O persoană care nu a întâlnit studiul vieții microscopice, își poate imagina rareori toată saturația biologică care însoțește ciclul de viață de pe planeta Pământ. Dar, uneori, viața face literalmente o persoană să pătrundă în detaliile microproceselor și să țină evidența acesteia. Teama de infecție, nevoia de a stăpâni noile tehnologii și o simplă dorință de a afla mai multe despre tine și lumea privesc la elementele de bază ale microbiologiei. Ce ne poate spune microbiologia moderna despre bacterii? viruși și alte invizibile pentru ochiul organismelor vii?
Varietate de microorganisme
Microbiologia este o știință cu rădăcini adânci și cu planuri globale pentru viitor. Se poate spune că acum microbiologia stăpânește doar acele instrumente și metode care vor permite unei persoane să facă o revoluție biotehnologică în viitorul apropiat.
Care sunt aceste obiecte microscopice cu care omenirea conectează cele mai bune aspirații pentru viitor și de ce tocmai microorganismele vor ajuta o persoană să rezolve o serie de probleme globale?
- Sănătatea și viața unei persoane depind aproape în întregime de microorganisme.
- Unele microorganisme demonstrează miracole de adaptabilitate la condițiile în schimbare. Studiul acestor metode biologice dă o persoană materialului pentru rezolvarea problemelor de bază ale omenirii.
- Microorganismele formează mediul în care trăiește o persoană și este important ca o persoană să aibă cel puțin un control parțial asupra proceselor de formare a anumitor elemente ale mediului.
Aceste trei aspecte sunt de o importanță capitală pentru fiziologia umană. De aceea, microbiologia studiază în principal posibilitățile de a pune mecanismele biologice în slujba societății umane.
Pentru a înțelege elementele de bază ale microbiologiei generale, trebuie avut în vedere că microorganismele nu sunt doar bacterii. Reprezentanți ai microbilor există în toate cele patru regate ale naturii vii (împărăția este un taxon):
- bacterii - organisme unicelulare nenucleare;
- archeanul - a denuclearizat, de asemenea, organisme unicelulare, dar care diferă de bacterii prin compoziția chimică a unor organele și prin biochimie;
- Eucariotele - cu celulele de bază, în acest domeniu include microorganisme și organisme superioare (plante, animale), inclusiv microorganismele din regnul eucariotelor sunt considerate fungi unicelulari, protistelor crom;
- virușii sunt o formă specială de viață care nu are propria sa celulă, dar are un aparat genetic care poate fi încorporat în alte celule vii, ceea ce face posibilă multiplicarea virușilor.
Dintre grupurile enumerate de microbi, cele mai sigure pentru oameni sunt arhaia. Studiile nu au documentat un singur agent patogen pentru oamenii din regatul arheologic.
Cu toate acestea, această circumstanță nu diminuează pericolul pe care bacteriile, virușii și ciupercile îl au asupra oamenilor.
În ciuda mare importanță pentru viața și sănătatea microorganismelor, cum ar fi virușii și ciupercile, sunt de interes particular pentru Microbiologie este bacteriile, deoarece acestea afectează la nivel global funcționarea întregului corp uman, sunt scutul biologic și controlează activitatea sistemului imunitar uman.
Forma și structura bacteriilor
În ciuda diversității speciilor, bacteriile sunt foarte asemănătoare în structură. Compoziția unei celule bacteriene include în mod necesar:
- peretele celular;
- membrana citoplasmatică;
- ADN circular;
- ribozomului;
- citoplasmă.
Există bacterii care pot forma spori sau capsule. Există cei care au pigmenți în citoplasmă, de exemplu, clorofila. Există mobil, care include flagella și cilia, și există încă. Există multe diferențe în ceea ce privește tipurile de respirație, forma produsă de enzimele și metodele de nutriție, dar aceste cinci organoizi sunt necesare pentru orice bacterie.
Dacă vorbim despre clasificarea bacteriilor în formă și structură, atunci microbiologia generală poate fi clasificată în grupe majore precum:
- cocci (formă rotundă);
- bacilii (forma tijei);
- Ștanțate sau spirale (formă spirală);
- vibrios (formă de virgulă).
În plus față de structura unei bacterii, este important pentru clasificarea grupelor de microorganisme pe care le pot forma coloniile. În funcție de forma coloniei există diplococ, streptococ, stafilococ, etc.
Bacteriile critice nu se unește adesea în colonii stabile, ci conduc o viață separată.
Compoziția pigmentului (colorant) este o proprietate mai individuală a fiecărui tip de bacterii. Deci, cele mai frecvente bacterii pigmentare sunt:
- pigmenți carotenoizi (galben, roșu);
- pigmenți pirogalol (culoare roșie);
- pigment pirocianină (culoare albastră).
Culoarea bacteriilor depinde de compoziția pigmentului. se poate distinge prin microscopie.
O altă caracteristică importantă a bacteriilor sunt sporii. Sporul este o formă modificată a bacteriei pe care aceasta o ia pentru a supraviețui perioadelor adverse. Sporul se formează în interiorul bacteriei, cuprinzând ADN-ul circular și materialul minim pentru posibilitatea de a "reînvia" atunci când vin timpurile favorabile.
Pereții spori sunt puternici. Sporul nu se teme de radiațiile ultraviolete, nici de temperaturi, nici de efectele reactivilor. Disputa este aproape imposibil de distrus. Într-o stare de controversă, o bacterie poate exista pentru un deceniu. Odată ce se află pe mediul nutritiv, sporul își pierde coconul de protecție și se reînvie într-o viață nouă.
Gram gram
Gramul de gram este una dintre primele metode prin care microbiologii au învățat să identifice bacteriile patogene.
Judecând după studiile microbiologice, microbii gram-negativi sunt patogeni pentru oameni. Dar acest lucru nu inseamna deloc ca daca microbul este gram-negativ, atunci este periculos pentru oameni. Există o serie de microorganisme care nu au nimic de a face cu sănătatea umană și totuși sunt gram negative.
Gram-pozitiv, dimpotrivă, rareori pot deveni agenți ai bolilor infecțioase.
Pentru a determina definitiv tipul de bacterie care a provocat boala, este necesar să se efectueze o serie de studii privind prezența enzimelor periculoase pentru oameni și capacitatea microbului de a forma spori.
Studiile de bacterii folosind metoda de colorare Gram sunt în principal o determinare a modului în care se construiește peretele celular al tulpinii bacteriene studiate.
In peretele celular bacterii gram-negativ este oarecum straturi dense care comunică între ele, în peretele celular Gram-pozitive - numai unul, dar un strat mai larg de lipide, care reacționează pozitiv la impactul coloranților organici.
Tipuri de microbi alimentari
Prin tipurile de nutriție, bacteriile sunt unul dintre cele mai diverse organisme vii.
Nutriția pentru organisme este o modalitate de a obține energie și carbohidrați din mediul înconjurător. Numai în regatul bacteriilor sunt toate tipurile de alimente:
- fototrofe (folosesc energia soarelui și în acest caz sunt similare cu plantele);
- chemotrofii (folosiți energia reacțiilor chimice);
- heterotrofe (saprofite și paraziți, utilizați energie și obțineți carbohidrați datorită compușilor organici care există deja în natură).
Aceste procese de viață ale bacteriilor sunt studiate prin biochimie. Principalele metode de biochimie sunt metoda de microscopie și metoda de studiere a activității enzimatice.
Ar trebui explicat că multe specii de bacterii pot schimba modul în care obțin energia necesară pentru viață, în funcție de condiții.
De exemplu, dacă nu puteți obține compuși organici gata, heterotrophs poate deveni chemotroph, iar în cazul în care nu există nici o lumină solară, dar există o reziduuri de-a gata phototrophs organice pot merge la organice gata alimentare.
Periculoase pentru sănătatea umană sunt heterotrofele. Prin descompunerea reziduurilor organice în compuși chimici simpli, aceste bacterii produc enzime care distrug celulele organelor și țesuturilor corpului uman.
Cele mai periculoase bacterii pentru oameni sunt cele care sintetizează enzimele proteolitice:
- proteine de fragmentare - enzima de colagenază;
- Enzimele de dizolvare a lipidelor - lipaza;
- celule de scindare a țesuturilor - hialuronidază enzimatică (favorizează răspândirea infecției);
- Plasmocoagulaza este o enzimă care coagulează sângele.
Aceasta nu este întreaga listă a enzimelor biochimice produse de bacterii care pot provoca un rău mare unei persoane.
Dar nu toate enzimele bacteriene sunt periculoase pentru oameni. De exemplu, există numeroase tipuri de microbi de acid lactic care fac parte din microflora benefică a intestinului uman. Aceste tipuri de bacterii produc enzime biochimice ale grupului catalazei, care au un efect pozitiv asupra proceselor digestive și asupra stării generale a tractului gastrointestinal.
Mecanisme de respirație
Pentru un organism viu, respirația este o oportunitate de a menține metabolismul intern. La om și la alte animale mai mari, respirația este procesul de oxidare prin oxigen. Metabolizarea multor specii de bacterii este susținută și de oxidare, dar spre deosebire de restul lumii vii, această oxidare în microbi nu se datorează întotdeauna oxigenului.
Acele bacterii a căror respirație este oxigenare sunt numite aerobe.
În plus față de aerobic, există, de asemenea, microorganisme anaerobe. Anaerobii sunt bacterii care sunt metabolizate prin oxidarea altor compuși chimici.
Există, de asemenea, microorganisme care, în prezența oxigenului, utilizează mecanismul de oxidare aerobă și, în absența oxigenului, se efectuează oxidarea cu ajutorul compușilor chimici disponibili. Astfel de bacterii se numesc facultativ-anaerobe.
Bacteriile care mor în prezența oxigenului sunt obligatorii pentru microorganisme.
Mediul în care pot trăi bacteriile
Fiziologia bacteriilor, creșterea și reproducerea lor este afectată nu numai de compoziția chimică a mediului, dar și de factori precum:
Folosind fiecare dintre acești parametri, este posibil să se controleze compoziția microflorei.
Pe aceste trăsături ale fiziologiei unui organism viu, controlul natural se bazează în natură:
- controlul tractului gastro-intestinal;
- controlul stării pielii;
- controlul stării nazofaringelului.
Toate aceste tipuri de control fac posibilă păstrarea în stare de funcționare a unui scut biologic care protejează o persoană de un mediu agresiv.
Deci, temperatura prea mare a corpului poate avea un efect dăunător asupra acelor bacterii ale acidului lactic care fac parte din microflora tractului gastrointestinal. Nu numai reproducerea acidului lactic va încetini, dar numărul de organisme viabile va scădea semnificativ.
După cum știți, bacilii acidului lactic supraviețuiesc într-un interval de temperatură foarte mic de la 34 la 40 de grade Celsius. 40 ° C - limita superioară pentru acidul lactic. De aceea, la temperaturi mai ridicate, o persoană devine fără apărare împotriva agenților patogeni, numărul cărora poate crește în această perioadă, deoarece agenții patogeni nu sunt la fel de sensibili la schimbările de temperatură ca și lactobacilii.
Un alt factor care formează protecția naturală a unei persoane este nivelul de aciditate. Aciditatea este principalul dușman al microbilor periculoși pentru oameni, în timp ce pentru bacteriile cu acid lactic aciditatea crescută este un habitat normal.
Oxigenul nu afectează întotdeauna favorabil fiziologia și rata de reproducere a bacteriilor. De exemplu, unele bacterii de fermentare sunt facultativ-anaerobe, iar oxigenul le poate împiedica să treacă la un program mai eficient de viață în condiții anoxice pentru acest tip de bacterii.
Controlul aprovizionării cu oxigen este unul dintre procesele tehnologice din unele fabrici biochimice.
Mediul alcalin inhibă creșterea și reproducerea unor bacterii patogene, de aceea medicii recomandă ca, atunci când apar primele simptome ale bolilor gâtului, să se clătească cu sifon pentru a controla propagarea microflorei patogene.
Cu toate acestea, astfel de metode nu pot ajuta întotdeauna să evite o boală infecțioasă. Dacă bacilul hemofilic a intrat în tractul respirator superior, atunci este posibil să se lupte doar cu antibiotice. Hemophilus influenzae este agentul cauzator al pneumoniei hemofilice, care este foarte frecvent în rândul copiilor de vârstă mai mică (până la 4 ani).
Sistemul de protecție al bacteriilor (antigeni)
Pentru a combate agenții patogeni și pentru a învăța de la ei, microbiologia studiază în mod activ genetica bacteriilor și mecanismele de producere a antigenilor.
Antigen - o moleculă produsă de organism ca răspuns la efecte adverse externe sau interne.
Fiecare sistem bacterian are propriul său antigen personal:
- antigenul capsular (protejează microbii de penetrarea virusurilor în bacterii);
- somatic antigen (protejează mecanismul de construire împotriva virușilor);
- flagellate antigen (protejează aparatul motor al unui microorganism împotriva virușilor).
Pe lângă virusuri, antigeni protejează bacteria și antibioticele.
Caracteristica adaptivă a geneticii bacteriilor este aceea că aceștia pot schimba informații genetice unul cu celălalt despre care antigenul este cel mai eficient în combaterea unui anumit virus sau cu un antibiotic specific.
Deci, grație geneticii unice, bacteriile pot produce foarte rapid antigene necesare, care blochează distrugerea celulelor bacteriene de un virus sau un antibiotic.
Aceste caracteristici ale geneticii microorganismelor și persoana intenționează să se pună în slujba.
La urma urmei, numărul de infecții care înconjoară o persoană în fiecare zi este pur și simplu enorm. Numărul bacteriilor din rana obișnuită a pielii exterioare arată că într-o astfel de rană până la 105 de stafilococi. Și acest lucru, în ciuda faptului că stafilococii din răn pot fi îndepărtați destul de ușor prin tratarea plăgilor cu medicamente antibacteriene.
Situația devine mai complicată atunci când vine vorba de răni interne sau adânci, care sunt dificil de dezinfectat complet.
Un timp foarte scurt într-o astfel de rană creează un mediu favorabil clostridiilor gram-negative.
Clostridium nu este un microb exotic. Sunt peste tot și, lovind rana, cauzează gangrena. Infecția plăgii cu clostridium poate provoca amputarea membrelor și, în unele cazuri, poate cauza moartea.