Болезнетворные микробы. Классификация болезнетворных микробов и болезни, вызываемые ими. Бактерии разных форм

Их размеры - от 0,1 до 30 мкм.

Микробы чрезвычайно распространены. Они живут в почве, воздухе, воде, в снегах и даже горячих источниках, на теле животных, а также внутри живых организмов, в том числе в организме человека.

Основные виды бактерий

Распределение бактерий на виды идет с учетом нескольких критериев, среди которых чаще всего принимают во внимание форму микроорганизмов и их пространственное размещение. Так, по форме делятся на:

Коки - микро-, дипло-, стрепто-, стафилококки, а также сарцины;

Палочковидные - монобактерии, диплобактерии и стрептобактерии;

Извитые виды - вибрионы и спирохеты.

Также включает состояние бактериальной стенки:

1. грамположительные бактерии с тонкой клеточной стенкой - миксобактерии, фотосинтезирующие формы микроорганизмов, которые выделяют кислород (цианобактерии);

2. грамположительные бактерии с толстой (клостридии и актиномицеты);

3. у которых нет клеточной стенки (микоплазмы);

4. бактерии, которые имеют неполноценную клеточную стенку - в данную группу микроорганизмов входят древние формы, способные образовывать метан.

Рассмотрим наиболее распространенные болезнетворные бактерии, которые поражают человека.

Вибрион Коха - вызывает холеру. Заражение данными микроорганизмами происходит через воду, пищу, грязные руки и предметы, зараженные вибрионами. Источником распространения болезни являются больные и носители, в которых холера не развивается, но которые распространяют патогенные микробы среди других людей;

Бацилла Зонне и Флекснера - обусловливает развитие дизентерии, распространяется среди населения такими же путями, что и предыдущий микроорганизм;

Бацилла Коха - является возбудителем туберкулеза. Передается другим людям от больных через воздух и капли, выделяемые из при кашле зараженных людей;

Бацилла клостридиум тетанус - становится причиной тяжелого заболевания - столбняка. Заражение происходит при контакте с загрязненным клостридиями грунтом, а также при передаче патогенных микроорганизмов от больного животного или человека;

Иерсиния пестис - возбудитель чумы, обусловливает не только бубонную форму заболевания, но и тяжелые поражения легких;

Микобактерия лепры - обусловливает развитие лепры, которая в народе еще носит название проказы и характеризуется поражением кожи и слизистых, периферической нервной системы;

Коринебактерии дифтерии - микроорганизмы, которые вызывают дифтерию - тяжелую патологию, которая характеризуется поражением слизистых оболочек ротоглотки с образованием фиброзных пленок, интоксикацией, поражением сердца, нервной системы и почек;

Бледная трепонема - является возбудителем сифилиса, который является венерической патологией и обусловливает поражение кожи, слизистых, внутренних органов, костей, а также нервной системы;

Геликобактер пилори - микроорганизм, который обусловливает развитие язвенной болезни.

Болезнетворные бактерии способны вызвать много других тяжелых заболеваний с поражением различных органов, которые требуют соответствующего лечения. c

Болезнетворные бактерии способны вызывать системный воспалительный ответ организма, тяжелые пневмонии, менингиты и даже сепсис с развитием шокового состояния, что приводит к смерти, поэтому важно предупреждать попадание патогенной флоры в организм. С этой целью применяют различные методы антисептики и дезинфекции.

Микробы- мельчайшие одноклеточные или многоклеточные живые существа различ.форм и размеров, а также живые существа неклеточной природы.

Микробная клетка состоит из ядра (молекулы ДНК), оболочки и цитоплазмы. Многие микробы имеют и органы движения. Размножаются простым делением пополам. Различают болезнетворные и неболезнетворные микробы

По типу приспособл-ти к пит.среде болезнетворные микробы делят на условнопатогенные и патогенные.

Условнопатогенные (условноболезнетворные) в обыч.усл. вреда чел-ку не приносят, но при опред.усл., напр.,при переохлаждении, голодании, облучении радиацией, могут проявить себя (например, ангина).

В зависимости от форм и размеров различают: бактерии, риккетсии, вирусы, грибки, простейшие, прионы.

Бактерии - одноклеточные орг-мы растит.природы. Однако у них нет типич.клеточного ядра, они лишены хлорофилла и пластид и размножаются простым делением пополам. Бактерии вызывают такие заболевания, как сибирская язва, чума, холера, туберкулез, сап, туляремия, столбняк, гангрена и др. Инкубац.период большинства болезней - 1-6 суток, смертность составляет 80-100 %. Разновидностью бактерий являются спирохеты, которые не имеют оболочки и вызывают такие заболевания, как сифилис, возвратный тиф.

В зависимости от формы клеток бактерии делятся на 4 вида:

Шаровидные (микрококки, диплококки, стрептококки, сарцины, стафилококки);

Палочковидные (подавляющее большинство известных видов бактерий);

Нитчатые (обитают в воде; серобактерии, железобактерии);

Имеющие извитую форму (вибрионы, спириллы).

К вирусным заболеваниям относят: грипп, корь, энцефалиты, натуральную оспу, бешенство, ветряную оспу, краснуху, герпес, желтуху, полиомиелит, СПИД, ящур и др. Есть данные, что атеросклероз и инфаркт миокарда - тоже результат действия вирусов.

Есть вирусы, способные размножаться внутри бактериальной клетки, и тогда такая бактериальная клетка вызывает такие болезни, как холера, дизентерия, дифтерия, брюшной тиф и др.

Различают следующие формы вирусов: палочковидная, шаровидная, кубоидальная, сперматозоидообразная, нитевидная. Вирусы делят на 5 классов в зависимости от вызываемого ими заболевания.

Грибки - многоклеточные организмы растительной природы, вызывающие такие болезни, как парша, стригущий лишай и др. Грибки не приводят к летальным исходам, но трудно поддаются лечению и в целом отрицательно сказываются на здоровье человека.

Наиболее распространенными заболеваниями являются: лейшманиоз, лямблиоз, трипаносомоз, трихомонадные заболевания, токсоплазмоз, кокцидоз, пневмоцистоз, малярия и др.

Прионы (патологические белки) более примитивны, чем вирусы. В них нет даже нуклеиновых к-т, вызывают медленные инфекции. Они, в частности, разрушают нейроны головного мозга, и человек постепенно теряет память, его поражает паралич, проявляется также старческий маразм, сильный психоз. Прионы имеют большой инкубационный период, поэтому и проявляются в возрасте более 60 лет.

Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.

Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.

Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.

Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.

Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.

Форма тела

Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.

Название бактерии	Форма бактерии	Изображение бактерии
Кокки		Шарообразная
Бацилла		Палочковидная
Вибрион		Изогнутая в виде запятой
Спирилла		Спиралевидная
Стрептококки		Цепочка из кокков
Стафилококки		Грозди кокков
Диплококки		Две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле

Способы передвижения

Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.

Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.

У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.

Место обитания

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.

Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.

Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.

В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

Внешнее строение

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутреннее строение

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

В центральной части клетки локализовано ядерное вещество — ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра — нуклеоид. Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом.

Способы питания

У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.

Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.

Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.

Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.

Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.

Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:

• через повреждения эпидермальной и коровой ткани;
• через корневые волоски;
• только через молодую клеточную оболочку;
• благодаря бактериям-спутникам, продуцирующим пектинолитические ферменты;
• благодаря стимуляции синтеза В-индолилуксусной кислоты из триптофана, всегда имеющегося в корневых выделениях растений.

Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:

• инфицирование корневых волосков;
• процесс образования клубеньков.

В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.

Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.

Обмен веществ

Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.

Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.

Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.

Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.

Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.

Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.

Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.

Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

Хемосинтез

Использование лучистой энергии — важнейший, но не единственный путь создания органического вещества из углекислого газа и воды. Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений — сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное. Образованная гидроокись железа оседает и образует так называемую болотную железную руду.

Некоторые микроорганизмы существуют за счёт окисления молекулярного водорода, обеспечивая тем самым автотрофный способ питания.

Характерной особенностью водородных бактерий является способность переключаться на гетеротрофный образ жизни при обеспечении их органическими соединениями и отсутствии водорода.

Таким образом, хемоавтотрофы являются типичными автотрофами, так как самостоятельно синтезируют из неорганических веществ необходимые органические соединения, а не берут их в готовом виде от других организмов, как гетеротрофы. От фототрофных растений хемоавтотрофные бактерии отличаются полной независимостью от света как источника энергии.

Бактериальный фотосинтез

Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты — бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка — карбоновые кислоты), а у зелёных растений — вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.

Такой бактериальный фотосинтез, который происходит без выделения кислорода, называется фоторедукцией. Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды, а от сероводорода:

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

Биологическое значение хемосинтеза и бактериального фотосинтеза в масштабах планеты относительно невелико. Только хемосинтезирующие бактерии играют существенную роль в процессе круговорота серы в природе. Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серной кислоты, сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул. Далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода, который окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), образующий в почве доступные для растения сульфиты. Хемо- и фотоавтотрофные бактерии имеют существенное значение в круговороте азота и серы.

Спорообразование

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий.

Споры — не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий — это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

Размножение

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее.

После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес — 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.

Бактерия (1), поглотившая достаточно пищи, увеличивается в размерах (2) и начинает готовиться к размножению (делению клетки). Её ДНК (у бактерии молекула ДНК замкнута в кольцо) удваивается (бактерия производит копию этой молекулы). Обе молекулы ДНК (3,4) оказываются, прикреплены к стенке бактерии и при удлинении бактерии расходятся в стороны (5,6). Сначала делится нуклеотид, затем цитоплазма.

После расхождения двух молекул ДНК на бактерии появляется перетяжка, которая постепенно разделяет тело бактерии на две части, в каждой из которых есть молекула ДНК (7).

Бывает (у сенной палочки), две бактерии слипаются, и между ними образуется перемычка (1,2).

По перемычке ДНК из одной бактерии переправляется в другую (3). Оказавшись в одной бактерии, молекулы ДНК сплетаются, слипаются в некоторых местах (4), после чего обмениваются участками (5).

Роль бактерий в природе

Круговорот

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Почвообразование

Поскольку бактерии распространены практически повсеместно и встречаются в огромном количестве, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья деревьев и кустарников, отмирают надземные побеги трав, опадают старые ветки, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см 3 . поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Распространение в природе

Микроорганизмы распространены повсеместно. Исключение составляют лишь кратеры действующих вулканов и небольшие площадки в эпицентрах взорванных атомных бомб. Ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов не мешают существованию и развитию микрофлоры. Все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Микроорганизмы — аборигены нашей планеты, активно осваивающие самые невероятные природные субстраты.

Микрофлора почвы

Количество бактерий в почве чрезвычайно велико — сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв.

На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.

Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора — один из факторов образования почв.

Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, — ризосферной микрофлорой.

Микрофлора водоёмов

Вода — природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается.

Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая — 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные.

По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.

Микрофлора воздуха

Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Микрофлора организма человека

Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками — прекрасная среда для развития микроорганизмов.

Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре.

Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.

Бактерии в круговороте веществ

Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.

Круговорот азота

Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий.

Круговорот углерода

Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии осуществляют полное окисление органических веществ. В аэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путём сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО 2).

Круговорот серы

Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.

Круговорот железа

В некоторых водоёмах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора — железобактерии, окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа.

Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.

Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых организмов (кроме вирусов). Полагают, что они - первые организмы, появившиеся на Земле.

Несмотря на активное развитие медицины, проблема инфекционных, в том числе бактериальных, заболеваний весьма актуальна. Бактерии встречаются на каждом шагу: в общественном транспорте, на работе, в школе. Невероятные их количества заселяют дверные ручки, деньги, компьютерные мыши, мобильные телефоны. Нет таких мест на нашей планете, где бы не было этих микроорганизмов. Они обнаружены в соленых водах Мертвого моря, в гейзерах, температура которых составляет более 100ºС, в водах океана на глубине 11 км, в атмосфере на высоте 41 км, даже в ядерных реакторах.

Классификация бактерий

Бактерии - крошечные существа, которые можно увидеть только с помощью микроскопа, их размер в среднем составляет 0,5-5 микрон. Общей чертой всех бактерий является отсутствие ядра, отнесение к прокариотам.

Существует несколько путей их размножения: бинарное деление, почкование, благодаря экзоспорам или обрывкам мицелия. Бесполый путь размножения заключается в репликации в клетке ДНК и последующим ее делением надвое.

В зависимости от формы, бактерии делят на:

• кокки - шары;
• палочковидные;
• спириллы - извитые нити;
• вибрионы - изогнутые палочки.

Грибковые, вирусные и бактериальные заболевания, в зависимости от механизма передачи и местонахождения возбудителя, подразделяют на кишечные, кровяные, дыхательных путей и наружных покровов.

Строение бактерий и инфекций

Цитоплазма является основной частью бактериальной клетки, в которой происходит метаболизм, т.е. синтез компонентов, в том числе влияющих на ее патогенность, из питательных веществ. Присутствие в цитоплазме ферментов, катализаторов белковой природы обуславливает метаболизм. В ней также находится «ядро» бактерии - нуклеоид, без определенной формы и внешне неограниченный мембраной. Попадание различных веществ в клетку и вывод продуктов метаболизма происходит через цитоплазматическую мембрану.

Цитоплазматическую мембрану облегает клеточная оболочка, на которой может присутствовать слой слизи (капсула) либо жгутики, способствующие активному передвижению бактерии в жидкостях.

Питанием для бактерий служат разнообразные вещества: от простых, например, углекислого газа, ионов аммония, до сложных органических соединений. На жизнедеятельность бактерий также оказывает влияние температура и влажность окружающей среды, наличие или отсутствие кислорода. Многие виды бактерий для выживания в неблагоприятных условиях способны образовывать споры. Бактерицидными свойствами, нашедшими широкое применение как в медицине, так и в промышленности обладают повышенная температура или давление, ультрафиолетовое излучение, определенные химические соединения.

Свойства патогенности, вирулентности и инвазивности

Патогенностью называют способность определенного вида микроорганизмов вызывать бактериальные инфекционные заболевания. Однако у одного и того же вида ее уровень может находиться в широком диапазоне, в таком случае говорят о вирулентности - степени патогенности штамма. Патогенность микроорганизмов обусловлена токсинами, являющимися продуктами их жизнедеятельности. Многие болезнетворные бактерии неспособны к размножению в макроорганизмах, однако выделяют сильнейшие экзотоксины, являющиеся причиной болезни. Поэтому существует также понятие инвазивности - способности распространяться в макроорганизме. Благодаря вышеописанным свойствам в определенных условиях высокопатогенные микроорганизмы могут вызывать смертельные болезни, а слабопатогенные бактерии просто присутствовать в организме, не принося никакого вреда.

Рассмотрим некоторые бактериальные заболевания человека, список которых слишком велик, чтобы описать все в одной статье.

Кишечные инфекции

Сальмонеллез . В роли возбудителя могут выступать около 700 видов сероваров рода Salmonella. Инфицирование может произойти водным, контактно-бытовым или же алиментарным путем. Размножение этих бактерий, сопровождающееся накоплением токсинов, возможно в различных продуктах питания и сохраняется при их недостаточной термообработке во время готовки. Также в качестве источника инфекции могут выступать домашние животные, птицы, грызуны, больные люди.

Следствием действия токсинов является повышение секреции жидкости в кишку и усиление ее перистальтики, рвота и диарея, которые приводят к обезвоживанию организма. После прохождения инкубационного периода, который длится от 2 часов до 3 суток, повышается температура, появляется озноб, головная боль, коликообразные боли в области живота, тошнота, а через несколько часов - частый водянистый и зловонный стул. Данные бактериальные заболевания длятся примерно 7 дней.

В некоторых случаях могут возникнуть осложнения в форме острой почечной недостаточности, инфекционно-токсического шока, гнойно-воспалительных заболеваний или тромботических осложнений.

Брюшной тиф и паратифы А и В . Их возбудителями являются S. paratyphi A, S. paratyphi В, Salmonella typhi. Пути передачи - пища, вода, инфицированные предметы, источник - больной человек. Особенностью заболевания является летне-осенняя сезонность.

Длительность инкубационного периода составляет 3 - 21 день, чаще всего 8 - 14, после чего происходит постепенное нарастание температуры вплоть до 40ºС. Лихорадка сопровождается бессонницей, головной болью, отсутствием аппетита, побледнением кожных покровов, розеолезной сыпью, увеличением печени и селезенки, вздутием живота, задержкой стула, реже диареей. Артериальная гипотензия, брадикардия, бред, заторможенность также сопутствуют болезни. Возможные осложнения - пневмония, перитонит, кишечное кровотечение.

Пищевая токсикоинфекция . Ее возбудителями являются условно-патогенные микроорганизмы. Болезнетворные бактерии попадают в организм из пищевых продуктов, которые либо не подлежат термообработке, либо прошли недостаточную температурную обработку. Чаще всего это молочные или мясные продукты, кондитерские изделия.

Длительность инкубационного периода составляет от 30 минут до суток. Инфекция проявляется в виде тошноты, рвоты, водянистого стула до 15 раз в сутки, озноба, болей в животе, повышения температуры. Более тяжелые случаи заболевания сопровождаются пониженным давлением, тахикардией, судорогами, сухостью слизистых оболочек, олигурией, гиповолемическим шоком. Болезнь длится от нескольких часов до трех суток.

Дизентерия . Возбудителем одной из наиболее распространенных кишечных инфекций является бактерия рода Shigella. Микроорганизмы попадают в организм во время принятия инфицированной пищи, воды, через бытовые предметы и грязные руки. Источником инфекции является больной человек.

Период инкубации может составлять от нескольких часов до недели, как правило, 2-3 дня. Болезнь проявляется частым жидким стулом с примесями слизи и крови, схваткообразными болями слева и внизу живота, повышением температуры, головокружением, ознобом, головной болью. Также ей сопутствуют артериальная гипотензия, тахикардия, вздутие живота, пальпация сигмовидной кишки. Продолжительность заболевания зависит от степени тяжести: от 2-3 до 7 дней и более.

Эшерихиоз . Данное заболевание еще называют диареей путешественников. Вызывается оно кишечной палочкой Escherichia coli энтероинвазивных либо энтеротоксигенных штаммов.

В первом случае инкубационный период длится от 1 до 6 суток. Признаками болезни являются жидкий стул и схваткообразные боли живота, реже тенезмы. Время болезни 3-7 суток со слабовыраженной интоксикацией.

Во втором случае скрытый период может длиться до 3 суток, после чего начинается рвота, частый жидкий стул, непостоянная лихорадка и боли в животе. Болезнетворные бактерии в большой степени поражают детей раннего возраста. Заболеванию сопутствуют высокая температура, лихорадка, диспепсические явления. Такие бактериальные заболевания могут быть осложнены аппендицитом, холециститом, холангитом, менингитом, эндокардитом, воспалительными заболеваниями мочевыводящих путей.

Кампилобактериоз . Это распространенная инфекция, вызываемая бактерией Campylobacter fetus jejuni, источником которой являются многие домашние животные. Также возможны профессиональные бактериальные заболевания человека.

Инкубационный период длится 1 - 6 дней. Заболевание сопровождается лихорадкой, гастроэнтеритом, выраженной интоксикацией, рвотой, обильным жидким стулом. В редких случаях - генерализованная форма болезни.

Лечение и профилактика кишечных инфекций

Как правило, для эффективного лечения рекомендуется госпитализация больного, потому как большинство таких заболеваний может привести к осложнениям, а также для уменьшения риска распространения инфекции. Лечение включает в себя несколько основных пунктов.

При кишечной инфекции необходимо строгое соблюдение щадящей диеты. Список разрешенных продуктов: замедляющие двигательную активность кишечника и содержащие значительные количества танина - черника, черемуха, крепкий чай, а также протертые каши, слизистые супы, кисели, творог, сухари, блюда из рыбы и мяса, приготовленные на пару. Ни в коем случае нельзя есть жареное и жирное, сырые овощи и фрукты.

При токсикоинфекциях обязательно промывание желудка с целью удаления возбудителей со слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. Дезинтоксикацию и регидратацию проводят с помощью перорального введения в организм глюкозо-солевых растворов.

Лечение бактериальных заболеваний кишечника обязательно предусматривает нормализацию стула. Для этого чаще всего применяют средство "Индометоцин", препараты кальция, различные сорбенты, самый доступный из которых, активированный уголь. Поскольку бактериальные заболевания сопровождает дисбактериоз, назначают препараты для нормализации микрофлоры кишечника ("Линекс", "Бифидумбактерин" и др.)

Что касается антибактериальных средств, то в зависимости от вида возбудителя могут быть использованы антибиотики групп монобактамов, пенициллинов, цефалоспоринов тетрациклинов, хлорамфениколов, карбапенемов, аминогликозидов, полимиксинов, хинолонов, фторхинолонов, нитрофуранов, а также смешанные препараты сульфаниламидов.

Чтобы предупредить бактериальные заболевания человека, список ежедневных мероприятий должен содержать такие пункты: соблюдение правил личной гигиены, тщательная термическая обработка необходимой пищи, мытье овощей, фруктов перед употреблением, использование кипяченой или бутилированной воды, краткосрочное хранение скоропортящихся продуктов.

Инфекции дыхательных путей

Для дыхательных путей наиболее характерны бактериальные и вирусные инфекции, которые носят, как правило, сезонный характер. Бактериальные и вирусные заболевания человека отличаются, прежде всего, локализацией. Вирусы действуют на весь организм, а бактерии местно. Наиболее распространенные вирусные заболевания - это ОРВИ и грипп.

К бактериальным заболеваниям относятся следующие инфекции дыхательных путей:

Тонзиллит (ангина) может быть вызван как вирусами, так и бактериями - микоплазмой, стрептококком, хламидиями (A. Haemolyticum, N. Gonorrhoeae, C. Diphtheriae). Сопровождается изменениями небных миндалин, болями в горле, ознобом, головной болью, рвотой.

Эпиглоттит . Возбудителями являются бактерии S. Pneumoniae, S. Pyogenes и S. Aureus. Для заболевания характерно воспаление надгортанника, сопровождающееся сужением гортани, быстрое ухудшение состояния, боли в горле, лихорадка.

Из-за тяжелого протекания болезни требуется обязательная госпитализация больного.

Гайморит - воспаление гайморовых пазух, причиной которого являются бактерии, проникнувшие в полость носа через кровь либо из верхней челюсти. Характеризуется сначала локализованной болью, которая затем распространяется, превращаясь в «головную» боль.

Пневмония . Это заболевание легких, в течение которого поражаются альвеолы и терминальные бронхи. Болезнетворные бактерии - стрептококки, стафилококки, клебсиелла пневмонии, пневмококки, гемофильная и кишечная палочки. Заболевание сопровождается кашлем с мокротами, лихорадкой, одышкой, ознобом, головными и мышечными болями, снижением аппетита, повышенной утомляемостью, интоксикационной слабостью.

Лечение и профилактика инфекций дыхательных путей

При лечении инфекций госпитализация больного осуществляется только в случаях тяжелого и запущенного протекания болезни. Основным средством являются антибиотики, подбираемые индивидуально в зависимости от вида возбудителя болезни. Лечение носоглотки может быть произведено с использованием местных антисептиков ("Гексорала", "Септифрила", "Стопангина", "Каметона", "Ингалипта"). Дополнительно рекомендуется прибегнуть к ингаляции, физиотерапии, дыхательной гимнастике, мануальной терапии, массажу грудной клетки. При использовании комбинированных средств с антисептическим и обезболивающим эффектом в начале заболевания (препаратов из лекарственных растений, "ТераФлю", "Анти-Ангина", "Стрепсилса", NovaSept) вероятно отсутствие необходимости дальнейшего использования антибиотиков.

Профилактика бактериальных заболеваний органов дыхания включает следующие мероприятия: прогулки на свежем воздухе, дыхательную гимнастику, профилактические ингаляции, отказ от курения, использование ватно-марлевых повязок при контакте с больными.

Инфекции наружных покровов

На коже человека, обладающей определенными свойствами, защищающими ее от микроорганизмов, присутствует огромное количество мирно существующих бактерий. При нарушении этих свойств (избыточной гидратации, воспалительных заболеваниях, травмах) микроорганизмы могут вызвать инфицирование. Бактериальные заболевания кожи возникают также при попадании болезнетворных бактерий извне.

Импетиго . Различают два вида заболевания: буллезное, вызываемое стафилококками, и небуллезное, возбудителями которого являются S. aulreuls и S. Pyogenes.

Заболевание проявляется в виде красных пятен, превращающихся в пузырьки и гнойнички, которые легко вскрываются, образуя толстые желтовато-коричневые чешуйки.

Для буллезной формы характерны волдыри размером 1-2 см. При осложнении бактериальные заболевания вызывают гломерулонефрит.

Фурункулы и карбункулы . Заболевание возникает при глубоком проникновении стафилококков в волосяные фолликулы. Инфекция образует воспалительный конгломерат, из которого впоследствии появляется гной. Типичные места локализации карбункулов - лицо, ноги, задняя часть шеи.

Рожа и целлюлит . Это инфекции, поражающие кожу и подлежащие ткани, возбудителями которых являются стрептококки групп A, G, C. По сравнению с рожей расположение целлюлита более поверхностное.

Типичная локализация рожи - лицо, целлюлита - икры. Обоим заболевания часто предшествует травма, повреждение кожи. Поверхность кожи красная, отечная, с неровными воспаленными краями, иногда пузырьками и волдырями. Сопутствующие признаки болезни - лихорадка и озноб.

Рожа и целлюлит могут вызывать осложнения, проявляющиеся в виде фасциита, миозита, тромбоза пещеристого синуса, менингита, различных абсцессов.

Лечение и профилактика инфекций кожных покровов

Лечить кожные бактериальные заболевания человека рекомендуется с помощью антибиотиков местного или общего действия в зависимости от тяжести и вида инфекции. Также применяются различные антисептики. В некоторых случаях их использование продолжается длительное время, в том числе здоровыми членами семье для профилактики.

Главным профилактическим мероприятием, предупреждающим возникновение кожных инфекций, является соблюдение личной гигиены, использование индивидуальных полотенец, а также общее повышение иммунитета.

Инфекции животных

Следует также упомянуть бактериальные заболевания животных, передаваемые человеку и называемые зооантропонозами. Источником инфекции служат животные как домашние, так и дикие, от которых можно заразиться во время охоты, а также грызуны.

Перечислим основные бактериальные заболевания, список которых насчитывает около 100 инфекций: столбняк, ботулизм, пастереллез, колибактериоз, бубонная чума, сап, мелиоидоз, ерсиниозы, вибриоз, актиномикоз.