Бактерии и их значение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Миллиарды невидимых живых организмов окружают человека круглосуточно. Несмотря на то, что ни почувствовать, ни рассмотреть мы их не можем, эти маленькие вездесущие организмы активно влияют на нашу жизнь. Какое воздействие оказывают микроорганизмы на все население планеты? И насколько велико значение бактерий конкретно для человечества? бактерия стерилизация гниение возбудитель

Появившись на поверхности планеты миллиарды лет назад, бактерии готовили благоприятные условия для зарождения более сложных организмов. Представители царства грибов, растений и животных должны от души поблагодарить маленьких трудяг за возможность радоваться жизни.

Но и сейчас, когда биология утверждает, что процесс эволюции завершен, несметные полчища бактерий существенно влияют на строение и классификацию всех экологических систем. Благодаря их распространению в любой точке земного шара и животные, и грибы, и растения круглосуточно взаимодействует с ними.

Иногда неосведомленность об особенностях строения бактериальной клетки может сослужить плохую службу. Ведь микробы способны разрушать живые организмы, вызывая опасные заболевания. Причем поражают они и деревья, и грибы, и даже крошечные вирусы.

С точки зрения биологии ситуация кардинально изменится, если суметь подружиться с микроорганизмами. Человечество с помощью бактерий и грибов способно обеспечить себя пищей, лекарствами, чистым воздухом. Сложно провести классификацию всех областей жизнедеятельности человека, где задействованы бактерии. Ведь вездесущие малютки благодаря нехитрому строению клетки смогли внести свою лепту во все сферы жизни общества.

1. Значение бактерий в природе и в жизни человека

Роль бактерий в природе. Бактерии играют важную роль на Земле. Они принимают самое активное участие в круговороте веществ в природе. Все органические соединения и значительная часть неорганических подвергаются с помощью бактерий существенным изменениям. Эта их роль в природе по переработке любых органических веществ в органические имеет глобальное значение. Появившись на Земле раньше всех организмов (более 3,5 млрд лет назад), они создали живую оболочку Земли и продолжают активно перерабатывать живое и мертвое органическое вещество, вовлекая продукты своего обмена в круговорот веществ. Круговорот веществ в природе является основой существования жизни на Земле.

Распад всех растительных и животных остатков и образование перегноя и гумуса производится в основном бактериями. Бактерии -- мощный биотический фактор в природе.

Огромное значение имеет почвообразовательная работа бактерий. Первая почва на нашей планете была создана бактериями. Однако и в наше время состояние и качество почвы зависит от функционирования почвенных бактерий. Особенно важны для плодородия почвы так называемые азотфиксирующие клубеньковые бактерии-симбионты бобовых растений. Они насыщают почву ценными азотными соединениями.

Бактерии выполняют функцию санитаров. Они очищают грязные сточные воды, расщепляя органические вещества и превращая их в безвредные неорганические. Это свойство бактерий широко используется в работе очистных сооружений.

Бактерии в жизни человека. Во многих случаях бактерии могут быть и вредны для человека. Так, сапрофитные бактерии портят пищевые продукты. Чтобы уберечь продукты от порчи, их подвергают специальной обработке (кипячение, стерилизация, замораживание, высушивание, химическая очистка и т. д.). Если этого не делать, могут произойти пищевые отравления.

Ботулинические бациллы вызывают опасное пищевое отравление -- ботулизм, часто приводящее к смерти человека. Бактерия, вызывающая ботулизм, попадает с плохо промытыми продуктами в консервы и активно развивается в бескислородных условиях при обилии белка. В результате ее жизнедеятельности в мясных или грибных консервах накапливается страшный яд ботулин.

Болезнетворные бактерии. Среди бактерий имеется много болезнетворных (патогенных) видов, вызывающих заболевания у людей, животных или растений. Тяжелое заболевание брюшной тиф вызывает бактерия сальмонелла, дизентерию -- бактерия шигелла. Болезнетворные бактерии разносятся по воздуху с капельками слюны больного человека при чихании, кашле и даже при обычном разговоре (дифтерия, коклюш). Некоторые болезнетворные бактерии очень устойчивы к высыханию и долго сохраняются в пыли (туберкулезная палочка). В пыли и почве живут бактерии рода клостридиум -- возбудители газовой гангрены и столбняка. Некоторые бактериальные заболевания передаются при физическом контакте с больным человеком (венерические болезни, проказа). Часто болезнетворные бактерии передаются человеку с помощью так называемых переносчиков. Например, мухи, ползая по нечистотам, переносят на своих лапках тысячи болезнетворных бактерий, а затем оставляют их на продуктах, потребляемых человеком.

Болезни могут быть связаны с проникновением бактерий в раны. В глубоких ранах, загрязненных почвой, развиваются бактерии, вызывающие газовую гангрену и столбняк. Эти заболевания очень опасны и часто заканчиваются смертельным исходом. Поверхностные раны и ожоги легко инфицируются стафилококками и стрептококками, которые вызывают гнойные воспаления.

Открытие болезнетворных бактерий позволило найти средства борьбы со многими болезнями. Однако бактерии быстро приспосабливаются к лекарствам, и ученым приходится разрабатывать все новые и все более сильно действующие препараты.

Использование бактерий человеком. Деятельность некоторых бактерий используется человеком в производстве лекарств, разнообразных органических веществ, новых пищевых продуктов. Специальные виды бактерий вырабатывают сильные антибиотики (стрептомицин, тетрациклин и т. п.) - вещества, убивающие или подавляющие развитие болезнетворных организмов.

Бактерии широко используются человеком при производстве различных кисломолочных продуктов, сыров, вина, уксуса, закваске овощей.

2. Гниение. Значение

Роль бактерий в природе как в прошлом, так и в настоящем нашей планеты. Около 2 млрд. лет бактерии были единственными живыми организмами на Земле. Они участвовали в образовании нефти, каменного угля, торфа, природного газа, в почвообразовании, круговороте азота, фосфора, серы и других элементов в природе. Бактерии гниения являются своеобразными санитарами нашей планеты. Они разрушают сложные органические вещества трупов животных и растений, выделений живых организмов и тем самым способствуют образованию перегноя. Почвенные бактерии подготавливают пищу для растений. Они превращают перегной в минеральные вещества, которыми питаются растения. Клубеньковые бактерии обогащают почву азотсодержащими веществами, так как усваивают азот из воздуха. Растения такой способностью не обладают, кроме некоторых почвенных водорослей. Трудно переоценить роль бактерий в очистных сооружениях. Они входят в состав фильтров и расщепляют органические вещества, превращая их в безвредные неорганические соединения. Используют бактерии в народном хозяйстве для получения ряда лекарств (стрептомицин, грамицидин) , продуктов питания и др. Так, молочнокислые бактерии широко применяются для производства кефира, сметаны и др. Питаясь сахаром, содержащимся в молоке, они образуют молочную кислоту, под действием которой молоко превращается в простоквашу, а сливки - в сметану. С помощью молочнокислых бактерий происходит квашение капусты, силосование кормов. Образующаяся при этом молочная кислота предохраняет овощи и корма от разложения. Однако бактерии не только пользу приносят человеку. Они вызывают ряд опасных заболеваний человека и животных: чуму, холеру, дифтерию, сибирскую язву, ботулизм и др. Большие неприятности при хранении продуктов доставляют человеку гнилостные бактерии. Особенно подвержены воздействию гнилостных бактерий фрукты, овощи, мясо, колбасные изделия, рыба. Если в молоко проникнут гнилостные бактерии, то через несколько часов оно приобретает неприятный запах и вкус. Бактерии, разлагающие жиры, делают сливочное масло прогорклым. Чтобы продукты не портились, их хранят в холодильнике, в сухом виде, т. е. создают неблагоприятные условия для жизни бактерий.

Возбудители гниения

Среди множества микроорганизмов, способных в той или иной мере разлагать белки, особое значение имеют микроорганизмы, которые вызывают глубокий распад белков -- собственно гниение. Такие микроорганизмы принято называть гнилостными. Из них наибольшее значение имеют бактерии. Гнилостные бактерии могут быть спорообразующими и бесспоровыми, аэробными и анаэробными. Многие из них мезофилы, но есть холодоустойчивые и термостойкие.

Большинство чувствительны к кислотности среды и повышенному содержанию в ней NaCl. Многие способны к сбраживанию углеводов.

Наиболее распространенными и активными возбудителями гнилостных процессов являются следующие: Вас. subtilis (сенная палочка) и Вас. mesentericus (картофельная палочка) -- аэробные, подвижные, спорообразующие бактерии.

Клетки сенной палочки объединяются в более или менее длинные цепочки. Споры этих бактерий отличаются высокой термоустойчивостью. Температурный оптимум развития сенной палочки 37--50° С, максимум роста -- около 60° С. Температурный оптимум роста картофельной палочки 36--45°С, а максимум -- около 50--55° С. При рН 4,5--5 развитие этих бактерий прекращается.

Вас. mesentericus обладает более высокой амилоитической и протеолитической активностью, но менее энергично, чем Вас. subtilis, сбраживает сахара.

Сенная и картофельная палочки помимо продуктов, богатых белками, портят пищу, содержащую углеводы (кондитерские изделия, сахарные сиропы и др.), поражают хлеб (преимущественно пшеничный), клубни картофеля. Вас. mesentericus вызывает побурение мякоти косточковых плодов (абрикосов, персиков). Оба вида широко распространены в природе и способны вырабатывать антибиотические вещества, подавляющие развитие многих болезнетворных и сапрофитных бактерий.

Неблагоприятное воздействие различных факторов внешней среды на микроорганизмы используют для борьбы с ними при разработке методов и способов стерилизации и дезинфекции.

3. Стерилизация. Сущность и методы

Стерилизация -- обработка объектов, при которой достигается полное уничтожение всех микроорганизмов. В результате стерилизации объект становится свободным как от патогенных, так и от сапрофитных микробов. Существуют различные методы и способы стерилизации, в основе которых лежит действие физических или химических факторов. Критерием гибели микроорганизмов является необратимая утрата способности к размножению, что можно оценить путем количественного подсчета числа колоний после высева смывов на чашки с питательными средами.

Наиболее широко применяют методы тепловой стерилизации: кипячением, сухим жаром в атмосфере горячего воздуха или влажным жаром при помощи пара, а также прокаливанием предметов в огне.

Прокаливание на огне -- надежный метод стерилизации бактериологических петель, металлических и стеклянных предметов. Однако применяется ограниченно ввиду их порчи.

Стерилизация сухим жаром или горячим воздухом производится в сушильных шкафах или печах Пастера при температуре 160--170°С в течение 1--1,5 ч по достижении заданной температуры. Этим методом стерилизуют лабораторную посуду, инструменты, минеральные масла , вазелин. Жидкости и резину сухим жаром стерилизовать нельзя. Предметы, подлежащие стерилизации, заворачивают в бумагу или закладывают в металлические пеналы для предохранения от последующего загрязнения. Необходимо помнить, что при темпера-, туре выше 170°С начинается обугливание бумаги, ваты, марли, а при более низкой температуре не происходит гибели спор.

Стерилизация кипячением в течение 30 мин убивает вегетативные формы микробов. Споры многих бактерий при этом сохраняются, выдерживая кипячение в течение нескольких часов. Для уничтожения вирусов -- возбудителей болезни Боткина необходимо кипячение в течение 45--60 мин. Кипячению в специальных стерилизаторах подвергают шприцы, хирургические инструменты, иглы, резиновые трубки. Для повышения точки кипения и устранения жесткости воды добавляют 2% гидрокарбоната натрия.

Стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавирование) является наиболее надежным и быстрым методом стерилизации. Обеспложивание достигается воздействием пара, температура которого под давлением выше, чем температура кипящей воды: при давлении 0,5 атм 112°С, при 1 атм. 121 °С , при 1,5 атм 127°С и при 2 атм 134°С.

Стерилизацию производят в автоклаве. Он представляет собой двухстенный металлический котел, покрытый снаружи кожухом и имеющий герметически закрывающуюся крышку. В современных горизонтальных автоклавах под рабочим котлом находится бачок с водомерным стеклом и электронагревательными элементами, куда наливают воду до определенной метки на водомерном стекле. Вода нагревается и образующийся при этом пар по специальному патрубку, соединенному с котлом автоклава, поступает в рабочую камеру котла. Пар постепенно вытесняет из рабочей камеры воздух, который выходит наружу через специальный выпускной кран. После того как воздух будет полностью вытеснен из рабочей камеры паром и из выпускного клапана пойдет насыщенный «сухой пар», крышку герметически закрывают. Пар доводят до нужного для стерилизации давления, которое определяют по имеющемуся на автоклаве манометру, и проводят стерилизацию в течение 20 мин. По окончании стерилизации автоклав отключают, ждут, пока давление не снизится до нуля, выпускают постепенно пар и открывают автоклав. Для контроля надежности работы автоклава и режима стерилизации применяют физические, химические методы и бактериологические тест-объекты. В автоклаве обычно стерилизуют при давлении 1 -- 1,5 атм различные питательные среды, растворы, белье, резину, перевязочный материал и др. При давлении 2 атм обеззараживают инфицированный материал и отработанные культуры микробов. Стерилизация в автоклаве таких веществ, как вазелин, масло, песок, малоэффективна вследствие того, что в них пар проникает плохо или совсем не проникает. Некоторые питательные среды (например, содержащие сахара) нельзя стерилизовать паром под давлением, так как они карамелизуются, поэтому их подвергают дробной стерилизации текучим паром.

Стерилизация текучим паром проводится в аппарате Коха или в автоклаве при не завинченной крышке и открытом выпускном кране. На дно аппарата Коха наливают воду и нагревают до 100°С. Образующийся пар движется вверх через заложенный материал и стерилизует его. Так как однократное действие паров воды не убивает споры, применяют дробную стерилизацию -- 3 дня подряд по 30 мин. Споры, не погибшие при первом прогревании, прорастают до следующего дня в вегетативные формы и погибают при втором и третьем прогревания.

Для веществ, разрушающихся при 100°С (например, жидкости содержащие белок), применяют другой вид дробной стерилизации -- тиндализацию. Стерилизуемое вещество прогревают на водяной бане по 1 ч при 56-- 60°С в течение 5--6 дней. Для освобождения от вегетативных форм микробов прибегают к пастеризации -- однократному прогреванию при 70°С в течение 30 мин с последующим быстрым охлаждением и хранением на холоду, чтобы не проросли споры. Этот метод применяют для обеззараживания и сохранения молока.

Стерилизация фильтрованием (холодная стерилизация) через бактериальные фильтры применяется для освобождения жидкостей от бактерий. Этот метод используют в тех случаях, когда стерилизующая жидкость портится от нагревания, при необходимости отделения бактериальных клеток от растворимых продуктов их жизнедеятельности (экзотоксины, антибиотики и др.), фагов, вирусов. Бактериальные фильтры изготовляют из фарфора, каолина, мелко пористого стекла пирекс, асбеста, целлюлозы, нитроклетчатки и других мелкопористых материалов. В механизме стерилизации фильтрованием играют роль размер пор и адсорбция микробов на стенках пор фильтров. Фильтры имеют форму свечей (Шамберлана, Беркефельда) или пластинок из асбеста, нитроцеллюлозы (мембранные фильтры), которые вкладывают в специальные фильтровальные приборы (аппарат Зейтца, прибор Рублевской водопроводной станции). Перед работой их стерилизуют. Фильтрацию производят с разрежением воздуха внутри сосуда-приемника.

Химическая стерилизация применяется в том случае, если объекты нельзя автоклавировать. Обычно это питательные среды, содержащие термолабильные вещества. Химическое вещество должно быть не только токсичным, но и летучим для быстрого исчезновения из простерилизованного объекта. Наилучшим является окись этилена -- жидкость кипящая при 10,7°С. Окись этилена в жидком виде добавляют в раствор при температуре от 0 до 4°С в конечной концентрации 0,5--1%. При температуре выше точки кипения окись этилена используют как стерилизующий газ, для стерилизации сложной медицинской аппаратуры. Окись этилена губительно действует на вегетативные и споровые формы бактерий. Ее используют в промышленности для стерилизации пластмассовых чашек Петри и других предметов, которые плавятся при температуре выше 100°С. Применение окиси этилена ограничено, так как вещество токсично, нестойко, взрывоопасно.

Заключение

На основании некоторых фактов можно предполагать, что вирусологические исследования по меньшей мере в ближайшие тридцать -- пятьдесят лет сохранят в микробиологии роль основной движущей силы. Современное состояние этих быстро развивающихся исследований позволяет предположить, что прогресс, достигнутый в усовершенствовании и ускорении процессов диагностики вирусных заболеваний, столь важных для немедленных и специфических терапевтических мер, будет продолжаться и далее.

Почему так важно немедленное вмешательство? Да потому, что, как только вирус в клетках начнет размножаться и вызовет в организме больного характерные симптомы болезни, введение каких-либо лекарственных препаратов уже не сможет достичь полного успеха.

В связи с развитием диагностики, несомненно, будут быстрее создавать новые «генерации» лекарств, более совершенно «пригнанных» к данному заболеванию. Изготовляя их, будут исходить из знания особенностей молекулярной биологии размножения тех или иных видов вирусов, а также специфики биохимических свойств различных типов клеток (нервных, клеток печени и т. п.).

С большой вероятностью можно ожидать и значительного расширения и углубления познаний о вирусном происхождении многих поражений центральной нервной системы, протекающих по дегенеративному типу, от которых страдает немало людей. Несомненно, существенно расширится список заболеваний, либо вызываемых вирусами, либо таких, при которых вирус играет главенствующую роль наряду с другими факторами.

Ускоренный и все более эффективный ход исследований инфекционных болезней в современную эпоху можно иллюстрировать многими убедительными фактами. С 1880 по 1950 год новые открытия накапливались сравнительно медленно, хотя именно4за эти 70 лет было сделано немало основных наблюдений. В последующий период вирусология стала развиваться значительно более быстрыми темпами в связи с использованием новых научных подходов и технических приемов.

Вирусологи получили более или менее завершенную картину структуры вирусов и сведения о механизме инфицирования клетки вирусом. Большой прогресс можно отметить и в исследованиях вирусных инфекций на молекулярном уровне, в связи с чем можно ожидать успеха и в области поисков новых противовирусных веществ. Здесь уже есть кое-какие обнадеживающие факты, касающиеся в том числе и опухолей вирусного происхождения.

Благодаря усилиям Всемирной организации здравоохранения и интенсивному развитию медицины во многих государствах мира была усовершенствована система вирусологического и эпидемиологического наблюдения при ликвидации массовых вирусных инфекций, а также при выявлении заразных болезней, до тех пор не встречавшихся в данных районах. Медицинская служба строго контролирует пассажирский и товарный, международный «и межконтинентальный транспорт в целях предотвращения «импорта» инфекций из других стран не только пассажирами, экипажем, но и перевозимыми животными, и даже растениями. Поиски возможных очагов заразных болезней проводятся в самых отдаленных уголках нашей планеты, и высокоспециализированные отряды службы здравоохранения проникают в развивающиеся страны, где еще в недалеком прошлом трудно было и думать о ликвидации инфекционных болезней. В наше время интенсивного использования транспорта и оживленного обмена товарами нельзя пренебрегать серьезностью «местных» инфекций. Сегодня такая инфекция, имеющая место в одной стране, может благодаря скоростному транспорту проявиться в месте, отдаленном на сотни и тысячи километров от исходного очага.

Список литературы

1. Микробиология: учебник для бакалавров; рек. УМО по образованию в обл технологии прордукции общественного питания / Е.В. Никитина, С.Н. Княмова, О. Решетник. -СПб.: ГИОРД, 2011 -265 с. / www.e.lanbook.com

2. Гусев, М.В. Микробиология : Учеб. для ВУЗов, обучающихся по направл. 510600 / М.В. Гусев, Л.А. Минеева - 4-е изд., стер. - М.: «Академия», 2003.- 461с.

3. Микробиология: учеб; доп. М-вом с-х РФ / О.Д. Сидоренко: - М.: ИНФЗ-М, 2010. -255 с.

4. Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 г. N 52-ФЗ (Собрание законодательства Российской Федерации, 1999, N 14, ст.1650).

5. http://bibliofond.ru/

6. Еменцев, Т.В. Микробиология: учебник для бакалавров; рек. УМО вузов РФ / Т.В. Емцев, Е.Н. Мишустин. - 8-е изд., испр. И доп. М.: Юрайт, 2012. -444 с. - (Бакалавр. Углубленный курс)

Размещено на Allbest.ru