Значение бактерий: влияние бактерий и его последствия

Внешнее строение и распространение

Бактерии считаются мельчайшими живыми существами, и рассмотреть их можно только под микроскопом. Как же люди о них узнали?

В прежние времена часто возникали эпидемии различных болезней, к примеру, холеры, чумы, тифа. Эти болезни уносили много человеческих жизней, опустошали села и города. Причин «повальных» болезней тогда не знали, и их появление приписывалось «гневу божию» на людей за их «грехи».

Эпидемия чумы в России

Однако, врачи того времени пытались найти причину таких болезней. Они предположили, что существуют мелкие организмы, способные долго находиться в воздухе и передаваться от человека к человеку. Первым человеком, увидевшим их под микроскопом, стал Антони Ван Левенгук.

С этого момента началось изучение бактерий и появилось отдельное царство организмов. Что же собой представляют эти существа?

Само слово «бактерия» происходит от греческого слова «бактерион», что означает палочка. Основная масса бактерий обладает простейшей формой клетки — палочка. Однако не у всех бактерий такая форма.

Поэтому в зависимости от формы клетки бактерии бывают в виде шариков – кокки, изогнутые как запятая – вибрионы, палочки – бациллы. Бактерия, имеющая форму спирали, получила название спирилла.

В подавляющем большинстве бактерии – одноклеточные существа, поэтому рассмотрим строение их клетки.

Строение бактерий очень простое по сравнению с клетками других организмов. Клетка представлена оболочкой и цитоплазмой. Строение клеточной оболочки бактерий отличается от строения оболочки растений. Особенности внутреннего строения клетки бактерий также отличны от других существ. К примеру, характерным признаком строения бактерий считается отсутствие обособленного ядра, какое имеется в клетках растений, животных и грибов. Вместо ядра у них ядерное вещество, распределенное по всей цитоплазме, или же сосредоточенное в отдельных участках в виде мелких зернышек.

Часть бактерий снабжены тончайшими жгутиками, посредством их происходит перемещение микроорганизмов в жидкости. К примеру, холерный вибрион активно передвигается благодаря наличию жгутика.

Холерный вибрион

Бактерии распространены всюду: в воздухе, воде, почве и даже в живых организмах. Русские полярники, дрейфовавшие на льдине в районе Северного полюса, обнаружили огромное число микроорганизмов в Северном Ледовитом океане. Эти организмы были найдены даже около дна океана.

Наибольшее количество микроорганизмов живет в разлагающихся останках, в загрязненной воде, в организме нездоровых животных.

Какие же тогда условия способствуют распространению бактерий? Самое главное, что эти организмы могут существовать в самых различных условиях. Ограничений для их распространения практически нет. Широкому распространению бактерий на нашей планете способствовали их особенности жизнедеятельности, на которых мы остановимся в следующем пункте.

Значение бактерий в природе и жизни человека. Материалы для урока в 6 классе

Бактерии, по данным ученых, — самые древние жители Земли. Они появились на планете в незапамятные времена и долгое время были единственными на ней. Их строение примитивно. Это одноклеточные организмы, многие из которых и сейчас сохраняют основные черты своих предков, заселивших Землю в давние времена. Значение бактерий в природе и жизни человека даже трудно объективно оценить.

Множество

Со времени изобретения первого мощного микроскопа (17 век), позволяющего рассмотреть этих мелких обитателей моря и суши, их было открыто множество. В науке они были выделены в отдельную группу, которая так и называется — «бактерии». Перед тем как говорить про значение бактерий в природе и жизни человека, несколько слов о них самих.

Немного о бактериях

Они могут иметь различную форму. Кокки – шарообразную, бациллы – палочковидную, вибрионы – как запятые, спириллы – спиралевидную, стрептококки – цепочка, стафилококки – грозди, диплококки — округлые парные. Все они способны передвигаться при помощи жгутиков или другими способами. Бактерии обнаруживаются везде: даже в каплях самой чистой воды, в почве, в воздухе, на камнях и поверхности кожи. Они также найдены внутри некоторых других организмов, например, у человека. Всего лишь в одном грамме чернозема могут проживать миллионы бактерий. Они неприхотливы и крайне жизнеспособны: выдерживают нагревание до 90 градусов, не гибнут при заморозке, поднимаются в атмосферу до 30 км, опускаются вглубь почвы на километры, живут в глубинах океана – настоящие хозяева нашей планеты!

Значение бактерий в природе и жизни человека

Преобразование биомассы. Бактерии усердно перерабатывают и утилизируют погибшие организмы животных и растений. В результате они превращаются в удобрения и почвенные слои, поддерживая круговорот биоматериала в природе. К примеру, листья, опавшие с дерева осенью на землю, к следующему сезону будут превращены бактериями в качественный перегной, удобряющий почву, помогающий дереву питаться.
Поглощение и фиксация азота. Только лишь этим организмам под силу ассимиляция азота. Специальные ферменты позволяют бактериям усваивать азот из атмосферы и соединять его с минералами, превращая в удобрения для растений.
Производство кислорода. Скорее всего, без бактерий мы бы с вами задохнулись. Потому что львиную долю кислорода для земной атмосферы производят мириады этих маленьких существ. В этом, пожалуй, основное значение бактерий в природе и жизни человека.
Производство кисломолочных продуктов. Без этих маленьких организмов не было бы кислого молока, а, значит, и йогуртов, кефира, сыров и других привычных нам продуктов.
На ферме. А в сельском хозяйстве бактерии помогают фермеру бороться с вредителями и сорными растениями при помощи введения в почву бактериальных удобрений.

Значение бактерий в природе и жизни человека. Плюсы и минусы

Однако эти микроскопические организмы являются не только нашими помощниками. От них бывает и вред для природы и человека. Бактерии переносят некоторые опасные заболевания: например, холеру, туберкулез и многие другие. Они способны вызывать эпидемии, которые могут погубить человечество. Создано даже различное смертельное бактериологическое оружие, ныне запрещенное в мире. Поэтому человеку необходимо держать их под постоянным контролем.

Данные материалы могут быть использованы для урока «Значение бактерий в природе и жизни человека» (6 класс).

fb.ru

Положительная роль отдельных видов бактерий в организме человека

Нормальной работе организма человек обязан бифидобактериям, лактобактериям, энтерококкам, кишечной палочке и бактериодам, на долю которых приходится 99% нормальной микрофлоры кишечника. 1% составляют представители условно- патогенной флоры: клостридии, синегнойная палочка, стафилококки, протеи и др.

Бифидобактерии

благодаря бифидобактериям вырабатываются ацетат и молочная кислота. Закисляя среду обитания, они подавляют рост патогенных бактерий, вызывающих гниение и брожение;
благодаря бифидобактериям снижается риск развития аллергии к пищевым продуктам у малышей;
они обеспечивают антиоксидантный и противоопухолевый эффект;
бифидобактерии принимают участие в синтезе витамина С;
бифидо- и лактобактерии принимают участие в процессах по усвоению витамина Д, кальция и железа.

Рис. 13. Бифидобактерии. Трехмерное изображение.

Кишечная палочка

Особое значение уделяется представителю этого рода Escherichia coli M17. Она способна вырабатывать вещество коцилин, которое угнетает рост целого ряда болезнетворных микробов.
При участии кишечной палочки синтезируются витамины К, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.

Рис. 14. Кишечная палочка. Трехмерное изображение.

Рис. 15. Кишечная палочка под микроскопом.

Лактобактерии

Лактобактерии угнетают рост гнилостных и условно патогенных микроорганизмов за счет образования целого ряда веществ антимикробной направленности.

Рис. 16. Лактобактерии (трехмерное изображение).

Положительная роль бактерий в организме человека

При участии бифидо-, лакто- и энтеробактерий синтезируются витамины К, С, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.
Благодаря микрофлоре кишечника расщепляются непереваренные компоненты пищи из верхних отделов кишечника – крахмал, целлюлоза, белковые и жировые фракции.
Кишечная микрофлора поддерживает водно-солевой обмен и ионный гомеостаз.
Благодаря секреции особых веществ микрофлора кишечника подавляет рост патогенных бактерий, вызывающих гниение и брожение.
Бифидо-, лакто- и энтеробактерии принимает участие в детоксикации веществ, попадающих извне и образующихся внутри самого организма.
Кишечная микрофлора играет большую роль в восстановлении местного иммунитета. Благодаря ей увеличивается количество лимфоцитов, активность фагоцитов и выработка иммуноглобулина А.
Благодаря кишечной микрофлоре стимулируется развитие лимфоидного аппарата.
Повышает устойчивость эпителия кишечника к канцерогенам.
Микрофлора защищают слизистую стенку кишечника и обеспечивает энергией кишечный эпителий.
Регулирует перистальтику кишечника.
Кишечная флора приобретает навыки по захвату и выводу вирусов из организма хозяина, с которым долгие годы она находилась в симбиозе.
Поддерживает тепловой баланс организма. Питается микрофлора за счет веществ, непереваренных ферментативной системой веществ, поступающих из верхних отделов желудочно-кишечного тракта. В результате сложных биохимических реакций вырабатывается огромное количество тепловой энергии. Тепло с током крови разносится по всему организму и поступает во все внутренние органы. Вот почему при голодании человек всегда мерзнет.
Регулирует обратное всасывание компонентов желчных кислот (холестерина), гормонов и др.

Рис. 17. Клетки lactobacillus и Bifidobacterium bifidum.

Рис. 18. Кишечная палочка.

Способы влияния бактерий на человека

Вначале существовали одноклеточные бактерии. Они были единственной жизнью на Земле в течение миллиардов лет, потом развились более крупные клетки, затем многоклеточные организмы, а после них — растения и животные. Но бактерии при этом никуда не исчезли, и всем организмам, включая нас, людей, пришлось научиться жить с ними.

Когда более трех веков назад были впервые обнаружены бактерии, основное внимание уделялось тем, с которыми мы боролись — вызывающими такие заболевания, как холера, тиф и туберкулез. Благодаря вакцинам и антибиотикам мы добились потрясающего прогресса в победе над этими бедствиями

Теперь, благодаря объединенным инструментам секвенирования ДНК и компьютерного анализа, мы имеем первое представление о бесчисленном множестве других бактерий, с которыми мы взаимодействуем ежедневно.

Наш микробиом — разнообразный набор микробов, бактерий, а также вирусов, грибков и простейших, которые в большей или меньшей степени уникальны для каждого из нас. Сейчас мы понимаем, что многие из них передаются по наследству, в основном от матери, и это представляет собой преемственность жизни, уходящую вглубь тысячелетий.

Мы знаем, что микробиом народов, живущих в лесах и саваннах, которые не имеют практически никаких преимуществ современной медицины, имеет гораздо более разнообразную микробиоту, чем микробиота жителей промышленно развитых стран. Эти сравнения убедительно свидетельствуют о том, что по мере модернизации мира мы потеряли большую часть нашего микробного наследия.

И появляется все больше доказательств того, что эти изменения связаны с ростом современных заболеваний, таких как:

ожирение;
диабет;
астма;
пищевая аллергия;
воспалительные заболевания кишечника и мозга.

Тот же прогресс, который в некоторых отношениях сделал нас более здоровыми, оказал непреднамеренное побочное воздействие на наш древний микробиом, подвергнув его сильному стрессу

К таким достижениям относятся, в частности, пищевые консерванты и, что особенно важно, то самое средство, которое мы издавна использовали для борьбы с болезнетворными бактериями — антибиотики

Как общество мы стали зависимы от антибиотиков. Это эффективные лекарства для лечения серьезных заболеваний, но они все чаще используются бесконтрольно для лечения легких заболеваний, при которых их чистый положительный эффект незначителен.

Даже кратковременное воздействие антибиотиков, особенно в раннем возрасте, может привести к долгосрочным последствиям, таким как ожирение или (как это ни парадоксально) повышенный риск заражения в последующие месяцы из-за дисбактериоза.

Воздействие на женщин до рождения их детей может привести к проблемам в следующем поколении, а воздействие на взрослых может повысить риск развития диабета, камней в почках и некоторых видов рака. Очевидно, что мы должны восстановить наш утраченный микробиом.

Тем временем ученые работают над созданием хранилища микробиоты, где мы сможем сохранить ее для будущих поколений, пока многие другие важные микробы не вымерли. К счастью, то, что ученые узнали за последние годы о микробиоме, может позволить нам жить в более тесном сотрудничестве с бактериями.

Чтобы полностью использовать микробиом для терапии, имеющей реальную научную основу, потребуется время.

Отрицательная роль

Но определённые виды микроорганизмов вредят человеку. Самая большая опасность — инфекционные заболевания, которые вызывают бактерии. Они отравляют организм, что может приводить к смерти. Среди самых опасных и известных заболеваний можно выделить холеру и чуму. Их возникновение провоцируют бактерии.

Менее опасными, но неприятными болезнями являются воспаление лёгких и ангина. То есть некоторые разновидности микроорганизмов несут огромный вред людям.

Кстати, порча продуктов тоже является заслугой бактерий. Микроорганизмы ими питаются и быстро размножаются. После этого человеку уже нельзя есть эти продукты, так как можно получить отравление.

Понятие бактерий в биологии

Бактерии встречаются в любой среде обитания на Земле: в почве, скалах, океанах и даже в арктическом снегу. Некоторые из них живут в других организмах, включая растения и животных и человека, или на них.

Бактерии — это микробы с более простой структурой клетки, чем у многих других организмов. Их управляющий центр, содержащий генетическую информацию, находится в одной петле ДНК. У некоторых бактерий вместо ядра имеется дополнительный круг генетического материала, называемый плазмидой.

Плазмида часто содержит гены, дающие бактерии некоторое преимущество перед другими бактериями. Например, она может содержать ген, делающий бактерию устойчивой к определенному антибиотику.

Бактерии делятся на пять групп в зависимости от их основной формы:

шаровидные (кокки);
палочковидные (бациллы);
спиральные (спириллы);
запятые (вибрионы);
штопорообразные (спирохеты).

Они могут существовать как одиночные клетки, парами, цепочками или скоплениями.

В человеческом организме бактериальных клеток примерно в 10 раз больше, чем человеческих. Большое количество этих бактериальных клеток находится в пищеварительной системе. Некоторые бактерии живут в почве или на мертвой растительной массе, где они играют важную роль в круговороте питательных веществ.

Некоторые виды бактерий приводят к порче продуктов и повреждению урожая, но другие невероятно полезны при производстве ферментированных продуктов, таких как йогурт и соевый соус. Относительно немногие бактерии являются паразитами или патогенами, вызывающими заболевания у животных и растений.

Как размножаются бактерии? Большинство бактерий размножаются путем бинарного деления. В этом процессе бактерия, представляющая собой одну клетку, делится на две одинаковые дочерние клетки. Бинарное деление начинается, когда ДНК бактерии делится на две части (реплицируется).

Затем бактериальная клетка удлиняется и делится на две дочерние клетки, каждая из которых имеет идентичную ДНК с родительской клеткой. Каждая дочерняя клетка является клоном родительской клетки.

Каков механизм выживания бактерий? Некоторые из них могут образовывать эндоспоры. Это спящие структуры, которые чрезвычайно устойчивы к неблагоприятным физическим и химическим условиям, таким как тепло, ультрафиолетовое излучение и дезинфицирующие средства. Это делает их уничтожение очень сложным. Многие бактерии, образующие эндоспоры, являются опасными патогенами, например, Bacillus anthracis — возбудитель сибирской язвы.

Полезные бактерии в организме человека

Человеческий организм населяют и полезные и вредные бактерии. Существующий баланс между организмом человека и бактериями отшлифовывался веками.

Как подсчитали ученые, в организме человека содержится от 500 до 1000 всевозможных видов бактерий или триллионы этих удивительных жильцов, что составляет до 4-х кг совокупного веса. До 3-х килограмм микробных тел находится только в кишечнике. Остальная их часть находится в мочеполовых путях, на коже и других полостях человеческого тела. Микробы заполняют организм новорожденного уже с первых минут его жизни и окончательно формируют состав кишечной микрофлоры к 10-13 годам.

В кишечнике обитают стрептококки, лактобактерии, бифидобактерии, энтеробактерии, грибы, кишечные вирусы, непатогенные простейшие. Лактобактерии и бифидобактерии составляют 60% кишечной флоры. Состав этой группы всегда постоянный, они самые многочисленные и осуществляющие основные функции.

Бифидобактерии

Значение бактерий этого вида огромно.

Благодаря им вырабатываются ацетат и молочная кислота. Закисляя среду обитания, они подавляют рост патогенных бактерий, вызывающих гниение и брожение.
Благодаря бифидобактериям снижается риск развития аллергии к пищевым продуктам у малышей.
Они обеспечивают антиоксидантный и противоопухолевый эффект.
Бифидобактерии принимают участие в синтезе витамина С.
Бифидо- и лактобактерии принимают участие в процессах по усвоению витамина Д, кальция и железа.

Рис. 1. На фото бифидобактерии. Компьютерная визуализация.

Кишечная палочка

Значение бактерий этого вида для человека большое.

Особое значение уделяется представителю этого рода Escherichia coli M17. Она способна вырабатывать вещество коцилин, которое угнетает рост целого ряда болезнетворных микробов.
При участии кишечной палочки синтезируются витамины К, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.

Рис. 2. На фото кишечная палочка (трехмерное компьютерное изображение).

Положительная роль бактерий в жизни человека

При участии бифидо-, лакто-, и энтеробактерий синтезируются витамины К, С, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.
Благодаря микрофлоре кишечника расщепляются непереваренные компоненты пищи из верхних отделов кишечника – крахмал, целлюлоза, белковые и жировые фракции.
Кишечная микрофлора поддерживает водно-солевой обмен и ионный гомеостаз.
Благодаря секреции особых веществ микрофлора кишечника подавляет рост патогенных бактерий, вызывающих гниение и брожение.
Бифидо-, лакто-, и энтеробактерии принимает участие в детоксикации веществ, попадающих извне и образующихся внутри самого организма.
Кишечная микрофлора играет большую роль в восстановлении местного иммунитета. Благодаря ей увеличивается количество лимфоцитов, активность фагоцитов и выработка иммуноглобулина А.
Благодаря кишечной микрофлоре стимулируется развитие лимфоидного аппарата.
Повышается устойчивость эпителия кишечника к канцерогенам.
Микрофлора защищают слизистую стенку кишечника и обеспечивает энергией кишечный эпителий.
Они регулируют перистальтику кишечника.
Кишечная флора приобретает навыки по захвату и выводу вирусов из организма хозяина, с которым долгие годы она находилась в симбиозе.
Велико значение бактерий в поддержке теплового баланса организма. Кишечная микрофлора питается за счет веществ, непереваренных ферментативной системой, которые поступают из верхних отделов желудочно-кишечного тракта. В результате сложных биохимических реакций вырабатывается огромное количество тепловой энергии. Тепло с током крови разносится по всему организму и поступает во все внутренние органы. Вот почему при голодании человек всегда мерзнет.
Кишечная микрофлора регулирует обратное всасывание компонентов желчных кислот (холестерина), гормонов и др.

Рис. 3. На фото полезные бактерии — лактобактерии (трехмерное компьютерное изображение).

Вредители или помощники?

А слышали ли вы термин «дисбактериоз»? Этот термин переводится как «отсутствие бактерий» — так называется явление, когда у человека нарушается баланс микрофлоры кишечника.

Выходит, в кишечнике тоже есть бактерии? Да, конечно! Они участвуют в пищеварительных процессах и предотвращают рост вредных бактерий. К полезным бактериям, живущим в кишечнике, относятся, например, бифидобактерии и лактобациллы.

Получается, что у человека есть свои собственные симбионты-бактерии, но есть и бактерии-паразиты. Есть бактерии, из-за которых человек заболевает и те, которые используются в медицине для создания лекарств. Человек пользуется бактериями для изготовления кефира или сыра, но бережёт продукты от бактерий, вызывающих гниение.

Если же мы посмотрим, как бактерии влияют на мир растений, то увидим ту же неоднозначность. Например, в сельском хозяйстве используют удобрение, в котором содержатся азотофиксирующие бактерии, которые насыщают почву азотом.

Также бактерий используют для борьбы с насекомыми, повреждающим растения. С их помощью люди заражают насекомых заболеваниями, безвредными как для человека, так и для растений.

Но наряду с этими «помощниками» на огородах живут и бактерии-вредители. Они поражают корни и листья растений, вызывают гниение, портят плоды. Бороться с такими бактериями очень сложно.

Какой можно сделать вывод? Мир бактерий очень разнообразен. Он пока недостаточно изучен, но люди постоянно открывают новые виды бактерий, учатся справляться с вредом, наносимым бактериями, и извлекать пользу из их жизнедеятельности.

Рисунок 10. Роль бактерий в жизни человека

{"questions":,"answer":}},"step":1,"hints":}]}

Назовите, с какими бактериями вам приходилось сталкиваться в вашей жизни.

Показать ответ

Скрыть

На протяжении своей жизни человек сталкивается со множеством разнообразных бактерий.

Это и болезнетворные бактерии, например, вызывающие нагноение после раны или после кошачьих царапин, и молочнокислые бактерии, содержащиеся в кефире и йогурте, и бактерии гниения, из-за которых портятся овощи и фрукты.

Также люди постоянно видят плоды деятельности бактерий-поставщиков кислорода, почвенных бактерий и бактерий, очищающих воду.

{"questions":[{"content":"Роль бактерий на планете Земля. <br />Совместите процессы с участием бактерий и значение для человека и природы`matcher-1`","widgets":{"matcher-1":{"type":"matcher","labels":,"items":}}},{"content":"Каковы главные особенности клеток бактерии? Что отсутствует в них? `input-11`","widgets":{"input-11":{"type":"input","answer":"Ядро"}},"step":1,"hints":},{"content":"Вставьте пропущенные буквы в слова<br />симб`input-27`оз<br />цит`input-36`плазма<br />мембр`input-65`на<br />прокар`input-89`ота<br />симбио`input-125`т","widgets":{"input-27":{"type":"input","inline":1,"answer":"и"},"input-36":{"type":"input","inline":1,"answer":"о"},"input-65":{"type":"input","inline":1,"answer":"а"},"input-89":{"type":"input","inline":1,"answer":"и"},"input-125":{"type":"input","inline":1,"answer":"н"}}}]}

Особенности размножения

Условия, при которых размножаются различные микроорганизмы, приблизительно одинаковые: им необходима повышенная влажность, высокая температура (+14−36 градусов), питательные вещества, темнота — эти условия находятся на теле каждого человека в районе паха и подмышек.

Определенным патогенным организмам даже не требуется воздух — класс анаэробных микробов может развиваться в консервах, а во время проникновения в организм начинают провоцировать появления ботулизма. Пониженные температуры сделает их малоподвижными, термообработка и солнечные лучи разрушают бактерии.