Dom > Razmjena iskustava

Pokretljivost bakterija. Klizne bakterije

Sadržaj teme "Sistematika živih organizama. Taksonomija. Nomenklatura. Klasifikacija mikroorganizama.":
1. Sistematika živih organizama. Taksonomija. Nomenklatura.
2. Klasifikacija mikroorganizama. Principi klasifikacije mikroorganizama. Sistematika mikroorganizama. Prirodna (filogenetska) taksonomija mikroorganizama.
3. Veštačka (ključna) taksonomija mikroorganizama. Burgeejeva determinanta bakterija.
4. Principi taksonomije mikroorganizama. Principi nomenklature mikroorganizama. Kategorije taksonomske hijerarhije. Nazivi svojti mikroorganizama.
5. Taksonomija virusa. Karakteristike klasifikacije virusa. Osnovni kriteriji za taksonomsku klasifikaciju virusa.
6. Taksonomija bakterija. Boja po Gramu. Gram-pozitivne bakterije. Gram-negativne bakterije. Bakterije otporne na kiselinu.

8. Bergeyeva determinanta. Grupe bakterija koje je identificirao Bergey.
9. Taksonomija gljiva. Principi klasifikacije gljiva. Zygomycetes. Ascomycetes. Basidiomycetes. Deuteromiceti. Kodeks imena gljiva.
10. Sistematika protozoa. Principi klasifikacije protozoa. Tip Sarcomastigophora. Tip Ciliophora. Tip Apicomplexa.

Važna karakteristika razlikovanja je mobilnost. Prema načinu kretanja razlikuju se klizne bakterije, koji se kreće usled talasastih kontrakcija tela, i plutajuće bakterije, čije kretanje osiguravaju flagele ili cilije.

Sposobnost sporuliranja bakterija

Za klasifikaciju nekih bakterija uzeti u obzir njihovu sposobnost formiranja spora, veličinu spora i njihovu lokaciju u ćeliji.

Fiziološka aktivnost bakterija

Fiziološka aktivnost je jednako važna razlikovna karakteristika. Bakterije se dijele prema načinu ishrane, vrsti proizvodnje energije (disanje, fermentacija, fotosinteza), u odnosu na pH, što ukazuje na granice stabilnosti i optimalnog rasta, itd. Najvažniji kriterijum je odnos prema kiseoniku.

Aerobne bakterije i koristiti molekularni 02 kao konačni akceptor elektrona tokom disanja. Većina bakterija posjeduje citokrom C oksidazu vezanu na membranu, koja igra vodeću ulogu u lancu transporta elektrona. Za identifikaciju enzima koristi se oksidazni test, zasnovan na sposobnosti bezbojne supstance N,N-dimetil-p-fenilendiamina da nakon redukcije dobije grimiznu boju.

Anaerobne bakterije nemojte koristiti molekularni 02 kao konačni akceptor elektrona. Takve bakterije dobijaju energiju ili procesom fermentacije, gdje su konačni akceptori elektrona organska jedinjenja, ili anaerobnim disanjem, koristeći akceptor elektrona koji nije kisik (na primjer, NO, SO4- ili Fe3+). Fakultativne bakterije mogu dobiti energiju. bilo kroz proces disanja, bilo tokom fermentacije u zavisnosti od prisustva ili odsustva kiseonika u okolini.

Biohemijska svojstva bakterija

Da bi se razlikovale bakterije, proučava se njihova sposobnost da fermentiraju ugljikohidrate, formiraju različite produkte (sumporovodik, indol) ili hidroliziraju proteine.

Antigena svojstva bakterija

Antigena svojstva bakterija različitih bakterija su specifične i povezane sa strukturnim karakteristikama ćelijskih struktura, prepoznate od strane posebnih antiseruma kao antigenske determinante. Tipizacija bakterija po antigenskoj strukturi provodi se u reakciji aglutinacije (RA), miješanjem kapi antiseruma s kapljicom bakterijske suspenzije. Uz pozitivnu reakciju, pojedinačne agregirane grudice pojavljuju se u početno homogenoj bakterijskoj suspenziji. Razlikuju se sljedeće vrste Ag:

specifičan za rod, otkriven kod svih predstavnika određenog roda, uključujući pojedinačne sojeve;
specifične za vrstu, otkriven u pojedinačnim vrstama i sojevima mikroorganizama;
serovar- (soj-) specifičan, otkriven kod predstavnika različitih podgrupa (sojeva) unutar određene vrste.

Preosjetljivost bakterija na bakteriofage

Zbog bakterijske viruse komuniciraju samo s osjetljivim bakterijama, tada se u nekim slučajevima njihova osjetljivost na bakteriofage koristi za razlikovanje bakterija.

Hemijski sastav bakterija

Važna karakteristika klasifikacije je total hemijski sastav bakterijskih ćelija. Obično se određuje sadržaj i sastav šećera, lipida i aminokiselina u ćelijskim zidovima.

Genetska srodnost bakterija

Za filogenetsku klasifikaciju bakterija najbolji i najinformativniji pokazatelj je genetska srodnost. Prilikom sistematizacije bakterija na osnovu genetske srodnosti uzimaju se u obzir brojni pokazatelji.

Sposobnost razmjene genetskih informacija (na primjer, u procesu transformacije ili konjugacije), moguća samo između organizama istog roda ili vrste.
Sastav DNK baza (omjer gvanin-citozin: adenin-timin).
Sličnost nukleinskih kiselina otkrivena hibridizacijom.
"zlatni standard"u određivanju stepena srodnosti među bakterijama - utvrđivanje sličnosti u slijedu nukleinskih kiselina. Međutim, kao rezultat razmjene genetskih informacija, genotip bakterije se može značajno promijeniti, pa se takav pristup taksonomiji pokazuje nezgodnim u praksi.

Bakterije su sićušna stvorenja i mnogi ljudi misle da imaju vrlo jednostavnu strukturu. Naravno, svaka bakterija je samo jedna ćelija, koja nema odvojene dijelove tijela kao što su noge ili ruke, oči ili nos, pa čak ni jezgro ćelije. Ali nekako bakterije preživljavaju i uspijevaju napredovati s tako naizgled ograničenom veličinom i mogućnostima, a također pronalaze čitav niz originalnih rješenja kako bi sebi olakšali život. Na primjer, kako bi se kretale - odnosno kako bi samostalno utjecale na svoj položaj u prostoru, a ne čekajući prolaznu struju - bakterije smišljaju najnevjerovatnije trikove. Naravno, vjerovatno ste već čuli za bakterijske flagele. Šta je trzanje? A kako se možete pokrenuti uz pomoć šećera? Pogledajmo bliže bakterije. I odmah obratimo pažnju na to koje bakterije koriste za sklapanje svojih prijevoznih sredstava.

Proteinska dijeta

Među pokretnim bakterijama, većina su one koje koriste proteinske molekule za kretanje. Kako ih koriste? Mnoge bakterije sintetiziraju posebne proteine ​​od kojih sastavljaju pokretnu nit - flagellum(Sl. 1). Flagelum se sastoji od tri dijela - filamenta (sama nit), kuke i bazalnog tijela. Svaki od ovih dijelova se sastoji od proteina. U dobro proučenoj bakteriji, Escherichia coli, proteini koji formiraju filament nazivaju se flagelini a označavaju se slovima Flg, Fli, Flh (od latinske riječi flagellum- flagellum). Flagelini su presavijeni u konac, koji se kukom pričvršćuje za bazalno tijelo. Bazalno tijelo je nešto poput sidra koje je čvrsto usidreno u ćelijskoj membrani i može se slobodno rotirati u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu. Bakterije mogu imati jednu ili više flagela.

Koje vrste pokreta omogućava flagelum? Ako je bakterija u tečnom mediju, onda joj flagelum pomaže plivati. Plivanje je najbrži način putovanja. Štaviše, bakterija može prilično dobro kontrolirati svoje kretanje promjenom smjera rotacije bazalnog tijela: rotacija bazalnog tijela u smjeru kazaljke na satu gura ćeliju dalje od flageluma, a udarci u smjeru suprotnom od kazaljke na satu povlače ćeliju koja slijedi za bičak.

Sada zamislite kako mašete flagelama na čvrstoj površini navlaženoj tekućinom. Bakterije neće plutati, već će se širiti u jednoj ravni. Ovaj pokret se zove rojenje. Rojenje se češće javlja kod bakterija koje žive u velikim kolonijama - mobilne bakterije koje se nalaze na rubu pokušavaju se pomaknuti što dalje i uspostaviti vlastite kolonije.

Bakterije također mogu stvoriti kraće, jednostavnije niti od flagela - pili. Ćelija se uz pomoć testere može pričvrstiti za nešto čvrsto, a zatim se povući do mesta pričvršćenja, rastavljajući ovaj navoj, počevši od mesta gde je testera pričvršćena za ćeliju (slika 2). Možemo reći da se ćelija kreće u trzajima. Ova vrsta kretanja u jednoj ćeliji naziva se trzanje(engleski) trzati se- vuci, vuci). A ako nekoliko bakterija vezanih jedna za drugu djeluje na ovaj način, onda one zajedno slajd na tvrdoj podlozi.

Stanične membrane mogu sadržavati različite proteinske komplekse, na primjer, prstenove proteina koji okružuju ćeliju. Ovi prstenovi se vrte poput gusjenica na traktoru gusjeničarima i pomažu bakterijama slajd na tvrdoj podlozi. Bakterije imaju ovaj način mobilnosti. Flavobacterium johnsoniae.

Druge bakterije imaju proteine ​​koji se nalaze duž cijele površine ćelije. Ovi proteini stvaraju uzdužne valove, a bakterija se migolji pluta u vodenom stupcu ili slajdova na čvrstoj podlozi.

Mnogi mikroorganizmi su sposobni za kretanje, ali svaki od njih ima specifičan mehanizam ili skup od nekoliko mehanizama. Zato, na primjer, kažu da je ovakva struktura bića karakteristična za E. coli, ali kod druge bakterije, koja također pliva uz pomoć bića, sve može biti drugačije raspoređeno - a naučnici proučavaju svaku bakteriju posebno.

Kao što ste možda primijetili, do sada opisani načini kretanja omogućavaju bakteriji da pliva ili klizi ovisno o tome da li je u tekućini ili na čvrstoj površini. Ali klizanje može biti jedina dostupna metoda kretanja.

Šećerna staza

Mnoge bakterije luče šećere. Kada se pomiješaju s vodom, šećeri stvaraju sluz. Sluz olakšava kretanje ćelija duž čvrste površine pomoću flagela.

Međutim, sama sluz može biti izvor kretanja. Zamislite da naduvavate balon. Odjednom vam lopta izbije iz ruku i odleti pod snagom struje zraka koja naglo izlazi iz lopte. Bakterije se mogu gurati na sličan način.

Vrste bakterija Oscillatoria princeps(Sl. 3, lijevo) žive ujedinjeni u duge niti. Iako je svaka ćelija samostalan organizam, one su međusobno povezane vanjskom prozirnom kapsulom, koja je također napravljena od šećera. Na ćelijama blizu mesta gde se međusobno spajaju nalaze se kontaktne pore koje se nalaze pod uglom u odnosu na površinu niti (slika 3, desno). Neki od njih su okrenuti na jedan kraj konca, druga polovina na drugi. Sluz teče u jednom smjeru i ulazi u kanal formiran od proteina na površini stanica. Kanal se omota oko ćelija u spiralu, sluz koja teče kroz njega pokreće rotaciju ćelija, a cijela nit klizi duž čvrste površine, poput vadičepa - ova metoda kretanja naziva se "potpomognuta pokretljivost". mlazni tok".

Oslobađanje šećera iz posebnih pora ili udaranje flagela aktivne su metode kretanja stanica. Bakterija stupa u interakciju s okolinom i aktivno se odbija od vode ili tvrde površine. Ali postoji i pasivna pokretljivost, kada promjene unutar ćelije dovode do njenog kretanja zbog vanjskih sila, na primjer, protoka vode.

Plinske boce

Bakterije mogu promijeniti svoju uzgonu akumuliranjem atmosferskog zraka unutra. Vazduh neprestano difunduje u vodeni stub, a bakterije mogu posebno da biraju i akumuliraju molekule raznih gasova u posebnom balonu napravljenom od proteina. Tako ćelija mijenja svoju gustinu, počinje da teži i lebdi, potisnuta Arhimedovom silom. Ako bakterija tada treba da se vrati, može se riješiti zraka ili nakupiti teške šećere u sebi.

Na koji način da plivam?

Kako bi se našle u najprikladnijim uvjetima, mnoge bakterije se ne kreću nasumično, već ciljano, približavajući se nekom ugodnom objektu (na primjer, hrana ili svjetlo) ili plivajući što dalje od neugodnog (na primjer, molekule koje luče druge bakterije). ). Ovo svrsishodno kretanje se zove taksi. Da bi prepoznala signale iz vanjskog svijeta, bakterija sintetizira posebne proteine ​​- receptore, koji se nalaze na njenoj površini. Svaki tip receptora reaguje na sopstveni stimulans - molekule hrane, svetlost itd. Nakon što detektuje njegov stimulans, receptor prenosi signal o njemu unutar ćelije.

Ali signal koji prenosi receptor samo ukazuje da se željeni objekt nalazi negdje u blizini, ali ne ukazuje na kojoj se strani bakterije nalazi. A da bi pronašle hranu, bakterije moraju biti lukave. Nakon što je osjetila hranu, bakterija pliva nekoliko milisekundi koristeći flagellum u nasumičnom smjeru. Ako signal oslabi tokom kretanja, bakterija naglo staje, ponovo se okreće i pokušava plivati ​​u drugom smjeru. Ako se ovaj put signal iz hrane poveća, tada bakterija pliva veću udaljenost u tom smjeru. Tako, gotovo igrajući igru ​​“toplog i hladnog”, bakterija postiže svoj cilj (slika 4).

Ako ćelija nema flagelum, tada joj je mnogo teže da se ciljano kreće. Ali čak i ovdje možete smisliti nešto. Na primjer, plinski cilindri unutar ćelije pokreću bakteriju gore-dolje, ili je približavajući površini rezervoara, kisika i svjetlosti, ili je potapaju na dno.

Microgame

Pokušajte dešifrirati četiri riječi koje se odnose na mikrobiologiju praćenjem kretanja bakterija do hrane.

Svaka bakterija počinje da se kreće od slova označenog strelicom koja izlazi iz bakterije. Bakterija tada mijenja smjer, prema maloj crnoj strelici pored slova. Ako se bakterija približi hrani (crvena tačka), tada pliva tri ćelije (horizontalno, okomito ili direktno dijagonalno), ponovo se okreće prema smjeru strelice na ovoj ćeliji i tako dalje. Ako bakterija pliva u suprotnom smjeru od hrane, pomiče samo jednu ćeliju. Ako je pokret prilično neutralan, tada bakterija pliva dvije ćelije.

Jesu li vam sve riječi poznate?

Književnost

  1. Pinevich A.V. Mikrobiologija. Biologija prokariota: udžbenik. Tom 1. Sankt Peterburg: Izdavačka kuća Sankt Peterburga. Univerzitet, 2007. - str. 225, 320–330;
  2. Netrusov A.I. i Kotova I.B. Mikrobiologija: udžbenik za studente. viši udžbenik ustanove (3. izdanje). M.: Izdavački centar "Akademija", 2009. - str. 63–64;
  3. Mark J. McBride. (2001). Bakterijska klizna pokretljivost: višestruki mehanizmi za kretanje ćelija preko površina. Annu. Rev. Microbiol.. 55 , 49-75;
  4. Misterija muževnog mirisa;
  5. McLeod A. (2009). Bakterije za početnike. OoCities.org.

Da bi se djelotvorno utjecalo na bakterijski sastav životne sredine, potrebno je imati pouzdane informacije o njegovom kvalitativnom i kvantitativnom sadržaju. Postoji mnogo metoda za identifikaciju bakterija, a izbor načina ispitivanja uzorka ovisi o tome koje rezultate želite dobiti. Metoda za određivanje bakterija mliječne kiseline razlikuje se od metode za identifikaciju Listeria monocytogenes, a određivanje enzimske aktivnosti se provodi drugačije od određivanja biohemijskih svojstava.

Metode određivanja na osnovu dobijenih rezultata mogu se podijeliti u dvije velike grupe:

  • određivanje broja mikroba;
  • kvalitativno istraživanje.

Rezultati analize bakterijskog sastava uzoraka izraženi su kao ukupan broj mikroba izražen u CFU (jedinice koje formiraju kolonije).

Analiza broja mikroba, ovisno o svojim mogućnostima, može odrediti:

  • broj svih mikroorganizama sadržanih u uzorku;
  • samo održivi mikrobi.

Ovisno o načinu dobivanja rezultata, metode za određivanje broja mikroorganizama dijele se na:

  • ravno (mikroskopski);
  • indirektno.

Zauzvrat, indirektne metode se dijele ovisno o korištenom kriteriju na:

  • optičke metode istraživanja (spektrofotometrija, nefelometrija) – mjereni parametar ovisi o broju mikroorganizama;
  • plating je metoda mjerenja kolonija koje su se formirale.

Metode za određivanje ukupnog broja bakterija zasnivaju se na vrijednosti titra uzorka.

tehnika titra

Metoda ograničavanja razrjeđivanja uzorka (metoda titra) omogućava vam da odredite kvantitativnu vrijednost grupe mikroorganizama s visokom preciznošću.

Suština tehnike je da se ispitni uzorak na određeni način razrijedi i inokulira u podloge specifične za mikroorganizme. To stvara povoljne uslove za rast. Vremenom se uzorci ispituju kako bi se odredilo maksimalno razrjeđenje pri kojem se otkrivaju bakterije određene grupe. Zaključci se donose na osnovu specifičnih promjena u hranjivom supstratu.

Slična tehnika, uzimajući u obzir pojedinačna svojstva mikroba, dobro se pokazala u otkrivanju mikroorganizama E. coli i srodnih vrsta.

Direktno brojanje

Metoda je pogodna za proučavanje uzoraka tla i vode. Direktno brojanje se vrši u komorama za brojanje koje su dizajnirane za tu svrhu, na membranskim filterima ili fiksnim razmazima. Metoda ne zahtijeva složenu opremu, kratkotrajna je i minimalna cijena.

Ograničenje metode je potrebna visoka koncentracija mikroba u uzorcima.

Metoda za optičko određivanje broja bakterija zasnovana na određivanju raspršenja svjetlosti suspenzijom uzorka. Ova metoda vam omogućava da odredite broj ćelija u uzorku, što ovu metodu čini popularnom u mikrobiološkim studijama.

Metoda nefelometrije

Brojanje održivih mikroba

Tehnika se zasniva na inokulaciji određenog broja bakterija u obliku suspenzije na agar medij. Nakon toga, formirane kolonije se prebrojavaju, imajući u vidu da je svaka od njih potomak vitalne bakterije.

Postoje dvije vrste metode inokulacije uzorka:

  • test uzorak se dodaje u agar podlogu i miješa;
  • uzorak se sije na površinski sloj agara.

Pokretljivost kao važan faktor u identifikaciji bakterija

Značajan faktor u identifikaciji bakterija je pokretljivost koju osiguravaju flagele. Budući da broj i lokacija flagela koje osiguravaju pokretljivost mogu biti različiti, svi mikrobi sa flagelama podijeljeni su radi lakše identifikacije na:

  • monotrih - jedan flagelum na polu;
  • lophotrichs - snop flagela koji se nalazi na jednom od polova;
  • amfitrih - flagele ili snopovi nalaze se na oba pola;
  • peritichi - flagele se nalaze duž perimetra ćelije.

Određivanje pokretljivosti bakterija provodi se u kulturama ne starijim od jednog dana. U starijim kulturama sposobnost kretanja je izgubljena.

Određivanje kvalitativnog bakterijskog sastava

Određivanje kvalitativnog sastava bakterija zasniva se na nekoliko faktora.

Biološke i hemijske karakteristike mikroorganizama

Proučavanje biohemijskih svojstava mikroorganizama pomaže u određivanju kvalitativnog sastava bakterija.

Identifikacija mikroorganizama je olakšana poznavanjem biohemijskih procesa. Metode za određivanje količine i kvaliteta bakterija temelje se na proteolitičkim i saharolitičkim svojstvima mikroorganizama, kao i na stvaranju toksina i pigmenta.

Mikrobni enzimi

Jedan od faktora u životu bakterija je enzimska aktivnost: sastav i svojstva enzima regulirani su genomom mikroorganizma i stabilan je kriterij za identifikaciju mikroba. Stoga je detekcija proteolitičkih, saharolitičkih i drugih enzima od velike važnosti u identifikaciji mikroorganizama.

Na primjer, kriterij za proteolitičku aktivnost mikroorganizama je sposobnost bakterija da razgrađuju proteine ​​u produkte duboke razgradnje (vodikov sulfid i indol). Na ovom rezultatu enzimske aktivnosti zasniva se metoda za određivanje broja mikroorganizama, koja je od velike praktične važnosti.

Svojstvo stvaranja pigmenta

Još jedna trajna genetska osobina bakterija je stvaranje pigmenta. Ovo svojstvo je namijenjeno zaštiti bakterijske stanice od izlaganja ultraljubičastim zracima.

Većina patogenih mikroorganizama nema takva zaštitna svojstva - stvaranje pigmenta nije tipično za njih.

Proučavanje mikroflore mlijeka

Definicija bakterija je važna u praktičnim ljudskim aktivnostima, na primjer, u prehrambenoj industriji. Dakle, bakterijska kontaminacija mlijeka je glavni pokazatelj sanitarnih uslova njegove proizvodnje. Ako je granični broj mikroorganizama u mlijeku prekoračen, kvaliteta proizvoda je smanjena.

Od 1987. godine, zemlje EEZ su usvojile jedinstvene standarde za stepen bakterijske kontaminacije mlijeka, dijeleći proizvod u tri kategorije:

  • A – 20 hiljada/ml;
  • B – 100 hiljada/ml;
  • C – preko 100 hiljada/ml.

U ovom slučaju brojevi označavaju najveći mogući broj mikroorganizama u 1 ml mlijeka (kontaminacija).

Bakterijska kontaminacija mlijeka direktno ovisi o sanitarnim uvjetima prijema i početne obrade proizvoda. Stoga, upotreba filtera za višekratnu upotrebu za prečišćavanje mlijeka može dovesti do dodatne bakterijske kontaminacije.

Prisustvo somatskih ćelija u mleku je važan kriterijum kvaliteta. Ove ćelije su čestice životinjske biomase. Nastaju u vimenu i odražavaju prirodne procese starenja i obnavljanja organizma.

Broj somatskih ćelija u mlijeku se povećava kada životinje imaju ozljede, gastrointestinalne bolesti ili druge patologije, što dovodi do povećanja stope bakterijske kontaminacije mlijeka.

Određivanje bakterija mliječne kiseline

Mikroorganizmi mliječne kiseline su od velikog značaja u prehrambenoj industriji zbog svog antagonističkog i proteolitičkog djelovanja.

Na primjer, plastična konzistencija i izražen okus raznih vrsta sira povezani su s proteolitičkom aktivnošću mikroba mliječne kiseline u starter kulturi. Istraživanju aktivnosti bakterija mliječne kiseline u ovoj oblasti pridaje se veliki značaj, ali do sada nije bilo moguće stvoriti kriterij za određivanje sojeva bakterija mliječne kiseline u kiselom tijestu na osnovu proteolitičke aktivnosti.

Antagonistička aktivnost mikroba mliječne kiseline koristi se ne samo u prehrambenoj industriji, već iu medicini, veterini, poljoprivredi itd.

Primjeri upotrebe bakterija mliječne kiseline kao antagonista određenim mikroorganizmima:

  • proizvodnja sira - antagonisti uljnih mikroba i E. coli;
  • pekarska proizvodnja - antagonisti bacila spora, uzročnika "bolesti krompira" kruha;
  • proizvodi mliječne kiseline su antagonisti bakterija koje izazivaju razvoj gastrointestinalnih infekcija.

Ako je potrebno prebrojati broj bakterija mliječne kiseline u starteru, koristite metodu sijanja mikroba na agar i mlijeko uz dodatak krede. Nastala mliječna kiselina otapa kredu, a oko kolonija bakterija mliječne kiseline pojavljuju se svjetlosne zone.

Za brojanje streptokoka mliječne kiseline koristi se metoda ograničavanja razrjeđivanja tako što se inokuliraju u mlijeko. Ovisno o termofilnosti bakterija mliječne kiseline, odabire se optimalni termički režim sjetve. Za pripremu mikroskopskih stakalca koriste se uzorci sa skušenim mlijekom. Nakon toga se detektuje minimalno razrjeđenje koje sadrži štapiće mliječne kiseline.

Mikrobiološka kontrola vazduha

Vazdušno okruženje nije povoljno za život bakterija, ali većina mikroorganizama, kada se ispusti u vazduh, može privremeno zadržati aktivnost i svoja svojstva. Među njima su i patogene bakterije kao što su uzročnici ospica, šarlaha, velikog kašlja, velikih boginja, tuberkuloze, plućne kuge i drugih infekcija respiratornog trakta koje se prenose kapljicama iz zraka.

Mikrobiološka kontrola vazdušne sredine procenjuje opštu bakterijsku kontaminaciju vazduha i razvija preventivne metode za smanjenje broja uzročnika zaraznih bolesti.

Objekti proučavanja stepena bakterijske kontaminacije u zatvorenim prostorima su bolnice i klinike, dječje ustanove i mjesta na kojima se ljudi stalno okupljaju (bioskopi, teretane i sl.). Određivanje stepena bakterijske kontaminacije zraka u zatvorenom prostoru provodi se provjerenim metodama, uključujući sljedeće radnje:

  • prikupljanje uzoraka;
  • transport i priprema uzoraka;
  • bakterijska kultura;
  • određivanje mikroorganizama putem identifikacije.

Ako se otkrije visok stepen bakterijske kontaminacije, koriste se različite metode za smanjenje broja bakterija:

  • kemijski - tretiranje prostorije dušikovim dioksidom, ozonom ili suspenzijom mliječne kiseline;
  • mehanička – prisilna filtracija zraka;
  • fizičko - ultraljubičasto zračenje.

Proučavanje bakterijskog sastava vode

Analiza vode se radi na prisustvo sljedećih grupa mikroorganizama:

  • koliformni mikrobi – mikroorganizmi iz grupe Escherichia coli, koji se koriste kao markeri fekalne kontaminacije (diseminacije);
  • klostridije su mikrobi koji su vrlo otporni na dezinfekciju; referentni indikator (orijentir) - ako u uzorku nema klostridija, onda nema drugih patogenih mikroba;
  • virusi;
  • Giardia.

Koliformne bakterije su gram-negativne koliformne bakterije koje se nalaze u crijevima sisara i ptica. Oni ulaze u vodu sa izmetom i mogu da postoje u njoj nedeljama, ali gube sposobnost razmnožavanja.

Prisustvo koliformnih mikroorganizama u uzorku vode ukazuje na veliku vjerovatnoću prisustva otpadnih voda. Prisustvo virulentnih (patogenih) sojeva koliformnih bakterija pokazatelj je rizika od bolesti.

Koliformni mikrobi uključuju grupu termotolerantnih koliformnih mikroorganizama koji imaju sposobnost preživljavanja na visokim (45°C) temperaturama. Termotolerantne koliformne bakterije su pokazatelj nedavne fekalne kontaminacije i lako se otkrivaju analitički.

Prema SanPiN-u, koliformne bakterije ne mogu biti prisutne u vodovodnim sistemima, a prisustvo koliformnih mikroorganizama ukazuje ili na loš kvalitet tretmana ili na sekundarnu fekalnu kontaminaciju. Prisutnost koliformnih mikroba u količini ne većoj od 5% ukupnog broja smatra se normom. Kriterijum za efikasnost prečišćavanja fekalnih otpadnih voda su termotolerantne koliformne bakterije koje se lako identifikuju.

Identifikacija uzročnika listerioze

Bakterija Listeria monocytogenes je uzročnik listerioze, zarazne bolesti ljudi i životinja.

Listeria monocytogenes

Uzročnik listerioze je visoko pokretna, gram-pozitivna Escherichia coli Listeria monocytogenes koja ne stvara spore. Kod ljudi se infekcija Listeria monocytogenes javlja kao akutna sepsa, koja zahvata centralni nervni sistem, limfni sistem, krajnike, slezinu i jetru. Infekcija Listeria monocytogenes kod ljudi može se javiti u akutnom i kroničnom obliku.

Statistička rizična grupa za Listeria monocytogenes:

  • starije osobe;
  • trudnice;
  • osobe sa oslabljenim imunološkim sistemom, zaražene HIV-om i oboljeli od raka;
  • alkoholičara i narkomana.

Infekcija Listeria monocytogenes se utvrđuje PCR (lančana reakcija polimeraze) - DNK listerije monocytogenes se otkriva u krvnoj plazmi. Potvrda prisustva listerioze je identifikacija specifičnog regiona DNK Listeria monocytogenes. Specifičnost određivanja DNK Listeria monocytogenes je 100%; metoda je vrlo osjetljiva.

Interakcija bakterija sa antibioticima

Određivanje osjetljivosti bakterija na antibiotike je od velike praktične važnosti za izračunavanje doze lijekova u prevenciji i liječenju zaraznih bolesti.

Za određivanje osjetljivosti mikroba na različite antibiotike koriste se dvije glavne metode:

  • određivanje osjetljivosti na antibiotike pomoću diskova;
  • proučavanje osjetljivosti mikroorganizama na antibiotike kroz serijsko razrjeđivanje.

Metoda pomoću diskova

Da bi se odredio stepen osjetljivosti na antibiotike, bakterije koje se proučavaju se inokuliraju u hranljivu kulturu. Na površinu se postavljaju diskovi koji sadrže različite antibiotike u poznatim dozama.

Uzorak se drži na optimalnoj temperaturi (37°C) jedan dan, nakon čega se poređenjem promjera prstenastih zona bez klica oko različitih diskova izvodi zaključak o osjetljivosti bakterija na različite antibiotike i njihovoj koncentraciji. .

Da bi se dobili ponovljivi rezultati, treba koristiti standardne diskove i podloge za kulturu, a referentne sojeve treba koristiti kao kontrole. Disk tehnika ne dozvoljava dobijanje pouzdanih rezultata, a takođe je veoma kritična za slabo difuzne antibiotike (ristomicin ili polimiksin).

Serijski uzgoj

Osjetljivost mikroba na antibiotike serijskim razrjeđivanjem omogućava nam da identificiramo minimalnu koncentraciju lijeka koji ima terapeutski učinak. Osetljivost mikroorganizama se određuje na sledeći način:

  • osjetljivi sojevi - vitalna aktivnost bakterija se potiskuje uobičajenom dozom antibiotika u krvi;
  • umjereno rezistentni sojevi – za inhibiciju bakterija potrebno je koristiti maksimalne doze antibiotika;
  • otporne bakterije - vitalna aktivnost bakterija nije potisnuta čak ni pri maksimalnoj koncentraciji antibiotika, odnosno manjku osjetljivosti.

Određivanje osjetljivosti bakteriofaga

Bakteriofagi su prirodni neprijatelji bakterija. Priroda interakcije bakteriofaga s bakterijama opisana je na sljedeći način:

  • virulentan, koji uzrokuje lizu (smrt) mikrobne ćelije;
  • umjerena – prijelaz bakterije u neinfektivni oblik faga (profag).

Bakteriofagi su specifični za određene grupe mikroorganizama, što se odražava i u njihovom nazivu - streptokokni fagi, stafilokokni fagi itd. Metoda za određivanje broja bakteriofaga po jedinici zapremine je metoda agar sloja. Jednostavan je za izvođenje i ima dovoljnu preciznost.

Dakle, postoji veliki broj metoda za određivanje mikroorganizama. Izbor optimalnog zavisi od datog kriterijuma izbora.

Radim kao veterinar. Zanimaju me balski ples, sport i joga. Dajem prioritet ličnom razvoju i ovladavanju duhovnim praksama. Omiljene teme: veterina, biologija, građevinarstvo, popravke, putovanja. Tabui: pravo, politika, IT tehnologije i kompjuterske igrice.

Mobilnost bakterija može se osigurati na različite načine. Kod bakterija koje se aktivno kreću, kretanje je uzrokovano rotacijom flagela. Klizne bakterije (koje uključuju miksobakterije, cijanobakterije i neke druge grupe) i spirohete su sposobne da se kreću bez flagela. Mehanizmi njihovog kretanja bit će razmatrani kada se razmatraju odgovarajuće grupe bakterija. Raspored flagela Raspored flagela kod pokretnih eubakterija je karakteristika karakteristična za određene grupe, pa stoga ima taksonomski značaj. Kod štapićastih bakterija flagele mogu biti pričvršćene polarno ili bočno (slika 2.34). Među bakterijama s monopolarnom flagelacijom, samo nekoliko je opremljeno samo jednim, ali posebno debelim flagelom - one su monotrihe (Vibrio metschnikovii, pirinač. 2.35; Caulobacter sp.). Kod mnogih bakterija s monopolarnom i bipolarnom flagelacijom, jedan flagelum je zapravo snop od 2-50 flagela (politrihnih). Monopolarno-politrihijski raspored flagela naziva se i lofotrihalni (kao u Pseudomonas, Chromatium), i bipolarno-politrihalni - amfitrihalni (in Spirillum). U Selenomonas sa strane je pričvršćen jedan snop flagela (sl. 2.36,2>). Sa peritrihalnim rasporedom (kao kod Enterobacteriaceae, Bacillaceae i nekih drugih bakterija), flagele se nalaze na bočnim stranama ćelije ili na cijeloj površini (sl. 2.36,4).


Detekcija flagela. Zastava (ili snop flagela) u propuštenoj svjetlosti ili u uslovima faznog kontrasta moguće je pregledati samo kod nekoliko bakterija, npr. Chromatium okenii, Bdellovibrio, Thiospirillum(Sl. 2.37). U mnogim drugim bakterijama (Pseudomonas, Spirillum itd.) bičak i njegova zona udara mogu se vidjeti samo u tamnom polju. Najlakši način za identifikaciju flagela je nanošenjem boje ili metala na njih, kao i korištenjem elektronskog mikroskopa. Funkcije flagela Kod većine bakterija sa polarnim rasporedom flagela, potonje se ponašaju kao brodski propeler i guraju ćeliju kroz okolni tečni medij. Flagellum je spiralno uvijena nit koju pokreće "motor" koji se nalazi na mjestu njegovog pričvršćenja u plazma membrani. Za pomicanje ćelije može se koristiti jedan bičak ili snop flagela. Flagele se relativno brzo rotiraju; na primjer, u spirili prave oko 3000 okretaja u minuti, što je blizu brzine prosječnog elektromotora. Rotacija flagela uzrokuje rotaciju tijela ćelije oko 1/3 ove brzine u suprotnom smjeru. Flagele mogu spontano ili kao odgovor na vanjski stimulus promijeniti smjer rotacije (slika 2.34). Kod nekih bakterija s polarnim flagelama, to uzrokuje pomicanje ćelije unatrag. Kada Chromatium okenii kao odgovor na bljesak svjetlosti, smjer rotacije flagela se mijenja, snop flagela se pretvara u uređaj za povlačenje; u isto vrijeme, ćelija se kreće unazad četiri puta sporije nego naprijed, a njeno kretanje postaje "kockanje". U Thiospirillum jenense - džinovska fototrofna spirila - jedini polarni snop bičaka pri obrnutom kretanju više ne kuca ispred ćelije: prostor otkucaja flagela sada pokriva ćeliju sa strana: on je, takoreći, okrenut iznutra prema van (poput kišobran koji je vjetar okrenuo naopačke). U spirili sa amfitrihalnim rasporedom flagela, prvo je jedan ili drugi snop u tom položaju, ovisno o okolnostima. Peritrihalno smještene flagele Escherichia coli rade kao jedan dobro koordiniran spiralni snop i pokreću ćeliju kroz medij. U slučajevima kada se promijeni smjer rotacije pojedinačnih flagela, stanica počinje da se „prevrće“. Očigledno, peritrihalno locirane flagele ne mogu služiti kao uređaj za povlačenje. Bakterije opremljene flagelama mogu se vrlo brzo kretati: Bacillus megaterium brzinom od 1,6 mm/min, Vibrio kolera - 12 mm/min. Ovo odgovara otprilike 300 do 3000 dužina tijela u minuti. Fina struktura flagela.Blagele su spiralno uvijene niti. Kod različitih bakterija razlikuju se po debljini (12-18 nm), dužini (do 20 µm), kao i po dužini i amplitudi zavoja. Ovi parametri su tipični za svaki tip. Neke bakterije mogu proizvesti različite vrste flagela. Flagelarni filamenti se sastoje od specifičnog proteina koji se zove flagelin. Izgrađene su od podjedinica s relativno malom molekulskom težinom. Podjedinice su raspoređene u spiralu oko unutrašnjeg slobodnog prostora (slično proteinskim molekulima u virusu mozaika duhana). Dakle, struktura flageluma je određena svojstvima proteinskih podjedinica. Flagelum se sastoji od tri dijela - gore opisanog spiralnog filamenta, "kuke" blizu površine ćelije i bazalnog tijela. Uz pomoć bazalnog tijela, flagelum se učvršćuje u plazma membranu i u ćelijski zid (slika 2.38). Sastoji se od centralnog štapića na kojem se kod gram-negativnih bakterija nalaze dva para prstenova. Spoljašnji par (prstenovi L i P) se nalaze na nivou spoljašnjeg i unutrašnjeg sloja ćelijskog zida, a unutrašnji par (prstenovi S i M) se nalaze na nivou spoljašnjeg sloja plazma membrane. Budući da gram-pozitivnim bakterijama nedostaje vanjski par prstenova, vjeruje se da je samo unutrašnji par neophodan za rotaciju flagela. Može se zamisliti da M prsten djeluje kao pogonski disk, a S prsten djeluje kao ležaj na unutrašnjoj površini sloja peptidoglikana. Molekularni mehanizam rotacionog "motora" flageluma još nije razjašnjen.
O- i N-aitigeni. Proteus vulgarisčesto se širi po cijeloj površini agara u obliku tanke sive prevlake (H-oblika, od njemačkog Hauch - plak). Ovo „rojenje“ se objašnjava velikom pokretljivošću ćelija. Neki sojevi ne stvaraju plak (O-forma, od njemačkog ohne Hauch - bez plaka). Ovi sojevi su nepomični i nemaju flagele. Odatle potiče uobičajena terminologija usvojena u bakterijskoj serodijagnostici; antigeni površine ili općenito ćelijskog tijela (somatski) nazivaju se O-antigeni, a antigeni flagele nazivaju se H-antigeni. Fimbrije i pili.. Površina nekih bakterija je prekrivena velikim brojem (od 10 do nekoliko hiljada) dugih, tankih ravnih filamenata debljine 3-25 nm i dužine do 12 mikrona, zvanih fimbrije ili pili. Nalaze se i u vrstama sa bičicama i u oblicima bez bičaka. Treba ih razlikovati od polnih pilija, ili tipa F pilija, koji su pronađeni u donorskim ćelijama Escherichia coli Do 12, tj. kod sojeva koji sadrže polni faktor F (F + , Hfr). F pili se nalaze samo jedan ili dva po ćeliji; izgledaju kao šuplje proteinske cijevi dužine od 0,5 do 10 µm. Hemotaksa: Bakterije koje se slobodno kreću su sposobne za taksiranje - usmjerene pokrete određene vanjskim podražajima. U zavisnosti od faktora sredine koji izazivaju usmereno kretanje, govore o hemotaksiji, aerotaksiji, fototaksiji i magnetotaksiji. Pokretne bakterije reagiraju na kemijske nadražujuće tvari – na nekim mjestima se nakupljaju, a na drugim mjestima izbjegavaju. Ova reakcija organizama koji se slobodno kreću naziva se kemotaksija. Pod uticajem hemijskih faktora formiraju se klasteri bakterija na sledeći način (slika 2.39). Kod formi sa peritrihoznim flagelama moguća su samo dva tipa motoričkog ponašanja: pravolinijsko kretanje i prevrtanje. Potonji prekida ravnu vožnju i mijenja smjer staze. Kada se bakterija nađe u okruženju sa gradijentom koncentracije supstrata (atraktanta) koji je „privlači“, njeno linearno kretanje traje nekoliko sekundi ako pliva prema svojoj optimalnoj koncentraciji; međutim, ovaj pokret će prestati nakon nekoliko sekundi ako bakterija pliva u suprotnom smjeru. Iako se smjer pravolinijskog kretanja nakon prevrtanja pokazuje potpuno slučajnim, ipak, ovisnost trajanja takvog kretanja o njegovom smjeru u konačnici dovodi do nakupljanja bakterija u području optimalne koncentracije supstrata. Hemoreceptori su odgovorni za osjetljivost na kemijske stimuluse i odgovor na njih. U nekim slučajevima, ovi hemoreceptori djeluju neovisno o sposobnosti bakterija da iskoriste dati supstrat. Na primjer, neki mutanti nastavljaju potpuno normalno reagirati na određeni nutrijent iako su izgubili sposobnost da ga koriste.
Aerotaksija Kod pokretnih bakterija tip metabolizma (aerobni ili anaerobni) može se odrediti njihovim aerotaktičkim pokretima i akumulacijom na određenim udaljenostima od ruba pokrovnog stakalca. U sloju bakterija koji se nalazi između predmetnog stakla i pokrovnog stakla, aerofilne bakterije se nakupljaju na rubu pokrovnog stakla ili u neposrednoj blizini mjehurića zraka u preparatu; ovo ukazuje na njihovu potrebu za aerobnim uslovima i na činjenicu da dobijaju potrebnu energiju kroz disanje (slika 2.40). Strogo anaerobne bakterije će se akumulirati u centru. Mikroaerofilne bakterije, kao što su neke pseudomonade i spirilumi, ostat će na određenoj udaljenosti od ruba. Koristeći bakterije koje pokazuju pozitivnu aerotaksiju, Engelmann je uspio demonstrirati oslobađanje kisika od strane lokalno osvijetljenih hloroplasta zelenih algi. Spirogyra.
Phototaxis. Fototrofnim ljubičastim bakterijama je potrebna svjetlost za dobivanje energije. Stoga nije iznenađujuće da se kao rezultat fototaksije nakupljaju na osvijetljenom mjestu. Ako preparat držite u mraku u kojem je gusta suspenzija hromatijumskih ćelija ravnomjerno raspoređena ispod poklopnog stakla, a zatim na njega usmjerite fokusirani snop svjetlosti, bakterije će se koncentrirati u području svjetlosne mrlje. Ćelije koje slučajno uđu u ovo mjesto kao rezultat njihovog nasumičnog kretanja više ga ne mogu napustiti. Čim uđu u tamnu zonu, smjer kretanja flagela se trenutno obrće i ćelije se vraćaju u osvijetljeno područje. Promjena u funkcioniranju flagela događa se tako brzo da se ova reakcija naziva “reakcija straha” (fobotaksa). Međutim, da bi se izazvao takav odgovor, dovoljna je čak i mala razlika u osvjetljenju dva područja. Male ćelije hroma se već akumuliraju na mestu gde je osvetljenje samo 0,7% veće nego u okolini. Tako se po svojoj osjetljivosti na svjetlosni kontrast približavaju mrežnjači ljudskog oka (za koji je odgovarajući prag 0,4%). Magicotaxis. Bakterije (štapići, spirile, koke) sposobne da se orijentišu u magnetskom polju i kreću u pravcu linija magnetnog polja izolovane su iz površinskih slojeva donjeg mulja slatkovodnih voda, kao i mora. Sadrže mnogo željeza (0,4% suhe tvari) u obliku feromagnetnog željeznog oksida (magnetita), koji se nalazi u granulama (magnetosomima) smještenim u blizini mjesta vezivanja flagela. Bakterije izolovane na sjevernoj hemisferi „traže“ sjever; ovdje se linije magnetnog polja kreću pod uglom od oko 70° prema horizontu naniže, duboko u rezervoar. Magnetotaksično ponašanje usmjerava bakterije duboko u mulj, gdje ima malo ili nimalo kisika. Budući da su magnetotaktičke bakterije anaerobi ili mikroaerofili, njihov odgovor na magnetsko polje je razumljiv sa ekološke tačke gledišta. Takve ćelije, dovedene na južnu hemisferu, će, naravno, masovno umrijeti; preživjet će samo nekoliko “pogrešno” polariziranih stanica, koje se potom mogu razmnožavati. Polaritet očigledno nije genetski fiksiran.

Bakterije su najstarija grupa organizama koja trenutno postoji na Zemlji. Prve bakterije su se vjerovatno pojavile prije više od 3,5 milijardi godina i skoro milijardu godina bile su jedina živa bića na našoj planeti. Budući da su to bili prvi predstavnici žive prirode, njihovo tijelo je imalo primitivnu strukturu.

S vremenom je njihova struktura postala složenija, ali do danas se bakterije smatraju najprimitivnijim jednoćelijskim organizmima. Zanimljivo je da neke bakterije još uvijek zadržavaju primitivna svojstva svojih drevnih predaka. Ovo se opaža kod bakterija koje žive u vrelim izvorima sumpora i anoksičnom mulju na dnu rezervoara.

Većina bakterija je bezbojna. Samo nekoliko je ljubičastih ili zelenih. Ali kolonije mnogih bakterija imaju svijetlu boju, što je uzrokovano oslobađanjem obojene tvari u okoliš ili pigmentacijom stanica.

Otkrivač svijeta bakterija bio je Antony Leeuwenhoek, holandski prirodnjak iz 17. stoljeća, koji je prvi stvorio savršen mikroskop za uvećanje koji povećava objekte 160-270 puta.

Bakterije su klasifikovane kao prokariote i klasifikovane su u posebno carstvo - Bakterije.

Oblik tijela

Bakterije su brojni i raznoliki organizmi. Razlikuju se po obliku.

Naziv bakterijeOblik bakterijaSlika bakterija
Cocci U obliku lopte
BacillusU obliku štapa
Vibrio U obliku zareza
SpirillumSpiralna
StreptococciLanac koka
StaphylococcusGrozdovi koka
Diplococcus Dvije okrugle bakterije zatvorene u jednoj mukoznoj kapsuli

Načini transporta

Među bakterijama postoje pokretni i nepokretni oblici. Pokreti se kreću uslijed valovitih kontrakcija ili uz pomoć flagela (uvijenih spiralnih niti), koje se sastoje od posebnog proteina zvanog flagellin. Može biti jedna ili više flagela. Kod nekih bakterija nalaze se na jednom kraju ćelije, kod drugih - na dva ili na cijeloj površini.

Ali kretanje je također svojstveno mnogim drugim bakterijama koje nemaju flagele. Dakle, bakterije prekrivene s vanjske strane sluzom mogu kliziti.

Neke vodene i zemljišne bakterije bez flagele imaju plinske vakuole u citoplazmi. U ćeliji može biti 40-60 vakuola. Svaki od njih je ispunjen gasom (verovatno azotom). Regulacijom količine plina u vakuolama, vodene bakterije mogu potonuti u vodeni stupac ili se izdići na njegovu površinu, a bakterije u tlu mogu se kretati u kapilarama tla.

Stanište

Zbog svoje jednostavnosti organizacije i nepretencioznosti, bakterije su široko rasprostranjene u prirodi. Bakterije se nalaze svuda: u kapi čak i najčistije izvorske vode, u zrncima zemlje, u vazduhu, na stenama, u polarnom snegu, pustinjskom pesku, na dnu okeana, u ulju izvučenom iz velikih dubina, pa čak i u voda toplih izvora sa temperaturom od oko 80ºC. Žive na biljkama, voću, raznim životinjama i kod ljudi u crijevima, usnoj šupljini, udovima i na površini tijela.

Bakterije su najmanja i najbrojnija živa bića. Zbog svoje male veličine, lako prodiru u sve pukotine, pukotine ili pore. Veoma izdržljiv i prilagođen raznim životnim uslovima. Podnose sušenje, ekstremnu hladnoću i zagrijavanje do 90ºC bez gubitka vitalnosti.

Praktično ne postoji mjesto na Zemlji gdje se bakterije ne nalaze, ali u različitim količinama. Uslovi života bakterija su različiti. Neki od njih zahtijevaju atmosferski kisik, drugi ga ne trebaju i mogu živjeti u okruženju bez kisika.

U zraku: bakterije se dižu u gornju atmosferu do 30 km. i više.

Posebno ih je mnogo u zemljištu. 1 g zemlje može sadržavati stotine miliona bakterija.

U vodi: u površinskim slojevima vode u otvorenim rezervoarima. Korisne vodene bakterije mineraliziraju organske ostatke.

U živim organizmima: patogene bakterije ulaze u organizam iz spoljašnje sredine, ali samo pod povoljnim uslovima izazivaju bolesti. Simbiotici žive u probavnim organima, pomažu u razgradnji i apsorpciji hrane, te sintetiziraju vitamine.

Eksterna struktura

Bakterijska stanica je prekrivena posebnom gustom ljuskom - staničnom stijenkom, koja obavlja zaštitne i potporne funkcije, a također daje bakteriji trajni, karakterističan oblik. Ćelijski zid bakterije podseća na zid biljne ćelije. Propustljiv je: kroz njega hranjive tvari slobodno prolaze u ćeliju, a produkti metabolizma izlaze u okoliš. Često bakterije proizvode dodatni zaštitni sloj sluzi na vrhu ćelijskog zida - kapsulu. Debljina kapsule može biti višestruko veća od prečnika same ćelije, ali može biti i vrlo mala. Kapsula nije bitan dio ćelije, ona se formira u zavisnosti od uslova u kojima se bakterije nalaze. Štiti bakterije od isušivanja.

Na površini nekih bakterija nalaze se duge flagele (jedna, dvije ili više) ili kratke tanke resice. Dužina flagele može biti višestruko veća od veličine tijela bakterije. Bakterije se kreću uz pomoć flagela i resica.

Unutrašnja struktura

Unutar bakterijske ćelije nalazi se gusta, nepokretna citoplazma. Ima slojevitu strukturu, nema vakuola, pa se u samoj supstanci citoplazme nalaze razni proteini (enzimi) i rezervni nutrijenti. Bakterijske ćelije nemaju jezgro. Supstanca koja nosi nasljedne informacije koncentrirana je u središnjem dijelu njihove ćelije. Bakterije, - nukleinska kiselina - DNK. Ali ova supstanca nije formirana u jezgro.

Unutrašnja organizacija bakterijske ćelije je složena i ima svoje specifične karakteristike. Citoplazma je odvojena od ćelijskog zida citoplazmatskom membranom. U citoplazmi se nalazi glavna tvar, odnosno matriks, ribosomi i mali broj membranskih struktura koje obavljaju različite funkcije (analozi mitohondrija, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat). Citoplazma bakterijskih stanica često sadrži granule različitih oblika i veličina. Granule mogu biti sastavljene od spojeva koji služe kao izvor energije i ugljika. Kapljice masti nalaze se iu bakterijskoj ćeliji.

U središnjem dijelu stanice lokalizirana je nuklearna tvar - DNK, koja nije omeđena od citoplazme membranom. Ovo je analog jezgre - nukleoid. Nukleoid nema membranu, nukleolus ili skup hromozoma.

Načini ishrane

Bakterije imaju različite metode hranjenja. Među njima postoje autotrofi i heterotrofi. Autotrofi su organizmi koji su sposobni samostalno proizvoditi organske tvari za svoju ishranu.

Biljke trebaju azot, ali ne mogu same da apsorbuju azot iz vazduha. Neke bakterije kombinuju molekule dušika u zraku s drugim molekulima, što rezultira tvarima koje su dostupne biljkama.

Ove bakterije se naseljavaju u stanicama mladih korijena, što dovodi do stvaranja zadebljanja na korijenu, zvanih nodule. Takvi čvorići se formiraju na korijenu biljaka iz porodice mahunarki i nekih drugih biljaka.

Korijenje bakterijama daje ugljikohidrate, a bakterije korijenju osiguravaju tvari koje sadrže dušik koje biljka može apsorbirati. Njihov zajednički život je obostrano koristan.

Korijen biljaka luči mnogo organskih tvari (šećeri, aminokiseline i druge) kojima se hrane bakterije. Stoga se posebno mnoge bakterije naseljavaju u sloju tla koji okružuje korijenje. Ove bakterije pretvaraju mrtve biljne ostatke u tvari dostupne biljkama. Ovaj sloj tla naziva se rizosfera.

Postoji nekoliko hipoteza o prodiranju bakterija kvržica u tkivo korijena:

  • putem oštećenja epidermalnog i korteksnog tkiva;
  • kroz korijenske dlačice;
  • samo kroz mladu ćelijsku membranu;
  • zahvaljujući pratećim bakterijama koje proizvode pektinolitičke enzime;
  • zbog stimulacije sinteze B-indoloctene kiseline iz triptofana, uvijek prisutne u izlučevinama korijena biljaka.

Proces unošenja bakterija nodula u tkivo korijena sastoji se od dvije faze:

  • infekcija korijenskih dlačica;
  • proces formiranja nodula.

U većini slučajeva, invazivna stanica se aktivno umnožava, formira takozvane niti infekcije i u obliku takvih niti se kreće u biljno tkivo. Nodule bakterije koje izlaze iz niti infekcije nastavljaju da se razmnožavaju u tkivu domaćina.

Biljne stanice ispunjene brzomnožećim stanicama kvržičnih bakterija počinju se brzo dijeliti. Veza mladog nodula s korijenom biljke mahunarke ostvaruje se zahvaljujući vaskularno-vlaknastim snopovima. U periodu funkcionisanja čvorovi su obično gusti. Do trenutka kada dođe do optimalne aktivnosti, čvorići dobijaju ružičastu boju (zahvaljujući pigmentu leghemoglobina). Samo one bakterije koje sadrže leghemoglobin su sposobne da fiksiraju dušik.

Nodule bakterije stvaraju desetine i stotine kilograma dušičnog gnojiva po hektaru tla.

Metabolizam

Bakterije se međusobno razlikuju po svom metabolizmu. U nekima se javlja uz sudjelovanje kisika, u drugima - bez njega.

Većina bakterija se hrani gotovim organskim tvarima. Samo nekoliko njih (plavo-zelene ili cijanobakterije) sposobno je stvoriti organske tvari iz neorganskih. Oni su igrali važnu ulogu u akumulaciji kiseonika u Zemljinoj atmosferi.

Bakterije upijaju tvari izvana, kidaju svoje molekule na komade, sastavljaju svoju ljusku iz ovih dijelova i nadopunjuju njihov sadržaj (tako rastu), a nepotrebne molekule izbacuju van. Školjka i membrana bakterije omogućavaju joj da apsorbira samo potrebne tvari.

Kada bi ljuska i membrana bakterije bile potpuno nepropusne, nikakve tvari ne bi ušle u ćeliju. Kada bi bili propusni za sve supstance, sadržaj ćelije bi se pomešao sa medijumom – rastvorom u kojem bakterija živi. Da bi preživjele, bakterijama je potrebna ljuska koja omogućava prolaz potrebnim tvarima, ali ne i nepotrebnim tvarima.

Bakterija upija hranljive materije koje se nalaze u njenoj blizini. Šta se dalje događa? Ako se može kretati samostalno (pomicanjem flageluma ili potiskivanjem sluzi natrag), onda se kreće dok ne pronađe potrebne tvari.

Ako se ne može kretati, onda čeka dok mu difuzija (sposobnost molekula jedne tvari da prodre u gustiš molekula druge tvari) ne donese potrebne molekule.

Bakterije, zajedno sa drugim grupama mikroorganizama, obavljaju ogroman hemijski rad. Pretvaranjem različitih jedinjenja, oni dobijaju energiju i hranljive materije neophodne za njihov život. Metabolički procesi, načini dobivanja energije i potreba za materijalima za izgradnju tvari njihovih tijela su raznoliki u bakterijama.

Ostale bakterije zadovoljavaju sve svoje potrebe za ugljikom neophodnim za sintezu organskih tvari u tijelu na račun neorganskih spojeva. Zovu se autotrofi. Autotrofne bakterije su sposobne sintetizirati organske tvari iz neorganskih. Među njima su:

Hemosinteza

Upotreba energije zračenja je najvažniji, ali ne i jedini način stvaranja organske tvari iz ugljičnog dioksida i vode. Poznato je da bakterije ne koriste sunčevu svetlost kao izvor energije za takvu sintezu, već energiju hemijskih veza koje nastaju u ćelijama organizama tokom oksidacije određenih neorganskih jedinjenja - sumporovodika, sumpora, amonijaka, vodonika, azotne kiseline, jedinjenja gvožđa. gvožđa i mangana. Oni koriste organsku materiju koja se formira upotrebom ove hemijske energije za izgradnju ćelija svog tela. Stoga se ovaj proces naziva kemosinteza.

Najvažnija grupa hemosintetskih mikroorganizama su nitrificirajuće bakterije. Ove bakterije žive u tlu i oksidiraju amonijak koji nastaje tokom raspadanja organskih ostataka do dušične kiseline. Potonji reagira s mineralnim spojevima tla, pretvarajući se u soli dušične kiseline. Ovaj proces se odvija u dvije faze.

Bakterije željeza pretvaraju željezo željezo u oksid željezo. Nastali željezni hidroksid se taloži i formira takozvanu močvarnu željeznu rudu.

Neki mikroorganizmi postoje zbog oksidacije molekularnog vodonika, čime se osigurava autotrofna metoda ishrane.

Karakteristična karakteristika vodikovih bakterija je sposobnost prelaska na heterotrofni način života kada su im snabdjeveni organski spojevi i odsustvo vodika.

Dakle, kemoautotrofi su tipični autotrofi, jer samostalno sintetiziraju potrebna organska jedinjenja iz neorganskih supstanci, a ne uzimaju ih gotove od drugih organizama, poput heterotrofa. Hemoautotrofne bakterije razlikuju se od fototrofnih biljaka po potpunoj nezavisnosti od svjetlosti kao izvora energije.

Bakterijska fotosinteza

Neke bakterije sumpora koje sadrže pigment (ljubičasta, zelena), koje sadrže specifične pigmente - bakterioklorofile, u stanju su apsorbirati sunčevu energiju, uz pomoć koje se sumporovodik u njihovim tijelima razgrađuje i oslobađa atome vodika za obnavljanje odgovarajućih spojeva. Ovaj proces ima mnogo zajedničkog s fotosintezom i razlikuje se samo po tome što je kod ljubičastih i zelenih bakterija donor vodika sumporovodik (povremeno karboksilne kiseline), a kod zelenih biljaka to je voda. U oba se izdvajanje i prijenos vodonika vrši zahvaljujući energiji apsorbiranih sunčevih zraka.

Ova bakterijska fotosinteza, koja se odvija bez oslobađanja kisika, naziva se fotoredukcija. Fotoredukcija ugljičnog dioksida povezana je s prijenosom vodika ne iz vode, već iz vodonik sulfida:

6SO 2 +12N 2 S+hv → S6N 12 O 6 +12S=6N 2 O

Biološki značaj kemosinteze i bakterijske fotosinteze na planetarnoj skali je relativno mali. Samo kemosintetske bakterije igraju značajnu ulogu u procesu kruženja sumpora u prirodi. Apsorbiran od strane zelenih biljaka u obliku soli sumporne kiseline, sumpor se reducira i postaje dio proteinskih molekula. Nadalje, kada mrtve biljne i životinjske ostatke unište truležne bakterije, sumpor se oslobađa u obliku sumporovodika, kojeg bakterije sumpora oksidiraju u slobodni sumpor (ili sumpornu kiselinu), stvarajući sulfite u tlu koji su dostupni biljkama. Hemo- i fotoautotrofne bakterije su neophodne u ciklusu azota i sumpora.

Sporulacija

Spore se formiraju unutar bakterijske ćelije. Tokom procesa sporulacije, bakterijska ćelija prolazi kroz niz biohemijskih procesa. Količina slobodne vode u njemu se smanjuje, a enzimska aktivnost se smanjuje. Time se osigurava otpornost spora na nepovoljne uvjete okoline (visoka temperatura, visoka koncentracija soli, sušenje, itd.). Sporulacija je karakteristična samo za malu grupu bakterija.

Spore su izborna faza u životnom ciklusu bakterija. Sporulacija počinje tek nedostatkom hranjivih tvari ili nakupljanjem metaboličkih proizvoda. Bakterije u obliku spora mogu ostati u stanju mirovanja dugo vremena. Bakterijske spore mogu izdržati dugotrajno ključanje i veoma dugo zamrzavanje. Kada nastupe povoljni uslovi, spora klija i postaje održiva. Bakterijske spore su adaptacija za preživljavanje u nepovoljnim uslovima.

Reprodukcija

Bakterije se razmnožavaju dijeljenjem jedne ćelije na dvije. Postigavši ​​određenu veličinu, bakterija se dijeli na dvije identične bakterije. Tada se svaki od njih počinje hraniti, rasti, dijeliti i tako dalje.

Nakon izduženja ćelije, postepeno se formira poprečni septum, a zatim se ćelije kćeri odvajaju; Kod mnogih bakterija, pod određenim uvjetima, nakon diobe, stanice ostaju povezane u karakteristične grupe. U tom slučaju, ovisno o smjeru ravnine podjele i broju podjela, nastaju različiti oblici. Razmnožavanje pupoljkom javlja se kao izuzetak kod bakterija.

Pod povoljnim uslovima, deoba ćelija kod mnogih bakterija se dešava svakih 20-30 minuta. Uz tako brzu reprodukciju, potomci jedne bakterije za 5 dana mogu formirati masu koja može ispuniti sva mora i okeane. Jednostavna računica pokazuje da se dnevno mogu formirati 72 generacije (720.000.000.000.000.000.000 ćelija). Ako se preračuna u težinu - 4720 tona. Međutim, to se u prirodi ne događa, jer većina bakterija brzo umire pod utjecajem sunčeve svjetlosti, sušenja, nedostatka hrane, zagrijavanja na 65-100ºC, kao rezultat borbe među vrstama, itd.

Bakterija (1), nakon što je apsorbirala dovoljno hrane, povećava se (2) i počinje se pripremati za reprodukciju (ćelijska dioba). Njena DNK (u bakteriji je molekul DNK zatvoren u prsten) udvostručuje se (bakterija proizvodi kopiju ovog molekula). Oba molekula DNK (3,4) nalaze se pričvršćena za zid bakterije i, kako se bakterija izdužuje, odmiču se (5,6). Prvo se dijeli nukleotid, a zatim citoplazma.

Nakon divergencije dva molekula DNK, na bakteriji se pojavljuje suženje, koje postepeno dijeli tijelo bakterije na dva dijela, od kojih svaki sadrži po jedan molekul DNK (7).

Dešava se (kod Bacillus subtilis) da se dvije bakterije zalijepe i između njih nastane most (1,2).

Skakač prenosi DNK od jedne bakterije do druge (3). Jednom u jednoj bakteriji, molekuli DNK se prepliću, lijepe se na nekim mjestima (4), a zatim razmjenjuju dijelove (5).

Uloga bakterija u prirodi

Gyre

Bakterije su najvažnija karika u općem ciklusu tvari u prirodi. Biljke stvaraju složene organske tvari iz ugljičnog dioksida, vode i mineralnih soli u tlu. Ove tvari se vraćaju u tlo s mrtvim gljivama, biljkama i životinjskim leševima. Bakterije razgrađuju složene tvari na jednostavne, koje potom koriste biljke.

Bakterije uništavaju složene organske tvari mrtvih biljaka i životinjskih leševa, izlučevine živih organizama i razne otpadne tvari. Hrane se ovim organskim tvarima, saprofitne bakterije propadanja pretvaraju ih u humus. Ovo su neka vrsta bolničara naše planete. Dakle, bakterije aktivno učestvuju u ciklusu supstanci u prirodi.

Formiranje tla

Budući da su bakterije rasprostranjene gotovo posvuda i pojavljuju se u ogromnom broju, one u velikoj mjeri određuju različite procese koji se odvijaju u prirodi. U jesen lišće drveća i grmlja opada, nadzemni izdanci trava odumiru, stare grane otpadaju, a s vremena na vrijeme opadaju debla starih stabala. Sve se to postepeno pretvara u humus. U 1 cm3. Površinski sloj šumskog tla sadrži stotine miliona saprofitnih bakterija tla nekoliko vrsta. Ove bakterije pretvaraju humus u različite minerale koje korijenje biljaka može apsorbirati iz tla.

Neke bakterije u tlu mogu apsorbirati dušik iz zraka, koristeći ga u vitalnim procesima. Ove bakterije koje fiksiraju dušik žive samostalno ili se naseljavaju u korijenu biljaka mahunarki. Prodirući u korijenje mahunarki, ove bakterije uzrokuju rast korijenskih stanica i stvaranje kvržica na njima.

Ove bakterije proizvode dušikove spojeve koje biljke koriste. Bakterije dobijaju ugljene hidrate i mineralne soli iz biljaka. Dakle, postoji bliska veza između biljke mahunarki i bakterija kvržica, što je korisno i za jedan i za drugi organizam. Ovaj fenomen se naziva simbioza.

Zahvaljujući simbiozi s bakterijama kvržica, mahunarke obogaćuju tlo dušikom, pomažući u povećanju prinosa.

Rasprostranjenost u prirodi

Mikroorganizmi su sveprisutni. Jedini izuzetak su krateri aktivnih vulkana i mala područja u epicentrima eksplodiranih atomskih bombi. Ni niske temperature Antarktika, ni kipući tokovi gejzira, ni zasićeni rastvori soli u slanim bazenima, ni jaka insolacija planinskih vrhova, ni oštro zračenje nuklearnih reaktora ne ometaju postojanje i razvoj mikroflore. Sva živa bića su u stalnoj interakciji s mikroorganizmima, često ne samo njihova odlagališta, već i njihovi distributeri. Mikroorganizmi su starosjedioci naše planete i aktivno istražuju najnevjerovatnije prirodne supstrate.

Mikroflora tla

Broj bakterija u tlu je izuzetno velik - stotine miliona i milijardi jedinki po gramu. Ima ih mnogo više u zemljištu nego u vodi i vazduhu. Ukupan broj bakterija u zemljištu se mijenja. Broj bakterija ovisi o vrsti tla, njihovom stanju i dubini slojeva.

Na površini čestica tla mikroorganizmi se nalaze u malim mikrokolonijama (po 20-100 ćelija). Često se razvijaju u debljini ugrušaka organske materije, na živim i umirućim korijenima biljaka, u tankim kapilarima i unutrašnjim grudima.

Mikroflora tla je veoma raznolika. Ovdje postoje različite fiziološke grupe bakterija: bakterije truljenja, nitrificirajuće bakterije, bakterije koje fiksiraju dušik, sumporne bakterije itd. Među njima su aerobni i anaerobni, sporni i nesporni oblici. Mikroflora je jedan od faktora u formiranju tla.

Područje razvoja mikroorganizama u tlu je zona uz korijenje živih biljaka. Zove se rizosfera, a ukupnost mikroorganizama sadržanih u njoj naziva se mikroflora rizosfere.

Mikroflora rezervoara

Voda je prirodno okruženje u kojem se mikroorganizmi razvijaju u velikom broju. Najveći dio njih ulazi u vodu iz tla. Faktor koji određuje broj bakterija u vodi i prisustvo nutrijenata u njoj. Najčistije vode potiču iz arteških bunara i izvora. Otvoreni rezervoari i rijeke su veoma bogati bakterijama. Najveći broj bakterija nalazi se u površinskim slojevima vode, bliže obali. Kako se udaljavate od obale i povećavate dubinu, broj bakterija se smanjuje.

Čista voda sadrži 100-200 bakterija po ml, a zagađena 100-300 hiljada ili više. Mnogo je bakterija u donjem mulju, posebno u površinskom sloju, gdje bakterije stvaraju film. Ovaj film sadrži puno sumpornih i željeznih bakterija koje oksidiraju sumporovodik u sumpornu kiselinu i na taj način sprječavaju uginuće riba. U mulju ima više sporonosnih oblika, dok u vodi preovlađuju oblici koji ne nose spore.

U pogledu sastava vrsta, mikroflora vode je slična mikroflori tla, ali postoje i specifični oblici. Uništavajući razni otpad koji dospijeva u vodu, mikroorganizmi postepeno provode takozvano biološko pročišćavanje vode.

Mikroflora vazduha

Mikroflora vazduha je manje brojna od mikroflore zemlje i vode. Bakterije se uzdižu u zrak s prašinom, mogu tamo ostati neko vrijeme, a zatim se nastaniti na površini zemlje i umrijeti od nedostatka prehrane ili pod utjecajem ultraljubičastih zraka. Broj mikroorganizama u vazduhu zavisi od geografske zone, terena, doba godine, zagađenja prašinom itd. Svaka zrnca prašine je nosilac mikroorganizama. Većina bakterija je u vazduhu iznad industrijskih preduzeća. Vazduh u ruralnim područjima je čistiji. Najčistiji zrak je iznad šuma, planina i snježnih područja. Gornji slojevi vazduha sadrže manje mikroba. Mikroflora zraka sadrži mnogo pigmentiranih bakterija i bakterija koje nose spore, koje su otpornije od drugih na ultraljubičaste zrake.

Mikroflora ljudskog organizma

Ljudsko tijelo, čak i potpuno zdravo, uvijek je nosilac mikroflore. Kada ljudsko tijelo dođe u dodir sa zrakom i tlom, različiti mikroorganizmi, uključujući i patogene (bacili tetanusa, plinske gangrene itd.), talože se na odjeću i kožu. Kontaminirani su najčešće izloženi dijelovi ljudskog tijela. E. coli i stafilokoki se nalaze na rukama. U usnoj šupljini postoji preko 100 vrsta mikroba. Usta su sa svojom temperaturom, vlažnošću i ostacima hranljivih materija odlično okruženje za razvoj mikroorganizama.

Želudac ima kiselu reakciju, pa većina mikroorganizama u njemu umire. Počevši od tankog crijeva, reakcija postaje alkalna, tj. povoljno za mikrobe. Mikroflora u debelom crijevu je vrlo raznolika. Svaka odrasla osoba dnevno izluči oko 18 milijardi bakterija u izmetu, tj. više pojedinaca nego ljudi na planeti.

Unutrašnji organi koji nisu povezani sa spoljašnjom sredinom (mozak, srce, jetra, bešika, itd.) obično su bez mikroba. Mikrobi ulaze u ove organe samo tokom bolesti.

Bakterije u ciklusu supstanci

Mikroorganizmi općenito, a posebno bakterije igraju veliku ulogu u biološki važnim ciklusima tvari na Zemlji, vršeći kemijske transformacije koje su potpuno nedostupne ni biljkama ni životinjama. Različite faze ciklusa elemenata provode organizmi različitih tipova. Postojanje svake pojedinačne grupe organizama zavisi od hemijske transformacije elemenata koju vrše druge grupe.

Ciklus azota

Ciklična transformacija azotnih jedinjenja igra primarnu ulogu u snabdevanju organizama biosfere potrebnim oblicima azota sa različitim nutritivnim potrebama. Preko 90% ukupne fiksacije dušika je zbog metaboličke aktivnosti određenih bakterija.

Ciklus ugljika

Biološka transformacija organskog ugljika u ugljični dioksid, praćena redukcijom molekularnog kisika, zahtijeva zajedničku metaboličku aktivnost različitih mikroorganizama. Mnoge aerobne bakterije vrše potpunu oksidaciju organskih tvari. U aerobnim uvjetima, organska jedinjenja se u početku razgrađuju fermentacijom, a organski krajnji proizvodi fermentacije se dalje oksidiraju anaerobnim disanjem ako su prisutni neorganski akceptori vodonika (nitrat, sulfat ili CO 2 ).

Ciklus sumpora

Sumpor je dostupan živim organizmima uglavnom u obliku rastvorljivih sulfata ili redukovanih organskih jedinjenja sumpora.

Ciklus gvožđa

Neka slatkovodna tijela sadrže visoke koncentracije reduciranih soli željeza. Na takvim mjestima razvija se specifična bakterijska mikroflora – željezne bakterije, koje oksidiraju redukovano željezo. Učestvuju u stvaranju močvarnih željeznih ruda i izvora vode bogatih solima željeza.

Bakterije su najstariji organizmi, pojavili su se prije oko 3,5 milijardi godina u Arheju. Oko 2,5 milijardi godina dominirali su Zemljom, formirajući biosferu, i učestvovali u formiranju atmosfere kiseonika.

Bakterije su jedni od najjednostavnije strukturiranih živih organizama (osim virusa). Vjeruje se da su oni prvi organizmi koji su se pojavili na Zemlji.

Također preporučujemo

Učitavanje...Učitavanje...