Введення, бактерії - хвороботворні бактерії як регулятор чисельності людських популяцій

На земній кулі не так вже й багато місць, де немає бактерій. Бактерії були знайдені в грунті на глибині 5 м, в прісної і солоної води і навіть в льодах льодовиків. Дуже багато бактерій в повітрі, в молоці, а також в організмах тварин і рослин, як живих, так і мертвих, і на їх поверхні. Бактеріальні клітини надзвичайно малі - від менш чем.1 до 10 мкм в довжину і від 0,2 до 1 мкм в ширину. У більшості випадків це одноклітинні форми, але деякі види утворюють ланцюжки з слабо пов'язаних клітин. Бактеріальні клітини бувають паличкоподібними, сферичними (коки) або спіральними. З огляду на дрібних розмірів бактерій і загального подібності в будові різних видів при їх класифікації керуються зазвичай фізіологічними або біохімічними властивостями, а не морфологічними ознаками.

Діамінопімеліновая кислота - амінокислота, яка трапляється тільки у бактерій і у синьо-зелених водоростей.

Мурамовая кислота - одне з похідних глюкози.

Желатину - білкова речовина тваринного походження. Виходить виварювання кісток, обрізків шкіри, хрящів і т. П.

Автоклав - герметичний посудину (чавунний або сталевий) з подвійними стінками, що працює при підвищених температурі і тиску.

Мор - назва смертельної хвороби (епідемії) на Русі.

Мета курсової роботи

Дослідити, що таке бактерія, її будова, функції, способи розмноження і боротьби з несприятливими умовами. Зрозуміти, які хвороби вони викликають і чи завжди так виходить (чи завжди бактерії бувають шкідливими, може бути вони можуть «допомагати» людям). Вивчити епідемії, викликані бактеріями і визначити, чи сильно вони вплинули на чисельність людських популяцій.

Я вважаю, що ця тема дуже актуальна в наш час, т. К. Епідемії, були вони викликані бактеріями або чимось іншим, будуть завжди, поки живуть люди. Взяти хоча б епідемію нашого століття - СНІД - вона дуже схожа на пандемії минулих століть: віспа, чума, холера. Схожа тим, що раніше не знали, як позбутися від цієї напасті, і зараз теж не знають. А треба всього лише трохи замислитися над своєю поведінкою і не забувати про помилки наших предків.

Будова і розмноження бактерій

Бактеріальна клітина укладена в щільну жорстку оболонку, до складу якої входить діамінопімеліновая кислота і мурамовая кислота. Електронно-мікроскопічне вивчення показало, що бактеріальна оболонка складається із структурних одиниць діаметром 50 - 140 нм, розташованих у вигляді правильних шестикутників або прямокутників (рис. 1). У більшості бактерій клітинна стінка оточена зовні слизової капсулою, що складається з полісахаридів і утворює додатковий захисний шар. Густа цитоплазма бактеріальних клітин містить гранули глікогену, білків і жирів, але в ній немає ні мітохондрій, ні ендоплазматичноїмережі (рис. 2). Рибосоми вільно лежать у цитоплазмі, вони не пов'язані з мембранами. ДНК зосереджена в особливій ядерній зоні, що не оточеної, однак, ядерної оболонкою. Коки зазвичай мають по одному ядру, а паличкоподібні бацили - по два ядра на клітку і більш.

Зазвичай бактерії розмножуються безстатевим шляхом - поділом клітини надвоє. Поділ клітини пов'язано з мітотичним процесом, подібним з митозом в клітинах вищих організмів. Отже, збільшення хромосом і розподіл ядерної зони не завжди відбуваються одночасно з поділом решті клітини; тому будь-яка дана клітина може мати від 1 до 4 ядерних зон і навіть більше. Клітинні поділу відбуваються у бактерій з досить високою швидкістю. Клітини деяких видів при вирощуванні в аеріруемой культуральному середовищі певного складу можуть ділитися кожні 20 хв. При такій швидкості розмноження одна бактеріальна клітина при сприятливих умовах може дати початок 250 000 клітин за 6 годин. Ці розрахунки, дозволяють зрозуміти, чому відносно невелике число патогенних бактерій, проникнувши в людський організм, може швидко викликати симптоми хвороби. На щастя для всіх інших живих істот, бактерії не можуть довго розмножуватися з такою швидкістю, так як їх обмежує недолік їжі або накопичення продуктів розпаду.

Деякі цитологічні спостереження і дані генетичних досліджень свідчать про те, що зрідка у бактерій може відбуватися процес, що нагадує статеве розмноження. При цьому дві різні клітини зливаються і обмінюються генетичним матеріалом. Генетична рекомбінація була виявлена ​​у всіх досить добре вивчених бактерій; ймовірно, вона відбувається також і у інших видів. У одного з найбільш ретельно вивчених видів - кишкової палички (Escherichia coli) - встановлено наявність «статі»: деякі клітини поводяться як «чоловічі» і переносять генетичну інформацію при прямому контакті з «жіночими» клітинами. Ця здатність переносити гени регулюється фактором плодючості (F +); останній може бути перенесений в «жіночу» клітку, яка при цьому перетворюється в «чоловічу».

Звичайні вегетативні бактеріальні клітини гаплоїдні. При статевому розмноженні хромосома з чоловічої клітини частково або повністю переходить в жіночу, в результаті чого утворюється частково або повністю диплоидная клітина. Подальше розбіжність хромосом призводить до утворення гаплоїдних клітин дочірнього покоління.

Харчування бактерій і їх боротьба з несприятливими умовами

При несприятливих умовах, наприклад при висиханні субстрату, багато бактерії переходять в стан спокою. Клітина втрачає воду, кілька зморщується і залишається в стані спокою до тих пір, поки знову не з'явиться вода. Деякі види переживають періоди засухи, жари або холоду в формі спор. Освіта суперечка у бактерій - це не спосіб розмноження, так як кожна клітина дає всього одну спору і загальне число особин при цьому не зростає. При утворенні суперечки клітка зсихається, округляється в межах наявної клітинної стінки і виділяє нову товсту стінку всередині старої. Як тільки умови знову стають придатними для зростання, суперечки поглинає воду, руйнує внутрішню оболонку і перетворюється в типову бактеріальну клітину. Палички сибірки зберігають життєздатність, залишаючись у вигляді спор протягом 30 років.

Лише деякі бактерії Автотрофне і можуть синтезувати необхідні для них органічні сполуки в результаті реакцій фотосинтезу або хемосинтезу, інші харчуються, як сапрофіти або паразити. Велика частина бактерій, подібно тваринам, аероби і використовує в процесі дихання атмосферний кисень. Інші бактерії можуть рости і розмножуватися під час відсутності вільного кисню, отримуючи енергію в процесі анаеробного розщеплення вуглеводів або амінокислот і накопичуючи різні частково окислені проміжні продукти - спирт, гліцерин або молочну кислоту. Деякі з таких бактерій, звані облігатними анаеробами, ростуть тільки в відсутність кисню, при наявності молекулярного кисню вони швидко гинуть. Інші, звані факультативними анаеробами, розвиваються однаково добре як в присутності, так і під час відсутності кисню.

Різні види бактерій можуть використовувати як джерело енергії майже будь-які органічні сполуки - не тільки поживні речовини, як цукру, амінокислоти і жири, але і продукти виділення, наприклад сечовину і сечову кислоту, що містяться в сечі, і речовини, що входять до складу екскрементів. Один з видів бактерій може використовувати в якості поживного субстрату навіть пеніцилін, що вбиває багато бактерій.

Ферментативне анаеробне розщеплення вуглеводів називається бродінням, а ферментативне анаеробне розщеплення білків і амінокислот - гниттям. Огидний запах розкладаються харчових продуктів і рослинних або тваринних організмів обумовлений азот і серосодержащими речовинами, що утворюються при гнитті. З'єднання, що є продуктами життєдіяльності бактерій одного типу, можуть служити джерелом енергії для бактерій іншого типу. Без бактерій все наявні НА Землі атоми вуглецю і азоту виявилися б зв'язаними в тілах загиблих рослин і тварин, і життя припинилося б через нестачу сировини для синтезу нових клітинних компонентів.

Чисту культуру одного виду бактерій можна отримати методом серійного розведення. Шматочок грунту, екскрементів, крові або харкотиння змішують з великою кількістю живильного середовища, а потім невелику частину цієї суміші переносять в іншу пробірку, що містить таку ж кількість живильного середовища. Після багаторазового повторення цієї процедури, в кінці кінців, можна отримати пробірку з одного бактерією. Описані розведення треба робити швидко, щоб запобігти зростанню бактерій в період між переносами. В результаті інкубації останніх пробірок в кожній з них розвиваються бактерії, які є потомством однієї-єдиної клітини, - це і є чиста культура.

Інший метод приготування чистих культур заснований на тому, що в твердому середовищі бактерії не можуть поширюватися на великі відстані. Готують живильне середовище, що містить агар - добувається з водоростей речовина, що трохи нагадує желатину. Середовище стерилізують в автоклаві і охолоджують до тих пір, поки вона не почне тверднути. Досліджувану краплю екскрементів, мокротиння або крові змішують з агаризованому середовищем і наливають суміш тонким шаром в плоску скляну чашку з кришкою. При охолодженні середу затвердіє, і знаходяться в ній бактерії залишаться на своїх місцях. Вони будуть вільно розмножуватися, але утворюються дочірні клітини будуть групуватися на невеликій ділянці, формуючи колонію, добре помітну неозброєним оком. За допомогою стерильної дротяної, петлі частина колонії переносять на чашку зі свіжою живильним середовищем і інкубують.

Людина і бактерії

Бактерії можна визначати за їх морфологічними ознаками, за кольором колоній, а також методом забарвлення за Грамом (метод, запропонований данським лікарем грам). Найбільш важливими слід вважати, очевидно, біохімічні методи ідентифікації бактерій на підставі природи речовин, необхідних для їх росту, або природи утворюваних ними продуктів. Кишкова паличка Escherichia coli - звичайний мешканець кишечника людини, чого аж ніяк не можна сказати про тифозних паличках і про Shigella - бацила, що роблять їжу отруйною. Морфологічно ці нешкідливі і патогенні бацили невиразні, проте вони різні біохімічно: кишкова паличка здатна зброджувати лактозу, а два інших виду цією здатністю не володіють.

Ряд речовин, що утворюються різними бактеріями в результаті обміну речовин, дуже цінний для людини. Багато галузей промисловості частково або цілком залежать від життєдіяльності бактерій. Бактерії утворюють велику кількість таких важливих хімічних сполук, як етиловий спирт, оцтова кислота, бутиловий спирт і ацетон. Без участі бактерій неможливі процеси, що відбуваються при сушінні тютюнового листя, підготовці шкіри для дублення, мацерації волокон льону і пеньки при виготовленні полотна і канатів. Бактерії використовуються також при виробництві масла, сиру, кислої капусти, обробці каучуку, бавовни, шовку, кава і какао. Людина використовує бактерії і для обробки стічних вод: при повільному пропущенні стічних вод над гравієм і піском тверді частинки осідають і під дією різних бактерій перетворюються в матеріал, який після висушування використовується як добриво. У міру того як вода просочується крізь пісок і гравій, хвороботворні бактерії гинуть і перетравлюються гнильними бактеріями.

Відомо близько 50 видів рикетсій, які паразитують в травному тракті і слинних залозах попелиці, клопів і кліщів, не завдаючи шкоди своїм господарям. Деякі з них передаються людині при укусі комах і, розмножуючись в його клітинах, викликають симптоми хвороби. Відомо 6 видів рикетсій, які є збудниками хвороб людини; вони, зокрема, викликають висипний тиф і плямисту лихоманку. Рикетсії культивують в тканинах курячого зародка, що розвивається в яйці, таким способом їх вирощують у великих кількостях для отримання вакцин.