Роль бактерий в природе и жизни человека: Роль бактерий в природе и жизни человека, их использование

Роль бактерий в природе и жизни человека (5 класс, доклад по биологии)

Одна из древнейших форм жизни на нашей планете – это простейшие одноклеточные микроорганизмы, которые называются бактериями. Их клетки не имеют ядра, поэтому бактерии относятся к классу прокариотов.

Основную часть представителей этого класса можно увидеть только с помощью микроскопа, поскольку размеры их очень малы. Хотя есть среди них и «гиганты», которые все же можно рассмотреть невооруженным глазом.

По особенностям строения бактерии разделены на три группы:

  1. Кокки – организмы, имеющие сферическую, или близкую к ней форму.
  2. Бациллы – имеют форму палочек или цилиндров.
  3. Спириллы – бактерии, принимающие форму спиралей.

Бактерии живут практически повсеместно: в почве, в воде, на дне водоемов и даже в радиоактивных отходах. Выдерживают они как сравнительно низкие, так и высокие температуры.

По влиянию на человека бактерии можно условно разделить на «плохие» и «хорошие». Так чем же они характеризуются?

Болезнетворные бактерии

Ряд представителей данного класса могут вызывать у человека серьезные заболевания:

  • золотистый стафилококк вызывает различные гнойные заболевания;
  • палочка Коха провоцирует развитие туберкулеза;
  • шигелла становится причиной дизентерии;
  • сальмонеллы вызывают такое одноименное заболевание, как сальмонеллез, а также брюшной тиф;
  • лептоспиры становятся причиной развития крайне опасного инфекционного заболевания под названием лептоспироз.

К сожалению, этот список можно продолжать долго. Главное – человек должен знать, как защитить себя от болезнетворных бактерий. Для этого важно соблюдать правила личной гигиены, ограничивать тесное общение с больными людьми и вовремя обрабатывать открытые раны.

Полезные бактерии

В то время как одни бактерии таят в себе смертельную опасность для человека, другие поддерживают здоровье. Бактерии, постоянно живущие внутри человека, не представляют опасности. Наоборот, отдельные виды микроорганизмов густо населяют пищеварительную систему, выполняя множество функций:

  • устилают стенки желудка и кишечника, создавая преграду для попадания опасных бактерий;
  • являются производителями витаминов группы В;
  • стимулируют иммунную систему;
  • предотвращают развитие кишечных инфекций и многое другое.

Роль бактерий в природе

Жизнедеятельность этих микроорганизмов лежит в основе круговорота веществ в природе. Под воздействием бактерий видоизменяются органические вещества, распадаясь на неорганические. Бактерии участвуют в очищении водоемов, в том числе и сточных вод.

Кроме того, огромную помощь бактерии оказывают и сельскому хозяйству. Живущие в почве бактерии перерабатывают остатки растений и животных. В результате этого получается гумус и перегной, что делает почву более плодородной.

Использование бактерий

Многие виды бактерий оказываются полезными в хозяйственной деятельности человека. Так, благодаря молочнокислым бактериям, можно получить продукты, без которых многие не представляют свой рацион. Среди них кисломолочные продукты (ряженка, кефир, йогурт), сыры, квашеная капуста.

Фармацевтическая промышленность берет за основу продукты жизнедеятельности некоторых бактерий для создания сильнейших антибиотиков.

Роль бактерий в природе имеет множество направлений. Можно с уверенностью говорить, что ученым предстоит еще много открытий, проливающих свет на деятельность этих микроорганизмов.

Доклад Роль бактерий в природе и жизни человека сообщение

В мире огромное число живых организмов. Каждый из них уникален по-своему. Но есть такие удивительные виды, которые непосредственно влияют на жизнь человека и саму природу. Они называются бактерии. Бактерия- это одноклеточный микроорганизм. Сегодня открыто свыше десяти тысяч различных видов бактерий, а их численность составляет примерно более одного миллиона. Как и многие микроорганизмы, бактерии бывают плохими и хорошими.

В природной системе данные микроорганизмы играют одну из важных ролей. Они обитают в верхнем слое земли, разрушая органические соединения (остатки мёртвых живых и растительных организмов). Они занимаются очищением земли от разлагающихся продуктов биологической деятельности, преобразовывая органические вещества в неорганические. Токай процесс поддерживает биологический круговорот химических элементов. Одни из важнейших микроорганизмов те, которые способны к азотфиксированию. Это процесс, при котором азот, содержащийся в воздухе, связывается и преобразуется в более удобную для поглощения растениями форму. Этот процесс важен для растений, которым азот необходим для жизни. Этой способностью обладают клубеньковые бактерии, которые встречаются в корешках бобовых растений.

Для человека бактерии играют огромную роль. Они обитают как снаружи, так и изнутри организма. Они портят продукты и ускоряют их срок годности. Чтобы избежать этого люди подвергают продукты питания различными способами обработки: кипячение, стерилизация, заморозка, пастеризация. Еда, которая была повреждена бактериями, может привести к пищевым отравлениям. Также есть виды бактерий, которые вызывают различные заболевания у человека: брюшной тиф, коклюш, столбняк, туберкулёз. Они могут передаваться через насекомых, с грязью, попавшей на рану или воздушно-капельным путём (через слюну от человека к человеку через поцелуй, кашель или чихание)

Однако, не смотря на это, существуют и хорошие (полезные) бактерии. Внутри организма они способствуют улучшенному перевариванию пищи и расщепляют сложные вещества на простые, для быстрого усвоения организмом. Также бактерии используют для создания различных антибиотиков и лекарств, для приготовления кисломолочных продуктов, вина и других подобных вещей. К примеру, кефир, ряженку и йогурты получают путём добавления в молоко хороших бактерий, которые окисляют молочные продукты выработкой остатков своей жизнедеятельности.

Бактерии играют важную роль в жизни человека и природе. Однако стоит помнить, что бактерии, в любом случае, являются опасными микроорганизмами, способные сразить человека болезнью и недугом, а в некоторых случаях даже и убить. Следует помнить про различные способы защиты, против невидимых врагов. Обязательно следует тщательно вымывать руки с мылом, так как мыло имеет структуру, которая способна удалять бактерии с кожи человека. Также следует помнить, что бактерии обитают и на продуктах питания, поэтому следует их также мыть и подвергать различной обработке. Если же организм подвергся атаке бактерий, то в первую очередь необходимо обратиться к квалифицированному специалисту и следовать его указаниям.

Вариант 2

Микроорганизмы широко распространены в природе. К ним относятся самые разнообразные морфологические и физиологические особенности растительного и животного мира — бактерии, грибы, актиномицеты, риккетсия, вирусы и простейшие. Некоторые из них являются постоянными обитателями почвы и воды, где они играют важную роль в круге веществ. Другие микроорганизмы в ходе своей эволюционной эволюции приспособились к жизни с человеческими, растительными и животными организмами. Отношения, которые возникают между микроорганизмами и макроорганизмами, слишком сложны.

Существует большое количество микроорганизмов в коже и слизистых оболочках человека, в полости рта и пищеварительном тракте. Некоторые из них являются постоянными жителями тела, в то время как другие временно присутствуют там.

Постоянные обитатели человеческого организма составляют его нормальную микрофлору. Они играют важную роль в качестве защитного механизма и естественной устойчивости.

В поврежденных физиологических защитных механизмах макроорганизма от инфекционных или неинфекционных заболеваний эти бактерии могут неблагоприятно воздействовать на жителей организма и наносить им вред, становясь вредными для причины инфекций.

Бактериальная клетка имеет только одну хромосому в форме кольца. Поскольку она очень тонкая, длинная и сложенная, с помощью светового микроскопа хромосома не видна как нить, а просто как «облако» в середине клетки. Мы можем сравнить ее с плетеной пряжей. Но бактериальная хромосома только кажется запутанной. Фактически, любая часть доступна для работы при необходимости. Некоторые бактерии, называемые бациллами, могут испытывать неблагоприятные условия, переходя на более устойчивый образ жизни. Их клетка обычно имеет форму палочки, но при необходимости она сжимается до небольшого шара и оборачивается в дополнительную оболочку. Эта форма бацилл, называемая спорой, не нуждается в еде, потому что имеет очень медленный обмен веществ. Когда условия снова становятся благоприятными, спора снова превращается в палку.

Микробиология — относительно молодая наука, которая развивалась в течение прошлого столетия и изучает жизнь, развитие человека, а также природу мелких одноклеточных животных и растений, называемых микроорганизмами (микробами). Их можно наблюдать только под микроскопом. Впервые термин «микроб» был использован в 1878 году.

Сообщение 3

Бактерии — это отдел прокариотических организмов. Они одноклеточные со сферическими, прямыми или изогнутыми спиральными и другими ячейками. Бактерии — один из самых маленьких организмов, чаще всего от 0,001 до 0,005 мм. Около 1500 видов известны по всему миру.

Они имеют клеточную стенку, которая обладает характерным составом и структурой. У них нет ни одного ядра или органоидов, ограниченных цитомембраной. Их рибосомы меньше, чем у эукариотических организмов .

Они размножаются путем деления клетки на две части. В неблагоприятных условиях некоторые виды бактерий образуют постоянные споры (при пастеризации при температуре 80 С они обычно погибают). Большинство бактерий гетеротрофны (сапрофиты и паразиты), но есть и автотрофные (зеленые и пурпурные бактерии). Чтобы жить, некоторым нужен кислород (аэробные), другим нет (анаэробные).

Бактерии являются одними из самых древних организмов, останки которых были обнаружены в слоях около 3200 миллионов лет назад. Ближайшие родственники — сине-зеленые водоросли.

Бактерии широко распространены. Их небольшой размер и относительно большая поверхность являются предпосылкой интенсивного обмена веществ. Поэтому в связи с их способностью осуществлять различные процессы (ферментация, разложение, извлечение свободного азота, минерализация азотистых веществ и т. д.) бактерии имеют большое значение в биосфере и для человека. Их большая способность к размножению (в некоторых типах клеток деление выполняется каждые 20 минут) способствует быстрому увеличению количества бактерий (в почвах до 100 миллионов клеток в 1 г, в грязной воде до 10 миллиардов, но в питьевой воде их не более 50).

Бактерии распространены по всему миру. Они живут и размножаются в почве, в сладких и соленых водах, в ямах скал, на более крупных организмах и даже внутри их тел. В воздухе бактерии не могут активно двигаться и размножаться, но прикрепляются к пыли или микроскопическим капелькам. У некоторых типов бактерий кумулятивные клетки тесно связаны друг с другом. Они могут даже помогать друг другу, некоторые из них специализируются на одной жизненно важной функции, другие — на другой, и, в итоге, каждая клетка использует преимущества всех навыков. Такие кластеры клеток называются колониями, а вид является колониальным. Колония является промежуточным этапом от одной ячейки к многоклеточной организации.

Роль бактерий в природе и жизни человека

Интересные ответы

  • Какие животные живут в австралии? Список

    Австралия – пятый континент в Океании. Животные, обитающие на материке разнообразны и уникальны. Подавляющее множество звериных особей представлены сумчатыми.

  • Доклад Тургенев (сообщение)

    И.С. Тургенев – талантливый писатель, являющийся одним из классиков русской литературы. Его творчество имело огромное влияние на формирование жанра европейского романа.

  • Микеланджело Буонарроти — доклад сообщение

    Известный человек в истории родом из Италии. Наверное, каждый человек знает Микеланджело, так как именно он расписал Сикстинскую Капеллу и добавил в неё свои замечательные фрески.

  • Доклад на тему Озеро Байкал сообщение

    Когда-нибудь все слышали, что Байкал — очень большое озеро, но сейчас, те, кто не видел его, думают, что это всего лишь слова. А теперь проанализируем, что расстояние между Северной столицей

  • Листья — доклад сообщение

    Листья можно назвать внешними органами растения. У листьев очень важная роль, они отвечают за фотосинтез, отвечают за испарение воды с растения и за газообмен.

Роль бактерий в жизни человека

Роль бактерий в жизни человека

Суднев  Н.Е. 1

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение школа № 41

Мартиросова  Р.Р. 1

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение школа № 41

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение.

Что такое бактерии?

Без меня не сваришь сыра,

И не сделаешь кефира.

Простоквашу и творог,

Приготовить я помог.

 

Вы, наверно, догадались, что в этой загадке шла речь о бактериях, потому что я хочу представить вам свой проект-исследование под названием «Бактерии в жизни человека».

 

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

  • . Краткая характеристика бактерий

Бактерии – самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле.

Бактерии (в переводе с греческого языка означает «палочки») – это самые простые, наиболее распространенные организмы, которые существуют на Земле около 3,5 млрд. лет, но вместе с тем постоянно развивающиеся. Они обитают в воде, почве, воздухе, внутри и на поверхности тел животных и растений. Бактерии можно увидеть только под микроскопом.

У бактерий не существует мужских и женских особей. Бактерии размножаются делением. Кроме питательной среды, необходима благоприятная температура (37-40градусов). Попадая в благоприятные условия, они начинают быстро размножаться путем деления.

При температуре свыше 50 градусов большинство бактерий погибает. Бактерия состоит из одной клетки, ее окружает покрытие — «мембрана», не пропускающая воду. Внутри бактерии находится вещество, называемое «протоплазма», но отсутствует единый центр, или ядро.

Бактерии способны передвигаться, хотя не имеют конечностей. Бактерия покрыта слизистой оболочкой, которая изменяет ее форму, образуя иногда волокнистые отростки. Некоторые бактерии передвигаются с их помощью, другие — сокращая саму клетку, наподобие червей.

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.

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

Свои первые шаги в проектной деятельности я выбрал из тем, предложенных учителем и моей мамой, именно тему о бактериях, потому что она показалась мне самой загадочной.

 

1.2 Цель, задачи, методы исследования

 

Поэтому цель моего проекта – узнать, что такое бактерии и, какую роль играют они в жизни человека.

Гипотеза: Мы предположили, что множество бактерий живет в организме человека, они бывают как полезные, так и вредные. А так же, возможно размножение в домашних условиях.

Задачи:

— ознакомиться с характеристикой бактерий;

— выяснить, где живут бактерии.

— изучить роль бактерий в жизни людей.

— изучить литературные данные о вреде или пользе бактерий.

Методы исследования:

  1. Сбор информации о бактериях
  2. Анализ полученной информации
  3. Наблюдение
  4. Проведение опытов.
  5. Опрос.

Актуальность: Тема, очень актуальна, потому что в нашей жизни мы часто слышим от взрослых: не ешь немытые фрукты, подцепишь какую-нибудь бактерию или мойте руки перед едой, а то на руках много заразных микробов. Складывается впечатление, что бактерии несут только вред человеку, однако мой проект помогает сделать вывод, что бактерии бывают не только плохие, но и хорошие.

1.3 Кто впервые открыл и описал бактерии?

На протяжении многих столетий человечество не только не имело защиты от инфекционных заболеваний, а и не признавало их как заболевание вообще. Считалось, что они являются «карой божьей за грехи». Единственным плюсом было то, что таких больных старались изолировать. Врачами того времени было подмечено, что изоляция тем самым препятствует распространению болезни. Это дало возможность рассматривать распространение инфекции как заболевание. Так итальянский лекарь Джироламо Фракасторо первым предположил, что заболевание переходит от больного к здоровому через предметы и может передаваться на расстоянии. Он даже выдвинул гипотезу, что существуют маленькие организмы, способные передвигаться по воздуху, попадая в определенную среду, они начинают там размножаться. Таким образом, они являются разносчиками инфекции. Но только с изобретением первого микроскопа научно было доказано, что бактерии действительно существуют.

Ученый сделал целый ряд открытий, уникальных для своего времени.

  1. Маленькие живые существа (бактерии) живут повсюду и могут переноситься воздушным путем.
  2. При нагревании жидкости «зверьки» перестают двигаться, а после охлаждения они вновь не оживали. Значит, они могут существовать при определенной температуре, ее изменение может привести к их гибели.
  3. Маленькие существа имеют разную форму: одни круглые, другие в виде палочек, завитков. Некоторые из них живут одиночно, некоторые образуют пары, группы. Одни из них не двигаются, другие совершают движение.
  4. Очень хотелось ученому сделать описание органов, но из-за малого увеличения ему это так и не удалось. Но чтобы высчитать размеры, он придумал сравнить размеры «зверьков» с размерами песчинки.

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

Левенгук вошел в историю как первооткрыватель удивительного мира бактерий и как величайший экспериментатор своего времени. Сегодня микробиология шагнула далеко вперед в изучении и описании бактерий, но до сих пор осталось множество неизученных видов, которые являются нераскрытыми тайнами из мира бактерий.

  

1.4. Места обитания бактерий

 

Сегодня мы знаем, что бактерии находятся повсюду — в воздухе, воде, пище, дне морского океана, горячих источниках, глубоко внутри земной коры, на нашей коже и даже внутри нас.

Бактерии обитают в почве, воде, организме человека и животных. Разнообразные группы бактерий могут развиваться в условиях, не доступных, для других организмов. Чем больше в среде содержится разнообразных органических соединений, тем большее количество бактерий можно в ней обнаружить. В незагрязненных почвах и водах встречается сравнительно небольшое количество сапрофитных форм бактерий, микробактерии, кокковые формы. В воде встречаются различные спорообразующие и не спорообразующие бактерии и специфические водные бактерии – водные вибрионы, нитчатые бактерии и др. В иле, на дне водоемов, обитают различные анаэробные бактерии. Среди бактерий, обитающих в воде и почве, имеются азотфиксирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие целлюлозу бактерии и др. В морях и океанах обитают бактерии, растущие при высоких концентрациях солей и повышенном давлении, встречаются светящиеся виды. В загрязненных водах и почве, кроме почвенных и водных сапрофитов, в большом количестве встречаются бактерии, обитающие в организме человека и животных – энтеробактерии, клостридии и др. Показателем фекального загрязнения обычно является наличие кишечной палочки.

1.5. Формы бактерий и виды бактерий

 

Список одних только названий разделов в таком меню занял бы не одну страницу: бактерии самого необычного внешнего вида, бактерии всех цветов радуги, бактерии с самым необычным рационом, самые стойкие, самые запасливые, самые древние бактерии, любители экстремальных температур.

Похоже, на нашей планете не существует ни одного места, где бы ни было обнаружено микроорганизмов. Чтобы приспособиться к необычным местам обитания, им пришлось развить необычные функции. Они научились питаться светом, нефтью, жить в арктическом холоде и в кипящей воде, собирать свой геном из кусков и синтезировать сотни тысяч геномов.

Бактерии по форме разнообразны:

  • шаровидные (кокки)
  • палочковидные (бациллы)
  • изогнутые (вибрионы)
  • спиральные (спириллы)
  • в виде цепочки (стрептококки)
  • в виде гроздей (стафилококки)

Некоторые бактерии имеют жгутики.

 

Кокки – шарообразные одиночные бактерии.

ФОРМЫ БАКТЕРИЙ

 

 

Вибрионы – дугообразные изогнутые  бактерии.

Палочки (бациллы) – одиночно расположенные бактерии прямой формы.

Стрептококки шарообразные бактерии, сцепленные в цепочку в виде бус.

Диплококки – шарообразные бактерии сцепленные попарно.

Сарцины шарообразные бактерии, имеющие вид  плотных пачек.

Стафилококки— сцепления кокков в виде  виноградной грозди.

Спириллы – бактерии с вытянутой шпорообразно извитой формой.

 

 

Ученым известно, по меньшей мере, 2500 видов бактерий.

Вот некоторые группы из них:

  • бактерии брожения,
  • почвенные бактерии,
  • бактерии гниения,
  • болезнетворные бактерии.

Почвенные бактерии разрушают ежегодно опадающие листья, превращая их в перегной, а затем минеральные соли. Они разрушают трупы мелких и крупных животных. Значит, почвенные бактерии являются санитарами природы. Без их деятельности не образовалась бы плодородная почва. Почвенные бактерии участвуют в круговороте веществ почвы, улучшают условия жизни других растений.

Бактерии гниения вызывают порчу собранного урожая, гниения продуктов питания. Чтобы избежать такие потери, следует собранный урожай правильно хранить в прохладных, проветриваемых помещениях – хранилищах. Продукты питания следует хранить в холодильниках. Мясо, рыбу консервируют, солят. Фрукты сушат. Из ягод варят варенье. Некоторые овощи маринуют. Солнечный свет, соль, уксус, кипячение убивают бактерии.

Болезнетворные бактерии вызывают инфекционные заболевания человека и животных. Для борьбы с ними применяют антибиотики, прививки, а также организуют работу по ликвидации очагов заражения, закаливают организм, соблюдают правила санитарии и гигиены организма.

 

1.6. Роль бактерий в жизни человека

Роль бактерий в жизни человека огромна. Широко применяются в пищевой промышленности молочнокислые бактерии:

  • при производстве простокваши, сыров, сметаны и кефира;
  • при сквашивании капусты и засолке огурцов, принимают участие в мочении яблок и мариновании овощей;
  • они придают особый аромат винам;
  • вырабатывают молочную кислоту, сквашивающую молоко. Это свойство используется для производства простокваши и сметаны;
  • при приготовлении сыров и йогуртов в промышленных масштабах;
  • в процессе засаливания молочная кислота служит консервантом.

Бактерии играют важную роль в пищеварительном процессе человека. Эти бактерии разлагают пищу на частички. В то же время они вырабатывают витамины, белки, углеводы, которые организм использует для своего построения.

Что же представляет собой кишечник здорового человека, то есть население этого органа? В кишечнике 99% микробов – бескорыстные помощники человека. Их называют постоянной микрофлорой. Среди них есть главные, основные микроорганизмы – это бифидобактерии и бактероиды. Но есть и сопутствующие бактерии – это кишечная палочка, лактобактерии, энтерококки. При определенных условиях представители нормальной микрофлоры, кроме бифидобактерий, обладают способностью вызывать заболевания. Однако в кишечнике есть более опасные микробы, их не более 1%.Это стафилакокки. Но пока они в меньшинстве, они работают на благо организма. Их называют условно-патогенными микробами. Почему мы говорим в основном о кишечнике? Пищеварительный тракт по составу и количеству микроорганизмов не однороден.

К молочнокислым бактериям относятся: молочные стрептококки, сливочные стрептококки, палочки болгарская, ацидофильная, зерновая термофильная и огуречная. Бактерии рода стрептококков и лактобацилл придают продуктам более густую консистенцию. В результате их жизнедеятельности улучшается качество сыров. Именно они придают сыру определенный сырный аромат.

Изучение жизнедеятельности микробов позволило ученым применять некоторые бактерии для синтеза антибактериальных препаратов, витаминов, гормонов и ферментов.

Они помогают бороться со многими инфекционными и вирусными заболеваниями. Чаще всего антибиотики продуцируют актиномицеты, реже – немицеллярные бактерии.

 

1.7. Вредоносные бактерии

 

Вредоносные бактерии населяют почву, водоемы, они находятся в воздухе, которым мы дышим, внутри организма человека и животных, в растениях и продуктах питания. Многие из них вызывают заболевания у человека, животных и растений. В большинстве случаев эти микроорганизмы попадают внутрь человеческого тела воздушно-капельным путем. Так происходит чаще всего, но заразиться ими можно и другими способами. Заразиться паразитами можно и через другие факторы: несвежая вода, плохо вымытые руки, просроченные продукты питания, определенные насекомые, различные ранки на коже. Такие микроорганизмы могут нанести существенный вред человеку, посредством каких либо серьезных болезней.

Воздух не является питательной средой для бактерий, поэтому пребывание в этой среде у микробов временное. В воздух они попадают из почвы. Распространяют инфекцию воздушно-капельным путем больные люди и животные. Огромное количество микробов находится в закрытых помещениях. Через воздух передаются вирусные и бактериальные инфекции, простейшие и грибы. Они являются виновниками гриппа, кори, ветряной оспы, коклюша, скарлатины, туберкулеза, дифтерии и стафилококковой инфекции.

Местом обитания множества микробов является вода. В 1 см3 воды можно насчитать до 1 млн. микробных тел. Патогенные микроорганизмы попадают в воду от промышленных предприятий, населенных пунктов и животноводческих ферм. Вода с патогенными микробами может стать источником дизентерии, холеры, брюшного тифа туляремии, лептоспироза и др. Холерный вибрион и возбудитель туберкулеза могут пребывать в воде достаточно много времени.

У каждого вида бактерий своя определенная форма. Я решил более подробно изучить бактерии, которые живут в организме человека. Исследуя бактерии, я узнал, что они бывают хорошие и плохие. И я сейчас расскажу о некоторых видах.

 

Вредные бактерии

 

Стафилококк ауреус

Поедает молодость нашей кожи.

Чаще всего прыщи вызваны этой бактерией, которая живет на коже большинства людей. Прыщи — это, конечно, малоприятно, но, проникнув через поврежденную кожу внутрь тела, эта бактерия может вызвать более серьезные заболевания: пневмонию и менингит.

Природный антибиотик, токсичный для этих бактерий, содержится в человеческом поте. Поэтому хотя бы раз в неделю необходимо включать в тренировку высокоинтенсивные упражнения, и всегда пользоваться чистым полотенцем.

 

Псевдомонас аэрогиноза

Любит душ, горячие ванны и бассейны.

Живущая в теплой воде бактерия забирается под кожу черепа через поры волосяных фолликулов, вызывая инфекцию, сопровождаемую зудом и болью в пораженных участках.

Не хочешь надевать шапочку для купания каждый раз, когда принимаешь ванну? Отрази вторжение чесальщика бутербродом с курицей или лососем и яйцами.

 

Условнопатогенные.

 

В зависимости от условий могут быть как полезными, так и вредными.

 

Кишечная палочка

Хорошая и плохая бактерия.

Эта бактерия считается причиной десятков тысяч инфекционных заболеваний ежегодно. Но она доставляет нам проблемы, только когда находит способ покинуть толстую кишку. В норме она вполне себе полезна для жизни и обеспечивает организм витамином К, который поддерживает здоровье сердца.

 

Хеликобактер пилори

Останавливают приступы голода в 3 часа дня.

Это еще одни живущие в пищеварительном тракте бактерии, развиваются с нашего детства и помогают поддерживать здоровый вес на протяжении всей жизни, контролируя гормоны, отвечающие за чувство голода! Нужно съедать по 1 яблоку каждый день. Эти фрукты вырабатывают в желудке молочную кислоту, в которой не выживает большинство вредных бактерий.

Но известно, что при размножении в большом количестве является причиной язвы желудка.

 

1.8. Полезные бактерии в организме человека

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.

Бактерии – защитники человеческого организма. Эта группа бактерий помогают человеку усваивать и переваривать продукты питания, а также образовывать полезные витамины. В микрофлоре кишечника также можно встретить и другие виды бактерий: лакто — и бифидобактерии, который улучшают иммунную систему человека. К пользе этих бактерий можно отнести и тот факт, что они препятствуют попаданию вредоносных микробов.

Постоянно употребляя таблетки, можно погубить большое количество хороших бактерий, тем самым снизив себе иммунитет. В последствии можно наблюдать понос, запоры, рвоту и другое. Также возникает риск заболевания гонореей, холерой и даже чумой.

Также без бактерий, микробы попадают внутрь животных, нанося им большой вред. После употребления в пищу такого мяса, человек сам рискует заразиться очень серьезными болезнями.

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

 

Лактобактерии

Обеспечивает контроль в наших внутренностях.

Лактобактерии, живут в пищеварительном тракте человека с доисторических времен, делают большое и важное дело. Как чеснок вампиров, они отпугивают болезнетворные бактерии, не давая им поселиться в нашем животе и привести кишечник в расстройство. Соленые огурцы и помидоры, квашеная капуста укрепят силы вышибал.

 

Бифидобактерии

 

Живет в кисломолочных продуктах.

Бактерии населяют содержимое банок с йогуртом, бутылок с кефиром, простоквашей, ряженкой и прочими подобными продуктами. И эти продукты становятся, очень полезными.

  

1.9. Влияние бактерий на молочнокислые продукты

 

Кисломолочные продукты входят в рацион любого человека. В зависимости от сочетания родов и видов кисломолочных бактерий, из них получают различные кисломолочные продукты. Молоко — удивительное изобретение природы. Человек уже давно оценил пищевые и лечебные свойства молока и не только научился использовать этот продукт, но и значительно усовершенствовал его. Из молока стали производить различные кисломолочные продукты питания. Например: йогурт, кефир, простоквашу, сметану, творог, масло. Со временем появилось много вопросов о качественном составе  и  влиянии на организм человека кисломолочных продуктов.

         Одним из наиболее распространенных видов молочнокислых бактерий является Lactococcus lactis. [лактококус лактис]

         Наиболее благоприятная для их развития температура составляет +30…+35  C.

         Молочнокислый лактококк постоянно встречается в произвольно скисшем молоке. Под воздействием этой бактерии молоко обычно свертывается в течение первых 24 часов.

         Когда содержание молочной кислоты достигнет 6—7 г на литр, сбраживание сахара прекращается, так как более высокая кислотность губительно воздействует на молочнокислый лактококк.

 

 

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Опыт №1

2.1. Кефирный грибок

 

Кефирный грибок представляет собой сложный симбиоз (совместное существование) микроорганизмов, образовавшийся в процессе длительного развития. Сжившиеся микроорганизмы ведут себя как целостный организм. Они вместе растут, размножаются и передают свою структуру и свойства последующим поколениям. Белые или слегка желтоватые кефирные грибки обладают кислым специфическим вкусом. Основную их микрофлору составляют молочнокислые палочки, стрептококки и дрожжи (грибы). Они определяют специфический вкус и аромат кефира, его питательные свойства. В процессе жизнедеятельности кефирного грибка микроорганизмы, входящие в его состав, вызывают изменения в молоке. Под влиянием молочнокислых стрептококков и палочек происходит молочнокислое брожение, дрожжи вызывают спиртовое брожение. Благодаря этим процессам составные элементы молока претерпевают изменения, особенно молочный сахар. Образующиеся при этом углекислота и спирт активизируют деятельность желудка, ускоряют процессы пищеварения, возбуждают аппетит. Молочная кислота благотворно влияет на микрофлору кишечника, задерживает развитие гнилостных бактерий.

С технологией приготовления кефира я познакомился в лаборатории детской молочной кухни вместе с заведующей Магкеевой Аллой Лазаревной — и кандидатом биологических наук Мосян Самвелом.

  1. Профильтровали кефирный грибок. Жидкость от грибка смешали с молоком — получили закваску.

Далее продолжил в домашних условиях:

  1. Прокипятили молоко – 5-7 мин, Быстро его остудили в холодной воде до температуры 12-15градусов.
  2. В поллитра молока добавили 2 столовые ложки закваски. Перемешали в течение 5-7 минут.
  3. Разлили в стаканы, оставили при комнатной температуре на 12 часов.
  4. Затем поставили в холодильник дозревать на 4 часа.
  5. Получился вкусный, а самое главное полезный кефир на завтрак.

 

2.2 Опыт № 2

Изготовление сенной палочки

 

Бациллюс субтилис или cенная палочка (лат. Bacillus subtilis) — вид почвенных спорообразующих аэробных бактерий.

Название сенная палочка происходит из-за того, что ранее Bacillus subtilis выделяли только из сенных отваров. Bacillus subtilis имеет вид бесцветной прямой палочки, размером 2—8 мкм в длину. Этот вид бактерий выделяет антибиотики против вызывающих заболевания бактерий, таких как сальмонелла, стафилококки, стрептококки. Они синтезируют витамины и вещества, усиливающие иммунитет.

В последние годы установлено, что в кишечнике животных и человека Bacillus subtilis очень важны. Размножаясь, бактерии выделяют биологически активные вещества, под воздействием которых улучшается пищеварение. Они устойчивы к высоким температурам, экологически безопасны. В аптеке имеется много лекарств с Бациллус субтилис. Например Споробактерин.

Мы провели опыт по выращиванию сенной палочки.

В колбу поместили сено, примерно 20-25 грамм, залили водой. Отверстие колбы закрыли и прокипятили в течение 30 мин. При кипячении были уничтожены другие бактерии, попавшие в колбу. А сенная палочка мы знаем устойчива к температуре. Раствор стал тёмно коричневым.

Полученный отвар профильтровали и поставили в шкаф. Через два дня отвар помутнел, а через четыре дня на его поверхности появились светлые образования. Через неделю их стало так много, что вся поверхность покрылась плёнкой.

Мы приготовили микропрепарат из этой плёнки, подкрасили метиловым оранжевым и убедились, что это и есть бактерии.

 

Анкетирование

Во время работы над проектом вместе с учителем мы провели анкетирование в школе среди учеников, я тоже принял участие в анкетировании.

Какие кисломолочные продукты вы предпочитаете?

  1. Йогурт
  2. Творог
  3. Сметана
  4. Кефир

Могут ли бактерии быть полезными?

  1. Да
  2. Нет

Где живут бактерии?

  1. На теле и в организме человека
  2. Нам улице и в помещении
  3. Везде

Вывод:

Нас окружает огромный мир микроорганизмов, находящихся повсюду, увидеть их можно только в микроскоп. За сутки мы вдыхаем огромное количество  опасных и не опасных микробов. Очень многие бактерии приносят вред человеку, животным и растениям, являясь возбудителями различных заболеваний. Для того чтобы бактерии были нашими друзьями, а не врагами надо: мыть руки с мылом, умываться, чистить зубы, мыть овощи и фрукты, сажать много деревьев. Беречь нашу планету, соблюдать чистоту, дышать свежим воздухом.

Заключение

Так как бактерии являются причиной очень многих заболеваний и, чтобы не допустить этого, нужно укреплять иммунитет, а для этого необходимо употреблять больше кисломолочных продуктов и пищу растительного происхождения, соблюдать правила гигиены и следить за санитарным состоянием помещений. Тогда бактерии принесут только пользу!

 

Спасибо за внимание!

 

Библиографический список

 

  1. http://biouroki.ru/material/plants/bakterii.html
  2. http://ru.wikipedia.org/
  3. http://www.eurolab.ua/anatomy/272/
  4. https://natworld.info/raznoe-o-prirode/samye-interesnye-i-uvlekatelnye-fakty-pro-bakterij
  5. Большая книга ВОПРОСОВ и ОТВЕТОВ «ЧТО? ЗАЧЕМ? ПОЧЕМУ?».
  6. Компьютерная энциклопедия – УМНИКИ «Изучаем Планету».
  7. Материал из Википедии — свободной энциклопедии
  8. Природа Мира|NatWorld.info
  9. С.А.Павлович «Микробиология с микробиологическими исследованиями». Учебное пособие. Минск: Высш. шк., 2009.-502с.
  10. Сайт Фирма Мир — http://farmamir.ru/2011/11/vidy-bakterij-xoroshie-i-ploxie-2/http://forexaw.com

Приложение 1

Бактерии

Джироламо Фракасторо

Приложение 2

Посещение детской молочной кухни

Приложение 3

Практическая работа

Изготовление кефира  

Приложение 4

 Посещение СОГМА

Приложение 5 

Изготовление сенной палочки в домашних условиях

Бациллюс субтилис или cенная палочка

(лат. Bacillus subtilis)

Приложение 6

 Результаты анкетирования

Приложение 7

Спасибо за внимание!

Просмотров работы: 35090

Сообщение Роль бактерий в природе и жизни человека биология 5 класс

Роль бактерий в природе и жизнедеятельности человека.

Для учащихся 5 классов

Бактерии разложения и гниения.

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. Они — своеобразные санитары нашей планеты.

Роль бактерий в круговороте веществ в природе

Почвенные бактерии. В 1 см3 поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов почвенных бактерий , которые превращают перегной в различные минеральные вещества и поглощаются 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.

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. Это явление называется симбиоз.

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

Роль бактерий в хозяйственной деятельности человека. В пищевой промышленности используют молочнокислые бактерии. Питаясь сахаром, содержащимся в молоке, они образуют молочную кислоту. Под её действием молоко превращается в простоквашу, а сливки — в сметану. Образовавшаяся молочная кислота предохраняет овощи от порчи.

Роль бактерий в хозяйственной деятельности человека

Некоторые бактерии делают продукты непригодными для питания. Поскольку бактерии не могут жить без воды и погибают в растворах соли и сахара, продукты сушат, солят, маринуют, засахаривают, консервируют. При консервировании плотно закрытые банки нагревают. При этом погибают не только бактерии, но и их споры. Поэтому консервы сохраняются долгое время.

Болезнетворные бактерии. Некоторые виды бактерий-паразитов проникают в организм человека и поселяются там, вызывая заболевания. В теле человека болезнетворные бактерии питаются, быстро размножаются и отравляют организм продуктами своей жизнедеятельности. Бактерии вызывают тиф, холеру, дифтерию, столбняк, туберкулёз, ангину, менингит, сап, сибирскую язву, и другие болезни .

Одними из этих болезней человек может заразиться при общении с больным через мельчайшие капельки слюны при разговоре, кашле и чихании, другими — при употреблении пищи или воды, в которую попали болезнетворные бактерии. Антисанитарные условия, грязь, большая скученность людей, несоблюдение правил личной гигиены создают благоприятные условия для быстрого размножения и распространения болезнетворных бактерий. Это может вызвать эпидемию, то есть массовое заболевание людей.

Бактерии — возбудители туберкулёза (слева) и сибирской язвы (справа)Чуму — одно из самых тяжёлых заболеваний — вызывают чумные палочки. Опустошительные эпидемии чумы в древности были самым страшным бедствием. Нельзя употреблять в пищу сырое молоко. Поражают бактерии и растения, вызывая пятнистость листьев, увядание, гниение стеблей.

Растения, поражённые болезнетворными бактериями

В настоящее время проводят специальные мероприятия для предупреждения заразных заболеваний. Установлен строгий врачебный контроль за источниками воды и пищевыми продуктами. На водопроводных станциях воду очищают в специальных отстойниках, пропуская её через фильтры, хлорируют.

Больные получают лекарства, которые убивают болезнетворных бактерий. Солнечный свет также губителен для многих бактерий, например для бактерий туберкулёза. Для предупреждения заразных заболеваний применяют предохранительные прививки.

Почему без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна?

Микробиологический метод борьбы с насекомыми-вредителями основан на использовании бактерий — возбудителей болезней насекомых. Безвредность этих бактерий для растений и человека позволяет применять этот метод при выращивании сельскохозяйственных растений.

Итог: Бактерии — простейшие одноклеточные организмы. Большинство бактерий питаются готовыми органическими веществами, и лишь некоторые из них способны создавать органические вещества из неорганических. По способу питания бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами, делят на две группы: 1. получающие органические вещества из отмерших организмов или выделений живых организмов, и 2.паразиты, питающиеся органическими веществами живых организмов. Паразитизм у бактерий распространён очень широко.

Бактерии гниения и почвенные бактерии разрушают сложные органические вещества, превращая их в более простые минеральные. Таким образом, бактерии участвуют в круговороте веществ в природе.

Человек использует бактерии в промышленности, сельском хозяйстве, для получения лекарств, очистки сточных вод и т. д. Среди бактерий есть болезнетворные.

Дмитриева Н.В.

Роль бактерий в природе и жизни человека. Ответы — Биология

Роль бактерий в природе и жизни человека. Ответы на вопросы

Вопрос 1. В чем значение бактерий в природе?

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапротрофные бактерии гниения превращают их в такие соединения, которые легко усваиваются растениями (перегной). Они — своеобразные санитары нашей планеты. Болезнетворные бактерии выполняют роль регуляторов численности организмов.

Вопрос 2. Что вы знаете о клубеньковых бактериях?

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха и использовать его в процессах жизнедеятельности. Эти азот фиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков. Их называют клубеньковыми . Они используют органические вещества, синтезируемые в растениях, а растения получают растворимые соединения азота от бактерий. Благодаря такому взаимовыгодному сожительству (симбиозу) с клубеньковыми бактериями, бобовые обогащают почву азотом и обеспечивают устойчивые урожаи.

Вопрос 3. Как человек использует молочнокислые бактерии?

Человек использует молочнокислые бактерии при приготовлении простокваши, сметаны, квашении капусты, силосовании кормов. Питаясь сахаром, содержащимся в молоке, молочнокислые бактерии образуют молочную кислоту. Под ее действием молоко превращается в простоквашу, а сливки — в сметану. Образовавшаяся молочная кислота также предохраняет овощи и корма от порчи.

Вопрос 4. Почему без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна?

Бактерии играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические пре­ вращения, недоступные ни растениям, ни животным. Сапротрофные бактерии обеспечивают разложение сложных органических веществ, переводя их в минеральные соединения, которые могут усваиваться растениями. В результате деятельности сапротрофных бактерий Земля очищается от трупов животных и растений. Таким образом, бактерии являются важным звеном круговорота веществ в природе, а также санитарами нашей планеты. Без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна.

Вопрос 5. Как можно защитить продукты питания от бактерий?

Поскольку бактерии не могут жить без воды, а многие — без кислорода и погибают в концентрированных растворах соли, уксуса и сахара, то продукты сушат, солят, маринуют, засахаривают, консервируют. При консервировании плотно закрытые банки нагревают. При этом погибают не только бактерии, но и их споры. Поэтому консервы сохраняются долгое время.

Вопрос 6. Как бактерии попадают в организм человека и какой вред они наносят?

Бактерии попадают в организм человека из окружающей среды с пищей и водой, с воздухом, так называемым воздушно-капельным путем — с мельчайшими капельками слизи, образующимися при разговоре, кашле и чихании. Бактерии-паразиты, поселяясь в организме человека, вызывают заболевания (отравляют организм продуктами своей жизнедеятельности).

Вопрос 7. Какие болезни, вызываемые бактериями, вам известны?

Бактерии вызывают тиф, холеру, дифтерию, столбняк, туберкулез, ангину, менингит, сап, сибирскую язву, бруцеллез и другие болезни.

Вопрос 8. Какие условия способствуют распространению болезнетворных бактерий?

Антисанитарные условия, грязь, большая скученность людей, несоблюдение правил личной гигиены создают благоприятные условия для быстрого размножения и распространения болезнетворных бактерий. Это может вызвать эпидемию, т. е. массовое заболевание людей.

Вопрос 9. Какие меры принимают для борьбы с заболеваниями, вызываемыми бактериями?

Устанавливают строгий врачебный контроль за источниками воды и пищевыми продуктами. На водопроводных станциях воду очищают в специальных отстойниках, пропуская ее через фильтры, хлорируют, озонируют. Больные получают лекарства, которые убивают болезнетворные бактерии. Для уничтожения бактерий в помещении, где находится зараз­ный больной, проводят дезинфекцию, т. е. опрыскивание или окуривание химическими веществами, вызывающими гибель бактерий. Солнечный свет также губителен для многих бактерий, например для бактерий туберкулеза. Для предупреждения заразных заболеваний применяют предохранительные прививки, благодаря которым организм приобретает иммунитет.

Значение бактерий в природе и жизни человека

Многообразие бактерий в природе

 

 

Бактерии – простейшие  организмы, которые живут на Земле уже очень давно. При этом клетки обладают свойством делиться в благоприятных условиях с достаточно большой скоростью. Одна особь превращается в две менее чем за полчаса. И при таких способностях за сутки из одной бактерии может образоваться более 30 триллионов, учитывая их не всегда дружелюбные отношения с человеком, цифра внушительная. Но, к радости и спокойствию населения планеты, жизненный цикл данных организмов достигает максимума в несколько часов, а может составлять и несколько минут.

 

На жизнедеятельность бактерий большое влияние оказывают внешние факторы:

  • питательность среды;
  • освещение;
  • присутствие кислорода;
  • кислотность и щелочность среды;
  • температура.

Последний фактор вызывает особый интерес. Известно, что существуют максимальные и минимальные температурные величины, при которых эти простейшие либо погибают, либо, соответственно, впадают в спячку. При оптимальном показателе районе 38 градусов идет активный рост и размножение.

 

 

На Земле эти представители одноклеточных появились несколько миллиардов лет назад. Для них были характерны все современные биохимические процессы. С появлением кислорода в атмосфере количество анаэробных заметно сократилось.

 

Бактерии были обнаружены при помощи оптического микроскопа в 70-х годах 17 века, название им тогда дали другое. А в конце 20-х годов 19-го столетия им дали привычное для современного человека название. Через 30 лет после этого были открыты болезнетворные качества этих организмов. В 1905 году Роберт Кох получил Нобелевскую премию за изучение туберкулеза. Узнать строение этих крошечных одноклеточных стало возможным только с изобретением в 30-годах электронного микроскопа.

 

Для развития бактерий необходимы:

  • влажная среда;
  • питательные вещества;
  • определенная температура.

В ряде случаев, например, при изменении питательной среды, некоторые представители одноклеточных образуют особые тельца – споры. Они очень устойчивы к неблагоприятным условиям, не погибают даже при длительном кипячении. Если после воздействия высоких температур споры поместить на питательную среду, они превратятся в бактерии, скоро начнут размножаться. Образование этих особых телец – защитное приспособление простейших микроорганизмов к перенесению неблагоприятных условий. Губительное действие на бактерии оказывает прямой солнечный свет.

 

 

Строение бактерий

 

 

Большинство представителей данного имеют всего одну клетку. Ее формы определяют тип, к которому можно отнести это простейшее:

  • сфера, шар – кокки;
  • прямая, как палочка, – бациллы;
  • спираль;
  • запятая – вибрионы;
  • извитые – спиротехи;
  • С- и О-образные.

 

Особым свойством данных микроорганизмов является отсутствие ядра, окруженного оболочкой. Но при этом вся информация, ДНК, расположена в конкретном месте, называемом нуклеоидом. Им дано название прокариоты, что значит «доядерные». Размер бактерии составляет от нескольких долей мкм до нескольких десятков мкм. Оболочка, которая окружает клетку, состоит из мембраны, клеточной стенки и слизистой капсулы, которая присутствует не у всех, но у большинства представителей прокариотов. Плазматическая мембрана контролирует поступление питательных веществ, в ней имеются углубления, покрытые, в свою очередь, пленками. Данные элементы выполняют роль органов дыхания, а так же управляют процессами попадания полезных веществ в клетку и вывода продуктов их переработки.

 

Клеточная стенка отвечает за защиту организма от негативного воздействия и придает форму. Слизистая капсула бережет от обезвоживания и представляет собой защитный покров.

 

Нуклеоид находится в центре клетки, он не имеет своей оболочки, но хранит ДНК – информацию в виде кольцевой молекулы, которая закреплена в одном месте. Он отвечает за протекание различных жизненных процессов в клетке. Окружает нуклеоид цитоплазма, в которой содержатся питательные вещества, рибосомы, участвующие в образовании белка, запасы полезных веществ для развития клетки, иногда присутствуют особые кольцевые  молекулы, участвующие в обмене генетическими данными между разными особями. В клетках некоторых представителей имеются компоненты, ответственные за наличие или отсутствие цвета у бактерии.

 

Некоторые одноклеточные  способны передвигаться за счет наличия у них жгутиков, которых может быть до 50 штук. Микроорганизмы, проживающие в почве или воде, могут иметь дополнительные элементы в цитоплазме, позволяющие двигаться в этих средах обитания.

Многообразие бактерий в природе

Разнообразие по среде обитания

 

 

Являясь самыми малыми по размеру существами, бактерии встречаются почти повсюду. Разным типам их представителей необходимы различные условия для существования и размножения. При этом их можно встретить в самым неожиданных местах:

  • в водах горячих источников;
  • на высоте в несколько десятков километров;
  • в песке;
  • в почве;
  • в водоеме;
  • на поверхности и внутри тел животных и человека;
  • на плодах растений.

Водные просторы

 

 

В водоемах обитает большое количество мельчайших организмов, которые нельзя обнаружить невооруженным глазом. По сравнению с ними, человеческий волос выглядит толстым бревном.

 

Среда обитания любого живого существа, даже самого простейшего, формирует его метаболизм. Водные объекты занимают наибольшие площади поверхности Земли, обладая очень неоднородным составом. Микроорганизмы, обитающие в этой среде, делят на три группы:

 

  • живущие в прибрежных водах, богатых питательными веществами;
  • обитающие в толще воды, на глубине до 3 км;
  • способные к существованию на глубине более 3 км.

 

Особые условия данных мест обитания определяют качества проживающих в них простейших. Поэтому живущие на больших глубинах способны обходиться без кислорода, являясь хемотрофами. Они потребляют неорганические вещества, получая энергию из них. Они способны к протеканию особых химических превращений в клетке, благодаря которым происходит их дыхание. Живущие же вблизи берега микроорганизмы обладают повышенной подвижностью, получая много питания из своей  среды обитания.

 

Бактерии есть и в воздухе. При изучении данного факта в лаборатории отмечено, что на питательной среде они вырастают за сутки до таких размеров, что их скопления, – колонии, видны невооруженным глазом. Эти образования будут отличаться друг от друга по форме в зависимости от того, какими микроорганизмами они образованы.

Слои почвы

 

 

Почвенный покров очень богат различными видами простейших. Наиболее любим ими плодородный ее участок. Они превращают отмершую органику в полезные вещества, создавая благоприятные условия для существования растений, людей и животных. Микрожители почвы выполняют множество функций:

  • превращают органические вещества в неорганические или более простые по составу органические, используемые растениями в пищу;
  • из простых элементов, присутствующих в слоях почвы, создают необходимые для развития растений;
  • участвуют в борьбе растений с вредными микробами.

 

Влажная почва – основное место обитания и размножения этих одноклеточных. Здесь они находят питательные и минеральные вещества, а также защиту от губительных для них солнечных лучей. При высыхании земли простейшие и их споры вместе с пылью поднимаются в воздух. Ветер разносит их на большие расстояния. Во время дождей бактерии вымываются из почвы. Вода уносит их в реки и водоемы.  Так при участии ветра и воды эти микроорганизмы распространяются в природе и их можно обнаружить всюду.

 

 

Бактерии участвуют в формировании элементного состава почв. При этом внешние условия оказывают влияние на видовое разнообразие организмов, проживающих в толще земли той или местности.

Разнообразие по формам

 

 

Выделяют три основных группы:

  • шаровидные;
  • палочковидные;
  • спиралевидные.

Шаровидные

 

Кокки, клетки которых имеют форму правильного шара, вытянутого, похожие на кофейное зерно, бобы. Данный тип микроорганизмов не имеет жгутиков, не могут они образовывать споры. При этом их можно обнаружить почти в любом месте:

  • в почве;
  • в продуктах питания;
  • в воздухе.

При попадании в среду, богатую питательными веществами, запускается активный процесс деления. Одни из их представителей микрококки, которые можно встретить очень часто. Могут быть одиночными или собираться в небольшие группы. Для их жизнедеятельности необходим кислород. Они не влияют на ткани и организмы, где обнаруживаются, таким образом, они не патогенны для живых существ и могут быть обнаружены на слизистых человека и поверхности кожи.

Представители шарообразных, вызывающие серьезные заболевания у человека, – диплококки. Встречаются по двое. К ним относятся менингококки, при обнаружении которых в организме необходимо срочно приступать к лечению.

Палочковидные

 

 

При рассмотрении их в микроскопе можно отметить их сходство с палочками размером не более 10 мкм. Некоторые представители способны образовывать споры, – бациллы и клостридии.  Диплобактерии располагаются попарно, стрептобактерии – цепочками.

 

Бациллы – самые распространённые представители. Многие из них активно применяются на службе у человека:

  • в текстильной промышленности;
  • получении бумаги;
  • выделке кожи;
  • пищевой промышленности;
  • сельском хозяйстве.

 

Например, сенная палочка, используется при производстве препарата по защите растений – фитоспорина.

Спиралевидные

 

 

Данный вид бактерий имеет изгибы, похож на штопор. Число и вид завитков определяют принадлежность этих простейших к одному типов:

  • вибрионы;
  • спириллы;
  • спирохеты.

Первые имеют один перегиб. У вторых  не много завитков, но их диаметр отличается большим размером. У третьих – количество завитков более 4.

 

К данному типу относится хеликобактерия, ставшая известной человечеству чуть более 30 лет назад. Кислая желудочная среда всегда считалась не пригодной для существования каких-то микроорганизмов. А хеликобактерия оказалась способной к существованию в таких агрессивных условиях. Исследования говорят о патогенной природе данного типа простейших из-за токсических веществ, которые он выделяет.

Значение бактерий в круговороте веществ в природе

 

 

Многообразие простейших поражает воображение. При этом происходящие перемены и разнообразие форм явились процессом спонтанным, но привели к развитию биосферы планеты в привычном для нас виде. Именно большое множество простейших определяет состав всех слоев, окружающих Землю, даже в самых верхних ее слоях, где существование жизни кажется невозможным.

 

Множество известных форм простейших не обусловлено их строением, ведь оно достаточно простое. Но имеет важное значение для всего существующего на Земле. Биология ищет ответы на многие вопросы, раскрывающие роль бактерий в формировании современного живого мира.

 

Любой биологический круговорот веществ не обходится без участия простейших одноклеточных. Под их влиянием происходит значительное изменение веществ. Они появились на Земле одними из первых и принимали активное участие во всех превращениях, происходивших более 3 млрд лет назад. Их важная роль до сих пор сохраняется в любом процессе, происходящем на планете и в ее слоях. Например, микроорганизмы, живущие в почве, перерабатывают остатки растительного и животного происхождения, способствуя увеличению плодородия земляного покрова.

 

Без участия этих простейших нарушится круговорот веществ, отмершие ткани растений и животных будут накапливаться, создавая очень тяжелые условия для жизни человека. Некоторые простейшие живут в организме животных, принося им пользу, участвую в переваривании и усвоении пищи. Некоторые витамины синтезируются в организме человека при помощи бактерий.

 

Благодаря работе бактерий, осуществляется дыхание растений, которым необходим углекислый газ. Его образование происходит при участии этих микроорганизмов. В таком процессе осуществляется круговорот углерода в природе. Простейшие принимают активное участие и в круговороте других элементов:

  • серы;
  • фосфора;
  • железа;
  • азота.

 

Множество соединений, необходимых для комфортного существования человека, образуются при работе этих маленьких организмов.

Значение бактерий в жизни человека

 

 

Простейшие организмы можно встретить в самых неожиданных местах, эти одноклеточные способны выживать даже в самых экстремальных условиях. Не встретить их только в жерлах действующих вулканов и в воронке от ядерного взрыва. Живут они и на поверхности кожи людей, в органах пищеварения, в ротовой полости. Такое активное взаимодействие может приносить пользу, а порой представляет опасность для здоровья.

 

Люди активно используют полезные свойства этих организмов при производстве кожи и льняного волокна, создании лекарств от многих тяжелых болезней, защите растений и животных от возбудителей разных болезней, очистки сточных вод от органики под действием определенного типа бактерий и контроля уровня загрязненности водоемов. Изучив вредное влияние опасных для человека простейших, научились создавать защиту от них и лечить последствия их воздействия на организм.

 

Представители этого микромира  наносят вред растениям, вырабатывают яды в процессе своей жизнедеятельности, вызывают серьезные заболевания у людей и животных.

 

 

Значение полезных бактерий

 

 

Первый контакт с простейшими происходит у человека в момент рождения, до этих пор его организм был надежно защищен плацентой. При грудном вскармливании начинается процесс формирования микрофлоры в кишечнике, так же бактерии заселяются в ротовую полость и на поверхность кожи. При правильном балансе этих одноклеточных в организме формируется крепкий иммунитет.

 

Полезных бактерий известно множество. Они помогают человеку в разных сферах его жизни. Одна из них азотобактер. Населяет почвенные слои, способствуя образованию в них азота в легко усваиваемой растениями форме. Так же жизнедеятельность этого простейшего способствует уменьшению концентрации тяжелых металлов в почве и росту ее питательных свойств. Применяется она и в медицине для борьбы с заболеваниями желудочно-кишечного тракта. И в кондитерском  деле в качестве добавки в готовые продукты.

 

 

Всем известна польза бифидобактерий для укрепления иммунитета, способствующих  усвоению многих витаминов и участвующих в их синтезе. Более 500 видов включает в себя группа бактерий под  названием стрептомицеты. Большую роль в поддержании здоровья играют их представители. Из них производят антибиотики, некоторые вещества применяются для поддержания нормального давления в органах зрения при глаукоме, защите человека от опасных  насекомых, грибов.

 

Бактерии участвуют во всех сферах жизни людей, без них невозможно представить современные:

  • медицину;
  • пищевую промышленность;
  • сельское хозяйство.

Значение вредных бактерий в жизни человека

 

 

Вредоносные представители микромира окружают человека постоянно. Их можно встретить в:

  • почве;
  • воде;
  • продуктах питания;
  • воздухе.

Попадая в организм человека, они вызывают различные заболевания. Самый распространенный способ инфицирования – по воздуху, при контакте с заболевшим. Но вредные организмы могут привести к заражению и другими путями, например, через грязные руки или испорченные продукты.

 

При этом часть бактерий, проживающих в желудочно-кишечном тракте человека, при определенных условиях может превратиться из обычного сожителя во врага. К таким относится кишечная палочка. В обстоятельствах, при которых снижается иммунитет, происходит резкий рост условно патогенных организмов и начинает развиваться то или иное заболевание. Помимо обитания в теле человека, вредные микроорганизмы встречаются в воздушной среде. Она не является питательной для них и пребывание в ней длится не долго, в основном в присутствии источника заражения –больного человека.

 

Много опасных простейших содержится в почвенном покрове, туда они попадают от зараженных людей и животных. Так же патогенные организмы попадают в воду, увеличивают их количество сточные воды различных предприятий, животноводческие хозяйства. Некоторые представители вредных бактерий могут долгое время находиться в воде, представляя опасность заражения. Например, холера и туберкулёз могут стать результатом инфицирования ими. Способов проникновения вредных бактерий много, за множество столетий их существования на Земле они усовершенствовали механизм защиты и увеличили стойкость к действию неприятных для них факторов.

 

 

Значение бактерий в сельском хозяйстве

 

 

Человек давно заметил полезные свойства бактерий и применяет их в различных сферах своей жизни. Под влиянием одних микроорганизмов навоз превращается в перегной. Благодаря другим, из перегноя преобразуется в вещества, необходимые для питания растений и повышения урожая.

 

На корнях клевера, бобовых растений можно обнаружить много утолщений – клубеньков, их образование происходит под влиянием определенных бактерий. Они поглощают азот из воздуха, содержащегося в почве. При гниении отмерших корней этих растений образуются полезные соли азота, которые являются хорошим удобрением для растений.

 

Из листьев и стеблей кукурузы приготавливают отличный корм для скота – силос. Под влиянием бактерий молочнокислого брожения образуется молочная кислота, которая предохраняет силос от гниения и сохраняет все его питательные свойства. Современная наука ищет способы использования простейших для защиты и противодействия пагубному влиянию патогенных одноклеточных. Создаются соединения, способные защищать культуры и животных от болезней. При этом используются не обычные антибиотики с побочными действиями, а усовершенствованные варианты бактериальной природы, не вызывающие привыкания и не влияющие на иммунитет.

 

 

Значение бактерий в пищевом производстве

 

 

Простейшие микроорганизмы широко используются в пищевой промышленности. Если оставить свежее молоко в теплом месте, оно скиснет, а затем превратится в простоквашу. Это происходит под влиянием бактерий молочнокислого брожения.

 

Попадая на продукт, гнилостные организмы размножаются и вызывают его  порчу. Это свойство некоторых представителей микромира заставляет человека искать пути предотвращения данных процессов. Одним из способов хранения мяса, рыбы, овощей в течение длительного времени является метод консервирования. Продукт закупоривают в тару и прогревают паром в котлах-автоклавах при температуре 110-130 градусов Цельсия. В этих условиях погибают не только патогенные микроорганизмы, но и их споры.

 

В пищевом производстве в основном используются бактерии, приводящие к процессу брожения, в результате которого получают множество разнообразных продуктов питания:

  • алкогольные напитки;
  • молочные продукты;
  • выпечка.

 

Пищевые продукты содержат белки, жиры и углеводы – питательные вещества для микроорганизмов, которые могут появиться в любом месте. В процессе своей жизнедеятельности они образуют  ферменты. В зависимости от того, какой эффект при этом наблюдается, идет речь о полезных и вредных бактериях для пищевой промышленности. Множество полезных продуктов появляется при участии различных видов микроорганизмов, благодаря им, человек изготавливает кефир, мацони, простоквашу, сливочное масло, сыр и многое другое.

 

Интересно, что при нахождении свежего молока при температуре выше 15 градусов в нем первее всех начинают размножаться молочнокислые бактерии, препятствую размножение и существованию патогенных микроорганизмов. Это происходит за счет выделения молочной кислоты, которая не пригодна для существования патогенной флоры. А полученный продукт, простокваша,  очень полезен для человека. Еще более полезен продукт жизнедеятельности ацидофильной молочной палочки, используемый для лечения кишечных заболеваний человека и животных.

 

Изучив бактерии, человек нашел способы борьбы с болезнетворными и вредными их представителями. Полезные же микроорганизмы люди широко используют в пищевой промышленности, медицине  и сельском хозяйстве. При этом опасные бактерии по – прежнему представляют угрозу для людей. Соблюдая необходимые меры профилактики, можно избежать многих болезней. Ученым предстоит еще много работы по изучению загадочного мира бактерий.

Биология Роль бактерий в природе и жизни человека

Тема: Роль бактерий в природе и жизни человека.

Ход урока

 

  1. Организационный момент. Постановка целей урока.

 

 «Микробам – этим бесконечно малым живым существам – принадлежит бесконечно большая роль в природе».
Луи Пастер.

 

Слайд 2 [Вставить анимацию: высказывание Луи Пастера  .]

 

Сегодня  по теме «Роль бактерий и грибов в природе и жизни человека».

 

  1. Актуализация знаний.

 

Мы с вами должны повторить  знания о бактериях, которые получили ранние.

  

Какие утверждения верны

         1. Когда в комнате больше бактерий?

 а) до урока, б) после урока.

ПАУЗА В ВИДЕО

 

 2. Бактерии, которые питаются, готовыми органическими веществами отмерших организмов называются:

   а) паразиты, б) сапрофиты.

ПАУЗА В ВИДЕО

 

3. Как называются шарообразные  бактерии?

а) бациллы, б) кокки, в) спириллы,   г) вибрионы, д) спирохеты.

ПАУЗА В ВИДЕО

 

  1. Какое значение имеет образование спор у бактерий?

 а) размножение, б) перенесение неблагоприятных условий.

ПАУЗА В ВИДЕО

 

  Ответы(1б,2а,3б, 4б)

 

Слайд 3  [Вставить анимацию: вопросы и варианты ответов.]

 

Правильные ответы выделять после каждого вопроса.

 

Бактериальная клетка снаружи покрыта————-, под которой находится———. В цитоплазме рассеяно—————. При неблагоприятных условиях бактерии образуют———-. Размножаются бактерии————.

 

Слайд 4 [Вставить анимацию: предложения с местами для пропущенных слов.]

 

ПАУЗА В ВИДЕО

 

Ответы: плотной оболочкой, цитоплазма, ядерное вещество, споры, делением клетки пополам.

 

Вставить ответы в места где пропущены слова.

 

  1. Изучение нового материала.

 

 В природе бактерии работают, как незаменимые труженики.

 Они участвуют в образовании перегноя из отмерших частей растений. Эти бактерии разлагают растение, дерево, водоросль, рыбу, мясо и другие органические формы жизни на Земле, которые умерли. Эти бактерии-санитары нашей планеты. Бактерии гниения — производители перегноя в почве.

 

 

Слайд 5  [Вставить анимацию: гнилостные бактерии.]

 

 Когда перегной образовался, вступают в работу другие сапрофитные бактерии, которые преобразуют органические вещества перегноя в минеральные соли почвы, которые так необходимы зеленым растениям для нормального роста и развития.

Мы уже говорили о клубеньковых бактериях, которые поселяются в клетках корней бобовых растений. Эти палочковидные бактерии размножаются в клетках корня, образуя утолщения — клубеньки. Такие «гости» не вредят растению, а приносят большую пользу. Они усваивают азот из воздуха и снабжают им растение. Азот очень необходим растениям для  роста и развития, при недостатке азота в почве растение погибает. Поэтому важно выращивать разнообразные растения семейства бобовые для обогащения почвы этим важным элементом. Кроме азотофиксирующих бактерий есть также нитрифицирующие, превращающие азот в нитрат и денитрифицирующие, превращающие нитрат в азот.

 

 

 

 

Слайд 6 [Вставить анимацию: клубеньковые бактерии.]

 

 Многие бактерии играют большую роль в жизни человека.   Некоторые из них приносят пользу. В природе есть такой процесс, который называется «брожение». В процессах брожения большую роль играют различные бактерии. Например, молочнокислые бактерии. Это бактерии, которые питаются молочным сахаром (лактозой) и превращают его в белок казеин. Используются в пищевой промышленности, для получения молочнокислых продуктов — кефира, творога, сыра. Также эти же бактерии участвуют в процессе квашения овощей (например, капусты) и в процессе изготовления силоса (питательной добавки к пище для скота).
 

                               

Слайд  7 [Вставить анимацию: бактерии брожения .]

 

  1. Физкультурная минутка .

 

Нам радостно, нам весело! 
Смеемся мы с утра. 
Но вот пришло мгновенье, 
Серьезным быть пора. 
Глазки прикрыли, ручки сложили, 
Головки опустили, ротик закрыли. 
И затихли на минутку, 
Чтоб не слышать даже шутку, 
Чтоб не видеть никого, 
А себя лишь одного!

 

Слайд 8[Вставить анимацию: физкультминутка.]

 

 Некоторые бактерии постоянно живут в организме человека (в пищеварительной системе). Без них переваривание пищи происходило бы гораздо труднее! У многих животных (например у многих насекомых и травоядных млекопитающих) в кишечнике живут симбиотические бактерии, способные переваривать древесину, целлюлозу и другие сложные вещества.

 

 Бактерии иммунной системы

 

 

Слайд 9 [Вставить анимацию: вставить изображение бактерий обитающих в организме человека и животных.]

 

Среди бактерий выделяется целая группа болезнетворных. Это бактерии-паразиты, которые при попадании в организм человека вызывают различные заболевания.

В древних рукописях описывается, как от страшных болезней погибали целые города. Эпидемии распространялись очень быстро, и с ними не умели бороться.

 Таким страшным бедствием для людей была, например, чума.

 

Слайд 10 [Вставить анимацию: изображение болезнетворных бактерий.]

 

Причиной этого ужасного заболевания является микроскопическая бактерия. А переносится эта бактерия блохами, которые живут на мышах и крысах.

 Еще одним страшным заболеванием является холера. И опять виной всему микроскопическая клетка бактерии – холерный вибрион. У этой клетки даже и ядра-то настоящего нет, а сколько бед она приносит людям!

 Такое инфекционное заболевание, как туберкулез легких, возникает при попадании в организм туберкулезной палочки.

Французский врач Луи Пастер первым разработал метод предупреждения инфекционных заболеваний при помощи прививок.

                                                                                 

Сенная палочка

Слайд 11 [Вставить анимацию: вставить изображение болезнетворных бактерий.]

 

 Прививка – это введение человеку вакцины (специального препарата), благодаря которой он становится невосприимчив к данному заболеванию.

 

 

 

 

Слайд 12 [Вставить анимацию: вставить изображение примера введения прививок.]

 

  1. Закрепление знаний.

1.По способу питания бактерии: 
а) только паразиты 
б) только сапрофиты 
в) как сапрофиты, так и паразиты 
г) только фотосинтезирующие 

ПАУЗА В ВИДЕО


2.Клубеньковые бактерии способны усваивать: 
а) азот в) водород  б)кислород г) углерод 
ПАУЗА В ВИДЕО


3. Бактерии – паразиты питаются: 
а) органическими веществами живых организмов 
б) органическими веществами отмерших организмов 
в) неорганическими веществами 
г) водой и минеральными веществами 

ПАУЗА В ВИДЕО

 

Слайд 13 [Вставить анимацию: вопросы и варианты ответов.]

Задание #1

Бактерии кокки имеют форму
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) палочковидную
2) в виде запятой
3) шаровидную
4) спиралевидную
ПАУЗА В ВИДЕО


Задание #2
Характерным признаком бактериальной клетки является
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) наличие пластид
2) отсутствие ядра
3) наличие цитоплазмы
4) наличие жгутиков
ПАУЗА В ВИДЕО


Задание #3
Бактериальная спора — это
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) органоид клетки
2) подготовка бактерии к размножению
3) приспособление бактерии к неблагоприятным условиям
4) бактериальная клетка в период размножения
ПАУЗА В ВИДЕО
Задание #4
В закваске овощей принимают участие 
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) азотофиксирующие бактерии
2) молочнокислые бактерии
3) клубеньковые бактерии
4) цианобактерии

 

Слайд 14 [Вставить анимацию: вопросы и варианты ответов.]

 

Правильные ответы выделены жирным шрифтом

Правильные ответы выделять  после каждого вопроса

 

 

 

 

Слайд 15 [Вставить анимацию: рефлексия.]

 

Это упражнение можно выполнять как устно, так и письменно, в зависимости от наличия времени. Для письменного выполнения предлагается заполнить таблицу из трех граф. В графу «П» — «плюс»- записывается все, что понравилось на уроке, информация и формы работы,  которые вызвали положительные эмоции, либо, по мнению ученика, могут быть ему полезны для достижения каких-то целей. В графу «М» — «минус»- записывается все, что не понравилось на уроке, показалось скучным, вызвало неприязнь, осталось непонятным, или информация, которая, по мнению ученика, оказалась для него не нужной, бесполезной . В графу «И» — «интересно»- учащиеся вписывают все любопытные факты, о которых узнали на уроке, что бы еще хотелось узнать по данной проблеме, вопросы к учителю.

 

  1. Подведение итогов.

Бактерии играют важную роль в жизни растений, животных и человека. В некоторых случаях их даже специально выращивают в лабораторных условиях или покупают за рубежом. Изучение бактерий сейчас ведётся очень активно, но все, же есть еще много белых пятен.

Слайд 15 [Вставить анимацию: различные виды бактерий.]

История жизни и экология бактерий

История жизни и экология бактерий

Бактерии растут в самых разных местах и ​​условиях.

Когда большинство людей думают о бактериях, они думают о болезнетворных организмы, такие как бактерии Streptococcus , растущие в культуре на этом снимке, которые были выделены от человека со стрептококком горло. В то время как патогенных бактерий печально известны такими заболеваниями, как холера, туберкулез и гонорея, такие болезнетворные виды являются сравнительно небольшая часть бактерий в целом.

Бактерии настолько широко распространены, что можно только максимально общие утверждения об истории их жизни и экологии. Их можно найти на вершинах гор, на дне глубочайших океанов, в недрах животных и даже в замерзших скалах и льдах Антарктиды. Одна функция что позволило им распространиться так далеко, и так долго длится их способность идти находится в состоянии покоя в течение длительного периода.


Бактерии предъявляют самые разные требования к окружающей среде и питанию.

Большинство бактерий можно отнести к одной из трех групп в зависимости от их реакция на газообразный кислород. Аэробные бактерии процветают в присутствии кислорода и требуют его для своего дальнейшего роста и существования. Другой бактерии являются анаэробными и не переносят газообразный кислород, такой как те бактерии, которые живут в глубоководных отложениях, или те, которые вызывают пищевые бактериальные отравления. Третья группа — факультативных анаэробы , которые предпочитают расти в присутствии кислорода, но могут продолжать расти без него.

Бактерии также можно классифицировать как по способу получения ими энергия. По источнику энергии бактерии делятся на две категории: гетеротрофы и автотрофы. Гетеротрофы получают энергию при расщеплении сложные органические соединения, которые они должны получать из окружающей среды. сюда входят сапробиотические бактерии, обнаруженные в разлагающемся материале, а также которые полагаются на ферментацию или дыхание .

Другая группа, автотрофов , фиксирует углекислый газ, чтобы сделать их собственный источник питания; это может подпитываться световой энергией ( фотоавтотрофный ), или путем окисления азота, серы или других элементы ( хемоавтотрофные ).В то время как хемоавтотрофы редки, фотоавтотрофы обычны и весьма разнообразны. Они включают цианобактерии, зеленые серобактерии, пурпурные серобактерии и пурпурные несерные бактерии. Особенно интересны серобактерии, т.к. они используют сероводород в качестве донора водорода, а не воду, как большинство другие фотосинтезирующие организмы, в том числе цианобактерии.


Бактерии играют важную роль в глобальной экосистеме.

Экосистема, как на суше, так и в воде, сильно зависит от активность бактерий.круговорот питательных веществ, таких как углерод, азот и сера восполняется их неустанным трудом.

Органический углерод в виде мертвых и гниющих организмов быстро истощать углекислый газ в атмосфере, если бы не деятельность разлагатели. Это может звучать не так уж плохо для вас, но поймите, что без углекислого газа, не было бы фотосинтеза в растениях и не было бы пищи. Когда организмы умирают, углерод, содержащийся в их тканях, становится недоступен для большинства других живых существ. Разложение — это разрушение этих организмов и высвобождение питательных веществ обратно в окружающей среды, и является одной из наиболее важных ролей бактерий.

Круговорот азота является еще одним важным видом деятельности бактерий. Растения полагаются на азот из почвы для своего здоровья и роста и не могут получают его из газообразного азота в атмосфере. Основной способ в какой азот становится для них доступным через азота фиксация бактериями, такими как Rhizobium , и цианобактериями такие как Anabaena , Nostoc и Spirulina , показано справа.Эти бактерии превращаются газообразный азот в нитраты или нитриты как часть их метаболизма, и полученные продукты попадают в окружающую среду. Некоторые растения, например этим особенно воспользовались печеночники, саговники и бобовые. процесса, изменив их структуру, чтобы разместить бастерии в своих собственных ткани. Другие денитрифицирующих бактерий метаболизируют в обратном порядке. направлении, превращая нитраты в газообразный азот или закись азота. Когда колонии этих бактерий встречаются на пахотных землях, они могут истощать питательные вещества почвы и затрудняют выращивание сельскохозяйственных культур.



Streptococcus появляется на этом сервере благодаря Бесплатная клиника Беркли.

Могут ли люди жить без бактерий?

Самой мысли о том, что триллионы бактерий кишат на вашей коже и в вашем теле, достаточно, чтобы вызвать у кого-то жуткие мурашки.

Но пока люди не могут жить без углерода, азота, защиты от болезней и способности полностью переваривать пищу, они не могут жить без бактерий, считает Энн Макзулак, микробиолог и автор книги «Союзники и Враги: как мир зависит от бактерий» (FT Press, 2010).

Большинство людей узнают о бактериях в связи с болезнью, поэтому легко представить, какой вред они наносят.

«Непросто думать обо всех способах, которыми они помогают нам, потому что это, как правило, более сложный, многоэтапный процесс», — сказал Мацулак.

Крошечные переработчики

В почве и в океане бактерии играют важную роль в разложении органических веществ и круговороте химических элементов, таких как углерод и азот, которые необходимы для жизни человека.

Поскольку растения и животные не могут создавать некоторые молекулы азота, необходимые нам для жизни, почвенные бактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли) играют абсолютно незаменимую роль в превращении атмосферного азота в аммоний или нитраты форм азота, которые растения могут усваивать. поглощать для создания аминокислот и нуклеиновых кислот, строительных блоков ДНК. Мы едим растения и пожинаем плоды.

Бактерии также участвуют в круговороте другого важного для жизни человека вещества – воды. В последние годы ученые из Университета штата Луизиана обнаружили доказательства того, что бактерии представляют собой многие, если не большинство, крошечных частиц, из-за которых облака превращаются в падающий снег и дождь.

Бактерии и организм

В человеческом теле и внутри него бактерии обладают и другими преимуществами. В пищеварительной системе они помогают нам расщеплять пищу, например, растительные волокна, с которыми мы сами не очень хорошо справляемся.

«Мы получаем больше питательных веществ из нашей пищи из-за бактерий», — сказал Макзулак.

Бактерии в пищеварительной системе также снабжают нас необходимыми витаминами, такими как биотин и витамин К, и, по словам Макзулака, являются нашим основным источником некоторых из этих питательных веществ.Эксперименты, проведенные на морских свинках, показали, что животные, выращенные в стерильной среде без каких-либо бактерий, недоедают и умирают молодыми.

Вне тела лес бактерий на коже (почти 200 отдельных видов на нормальном человеке, согласно исследователям из Нью-Йоркского университета) доминирует над окружающей средой кожи и ее ресурсами, не позволяя другим бактериям установить плацдарм, по словам Мацулака.

Было доказано, что контакт с бактериями внутри и снаружи является важной частью развития нашей иммунной системы.По словам Джеральда Каллахана, микробиолога из Университета штата Колорадо, воздействие бактерий, как доброкачественных, так и вредоносных, побуждает иммунную систему реагировать на патогенные захватчики в более позднем возрасте. Исследование, опубликованное в Медицинском журнале Новой Англии, также показало, что у детей, защищенных от бактерий, больше шансов заболеть астмой и аллергией.

Это не означает, что полезные бактерии не могут быть опасными. Обычно полезные бактерии и вредные бактерии исключают друг друга, сказал Макзулак.Но есть совпадения, особенно в бактериях, населяющих тело.

«Бактерии стафилококка — хороший пример, потому что они повсюду на нашей коже», — сказал Макзулак. Колония Staphylococcus aureus , живущая на руке, может вытеснять злоумышленников, не причиняя вреда телу, но если вы поранитесь или ваша иммунная система будет нарушена, эти бактерии могут выйти из-под контроля, вызывая инфекцию.

Количество бактериальных клеток в организме обычно оценивается в 10 раз больше, чем у человека.

«Это заставило многих ученых описывать нас как больше бактерий, чем людей», — сказал Мацулак. Это немного жутко, «но помогает представить, насколько большую роль играют эти организмы».

Первоначально опубликовано на Live Science.

Жизнь с микробиотой человека · Границы для молодых умов

Аннотация

Человеческое тело населено миллионами мельчайших живых организмов, которые все вместе составляют микробиоту человека.Бактерии — это микробы, находящиеся на коже, в носу, во рту и особенно в кишечнике. Мы приобретаем эти бактерии во время рождения и в первые годы жизни, и они живут с нами на протяжении всей нашей жизни. Микробиота человека участвует в здоровом росте, в защите организма от захватчиков, в помощи пищеварению и в регулировании настроения. Некоторые изменения в микробиоте могут происходить во время нашего роста в зависимости от продуктов, которые мы едим, окружающей среды, в которой мы живем, людей и животных, которые взаимодействуют с нами, или лекарств, которые мы принимаем, таких как антибиотики.Человеческая микробиота помогает нам сохранять здоровье, но иногда эти бактерии могут быть и вредными. Мы должны хорошо заботиться о нашей микробиоте, чтобы избежать развития некоторых заболеваний, таких как ожирение и астма. Мы должны есть здоровую пищу, которая способствует развитию здоровой микробиоты.

Мы живем и окружены микробами (также называемыми микроорганизмами ), даже если мы не можем видеть их своими глазами. Микробы — самые маленькие из известных живых организмов.Они повсюду: в почве, реках, растениях, животных, водопроводной воде, на вашей клавиатуре, на подушке и в вашем теле. Некоторые микроорганизмы живут с нами и внутри нашего тела. Бактерии представляют собой большинство микроорганизмов, живущих в организме. Знаете ли вы, что в вашем теле больше бактерий, чем человеческих клеток? Вы хоть представляете, почему эти бактерии живут в вашем теле? Этих соседей мы носим с собой каждый день и обычно они нас не тошнят. Они дружелюбны? Или они могут сделать нас больными? Как они попадают? Какова их роль в организме?

Что такое бактерии?

Бактерии — это крошечные живые микроорганизмы, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.Они в 1000 раз меньше кончика карандаша. Мы должны использовать инструмент, называемый микроскопом, который делает изображение бактерий достаточно большим, чтобы его можно было увидеть. Существует множество различных видов бактерий с разнообразными формами и размерами. Одни выглядят как бейсбольная бита, другие круглые, как баскетбольный мяч (но в миллионы раз меньше) (рис. 1).

  • Рисунок 1 – Формы бактерий.
  • A. Бактерии могут быть круглыми, как баскетбольный мяч, длинными, как бейсбольная бита, или могут выглядеть как бобы или волны.Иногда бактерии могут группироваться и выглядеть как гроздь винограда или поезд. Б. Бактерии можно увидеть с помощью микроскопа с увеличением в 1000 раз. Окрашивание часто используется, чтобы помочь увидеть бактерии, которые на самом деле прозрачны. Бактерии, окрашенные в розовый цвет, называются бациллами, а бактерии, окрашенные в фиолетовый цвет, называются кокками.

Где находятся бактерии в организме человека?

Бактерии живут на коже, внутри носа, в горле, во рту, во влагалище и в кишечнике.Большинство бактерий, обнаруженных в организме, живут в кишечнике человека. Там живут миллиарды бактерий (рис. 2). Мы называем группу всех микробов, обнаруженных в организме, микробиотой человека [1]. Эти микроорганизмы колонизируют организм, а это значит, что обычно они не причиняют никакого вреда. Когда микроорганизм вызывает болезнь, это называется инфекцией.

  • Рисунок 2. Тело человека является домом для миллионов бактерий.
  • Некоторые участки тела полны бактерий, и они особенно сконцентрированы в кишечнике, в горле и во рту, а также на коже.

Откуда берутся бактерии, живущие в организме человека?

Мы начинаем заселяться бактериями во время рождения. В процессе родов и сразу после рождения мы получаем свои первые микроорганизмы. Младенцы получают микроорганизмы от мамы во время родов, при прохождении через влагалище или при контакте с кожей мамы, если родоразрешение осуществляется путем кесарева сечения. Лактобациллы, тип бактерий, которые считаются одними из «хороших парней», живут во влагалище матери и колонизируют кишечник ребенка, помогая перевариванию молока, которое содержит сахар, называемый лактозой.Если ребенок родится путем кесарева сечения, лактобациллы не сразу станут частью микробиоты ребенка, которая будет состоять в основном из бактерий с кожи матери и окружающей среды ребенка. Эти различия в микробиоте ребенка, обусловленные типом родов, которые пережил ребенок, будут сохраняться до тех пор, пока ребенку не исполнится 12–24 месяца. Все младенцы также получают бактерии с кожи медсестер и врачей и из окружающей среды, в которой они живут. После того, как дети начинают есть, они получают микробы из своего рациона.В первые дни жизни тип микроорганизмов, колонизирующих их кишечник, будет разным в зависимости от того, находится ли ребенок на грудном вскармливании или пьет смесь. Грудное вскармливание полезно для ребенка, потому что оно помогает ребенку приобрести бактерии с кожи матери, которые затем колонизируют кишечник ребенка, а также есть другие компоненты материнского молока, которые защищают ребенка от болезней. По мере того, как дети растут, они получают микроорганизмы из твердой пищи, которую они едят, ползая по полу, кладя руки в рот, облизывая игрушки и из многих других источников!

Микробы, живущие в организме человека, меняются в процессе нашего роста, пока нам не исполнится 3 года.В этот момент микробиота становится более или менее стабильной до взрослой жизни. У каждого человека своя микробиота, которая частично, но не только, зависит от видов потребляемой пищи, окружающей среды, в которой живет человек, и других людей и животных, с которыми человек взаимодействует (рис. 3) [2, 3].

  • Рисунок 3. Факторы, влияющие на нашу микробиоту, показаны маленькими кружками вокруг среднего круга.
  • Во время родов первые микроорганизмы, которые мы получаем, зависят от процесса родоразрешения (естественного или кесарева сечения).Способ кормления ребенка (мамино молоко или питьевая смесь) будет влиять на микробиоту в первые годы жизни. Диета будет влиять на состав микробиоты на всех этапах нашей жизни. По мере того, как мы становимся старше ( возраст ), изменения микробиоты зависят от нашей диеты, среды, в которой мы живем, и образа жизни. Антибиотики также изменяют состав микробиоты нашего кишечника (подробное объяснение см. в тексте).

Какова роль микробиоты человека?

Когда мы говорим о бактериях в организме человека, вы можете сразу же подумать о заболевании, называемом бактериальной инфекцией .В какой-то момент вашей жизни у вас, вероятно, была инфекция, которую лечили антибиотиками, прописанными вашим врачом. Антибиотики — это лекарства, которые убивают или предотвращают рост бактерий.

Однако большинство микробов безвредны и действительно помогают поддерживать наше здоровье. Микробы кожи, рта и носа борются с вредными бактериями, которые хотят проникнуть в организм и вызвать заболевание. Эти полезные бактерии действуют как охранники, удерживающие от вредных бактерий, от которых мы заболеваем.Бактерии, которые колонизируют влагалище, являются еще одним примером хороших бактерий. Они поддерживают кислую среду во влагалище, что предотвращает рост других микроорганизмов, которые могут вызвать заболевание. Болезнетворные микроорганизмы называются патогенами .

Несмотря на то, что в большинстве случаев они безвредны или даже полезны, при определенных условиях некоторые бактерии, входящие в состав микробиоты человека, могут нанести нам вред. Например, бактерии, живущие на коже, могут стать проблемой.Если вы порежетесь, бактерии, которые живут на поверхности вашей кожи, могут попасть в ваше тело через порез, попадая туда, где им не место. В этом случае эти бактерии иногда могут быть вредными для организма и вызывать инфекцию. Симптомы инфекции включают боль, отек, покраснение и лихорадку.

Еще один пример того, как микробиота может навредить нам, — это когда во рту скапливается слишком много бактерий. Эти бактерии могут прилипать к поверхности ваших зубов.Некоторые виды бактерий будут производить кислые продукты из пищи, которую вы едите (особенно сахара), которые могут разрушить ваши зубы и десны. Вот почему нам нужно чистить зубы не менее двух раз в день в течение 3 минут, чтобы избежать размножения бактерий, которые могут вызвать болезненные заболевания и, в тяжелых случаях, потерю зубов.

Как мы упоминали ранее, кишечник содержит наибольшую часть микробиоты человека. Кишечная микробиота вырабатывает некоторые полезные для нас витамины, такие как витамины B12 и K.Эти витамины не вырабатываются клетками человека. Кишечная микробиота также помогает перевариванию пищи и защищает стенки кишечника от вторжения патогенов.

Проводится много исследований роли кишечной микробиоты. Мы все еще пытаемся понять, как микробиота человека влияет на здоровье и болезни. В целом здоровые люди имеют сбалансированную микробиоту с большим разнообразием бактерий в кишечнике. Это означает, что у них есть смесь разных типов бактерий с разными формами, размерами, функциями и названиями.В кишечнике человека существует более 1000 различных видов бактерий! Напротив, когда присутствует только небольшое разнообразие бактерий, что означает, что в кишечнике существует только несколько типов бактерий, в большем количестве, чем обычно, может возникнуть заболевание. Различные уровни разнообразия кишечных бактерий могут быть связаны с ожирением (состоянием чрезмерного избыточного веса), которое может начаться в детстве. Аномальное разнообразие кишечной микробиоты также может играть роль в развитии диабета (повышение уровня сахара в крови), астмы (длительное затруднение дыхания) и болезненных заболеваний кишечника (хроническое воспаление кишечника) среди прочих [4]. ].Например, микробиота здорового кишечника включает две основные группы бактерий, называемых Firmicutes и Bacteroidetes, но было показано, что в кишечнике людей с ожирением Bacteroidetes почти отсутствуют.

Известно, что здоровая микробиота (что означает микробиоту с огромным бактериальным разнообразием, включая множество полезных микробов) способствует нашему здоровью (рис. 3). Вы хотите быть здоровым? Тогда вам нужно позаботиться о дружественных кишечных бактериях. Как вы можете это сделать?

Забота о микробиоте кишечника

За последние несколько десятилетий число заболеваний, упомянутых выше, увеличилось.Многие из этих проблем связаны с изменением типов пищи, которую мы едим [5]. Мы едим много сахара в таких вещах, как торты, печенье, пирожные, сладкое желе и белый хлеб, а также мы едим много гамбургеров, жирного мяса и соусов, которые в избытке вредны для нашего здоровья. Эти продукты также вредны для некоторых видов кишечной микробиоты. Некоторым из наших микробов нужны овощи, волокна из бобов, нута, злаков, черный хлеб, семена и коренья. Эти типы продуктов называются пребиотиками , и они способствуют росту микробиоты, питая бактерии, которые способны расщеплять этот тип пищи на питательные вещества, которые могут быть использованы человеческим организмом для улучшения нашего здоровья.Мы не можем правильно переваривать некоторые виды пищи, если у нас нет наших крошечных друзей в кишечнике. Поэтому мы не хотим, чтобы эти хорошие бактерии погибли, потому что они важны для баланса нашего здоровья. Сокращение количества этих хороших бактерий приведет к росту не очень хороших бактерий, которые в конечном итоге могут вызвать проблемы со здоровьем.

Пробиотики могут помочь вам заменить утраченную полезную микробиоту. Пробиотики — это живые бактерии, которые полезны для нас, уравновешивают наши хорошие и плохие кишечные бактерии, помогают переваривать пищу и помогают при проблемах с пищеварением, таких как диарея и боль в животе.Бактерии, которые являются примерами пробиотиков, включают Lactobacilli и Bifidobacterium . Вы можете найти пробиотики в некоторых продуктах, таких как йогурты, хлеб на закваске, пахта и кислые соленые огурцы. Некоторые детские смеси также дополняются пробиотиками, несмотря на то, что мы еще не знаем, насколько они полезны при заболеваниях младенцев.

Антибиотики — это лекарства, которые мы принимаем для лечения инфекций, вызванных бактериями. Антибиотики не активны против инфекций, вызванных грибками или вирусами.Итак, убивают ли антибиотики и наших хороших друзей-бактерий? Да, они есть [3]. Однако, если у нас есть бактериальная инфекция, мы должны лечить ее, поэтому во многих случаях мы должны принимать антибиотики. Обязательно принимайте антибиотики только тогда, когда ваш врач говорит, что они вам действительно нужны, и принимайте их в то время, которое он советует. Вам не нужен антибиотик для лечения простуды или гриппа, потому что эти заболевания вызываются вирусами. Люди, которые принимают много антибиотиков, могут заболеть, потому что антибиотики уничтожают в их организме множество бактерий, в том числе и полезных.Когда многие бактерии в кишечнике убиты, в кишечнике появляется больше свободного места и доступной пищи для вредных бактерий, которые затем могут размножаться. Когда эти вредные бактерии достигают большего количества, они иногда могут вызывать заболевания. Как следствие, люди, принимающие антибиотики, часто страдают диареей или более сложными кишечными заболеваниями. Когда вы принимаете антибиотики без необходимости, вы можете способствовать появлению «супербактерий» — бактерий, которые не убиваются большинством доступных сегодня антибиотиков.Эти супербактерии могут выжить в присутствии антибиотика (что называется устойчивостью к антибиотику), поэтому инфекция продолжается даже при использовании антибиотиков.

Заключение

Для поддержания здоровья людям необходима разнообразная и сбалансированная микробиота в кишечнике. Дети или взрослые, которые едят много сахара и жиров, но не едят овощи, и у которых нет сбалансированного питания, склонны к ожирению или развитию некоторых заболеваний даже в более позднем возрасте. Не принимайте антибиотики без рецепта врача.Всегда придерживайтесь здоровой, сбалансированной диеты и никогда не забывайте включать в свою тарелку немного зеленого, оранжевого и красного цветов: сделайте свою тарелку яркой. С помощью этих советов вы будете лучше всего заботиться о своей микробиоте!

Глоссарий

Микробы/микроорганизмы : В основном одноклеточные организмы, включающие бактерии, некоторые грибы (например, дрожжи) и микроводоросли.

Бактерии : Крошечные живые микроорганизмы, которые могут быть полезными или опасными для людей.

Микробиота человека : Группа микробов, живущих в организме человека и не вызывающих заболеваний.

Колонизация : Жизнь в теле без причинения вреда.

Пищеварение : Для расщепления пищи на мелкие кусочки, используемые человеческим организмом.

Бактериальная инфекция : Заболевание, вызываемое патогенными бактериями.

Антибиотики : Специальные лекарства, используемые для борьбы с бактериями.

Патоген : Микроорганизм, вызывающий заболевание (иногда также называемый микробом).

Пребиотики : Соединения, способствующие росту полезных микробов в кишечнике.

Пробиотики : Живые микроорганизмы полезны для нашего здоровья, особенно для пищеварительной системы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Каталожные номера

[1] Консорциум по проекту микробиома человека. 2012. Основа для исследования микробиома человека. Природа 486 (7402): 215–21. дои: 10.1038/природа11209

[2] Тамбурини, С., Шен, Н., Ву, Х.К., и Клементе, Дж.К. 2016. Микробиом в раннем возрасте: последствия для здоровья. Нац. Мед. 22(7):713–22. дои: 10.1038/nm.4142

[3] Блазер, М. Дж. 2014. Пропавшие без вести микробы: как чрезмерное использование антибиотиков подпитывает наши современные эпидемии.Торонто, Онтарио: HarperCollins Publishers, 273.

.

[4] Motta, J.P., Flannigan, K.L., Agbor, T.A., Beatty, J.K., Blackler, R.W., Workentine, M.L., et al. 2015. Сероводород защищает от колита и восстанавливает биопленку микробиоты кишечника и выработку слизи. Воспаление. Кишечник Дис. 21(5):1006–17. doi:10.1097/MIB.0000000000000345

[5] Кумар М., Бабаи П., Джи Б. и Нильсен Дж. 2016. Микробиота кишечника человека и здоровое старение: последние разработки и перспективы на будущее.Нутр. Здоровое старение 4(1):3–16. дои: 10.3233/NHA-150002

Множественные роли бактерий в жизни человека

Front Microbiol. 2018; 9: 1702.

Татьяна Венкова

1 Fox Chase Cancer Center, Research & Development Alliances, Rockledge, PA, United States

Chew Chieng Yeo

2 Медицинский факультет, университет им. Султана Зайнала Kuala Terengganu, Malaysia

Manuel Espinosa

3 Centro de Investigaciones Biológicas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain

1 Fox Chase Cancer Center, United States 900PA 0GE, Rockled, Rockled 2 Медицинский факультет Университета Султана Зайнала Абидина Медицинский кампус, Куала-Тренгану, Малайзия

3 Центр биологических исследований, Высший совет научных исследований, Мадрид, Испания

Под редакцией: Марины Г.Калюжаная, Государственный университет Сан-Диего, США

Рецензировал: Мигель Анхель Севальос, Национальный автономный университет Мексики, Мексика; Друба Чатторадж, Национальный институт здравоохранения (NIH), США; Антониус Суванто, Богорский сельскохозяйственный университет, Индонезия Принято 9 июля 2018 г.

Ключевые слова: инфекционные заболевания, устойчивость к противомикробным препаратам, вирулентность, бактериальный иммунитет, горизонтальное распространение генов, мобильные генетические элементы, бактерии и рак

Это статья с открытым доступом, распространяемая на условиях Creative Commons Лицензия на авторство (CC BY).Использование, распространение или воспроизведение на других форумах разрешено при условии указания оригинального автора(ов) и владельца(ей) авторских прав и при условии цитирования оригинальной публикации в этом журнале в соответствии с общепринятой академической практикой. Запрещается использование, распространение или воспроизведение без соблюдения этих условий.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Введение

Если вам не нравятся бактерии, вы не на той планете.

Цитируя писателя и редактора Стюарта Брэнда, мы обобщаем твердые факты, знания и восхищение, которые все мы разделяем в отношении мельчайших и простейших организмов на Земле. Бактерии не только считаются колыбелью жизни, но, как показывает история и многовековой научный интерес, они являются живыми организмами, которые больше всего влияют на нас, людей. С того момента, как Антони ван Левенгук впервые наблюдала крошечные бактериальные клетки под микроскопом, и до продолжающихся проектов по секвенированию человеческого микробиома, это было и остается захватывающим путешествием в понимании, борьбе и использовании бактерий для нашего блага.Много раз мы склонны антропоморфизировать наших объектов исследования, что не обязательно является неправильной практикой, если мы осознаем наши действия и наши выводы, поэтому мы можем искусственно классифицировать бактерии на «полезные или патогенные» в неравной пропорции. Тем не менее, со знаниями, полученными на протяжении многих лет, у нас все еще остается впечатление, что до сих пор остается загадкой, можем ли мы считать бактерии «хорошими» или «плохими» и «уродливыми», которые сосуществуют с нами. Это именно то, что мы пытались сделать в рамках этой темы исследования с таким известным и антропологическим названием, в которой мы попытались объединить различные аспекты бактериального мира и показать, как сильно бактерии влияют на наш образ жизни.Мы, конечно, понимаем, что рисовать линии — занятие рискованное, ведь что делать, когда «Хорошее» превращается в «Плохое» и «Уродливое»? Хорошим примером являются энтерококки: будучи респектабельным членом микробиома нашего кишечника, они могут стать уродливыми при определенных обстоятельствах (низкий иммунный ответ у их хозяина, у нас, людей). Будучи учеными и пытаясь направить данную Тему Исследования, мы применяем научный подход к решению такой сложной и трудной задачи, представляя факты и делая выводы, которые должны помочь читателям оценить весь увлекательный спектр ролей, которые бактерии играют в жизни человека.

Прежде всего, молекулярная биология не была бы там, где она находится сегодня, если бы не знание основных блоков жизни, то есть ДНК, РНК и белков, а также таких процессов, как экспрессия генов и ее контроль, репликация хромосом и клеточное деление, горизонтальный перенос генов, межклеточная связь, репарация ДНК, клеточный иммунитет и гибель клеток, которые были получены в результате исследований на бактериях. Поскольку все эти процессы относительно легко измерить у бактерий, а основные принципы биологической регуляции одинаковы для всех организмов, знания, полученные при изучении бактерий, приносят пользу биологическим наукам в целом, включая биотехнологию и развивающуюся область молекулярной медицины.В них важную роль играют плазмиды и фаги, то есть бактериальный мобилом. Плазмиды и фаги были не только основной платформой фундаментальных биологических открытий, но и универсальным инструментом для доставки генов во все организмы и основной причиной распространения устойчивости к антибиотикам, которая наносит тяжелый урон человеческой жизни и экономике. Поскольку многие бактерии, являющиеся условно-патогенными микроорганизмами, живут в симбиозе с растениями или населяют загрязненную среду, несут плазмиды с генами устойчивости или продукции определенного фермента, научное сообщество находится в поиске новых антибиотиков для борьбы с инфекциями, вызванными патогенными бактериями. повышают урожайность растений и стимулируют биодеградацию.Бактериальные плазмиды также были связаны и считались «виновниками» полезного производства продуктов питания и напитков для животных и человека. Пробиотики, которые стимулируют иммунитет и противовоспалительные средства, а также все больше сообщений о бактериях, связанных с раком, являются двумя крайними примерами противоположных хороших и плохих сторон бактерий. До недавнего времени мы знали только, что бактерии населяют почву, воду, экстремальные среды, такие как кислые горячие источники и радиоактивные отходы, и живут в симбиотических и паразитарных отношениях с растениями и животными.Проект человеческого микробиома открыл новые возможности в нашем понимании тесной связи между бактериями и людьми. Тот факт, что наше тело внутри и на поверхности сильно населено бактериями, требует более глубокого изучения, и мы надеемся, что текущая тема даст новые подсказки и ценную информацию, подтверждающую важность изучения бактерий.

Тема исследования

Несмотря на обширную информацию, доступную на сегодняшний день, и общее мнение о том, что бактерии приносят больше вреда, чем пользы для человечества, простое намерение предложить эту тему исследования состояло в том, чтобы исследовать текущее состояние знаний о бактериях и выяснить, влияют ли они на нашу жизнь просто отрицательно/положительно, или картина оказывается более сложной, чем мы могли себе представить.Мы были рады видеть, что Тема привлекла внимание 214 авторов с 5 континентов, которые с энтузиазмом откликнулись на нее 40 оригинальными исследовательскими и обзорными статьями. Наши коллеги были из разных научных областей с разными интересами и точками зрения, что чрезвычайно обогатило наше понимание и знания по этому вопросу. Поэтому мы рады представить участникам темы исследования «Хорошее, плохое и уродливое: многочисленные роли бактерий в жизни человека» их бесценные отчеты.

Главы

Глава 1: Благотворный микромир

  • 1.1. Источник знаний по фундаментальной биологии

  • 1.2. Использование в биотехнологии

  • 1.3. Пробиотики

  • 1.4. Экологическая биоремедиация

Глава 2: Открытие патогенов

  • 2.1. Молекулярные механизмы

  • 2.2. Глубокая устойчивость к антибиотикам

  • 2.3. Геномика и эволюция патогенных бактерий

  • 2.4. Инфекционные заболевания и связь с раком

Глава 3: Бактерии и жизнь человека

Тема начинается с докладов о фундаментальных биологических открытиях, которые позволяют глубже понять экспрессию бактериальных генов и разработать более точные модели для прогнозирования мишеней бактериальной транскрипции. (Djordjevic et al.), схемы регуляции генов репликации в бактериальных плазмидах для их успешного закрепления в новых хозяевах (Ruiz-Masó et al.), а также обзор возможных биологических ролей модулей токсин-антитоксин типа II как в плазмидах, так и в хромосомах, демонстрирующий доказательства функционального перекрытия этих модулей независимо от их геномного положения (Díaz-Orejas et al.). Следующие две статьи посвящены фундаментальным открытиям в области мобилома, таким как обнаружение двух ранее неизвестных белков, участвующих в мобилизационном комплексе (релаксосоме), кодируемом плазмидой pLS20 (Miguel-Arribas et al.), и характеристике загадочного белка. кодируется лямбда- и лямбдоидными фагами (Dydecka et al.), которые могут играть важную роль в регуляции решения этих фагов стать «уродливыми» (лизогенез) или «действительно плохими» (литический) в данном случае для бактериального хозяина. Еще две статьи касаются образа жизни Firmicutes: как бороться с хромосомными супервитками и экспрессией генов у пневмококка (De La Campa et al.), одного из «Плохих», обычно действующего как безвредный комменсал в нашей носоглотке. , но готовых поразить пневмонию, когда наша иммунная система ослабевает, а второй связан с реакцией бактерий на стрессовые ситуации, которые приводят к другому решению: быть сметенным стрессом или выжить в дремлющем персистентном состоянии, что позволяет бактерии, чтобы справиться с неблагоприятными (для бактерий) ситуациями, такими как лечение антибиотиками (Moreno-del Álamo et al.).

Использование бактерий в биотехнологии описано в обширном обзоре бактериальных промоторов стационарной фазы и их применения для создания улучшенных систем генной экспрессии в производстве рекомбинантных белков и в процессах биоремедиации (Jaishankar и Srivastava). «Горячая» тема бактериальной иммунной системы CRISPR-Cas, которая в последние годы успешно использовалась при редактировании генов клеток млекопитающих, решается путем более тщательного изучения ее точной регуляции и предполагаемой эффективной экспрессии малых РНК в клетках млекопитающих. узкий временной интервал (Rodic et al.). Подробно представлены новые данные о генотипе, производстве ферментов и физиологических свойствах полезных бактерий, таких как хорошо известные пробиотические бифидобактерии (Alnajar et al.) и недавно описанный Pediococcus parvulus (Pérez-Ramos et al.). с особым акцентом на роль их плазмид, как в Lactobacillus sayi (Nacher-Vázquez et al.). Плазмиды также являются основным медиатором биоремедиации загрязненных почв, о чем сообщают две независимые группы (Garbisu et al.; Ван и др.).

Тема бактериальных мобильных генетических элементов, плазмид и фагов подробно рассматривается в нашей следующей главе (Разоблачение патогенов), поскольку они являются движущей силой горизонтального переноса генов и основной причиной устойчивости к антибиотикам и вирулентности. Мы узнали интересный факт, что вирулентность патогена Pseudomonas syringae опосредуется природными химерами различных семейств плазмид (Bardaji et al.). Лин и Йео исследуют наши текущие знания о плазмидах размером менее 10 т.п.н., обычно встречающихся в нозокомиальном патогене, Acinetobacter baumannii , в мини-обзоре.Некоторые из этих небольших плазмид содержат гены устойчивости, а также потенциальные гены вирулентности, в то время как другие являются поистине загадочными. Интересная статья связывает широко распространенный мир прокариотических систем токсин-антитоксин с бактериальной вирулентностью важного патогена рода Campylobacter , одного из «плохих» из-за их множественной устойчивости к антибиотикам и их клинической значимости. Спренгер и др. показывают, что у Campylobacter fetus подвидов venerrealis активность некоторых белков FIC (филаментация, индуцированная циклическим АМФ) напоминает классические системы ТА и, по-видимому, связана с вирулентностью.Грасиела Пуччарелли и др. подробно изучить роль дисульфидной связи в главной периплазматической петле белка внутренней мембраны IgaA другого патогена, Salmonella enterica серовара Typhimurium, в регуляции системы фосфорелея RcsCDB, которая участвует в регуляции экспрессии множества клеточных процессов, включая подвижность, образование биопленки и вирулентность. Потенциальное использование лектина, продуцируемого съедобной улиткой, агглютинина (HPA) Helix pomatia , в качестве нового диагностического инструмента для идентификации Streptococcus pneumoniae , предложено Доменеком и Гарсией, которые показали, что лектин HPA специфически распознает терминальный αGalNAc. остатки тейхоевой и липотейхоевой кислот клеточной стенки S.пневмонии .

Роль бактериальных вирусов, бактериофагов (или просто фагов), в быстром распространении антибиотикорезистентности представлена ​​Valero Rello et al., а весь спектр их воздействия на здоровье человека обобщен в обзорной статье Наварро и Муньеса. Важно помнить, что бактериальные фаги играли (и продолжают играть!) ключевую роль на ранних стадиях исследований в области молекулярной биологии, поскольку они позволили изучить контроль экспрессии генов и реакции принятия решений, что привело к развитию системы контролируемой экспрессии для избыточной экспрессии белка.Кроме того, количество бактериофагов на планете Земля (около 10 31 ) больше, чем у любого другого организма, включая бактерии, вместе взятые, что делает их грозной движущей силой эволюции.

Плазмиды как средства горизонтального (латерального) переноса признаков устойчивости к антибиотикам и их «злодеяния» представлены важным вкладом как в грамположительные, так и в грамотрицательные бактериальные патогены. Идентификация этих генетических элементов и того, как они выполняют свою роль в переносе генов, является серьезной проблемой в настоящее время, когда количество новых антибактериальных препаратов сокращается.Отличный обзор механизмов репликации нескольких стафилококковых плазмид, опосредующих устойчивость к противомикробным препаратам, представлен Kwong et al. Агила-Аркос и др. показывают, что во всех 25 исследованных стафилококковых изолятах, образующих биопленки, были обнаружены гены горизонтального переноса и релаксации двух распространенных плазмид устойчивости к стафилококкам, pSK41 и pT181, что указывает на возможность распространения устойчивости к антибиотикам на другие клинические изоляты. В другой статье Ares-Arroyo et al.анализировать различные репликоны ColE1 с использованием биоинформатики и экспериментальных подходов. Они разработали новую систему на основе ПЦР для обнаружения и анализа плазмид ColE1 и подтвердили их важную роль в распространении устойчивости к антибиотикам. Полногеномное секвенирование (WGS) регулярно применяется для идентификации и эпиднадзора за Salmonella в Справочном отделе желудочно-кишечных бактерий общественного здравоохранения Англии с 2014 года. Neuert et al. оценили прогноз фенотипической устойчивости к противомикробным препаратам у небрюшнотифозной Salmonella enterica на основе генотипических профилей, полученных из полных геномных последовательностей 3491 изолята, полученных в период с 2014 по 2015 год Управлением общественного здравоохранения Англии, и показали, что расхождения между фенотипическими и генотипическими профилями были низкими и что В общем и целом, WGS подходит в качестве быстрого средства определения профилей устойчивости к противомикробным препаратам для эпиднадзора.

Глядя на другую сторону медали, исследование микробиоты кишечника и изменений в экспрессии генов и метаболизме глюкозы, вызванных лечением антибиотиками, показывает сложный характер нашего выбора в отношении того, как бороться с вредными бактериями (Rodrigues et al.).

Принимая во внимание влияние бактериальных патогенов на медицину и окружающую среду, особое внимание уделяется пониманию их геномики и эволюции. Escherichia coli и Bordetella , два наиболее разрушительных патогена человека и животных, широко охвачены (Pasqua et al.и Хамиду Сумана и др.). Очень важный пример изменения нашего взгляда с «забытых» на «действительно плохих» бактерий дает возбудитель туберкулеза. В двух работах показано, что Mycobacterium tuberculosis , вызывающие длительные инфекции, могут приобретать ограниченное генетическое разнообразие, и все же существуют штаммы, склонные к микроэволюции внутри инфицированного хозяина (Herranz et al.; Navarro et al.). Лира и др. представляют сравнительный геномный анализ условно-патогенного микроорганизма Stenotrophomonas maltophila , полученный из клинических образцов, а также образцов из окружающей среды, и показывают, что не существует отчетливых или отдельных клинических и экологических линий патогена.Это указывает на то, что инфекция в основном связана с нарушением иммунного ответа инфицированных пациентов, и, учитывая биотехнологический потенциал S. maltophila , его использование в естественной среде обитания, вероятно, приведет только к увеличению риска заражения инфекциями.

Моррис и др. представить всеобъемлющий обзор роли вторичных бактериальных инфекций в увеличении заболеваемости и смертности от гриппозных инфекций, особенно во время эпидемий и пандемий. Растущая устойчивость к противомикробным препаратам и уклонение от вакцин, представленные этими бактериальными патогенами, сделали еще более важным мониторинг их эпидемиологии, чтобы лучше направлять клиническое лечение и развитие, особенно во время эпидемии или пандемии гриппа.В другом обзоре Sahan et al. показать, как патогенные микроорганизмы могут вызывать различные уровни воспаления, которые могут привести к повреждению ДНК, тем самым создавая риск развития рака. Обзор посвящен Helicobacter pylori , опосредованному воспалению и раку желудка, а также потенциальной роли Fusobacterium nucleatum в колоректальном раке, помимо указания на важную роль путей репарации ДНК в предотвращении развития таких видов рака.

Последняя глава (Бактерии и жизнь человека) начинается с решения проблемы нехватки эффективных средств лечения бактериальных инфекций и поиска новых антибиотиков, что является приоритетом научного микробиологического сообщества.В статье «Перспектива» Гримвейд и Леонард исследуют наши текущие знания о стадии инициации репликации бактериальных хромосом, опосредованной бактериальной орисомой, и определяют потенциальные мишени, которые могут предотвратить репликацию бактериальных хромосом, которые, следовательно, могут служить мишенями для новых антибактериальных соединений.

Молекулы, способные ингибировать конъюгацию (COINS), были предложены, и считается, что они обеспечивают новый способ борьбы с распространением признаков устойчивости к антибиотикам, кодируемых мобильными элементами.Некоторые эффективные COINS были обнаружены несколько лет назад, и стратегии их выявления и дальнейшего развития рассмотрены Cabezón et al. Другой подход к борьбе с возбудителями болезней связан с ограничением их образа жизни. Многие бактерии (и Плохие не исключение) становятся счастливее, когда срастаются вместе, образуя биопленки, которые прилипают к живым (зубы, носоглотка) или имплантатам (катетеры, протезы) поверхностям, чтобы лучше общаться между собой, а также заселять новые ниши. Ингибиторы образования биопленок являются интересным источником потенциальных противомикробных препаратов, что зафиксировано Vaishampayan et al.

Одна из основных трудностей в области разработки лекарств заключается в том, как доставить желаемое лекарство так, чтобы оно достигло своей конечной цели. Стратегии доставки лекарств могут быть дорогостоящими и занимать много времени: это может сделать искусно разработанный препарат непригодным для использования из-за отсутствия надлежащих процедур доставки. Изучение этой области было предметом деятельности лаборатории Льосы в течение многих лет. Теперь они представляют собой проницательный обзор того, как использовать пути бактериальной системы секреции типа IV для доставки и стабильной интеграции в хромосомы клеток млекопитающих с желаемыми признаками, которые со временем приведут к противоопухолевым препаратам (Guzmán-Herrador et al.).

Использование нескольких видов бактерий в терапии рака рассматривается в статье «Перспектива» Габриэлы Крамер и др., что противопоставляет «плохую» сторону других видов бактерий, которые, как было показано, являются потенциальными возбудителями рака (Sahan et al.). др.). Интересно, что аттенуированные мутанты патогена Salmonella enterica серовара Typhimurium, как было показано, проникают и разрушают широкий спектр типов раковых клеток in vitro и до сих пор являются наиболее эффективными противоопухолевыми бактериями в экспериментальных моделях рака.

Наконец, последние 2 статьи в нашей теме раскрывают неожиданные факты о бактериях. Молина-Гарсия и др. показывают, что бактерии могут быть идеальной моделью для изучения нейродегенеративных заболеваний человека, тогда как Javan et al. отчет о бактериальном танатомробиоме, который может помочь в судебно-медицинском расследовании.

Что дальше?

Несмотря на обширные знания о бактериях, включая текущую тему исследований, каждый день появляются новые интересные научные отчеты. Среди них проект человеческого микробиома играет центральную роль в раскрытии истинного взаимодействия между нами, людьми, и теми «примитивными», но мощными живыми организмами, которые, как теперь показано, играют центральную роль в формировании нашего здоровья и нашей окружающей среды.Как показала подборка статей по этой теме исследования, бактерии действительно проявляют все грани «хорошего», «плохого» и «уродливого», и, как и все остальное в этом нашем мире, все три грани сочетаются друг с другом. существуют как динамическое, хаотическое целое.

Вклад авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы сердечно благодарим всех авторов этой электронной книги, преданных рецензентов и редакционную поддержку журнала.

Сноски

Финансирование. Во время написания этой редакционной статьи авторы финансировались FRGS/1/2016/SKK11/UNISZA/01/1 (CCY) и BIO2015-69085-REDC (ME).

Ссылки

  • Бренд С. (2010). Дисциплина всей Земли: почему необходимы плотные города, ядерная энергия, трансгенные культуры, восстановленные дикие земли и геоинженерия.Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательская группа Penguin. [Google Scholar]

Проект микробиома человека NIH определяет нормальный бактериальный состав тела

Выпуск новостей

Среда, 13 июня 2012 г.

Секвенирование генома создает первые справочные данные для микробов, живущих со здоровыми взрослыми людьми.

Микробы обитают практически во всех частях человеческого тела, живя на коже, в кишечнике и в носу. Иногда они вызывают болезни, но большую часть времени микроорганизмы живут в гармонии со своими человеческими хозяевами, обеспечивая жизненно важные функции, необходимые для выживания человека.Впервые консорциум исследователей, организованный Национальным институтом здравоохранения, нанес на карту нормальный микробный состав здоровых людей, сделав многочисленные выводы и даже несколько сюрпризов.

Исследователи обнаружили, например, что почти каждый регулярно переносит патогены, микроорганизмы, которые, как известно, вызывают болезни. Однако у здоровых людей патогены не вызывают заболеваний; они просто сосуществуют со своим хозяином и остальной частью человеческого микробиома, совокупностью всех микроорганизмов, живущих в человеческом теле.Теперь исследователи должны выяснить, почему некоторые патогены становятся смертельными и при каких условиях, вероятно, пересмотрев существующие представления о том, как микроорганизмы вызывают болезни.

В серии скоординированных научных отчетов, опубликованных 14 июня 2012 г. в журнале Nature и нескольких журналах Публичной научной библиотеки (PLoS), около 200 членов консорциума Human Microbiome Project (HMP) из почти 80 университетов и научных учреждений сообщают о за пять лет исследований. HMP получила 153 миллиона долларов с момента своего запуска в 2007 финансовом году от Общего фонда NIH, который инвестирует в высокоэффективные инновационные исследования, трансграничные с NIH.Отдельные институты и центры NIH предоставили дополнительные 20 миллионов долларов в качестве софинансирования исследований консорциума HMP.

«Подобно исследователям 15-го века, описывающим очертания нового континента, исследователи HMP использовали новую технологическую стратегию, чтобы впервые определить нормальный микробный состав человеческого тела», — сказал директор NIH Фрэнсис С. Коллинз, доктор медицины, доктор философии. .Д. «HMP создала замечательную справочную базу данных, используя методы секвенирования генома для обнаружения микробов у здоровых добровольцев.Это закладывает основу для ускорения исследований инфекционных заболеваний, которые ранее были невозможны без этого ресурса сообщества».

Методы и результаты

Человеческое тело содержит триллионы микроорганизмов, что превышает количество человеческих клеток в 10:1. Однако из-за своего небольшого размера микроорганизмы составляют лишь от 1 до 3 процентов массы тела (у взрослого человека весом 200 фунтов это от 2 до 6). фунтов бактерий), но играют жизненно важную роль в здоровье человека.

Чтобы определить нормальный человеческий микробиом, исследователи HMP взяли образцы 242 здоровых U.S. добровольцы (129 мужчин, 113 женщин), собиравшие ткани с 15 участков тела у мужчин и 18 участков тела у женщин. Исследователи собрали до трех образцов у каждого добровольца в таких местах, как рот, нос, кожа (по два за каждым ухом и каждый внутренний локоть), нижняя часть кишечника (стул) и три участка влагалища у женщин; каждый участок тела может быть населен организмами, столь же разными, как в тропических лесах Амазонки и в пустыне Сахара.

Исторически сложилось так, что врачи изучали микроорганизмы у своих пациентов, выделяя патогены и выращивая их в культуре.Этот кропотливый процесс обычно идентифицирует только несколько видов микробов, поскольку их трудно выращивать в лаборатории. В HMP исследователи очистили всю человеческую и микробную ДНК в каждом из более чем 5000 образцов и проанализировали их с помощью машин для секвенирования ДНК. Используя компьютеры, исследователи отсортировали 3,5 терабазы ​​данных о последовательности генома, чтобы идентифицировать специфические генетические сигналы, обнаруженные только у бактерий — вариабельные гены бактериальной рибосомной РНК, называемые 16S рРНК. Бактериальная рибосомная РНК помогает формировать клеточные структуры, производящие белок, и может идентифицировать присутствие различных микробных видов.

Сосредоточение внимания на этой микробной сигнатуре позволило исследователям HMP игнорировать последовательности генома человека и анализировать только бактериальную ДНК. Кроме того, метагеномное секвенирование или секвенирование всей ДНК микробного сообщества позволило исследователям изучить метаболические возможности, закодированные в генах этих микробных сообществ.

«Недавно разработанные методы секвенирования генома теперь предоставляют мощную линзу для изучения микробиома человека», — сказал Эрик Д. Грин, М.доктор философии, директор Национального исследовательского института генома человека, который руководил HMP для NIH. «Удивительное снижение стоимости секвенирования ДНК сделало возможным масштабное исследование, проведенное в рамках проекта Human Microbiome Project».

Если раньше врачи выделяли из организма лишь несколько сотен видов бактерий, то теперь исследователи HMP подсчитали, что в человеческой экосистеме обитает более 10 000 видов микробов. Более того, исследователи подсчитали, что они идентифицировали от 81 до 99 процентов всех родов микроорганизмов у здоровых взрослых людей.

«Мы определили границы нормальных микробных вариаций у людей», — сказал Джеймс М. Андерсон, доктор медицинских наук, директор отдела координации программ, планирования и стратегических инициатив Национального института здравоохранения, в который входит Общий фонд Национального института здравоохранения. «Теперь у нас есть очень хорошее представление о том, что является нормальным для здорового западного населения, и мы начинаем узнавать, как изменения в микробиоме коррелируют с физиологией и болезнями».

Исследователи

HMP также сообщили, что это множество микробов вносит больше генов, ответственных за выживание человека, чем люди.Геном человека содержит около 22 000 генов, кодирующих белок, по оценкам исследователей, микробиом человека содержит около 8 миллионов уникальных генов, кодирующих белок, или в 360 раз больше бактериальных генов, чем генов человека.

Этот геномный вклад бактерий имеет решающее значение для выживания человека. Например, гены, переносимые бактериями в желудочно-кишечном тракте, позволяют людям переваривать пищу и поглощать питательные вещества, которые иначе были бы недоступны.

«У людей нет всех ферментов, необходимых для переваривания нашей собственной пищи, — говорит Лита Проктор, доктор философии.Д., руководитель программы HMP NHGRI. «Микробы в кишечнике расщепляют многие белки, липиды и углеводы в нашем рационе на питательные вещества, которые мы затем можем усваивать. Более того, микробы производят полезные соединения, такие как витамины и противовоспалительные средства, которые наш геном не может производить». Противовоспалительные средства — это соединения, которые регулируют некоторые реакции иммунной системы на заболевания, такие как отек.

Исследователи были удивлены, обнаружив, что распределение микробной метаболической активности имеет большее значение, чем виды микробов, обеспечивающие ее.В здоровом кишечнике, например, всегда будет популяция бактерий, необходимых для переваривания жиров, но это могут быть не всегда одни и те же виды бактерий, выполняющие эту работу.

«Похоже, что бактерии могут щипать друг друга», — сказал Кертис Хаттенхауэр, доктор философии из Гарвардской школы общественного здравоохранения и ведущий соавтор одной из статей HMP в Nature. «Важно, присутствует ли метаболическая функция, а не то, какой вид микробов ее обеспечивает».

Более того, компоненты человеческого микробиома со временем явно меняются.Когда пациент болен или принимает антибиотики, состав микробиома может существенно меняться, поскольку поражается тот или иной вид бактерий. Однако в конце концов микробиом возвращается в состояние равновесия, даже если прежний состав типов бактерий этого не делает.

Клинические приложения

В рамках HMP NIH профинансировал ряд исследований по поиску ассоциаций микробиома с заболеваниями, а несколько статей PLoS включают медицинские результаты. Например, исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне сравнили изменения вагинального микробиома 24 беременных женщин с 60 небеременными женщинами и обнаружили, что вагинальный микробиом претерпевает резкое изменение видов бактерий при подготовке к родам, в основном характеризующееся снижение видового разнообразия.Новорожденный — это бактериальная губка, поскольку он заселяет свой собственный микробиом после выхода из стерильной матки; проход через родовые пути дает ребенку первую дозу микробов, поэтому неудивительно, что микробиом влагалища эволюционировал, чтобы сделать его здоровым проходом.

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе изучили микробиом носа у детей с необъяснимой лихорадкой — распространенной проблемой у детей в возрасте до 3 лет. Назальные образцы детей с лихорадкой содержали в пять раз больше вирусной ДНК, чем дети без лихорадки, и вирусная ДНК принадлежала более широкому кругу видов.Предыдущие исследования показали, что вирусы имеют идеальные температурные диапазоны для размножения. Лихорадка является частью защиты организма от патогенных вирусов, поэтому экспресс-тесты на вирусную нагрузку могут помочь детям избежать неадекватного лечения антибиотиками, которые не убивают вирусы, но могут нанести вред здоровому микробиому ребенка.

Это одни из первых клинических исследований, в которых данные микробиома используются для изучения его роли в развитии конкретных заболеваний. NIH профинансировал еще много медицинских исследований с использованием данных и методов HMP, включая роль кишечного микробиома в развитии болезни Крона, язвенного колита и рака пищевода; микробиом кожи при псориазе, атопическом дерматите и иммунодефиците; урогенитальный микробиом в репродуктивном и сексуальном анамнезе и обрезании; и ряд детских расстройств, включая боль в животе у детей, воспаление кишечника и тяжелое состояние у недоношенных детей, при котором кишечник фактически умирает.

«Возможность проведения исследований по конкретным заболеваниям — это основная цель проекта «Микробиом человека», — сказала Барбара Мете, доктор философии, из Института Дж. Крейга Вентера, Роквилл, штат Мэриленд, и ведущий соавтор статьи в журнале Nature, посвященной проблеме микробиома человека. основу для текущих и будущих исследований микробиома человека. «Теперь, когда мы понимаем, как выглядит нормальный человеческий микробиом, мы должны понять, как изменения в микробиоме связаны с болезнями или даже вызывают их».

Общий фонд NIH также вложил средства в серию исследований для оценки этических, правовых и социальных последствий исследований микробиома.Хотя результаты этих исследований еще не опубликованы, ряд важных вопросов уже выявлен, начиная от того, как продукты, предназначенные для управления микробиомом, такие как пробиотические отвары, содержащие живые микроорганизмы, которые, как считается, приносят пользу организму, могут регулироваться, следует ли людям начать думать о сохранении своего микробиома, пока они здоровы.

После того, как NIH запустил HMP в декабре 2007 г., в 2008 г. был образован Международный консорциум микробиома человека, который представляет финансирующие организации, включая NIH, и ученых со всего мира, заинтересованных в изучении микробиома человека.Консорциум координировал исследования, чтобы избежать дублирования усилий, и обеспечил быстрый выпуск наборов молекулярных и клинических данных. Он также разработал общие стандарты качества данных и инструменты для обмена результатами исследований.

Как и в случае с другими крупномасштабными совместными усилиями, NIH обеспечил свободный доступ исследовательского сообщества к данным HMP через общедоступные базы данных, такие как Национальный центр биотехнологической информации, часть Национальной медицинской библиотеки, а также в Центре анализа и координации данных HMP. Центр.

Проект микробиома человека находится в ведении Национального исследовательского института генома человека в партнерстве с офисом директора NIH, Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, Национальным институтом артрита, скелетно-мышечных и кожных заболеваний, Национальным институтом рака, Национальным институтом Стоматологические и черепно-лицевые исследования, а также Национальный институт диабета, болезней органов пищеварения и почек, входящие в состав NIH.

Дополнительную информацию о HMP можно найти на http://commonfund.nih.gov/hmp/index.aspx. Иллюстрация, показывающая участки тела, взятые в рамках исследования здоровой когорты Human Microbiome Project, доступна по адресу: www.genome.gov/pressDisplay.cfm?photoID=20163.

Изображение с высоким разрешением бактерии Enterococcus faecalis , одного из многих комменсальных микробов, обитающих в кишечнике человека, доступно в цвете на сайте www.genome.gov/pressDisplay.cfm?photoID=20023 или в черном и белый на www.genome.gov/pressDisplay.cfm?photoID=20024.

За дополнительной информацией обращайтесь по телефону

.

Триш Рейнольдс, НИАМС
301-496-8190

Пресс-атташе NCI
301-496-6641

Боб Куска, NIDCR
301-594-7560

Лесли Кертис, NIDDK
301-496-3583

Отдел новостей NIAID
301-402-1663

Управление стратегической координации NIH/DPCPSI
301-435-5840

Управление связи NIH
301-496-5787

NHGRI — один из 27 институтов и центров NIH, агентства Министерства здравоохранения и социальных служб.Отдел заочных исследований NHGRI поддерживает гранты на исследования, обучение и развитие карьеры на объектах по всей стране. Дополнительную информацию о NHGRI можно найти на его веб-сайте www.genome.gov.

Общий фонд NIH поддерживает серию исключительно высокоэффективных исследовательских программ, имеющих большое значение для здоровья и болезней. Программы Общего фонда предназначены для преодоления основных исследовательских барьеров и использования новых возможностей на благо сообщества биомедицинских исследований в целом.Ожидается, что исследовательские продукты программ Общего фонда станут катализатором исследований по конкретным заболеваниям, поддерживаемых институтами и центрами NIH. Дополнительную информацию об Общем фонде NIH можно найти на сайте http://commonfund.nih.gov.

О Национальном институте здоровья (NIH): NIH, национальное агентство медицинских исследований, включает 27 институтов и центров и является частью Министерства здравоохранения и социальных служб США. NIH является основным федеральным агентством, проводящим и поддерживающим фундаментальные, клинические и трансляционные медицинские исследования, а также исследующим причины, методы лечения и лекарства как от распространенных, так и от редких заболеваний.Для получения дополнительной информации о NIH и его программах посетите сайт www.nih.gov.

NIH… Превращая открытия в здоровье ®

###

Микробы дали нам жизнь

Каждую неделю приходят новости о супербактериях, редких паразитах и ​​плотоядных бактериях. Как два микробиолога, работающих в медицинском институте, мы прекрасно знаем, что эти угрозы реальны и их нельзя игнорировать. Но плохие новости, к сожалению, отбрасывают в сторону нерассказанные истории о микробах, которые положили начало жизни на Земле, и о разнообразных микробах, которые продолжают поддерживать нашу жизнь.

В течение последних трех лет мы фотографировали следы первых микробов, а также продукцию тех, кто работает сегодня. Мы сделали тысячи изображений микробов в обширных ландшафтах и ​​фантастических микромасштабах. Увиденное побудило нас поделиться красотой микробного мира в книге фотоочерков «Жизнь на краю видимости». Он посылает другое сообщение о микробах, чем то, что часто появляется в заголовках: самые фундаментальные реалии микробного мира удивительно позитивны.Вот некоторые из этих положительных фактов и даже параллелей, которые можно провести между людьми и микробами.

Красочные микробные коврики окружают Большой призматический источник в Йеллоустонском национальном парке. Скотт Чимилески и Роберто Колтер

Первые микробы

Около 4 миллиардов лет назад в горячем, богатом химическими веществами бульоне начали формироваться первичные клетки. Одна правдоподобная сюжетная линия начинается внутри извергающихся гейзеров в термальной области на суше, похожей на современный Йеллоустонский национальный парк.Минералы на стенках гейзера катализировали образование простых типов молекул жира и извергали их в близлежащие бассейны. По мере того как молекулы собирались и взаимодействовали, эти пулы становились инкубаториями микроскопических сфер, называемых везикулами. Тем временем молекулы РНК возникли в результате других химических реакций и начали самовоспроизводиться внутри пузырьков. Колебания тепла и турбулентность в окружающей среде в конечном итоге запустили примитивный клеточный жизненный цикл, и эти протоклетки начали делиться и воспроизводиться. Это были первые микробы; это была первая жизнь на Земле.

реклама

Связанный:

Смотреть: Эпизод 10: Гигантская чашка Петри, битком набитая супербактериями, показывает эволюцию, как она происходит

Вскоре после того, как в геологической летописи появились первые следы жизни, появились ископаемые свидетельства микробных сообществ . В этих сообществах микробы сотрудничали, соревновались и развивали способы общения друг с другом. Гораздо позже внутри этих микробных экосистем — и никогда отдельно от них — развились более крупные многоклеточные организмы.Включая нас.

Чайный гриб ферментируется плавающей биопленкой, состоящей из симбиотического сообщества бактерий и дрожжей, или сокращенно SCOBY. Скотт Чимилески и Роберто Колтер

Невидимые повара

Хотя мы неразрывно связаны с первыми невидимыми организмами в непрерывной эволюционной цепи, наши предки понятия не имели о микробах, даже когда помогали им. Вот история приготовления чайного гриба, напитка, который стал очень популярным.

Все начинается с человека, который однажды приготовил кувшин сладкого чая и оставил его стоять в покое. (Некоторые говорят, что это произошло в древнем Китае, другие говорят, что это произошло совсем недавно в России.) Через несколько недель после повторного открытия чая забывчивый заметил толстый белый слой, плавающий поверх жидкости. В предвкушении приключений он налил чай в чашку, оставив белый слой, и сделал глоток. «М-м-м!» — воскликнул экспериментатор. Он был острым и шипучим.

реклама

Первые любители чайного гриба не знали, что они потребляют микробы с каждым глотком.Все, что они знали, это то, что они могут продолжать переделывать напиток и делиться рецептом с другими, пока они переносят часть слизистого белого слоя в следующую партию.

Без микроскопа первые люди, приготовившие ферментированные продукты и напитки, которые смаковали на протяжении тысячелетий по всему миру — от сыра до хлеба, пива, саке и многого другого — не имели понятия о микробных сообществах, которые их создали. В случае чайного гриба белый слой представляет собой разнообразную биопленочную экосистему дрожжей, плесени и бактерий, удерживаемых лесом перекрещивающихся волокон целлюлозы.Бактерии, вырабатывающие уксусную кислоту, придают чайному грибу кислый привкус, от которого сморщиваются губы.

Диатомовые водоросли с зеленым пигментом хлорофилла внутри, разбросанные среди сотен других видов микробов, собранных из крупинки ила. Скотт Чимилески и Роберто Колтер

Меньшая часть плохих актеров

Когда современная микробиология возникла в 1800-х годах, пионеры, такие как Роберт Кох и Луи Пастер, обнаружили, что микробы ответственны за ферментацию примерно в то же время, когда они узнали, что некоторые микробы вызывают смертельные заболевания.Работа над этими так называемыми патогенными микробами была и остается необходимым приоритетом. Микробиологи добились больших успехов в медицине, выделяя патогены и находя способы их уничтожения. Но работы Коха, Пастера и других быстро и без разбора превращают микробы в микробы.

Колонии, образованные различными видами бактерий и грибов. Скотт Чимилески и Роберто Колтер.

Легко понять, как это произошло. Технологии, необходимые для исследования всего разнообразия и изобилия микробной жизни, просто не были изобретены.Теперь мы знаем, что на Земле насчитывается до 1 триллиона видов микробов, и лишь малая часть из них вызывает болезни. Тем не менее, большая часть страха перед микробами сохраняется в общественном сознании. Представьте себе, если бы каждый маленький мальчик, продающий лимонад на прилавке на углу, каждая бабушка, пекущая торт, и каждый добрый самаритянин были бы внезапно помещены в список самых разыскиваемых ФБР. Очернение всех микробов ради нескольких — равновеликое несоответствие.

Клетки Pseudomonas aeruginosa связаны внутри внеклеточного матрикса биопленочного сообщества. Скотт Чимилески и Роберто Колтер

Смена привязанности

Даже идея болезнетворного микроба не так проста, как кажется. Возьмите синегнойную палочку. Эта бактерия действительно заслуживает места в списке самых разыскиваемых микробов; он может вызывать многие виды инфекций, некоторые из них опасны для жизни. Однако многие люди, вступающие в контакт с микробом, не страдают от него; у большинства пострадавших от него есть основное заболевание или ослабленная иммунная система.Это означает, что иммунная система ходит туда-сюда, и именно это взаимодействие, а не только присутствие микроба, определяет, вызовет ли он заболевание.

Связанный:

ВОЗ опубликовала список самых опасных супербактерий

в мире

На самом деле, многие бактерии, способные вызывать инфекции, могут вести и ведут честную жизнь в наших телах, в почве и других местах в окружающей среде. Добавляя еще больше нюансов, некоторые микробы вредны или нейтральны в зависимости от того, какие другие микробы находятся поблизости.Один вид бактерий может быть совершенно цивилизованным, когда он околачивается рядом с другим видом, но отсутствие этого вида выявляет в нем худшее. Это явление характерно для золотистого стафилококка, вида бактерий, обитающих в носовых полостях примерно у 25 процентов населения Земли. Скорее всего, его контролируют другие близлежащие бактерии. Если это не так, это может вызвать кожные и другие серьезные стафилококковые инфекции.

Эти примеры демонстрируют, что все взаимодействия между микробами и людьми находятся в спектре симбиоза.Есть паразитические «патогены», которые вредят людям, «комменсальные» микробы, которые живут на нас и внутри нас без каких-либо известных положительных или отрицательных последствий, и те, которые приносят пользу нам, в то время как мы взаимно приносим пользу им. Все эти категории микробов являются симбионтами, а не только те, которые помогают нам, и один вид микробов может переходить из одного статуса отношений в другой в разное время и в разных местах.

Митохондрии (зеленые) с ядрами (синие) и цитоскелетом (красные) внутри клеток млекопитающих произошли в результате древнего эндосимбиоза с бактериями. Dylan Burnett/Jennifer Lippincott-Schwartz/NIH

Создатели и хранители биосферы

Микробный мир — это фундамент, на котором держится вся остальная жизнь. Митохондрии, производящие энергию в наших клетках, и хлоропласты, обеспечивающие фотосинтез в растениях, появились как свободноживущие бактерии. Океанические цианобактерии размером менее одной тысячной миллиметра производят большую часть кислорода, которым мы дышим. Микробы в почве питают корни растений и преобразуют инертный газообразный азот из атмосферы в биологически пригодную форму, играя ключевую роль в круговороте азота и других химических циклах.Бактерии и грибы фактически создают почву, поскольку они медленно разрушают растительный и животный материал, включая листья на вашем заднем дворе.

Микробы соединяют глобальную пищевую сеть. Посмотри на свой сегодняшний ужин. Являетесь ли вы мясоедом, вегетарианцем или веганом, на вашей тарелке не было бы еды без микробов. Допустим, это филе дикого лосося. Лосось был аккуратно нарезан и упакован, но когда-то он был живой частью экосистемы. По мере роста рыба потребляла насекомых и более мелкую рыбу.Эти животные ели еще более мелких — ракообразных и другие виды зоопланктона. А зоопланктон, в свою очередь, питался одноклеточными водорослями, называемыми фитопланктоном. Уберите эти микробы со дна паутины, и лосось тоже исчезнет.

Цветы светло-голубых водорослей, вырабатывающих кислород (кокколитофориды), видны в океане из космоса. Проект SeaWiFS/НАСА/Центр космических полетов имени Годдарда/ORBIMAGE

О микробах и людях

На протяжении всего существования человечества микробы помогали обществам и создавали для них серьезные проблемы.Они сделают то же самое в нашем будущем. Все переносят простуду и острые инфекции, а некоторые страдают от более серьезных контактов с микробами. Но именно благодаря этим невидимым организмам мы в первую очередь живы и способны испытывать лучшие стороны жизни.

Как мы видим, микробная жизнь иллюстрирует присущую природе двойственность. Микробы производят одни из самых восхитительных вещей на планете, такие как вино и шоколад, и они способны к невообразимым разрушениям, таким как Черная смерть.Микробы — это социальные существа, которые живут в сообществах, сформированных сотрудничеством и конкуренцией, и они меняют свое поведение, иногда в худшую сторону, в зависимости от компании, которую они составляют. Звучит знакомо?

Точно так же, как мы принимаем хорошее в человечестве, несмотря на ужасное меньшинство, мы также должны стремиться сбалансировать наш негативный взгляд на микробную жизнь следующими всеобъемлющими позитивными сообщениями: Микробы дали нам жизнь, и они продолжают давать нам жизнь каждый раз. день.

Скотт Чимилески — научный сотрудник и специалист по визуализации в лаборатории Колтера Гарвардской медицинской школы.Роберто Колтер, который руководит этой лабораторией, является профессором микробиологии и иммунобиологии и директором Гарвардской инициативы микробиологии. Они являются авторами книги « Жизнь на краю видимости: фотографическое исследование микробного мира » (Harvard University Press, сентябрь 2017 г.). Изображения из книги в настоящее время экспонируются на выставке « Мир в капле » в Гарвардском музее естественной истории, которая предшествовала выставке «Микробная жизнь», открытие которой запланировано на февраль 2018 года.

Экологическое значение бактерий — видео и стенограмма урока

Бактерии как продуценты

Продуценты — это организмы, которые производят себе пищу, которую мы обычно считаем зелеными растениями. Правда в том, что бактерии также являются производителями во многих экосистемах. Производители производят пищу для всей экосистемы, поддерживая животных, питающихся растениями, или травоядных, которые, в свою очередь, поддерживают плотоядных. Без производителей не было бы жизни на Земле. Есть бактерии, которые осуществляют фотосинтез с использованием углекислого газа и солнечного света, как растения, и бактерии, которые осуществляют хемосинтез, где они используют химические вещества для производства пищи.

Фотосинтезирующие бактерии используют световую энергию солнца для производства пищи, как это делают растения. Однако бактерии устроены намного проще, чем растения. Они только одноклеточные и не имеют отсеков внутри своих клеток для выполнения определенных задач, как это делают растения. Растения используют соединение под названием хлорофилл, чтобы получать пищу из солнечного света. У пурпурных фотосинтезирующих бактерий есть родственное соединение, называемое бактериохлорофиллом, которое позволяет им поглощать свет. Другие бактерии, такие как цианобактерии, используют соединение, похожее на хлорофилл, называемое фикоцианином, для производства пищи.

Хемосинтетические бактерии используют химические вещества с Земли для производства пищи, а не солнечного света. Эти бактерии известны тем, что обеспечивают пищей экосистемы глубоководных жерл. На самом дне океана нет солнечного света, поэтому фотосинтезирующие производители не могут выжить. Хемосинтетические бактерии, такие как мезофильные серобактерии, используют серу, извергаемую из жерл черных курильщиков, для производства пищи для всей экосистемы.

Бактерии как редуценты

Редуценты — это любые организмы, которые разрушают мертвый материал и возвращают его в почву.Думайте о редуцентах как о переработчиках экосистемы. Они берут вещи, которые в противном случае были бы мусором — мертвые организмы — и перерабатывают содержащиеся в них питательные вещества. Затем растения могут использовать эти питательные вещества для роста, а животные поедают растения. Питательные вещества возвращаются живым существам. Bacillus subtilis — это распространенная почвенная бактерия, которая также встречается в нашем пищеварительном тракте и является примером разрушителя.

Другие бактерии, актинобактерии, расщепляют богатое питательными веществами соединение, называемое гуматом.Гумат используется фермерами в качестве удобрения, которое почвенные бактерии могут расщеплять до других соединений, необходимых для роста растений.

Симбиотические бактерии

Хотя обычно мы думаем о бактериях как о чем-то плохом, многие бактерии живут в симбиозе , или взаимовыгодных отношениях. На затопленных рисовых полях Азии цианобактерии живут в симбиозе с такими растениями, как папоротники и роголистники. Бактерии выполняют процесс, называемый фиксацией азота, который обеспечивает растения азотом, необходимым им для роста.Другой пример — между фотосинтезирующими бактериями и грибами. Фотосинтезирующие бактерии обеспечивают пищу для грибов, а грибы обеспечивают защиту для бактерий.

Симбиотические отношения характерны не только для растений. Люди и другие животные содержат тысячи бактерий, таких как E.coli в нашем кишечнике. Бактерии расщепляют пищу, которую мы не можем, например растительную клетчатку. Бактерии получают пищу, а мы расщепляем пищу для здоровой пищеварительной системы. Травоядные животные, такие как кролики и коровы, особенно зависят от своих симбиотических бактерий.

Патогенные бактерии

Хотя бактерии, о которых мы говорили до сих пор, полезны для других организмов, среди них есть и плохие парни. Патогенные бактерии — это бактерии, которые могут вызывать заболевания. Бактерии могут поражать как растения, так и животных. Некоторые из распространенных болезней, с которыми мы сталкиваемся, такие как пищевое отравление и острый фарингит, вызваны бактериями. Метициллин-резистентный Staphylococcus aureus , или MRSA, является особенно опасной инфекцией.Эти бактерии не могут быть уничтожены многими обычными антибиотиками, которые у нас есть, что затрудняет излечение инфекции. Инфекции обычно возникают в больницах, где скапливается много бактерий.

Краткий обзор урока

Таким образом, бактерий являются одноклеточными микробами без ядра. Бактерии играют много ролей в нашей экосистеме. Бактерии — это разлагатели , которые расщепляют мертвый материал и перерабатывают его. Они также могут быть производителями , производящими пищу из солнечного света, например фотосинтезирующими бактериями, или химическими веществами, например хемосинтезирующими бактериями.Некоторые бактерии являются патогенными, что означает, что они могут вызывать болезни, а другие живут в гармонии, помогая таким организмам, как растения, расти или людям переваривать пищу.

0 comments on “Роль бактерий в природе и жизни человека: Роль бактерий в природе и жизни человека, их использование

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.