakseen ja kehittyäkseen. Bakteerit tarvitsevat tätä ylläpitääkseen elintoimintojaan. Lähes kaikki bakteerit ja elävät organismit rakastavat kosteutta.

Tällaisissa olosuhteissa ne tuntuvat hyvältä. Jos kosteustaso putoaa yhtäkkiä alle 20 %, tämä johtaa tuhoisiin ja kehitystä pysäyttäviin seurauksiin.

Happamuus ja pH – tasapaino

Happamuus vaikuttaa lähes hallitsevaan rooliin bakteerien kehitykseen. Se on yleensä merkitty pH-merkillä ja ottaa huomioon alueen nollasta neljääntoista. Kasvua varten vaaditaan raja-arvot 4 - 9. Klo 9 melkein kaikki meille tutut mikro-organismit lopettavat kasvun.

Suurimmaksi osaksi ne lopettavat kasvun jo pH:ssa 4. Neutraalia happamuutta pidetään ihanteellisena elinympäristönä.

• Hapan ympäristö - pH 0 - 6
• Alkalinen ympäristö - pH 8-14
• Neutraali ympäristö - 7,07 pH.

Maitohappobakteerit (acidophilus) kannattaa korostaa erikseen. He rakastavat hapanta ympäristöä ja joutuessaan siihen, esimerkiksi maitoon, he alkavat toimia erityisellä tavalla muuntaen hiilihydraatteja maitohapoksi. Ne ovat tärkeimpiä ihmisen mikroflooralle hyödyllisiä probiootteja sisältävien tuotteiden tuottajia.

Asidofiilien hyödyllisiä ominaisuuksia käytetään myös lääkkeissä. Tutkijat ovat löytäneet positiivisia ominaisuuksia ja käyttävät niitä lääkkeiden valmistuksessa paitsi suolistoon, myös moniin muihin elimiin. Naiset käyttävät usein kotitaloudessa bakteerien hyödyllisiä ominaisuuksia.

Monet ihmiset tekevät joka vuosi valmisteluja ja käänteitä tulevaan kauteen ilman vihanneksia ja hedelmiä. Alentamalla happamuutta lisäämällä etikkaa, se luo happaman ympäristön. Näin saamme aikaan patogeenisten mikro-organismien kuoleman.

Muutokset näissä tekijöissä johtavat bakteerien kuolemaan, lisääntyneeseen lisääntymiseen tai mutaatioon.

Suotuisissa olosuhteissa bakteerit jakautuvat ja lisäävät siten niiden populaatiota kahdenkymmenen minuutin välein. Kun auringonvalo lisääntyy säteille altistumisesta, lisääntyminen pysähtyy. Jotkut bakteerit jopa reagoivat planeetan magneettikenttään.

Bakteerit muodostavat ihmisen normaalin mikroflooran ja niitä esiintyy iholla, limakalvoilla ja jopa ihmisen sisällä, esimerkiksi suolistossa. Bakteereja on jopa ilmassa. Voisi sanoa, että koko maailmamme on bakteeri omalla tavallaan.

Bakteereilla on erilaisia ​​lisääntymismenetelmiä, joillakin ei ole sukupuolista prosessia ja ne lisääntyvät orastumalla tai poikittaisfissiolla. Toisilla on seksuaalinen prosessi, mutta alkeellisimmassa muodossa.

Saadaksesi käsityksen tämän mikro-organismin elinkaaresta, sinun on tutkittava kahdeksan kehitysvaihetta:

Ensimmäinen vaihe

"Latentti"– lepovaihe, joka kestää kasviympäristöön asettumisesta siihen asti, kunnes populaatio alkaa lisääntyä (noin 60 minuutista 120 minuuttiin). Vauhti on suoraan verrannollinen ympäristöolosuhteisiin.

Toinen vaihe

"Jäljentämisen viive"- lisääntymisprosessi tapahtuu, solut lisääntyvät ja jakautuvat nopeasti ja kasvavat suurella nopeudella. Kesto jopa 120 minuuttia.

Kolmas vaihe

"Logaritmit"– Tämä on aktiivisen lisääntymisen vaihe. Tässä vaiheessa saavutetaan suurin mahdollinen bakteerien kehitys ja jakautuminen. Jako tapahtuu edetessä. Kahdesta neljään soluun. Neljästä kahdeksaan solua. kahdeksasta kuuteentoista jne.

Neljäs vaihe

"Negatiivinen kiihtyvyys"– lisääntymisnopeus laskee jyrkästi ja kuolleisuus lisääntyy. Kesto on 100-120 minuuttia.

Viides vaihe

"Kiinteä maksimi"- vaihe, joka on luotu solujen lisääntymistä varten. Lisääntyminen kiihtyy jälleen ja kattaa aiemmin kuolleiden solujen määrän.

Kuudes vaihe

"Kuoleman kiihtyvyys"– Tämän vaiheen nimestä voidaan päätellä, että kuolleiden bakteerien määrä on monta kertaa suurempi kuin elossa olevien solujen määrä, voidaan sanoa niukan olemassaolon vaiheeksi.

Seitsemäs vaihe

"Logaritminen tuomio"– solut kuolevat samalla nopeudella, samaan aikaan jakautumisprosessi ensin hidastuu ja sitten pysähtyy kokonaan.

Kahdeksas vaihe

Tunnettu "salmonella" aiheuttaa vakavan tartuntataudin, salmonelloosin. Se myös kehittyy tietyissä olosuhteissa. Sen kehittyminen vaatii 37 celsiusasteen lämpötilan. Ja jopa jäähtyneessä tilassa ne voivat olla lepovaiheessa, jolloin ne voivat jakautua jopa 140 päivää eivätkä kuole.

Jos salmonellalla saastuneelle tuotteelle ei tehdä tarvittavaa lämpökäsittelyä, ihmisen tartuntaa ei voida välttää. Salmonelloosin infektioon liittyy kaikki "epämiellyttävät" myrkytysoireet.

Yleisessä käytössä olevalla tuotteella on kaikki mahdollisuudet saastua. Ruoan valmistuksessa on myös oltava tarkkana. Jos et ole varma, että veitsi on puhtaalla pöydällä, on parempi olla laiminlyömättä sen pesemistä uudelleen. Raakan lihan leikkaamiseen käytetty veitsi tulee pestä välittömästi, jotta sitä ei käytetä vahingossa muihin tuotteisiin.

Kotona on mahdotonta tietää etukäteen, onko liha saastunut. Bakteeri ei muuta tuotetta. Tuotteen maku, väri ja ulkonäkö pysyvät samoina. Useimmiten salmonellaa löytyy kananmunista, maidosta ja lihasta.

Ajan myötä monet kannat ovat mutatoituneet ja tulleet vastustuskykyisiksi perusdesinfiointiliuoksille ja vanhentuneille antibiooteille. Salmonella on niin sitkeä, että se voi elää ja elää avovesissä noin viisi kuukautta ja kananmunissa lähes koko vuoden.

Kotieläinten tauti kulkee ilman oireita ja kasvattajat eivät useimmiten tiedä taudista.

Voit saada salmonelloositartunnan ainakin kahdella tavalla:

1. Yhteydenotto - kotitalousmenetelmä– tartunta leviää sairaalta toiselle.
2. Ruokamenetelmä– infektio maitotuotteiden, pesemättömien munien tai raa'an lihan kautta.

Mikro-organismien elämän rakenteen, kehityksen, kasvun ja lisääntymisen ymmärtämisen jälkeen kysymys ”mitä varten bakteerit ovat” katoaa itsestään. Kaiken elävän olennon ytimessä ovat bakteerit. Jokainen kehossamme ja kodissamme elävä mikro-organismi suorittaa tehtävänsä.

On useita tekijöitä, joilla on merkittävä vaikutus. Tärkeimpiä syitä ovat:

• lämpötila;
• ympäristön kemiallinen koostumus;
• happamuus (taso, pH);
• kosteus;
• valoa.

Yhden tai useiden olosuhteiden muuttaminen voi tukahduttaa tai nopeuttaa bakteerin kehitystä, pakottaa sen sopeutumaan uuteen ympäristöön tai johtaa kuolemaan.

Prokaryoottien kohdalla kasvun ja kehityksen käsitteet ovat lähes identtiset. Ne tarkoittavat, että elämänprosessissa yksittäinen mikro-organismi tai bakteeriryhmä syntetisoi solumateriaalia (proteiinia, DNA:ta, RNA:ta), minkä seurauksena sytoplasminen massa lisääntyy. Kasvu jatkuu jonkin aikaa, kunnes solusta tulee lisääntymiskykyinen, minkä jälkeen bakteerien kehitys pysähtyy.

Lisääntymiselle on ominaista kyky lisääntyä itse. Tämän prosessin tulos on mikro-organismien määrän kasvu tilavuusyksikköä kohti, eli populaatio kasvaa.

Kaikki solun aineet ja rakenteet voivat kasvaa ja kehittyä suhteessa. Tässä tapauksessa mikrobiologit puhuvat tasapainoisesta kasvusta. Se ei ole sitä, jos ympäristön ominaisuudet muuttuvat. Sitten tietyt aineenvaihduntatuotteet alkavat vallita ja muiden aineiden tuotanto pysähtyy. Tietäen tämän mallin tutkijat tekevät kasvuprosessista tarkoituksella epätasapainoisen syntetisoidakseen hyödyllisiä yhdisteitä.

Bakteerisolun elinkaari

Mikro-organismin solun jakautumiselle, jonka kautta lisääntyminen tapahtuu, on ominaista melko lyhyt aikajakso. Mikrobipesäkkeen muodostumisnopeuteen vaikuttavat kaikki edellä luetellut tekijät. Riittävän ravitsevassa ympäristössä halutulla pH-tasolla ja optimaalisessa lämpötilassa syntyaika voi vaihdella 20 minuutista puoleen tuntiin. Juoksevassa vedessä kehitysjakso voidaan lyhentää 15–18 minuuttiin.

Ihanteelliset olosuhteet, jotka takaavat tällaisen nopean kasvun, ovat melko harvinaisia: tarvittavaa ravintoa ei ole, ja kerääntyvät hajoamistuotteet häiritsevät. Jos skenaario, jossa on parhaat olosuhteet bakteerien lisääntymissyklille, toteutuisi, niin vuorokaudessa vain yksi E. coli -solu muodostaisi laajan, useita kymmeniä tuhansia tonneja painavan pesäkkeen!

Mikro-organismien kasvua tutkittiin suljetuissa säiliöissä, joissa vedessä ollessaan bakteerit eivät heti alkaneet kehittyä ja lisääntyä. Vasta saatuaan ravintoalustaan ​​ne sopeutuivat uusiin olosuhteisiin jonkin aikaa. Lisääntyminen tapahtui vähitellen, kunnes se alkoi laantua ja pysähtyi kokonaan. Nämä havainnot mahdollistivat tiettyjen kehitysvaiheiden tunnistamisen, jotka muodostavat bakteerien yleisen elinkaaren.

1. Alkuvaiheelle on ominaista solujen kasvun ja jakautumisen puuttuminen. Sopeutumisprosessi on käynnissä (1-2 tuntia).
2. Intensiivisen kasvun ajanjaksoa kutsutaan viivevaiheeksi. Solunjakautuminen alkaa, mutta toistaiseksi hyvin hitaasti. Tämän kehitysvaiheen kesto on erityyppisille bakteereille yksilöllinen. Lisäksi ympäristöolosuhteet vaikuttavat sen esiintymisaikaan.
3. Kolmannelle vaiheelle on ominaista intensiivisen lisääntymisen alkaminen, jonka nopeus kasvaa eksponentiaalisesti.
4. Sukupolvijakso alkaa kasvaa neljännen vaiheen alkua kohti. Mutta ravintoaine on ehtynyt, ja aineenvaihduntatuotteiden pitoisuus siinä kasvaa. Lisääntymisnopeus hidastuu ja osa soluista kuolee.
5. Tälle syklin vaiheelle on tunnusomaista uusien solujen ja kuolleiden mikro-organismien määrän välisen yhtäläisyysmerkin säilyminen. Väkiluku jatkaa lievää kasvuaan.
6. Kuudes ja seitsemäs vaihe täydentävät kehityssyklin. Tämä on solukuoleman aika, kuolevien solujen määrä alkaa hallita.
7. Viimeisessä kahdeksannessa vaiheessa bakteerien elinkaari päättyy. Kuolleisuus laskee, mutta epäsuotuisten ympäristötekijöiden vaikutuksesta kuolema jatkuu.

Kuvatut vaiheet vastaavat virtaamatonta bakteeriviljelmää. Kasvun hidastumisen estämiseksi ympäristöön voidaan jatkuvasti tuoda uusia ravintoaineita poistaen siitä aineenvaihduntatuotteita. Tämä mahdollistaa sen, että tarvittavat mikro-organismit ovat jatkuvasti kehitysvaiheessa. Tätä virtausperiaatetta käytetään esimerkiksi akvaariossa.

Kosteus välttämätön edellytys mikro-organismien elämälle

Kasvatakseen ja kehittyäkseen bakteerit tarvitsevat ympäristönsä kosteustason pysymisen tietyllä tasolla. Vedellä on tärkeä rooli aineenvaihdunnassa, se auttaa ylläpitämään normaalia osmoottista painetta bakteerisolussa ja tekee siitä elinkelpoisen. Siksi melkein kaikki prokaryootit ovat kosteutta rakastavia, ja tämän indikaattorin pudotusta alle 20 %:n arvoon pidetään kasvua tuhoavana tekijänä.

Mitä vähemmän vettä on ympäristössä, sitä passiivisempi lisääntymisprosessi on. Tämä väite on helpoimmin todennettavissa elintarvikkeissa: ne kestävät paljon pidempään kuivina. Mutta tämä käsittely- ja varastointimenetelmä ei ole yleinen. Kuivaus hidastaa joidenkin bakteerien ja mikrobien kasvua, mutta on niitä, jotka säilyttävät toimintakykynsä.

Keskihappamuuden vaikutus bakteerien elinkykyyn

Ympäristön happamuus on yksi tärkeimmistä mikro-organismien kasvun ja kehityksen indikaattoreista. Sitä merkitään symbolilla pH ja sitä pidetään alueella 0 - 14. Happamat ympäristöt vastaavat arvoja 0 - 6, emäksisessä ympäristössä indikaattori vaihtelee välillä 8 - 14 ja neutraalin pisteen katsotaan olevan pH 7,07. Mikro-organismien kehittymisen optimi on neutraalia ympäristöä kuvaavat luvut.

pH-alue 1-11 on raja, jolla jotkut bakteerit onnistuivat selviytymään. Mutta suurimmaksi osaksi niiden kasvu pysähtyy happamuusasteella 4. Jos pH-arvoksi määritetään 9, niin melkein kaikki tunnetut mikro-organismit lopettavat lisääntymisen. Eli bakteerien kehittymisen ja kasvun kannalta on tärkeää, että happamuus on välillä 4-9.

On olemassa prokaryoottien tyyppi, jolle on elintärkeää, että pH on mahdollisimman hapan. Niitä kutsutaan asidofiilisiksi ja ne kuuluvat maitohappobakteerien tyyppiin. Kun he löytävät itsensä maidosta, he alkavat muuntaa sen sisältämiä hiilihydraatteja maitohapoksi. He ovat tärkeitä osallistujia probioottisten tuotteiden hankintaprosessissa.

Maitohappoasidofiilisten mikro-organismien hyödyllisiä ominaisuuksia käytetään myös lääkkeiden luomiseen. Niillä on myönteinen vaikutus suoliston toiminnan lisäksi myös moniin muihin sairauksiin. Jokainen kotiäiti käyttää pH-arvon alentamista ruoan säilyttämiseksi talveksi. Etikan lisääminen luo happaman ympäristön, jossa patogeeniset mikro-organismit eivät voi selviytyä.

Joillekin maitohappobakteereille on kasvu- ja kehitysprosessin aikana ominaista happosynteesi niin suurissa määrissä, että pH laskee kriittiselle tasolle ja ne lakkaavat kehittymästä tai kuolevat. Siellä on myös todellisia ennätyksenhaltijoita selviytymiseen ja menestyksekkääseen toimintaan happamissa ympäristöissä. Siten optimaalisella pH-arvolla 2,5 voi kehittyä happamuusasteella 0,9 maitohappo-happobakteeri Thiobacillus thooxidans.

Mitä mikro-organismeille tapahtuu bakterisidisen vaiheen aikana?

Jos ihanteellisissa olosuhteissa bakteerit kykenevät kehittymään hyvin nopeasti, niin miksi esimerkiksi tuoreessa maidossa ne eivät kasva vähään aikaan? Ympäristö on varsin suotuisa, ja jopa aseptiset lypsyolosuhteet eivät sulje pois suuren määrän mikro-organismeja. Mutta tuore maito sisältää lakteniinia - bakteereja tappavia aineita, jotka voivat estää bakteerien kehittymisen tietyn ajan.

Lakteniinien vaikutus on niin voimakas, että monet mikro-organismit eivät vain hidasta kasvuaan, vaan myös kuolevat. Niiden toimintajakso, jota kutsutaan bakterisidiseksi vaiheeksi, päättyy vähitellen. Tämä riippuu maidossa olevien bakteerien alkuperäisestä määrästä ja tuotteen lämpötilan noususta. Lakteniinien vaikutus voi kestää 2-40 tuntia. He yrittävät pidentää bakterisidistä vaihetta ja jäähdyttää maitoa. Sen päättymisen jälkeen mikrobien ja bakteerien kasvu jatkuu.

Vaikka maidossa oli aluksi pieni määrä maitohappomikro-organismeja, ne alkavat vähitellen hallita. Ja happamoitumisen estämiseksi ja haitallisista bakteereista eroon pääsemiseksi käytetään lämpökäsittelymenetelmiä. Kuumennus, keittäminen ja muut lämpökäsittelyt ovat toinen tapa poistaa ei-toivottu mikrofloora tuotteista. Ja voimme nimetä toisen tärkeän ympäristön komponentin, joka vaikuttaa bakteerien kasvuun ja kehitykseen - lämpötila.

Mitä mesofiilit pelkäävät?

Bakteerien rakenteelliset ominaisuudet sulkevat pois mekanismit, jotka voisivat säädellä lämpötilaa. Siksi ne ovat hyvin riippuvaisia ​​siitä, kuinka paljon heidän ympäristönsä jäähtyy tai lämpenee. Lämpötila-asetusten mukaan prokaryootit jaetaan yleensä:

• Psykrofiilit – matalien lämpötilojen ystävät (0-35°C, optimaalinen 5-15°C).
• Termofiilit - he suosivat korkeita lämpötiloja (40–80 °C ovat hyväksyttäviä olosuhteita, mutta optimaalinen arvo on 55–75 °C).
• Mesofiilit. Näitä ovat useimmat bakteerit, mukaan lukien patogeeniset. Niiden kasvu ja kehitys vaativat 30–45°C lämpötilaa. Niiden eloonjäämisalue on paljon laajempi (40 - 80 °C), mutta vain optimaalisessa elämänvaiheessa toiminta on aktiivisinta.

Lämpötilan nousun tai laskun suora vaikutus mikroflooran kehitykseen auttaa torjumaan sen läsnäoloa tuotteissa. Tämä hoitotoimenpide on erityisen tärkeä botulismin ehkäisyn yhteydessä.

Clostridium botulinum tai Toinen syy tuotteiden huolelliseen lämpökäsittelyyn

Kasvu- ja kehitysprosessissa jotkut mikro-organismit pystyvät tuottamaan aineita, jotka ovat erityisen vaarallisia ihmisten terveydelle - myrkkyjä. Clostridium botulinum -bakteeri aiheuttaa botulismia, joka on todennäköisesti kuolemaan johtava. Bakteereja on kahdenlaisia:

• kasvullinen;
• itiö

Botulismin vegetatiivinen variantti ei ole niin vaarallinen. Mikro-organismi, jolla on tällainen olemassaolo, kuolee, kun tuotetta on keitetty 5 minuuttia. Mutta botulismi-itiöt kuolevat vasta viiden tunnin hoidon jälkeen, ja lämpötilan on saavutettava tietty piste. Itiöt ovat eräänlainen suojakuori, joka säilyttää lepotilassa olevan bakteerin pitkään. Muutaman kuukauden kuluttua ne itävät ja botulismi "herää".

Itiöt varastoivat arvokasta lastinsa luotettavasti sekä kylmissä olosuhteissa että ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta. Kriittinen lämpötila on 80 °C botulismin vegetatiiviselle muodolle ja pidempi käsittely 120 °C:ssa itiömuodolle. Kotiäidit eivät aina noudata näitä olosuhteita purkittaessaan tuotteita, joten voit saada tartunnan myös väärin valmistetusta kotitölkeestä.

Seuraavat ensimmäiset merkit ovat tyypillisiä botulismille:

• kipu vatsan keskiosassa;
• ripulikohtaukset (3-10 kertaa päivässä);
• päänsärky;
• heikkouden, huonovointisuuden ja väsymyksen tunne;
• säännöllinen oksentelu;
• korkea ruumiinlämpö (jopa 40 °C).

Botulismin puhkeaminen on hieman harvinaisempaa, mutta siihen voi silti liittyä näköhäiriöitä, esineiden näön hämärtymistä, sumua tai täpliä silmien edessä ja aiemmin ilmentämätöntä kaukonäköisyyttä. Hengitysvaikeudet ja nielemisvaikeudet ovat muita mahdollisia oireita.

Botulismin komplikaatiot ilmenevät sekundaaristen bakteeri-infektioiden muodossa, esimerkiksi keuhkokuume, pyelonefriitti, sepsis, märkivä trakeobronkiitti. Rytmihäiriöitä voi kehittyä, ja myosiitti vaikuttaa pohkeen ja reisien lihaksiin. Sairaus kestää noin kolme viikkoa, ja asiantuntevan ja oikea-aikaisen botulismin hoidon seurauksena näkö- ja hengitystoiminnot palautuvat ja nielemiskyky palautuu.

Miten bakteerit kasvavat ruoassa?

Kaikella ihmisen syömällä ruoalla on oma mikroflooransa. Se voidaan jakaa kahteen tyyppiin:

• spesifinen - nämä ovat mikro-organismeja, jotka on lisätty tarkoituksella antamaan tiettyjä maku- tai aromaattisia ominaisuuksia;
• epäspesifinen - se koostuu bakteereista, jotka ovat päässeet tuotteeseen vahingossa (hygieniajärjestelmää ei noudatettu tehtaalla tai varastossa, säilyvyys- ja käsittelysääntöjä rikottiin).

Samaan aikaan patogeenisten prokaryoottien eri edustajat suosivat omia erityisiä tuotteitaan. Esimerkiksi salmonella syö innokkaasti kananmunia, lihaa ja maitoa. Infektiovaara piilee siinä, että tuotteen puhtautta ei voida varmistaa sen ulkonäön perusteella. Saastuneen lihan, eläimenosien tai jauhelihan salmonella ei muuta niiden väriä, makua tai hajua millään tavalla. Jos tällaisista raaka-aineista valmistettuja ruokia ei käsitellä asianmukaisesti, sairaus on väistämätön.

Salmonellasauvat vaativat 37°C:n lämpötilan kehittyäkseen, ne eivät muodosta itiöitä tai kapseleita, mutta kestävät hyvin ympäristöolosuhteita. Jopa 0 °C:seen jäähdytetyssä lihassa ne säilyvät jopa 140 päivää. Tässä tapauksessa kyky jakaa ei menetä. Avoimissa altaissa salmonella säilyy elinkelpoisena noin 4 kuukautta ja linnunmunissa noin vuoden. Useimmat kannat selviävät altistumisesta antibiooteille ja desinfiointiaineille.

Salmonella, joka on tartunnan aiheuttaja, elää useimmiten tuotantoeläinten kehossa. Tauti esiintyy ilman oireita lehmillä, hevosilla, lampailla, sioilla tai linnuilla. Taudinaiheuttajat erittyvät virtsaan, sylkeen, ulosteisiin ja nenän limaan, mutta useimmiten ihmiset saavat tartunnan maidon, lihan tai munien kautta (ruokareitti). Salmonella voi tarttua myös jo sairaalta (kontakti- ja kotitartunta).

Siipikarjan tai eläimen liha voi saastua kuljetuksen tai käsittelyn aikana. Jotta salmonella ei aiheuta sairauksia, voit kotona noudattaa vain yksinkertaisia ​​​​sääntöjä suoliston infektioiden ehkäisyyn.

• korkealaatuinen lihan, kalan, kananmunien ja maidon jalostus;
• puolivalmiiden lihatuotteiden, jalostamattomien tuotteiden ostaminen yksityisiltä tiloilta vain, jos SES:stä on päätelmä turvallisuudesta;
• henkilökohtaisen hygienian sääntöjen noudattaminen;
• Erilliset laitteet raakojen ja kypsennettyjen ruokien leikkaamiseen auttavat sinua välttämään salmonellan kantajaksi.

Maatilojen ja asianomaisten valvontaviranomaisten on jatkuvasti seurattava eläinten elinoloja, terveyttä ja tuotteiden (erityisesti lihan) laatua ulostulossa.

Akvaarion veden tilaa parantavat valmisteet hajottavat orgaanista ainesta ja pysäyttävät levien lisääntymisen ja kasvun. On myös ratkaisuja, jotka voivat palauttaa happamuuden ja ylläpitää sen vaaditulla tasolla. Mutta ne ovat tehokkaita vain, jos akvaario ei ole huonokuntoinen ja suodatinmateriaalit korvataan uusilla.

Erikoisvalmisteilla voidaan myös nopeuttaa typen siirtymistä yksinkertaiseen muotoon ja vähentää veden kovuutta. Niiden akvaariossa luoma biologinen tasapaino varmistaa, että jätetuotteiden muodostumisnopeus on yhtä suuri kuin niiden poistumisnopeus. Ja vedessä, jossa jäte ei ole saastunut, hyödylliset bakteerit kehittyvät ja toimivat helposti.

Ns. lähtömikro-organismit sisältyvät valmisteisiin lepotilassa. Heti kun ne ovat akvaariossa, ne aktivoituvat. Ne leviävät veteen ja muuttavat maaperän tehokkaaksi biosuodattimeksi. Muut lajit alkavat muuttaa nitriittejä ja ammoniakkia nitraateiksi. Tämä takaa vesiympäristön korkean laadun.

Tiivistetyt suspensiot toimivat erittäin tehokkaasti akvaariossa; seuraavat tuotemerkit ovat suosittuja:

• Tetra.
• Dennerle.
• Sera.
• Aqua Med.

Bakteerien kehittyminen ja kasvu voidaan tehdä kontrolloiduksi prosessiksi, minkä vuoksi näihin prosesseihin vaikuttavien tekijöiden tunteminen on niin tärkeää. Eikä sinun tarvitse olla erittäin erikoistunut asiantuntija ollaksesi kiinnostunut mikro-organismien elämäntoiminnasta - niiden taattu läsnäolo kaikkialla antaa sinun soveltaa saatavilla olevaa tietoa pätevästi jokapäiväisessä elämässä.