Бактерии их роль. Роль бактерий в природе и жизни человека

Бактериальные инфекции считаются одними из самых опасных – с патогенными микроорганизмами человечество борется не одно столетие. Однако далеко не все бактерии однозначные враги для человека. Многие виды жизненно необходимы – они обеспечивают правильное пищеварение и даже помогают иммунитету защищаться от других микроорганизмов. MedAboutMe расскажет, как различать плохие и полезные бактерии, что делать, если они обнаружены в анализе и как правильно лечить вызванные ими болезни.

Бактерии и человек

Считается, что бактерии появились на Земле более 3,5 млрд лет назад. Именно они стали активными участниками в создании подходящих условий для жизни на планете, и все время своего существования принимают активное участие в важных процессах. Например, именно благодаря бактериям происходит распад органических останков животных и растений. Ими же на Земле была создана плодородная почва.

И поскольку бактерии живут буквально везде, человеческий организм не стал исключением. На коже, слизистых, в желудочно-кишечном тракте, носоглотке, урогенитальном тракте обитает множество микроорганизмов, которые по-разному взаимодействуют с человеком.

В утробе матери плацента защищает плод от проникновения бактерий, население ими организма происходит в первые дни жизни:

• Первые бактерии ребенок получает, проходя через родовые пути матери.
• В желудочно-кишечный тракт микроорганизмы попадают при кормлении грудным молоком. Здесь, среди более чем 700 видов, преобладают лакто- и бифидобактерии (польза описана в таблице бактерий в конце статьи).
• Ротовую полость заселяют стафилококки, стрептококки и другие микробы, которые ребенок тоже получает с пищей и при контакте с предметами.
• На коже микрофлора формируется из бактерий, которые преобладают у окружающих ребенка людей.

Роль бактерий для человека неоценима, если уже в первые месяцы микрофлора не будет нормально формироваться, ребенок будет отставать в развитии и часто болеть. Ведь без симбиоза с бактериями организм не может функционировать.

Полезные и вредные бактерии

Всем хорошо известно понятие дисбактериоза – состояния, при котором нарушена естественная микрофлора в организме человека. Дисбактериоз является серьезным фактором понижения иммунной защиты, развития различных воспалений, нарушения работы ЖКТ и прочего. Отсутствие полезных бактерий способствует размножению патогенных организмов, причем часто на фоне дисбактериоза развиваются грибковые инфекции.

При этом в окружающей среде обитает множество патогенных микробов, которые способны вызывать тяжелые болезни. Наиболее опасны те виды бактерий, которые в процессе жизнедеятельности способны вырабатывать токсины (экзотоксины). Именно эти вещества считаются сегодня одними из самых сильных ядов. Такие микроорганизмы вызывают опасные инфекции:

• Ботулизм.
• Газовую гангрену.
• Дифтерию.
• Столбняк.

Кроме этого, болезнь могут спровоцировать и бактерии, которые при нормальных условиях обитают в организме человека, а при ослаблении иммунитета начинают активизироваться. Наиболее популярные возбудители такого рода – стафилококки и стрептококки.

Жизнь бактерий

Бактерии – полноценные живые организмы размером 0,5-5 мкм, которые способны активно размножаться в подходящей среде. Одни из них нуждаются в кислороде, другие – нет. Существуют подвижные и неподвижные виды бактерий.

Клетка бактерии

Большинство бактерий, живущих на Земле, – это одноклеточные организмы. Обязательные составляющие любого микроба:

• Нуклеоид (подобная ядру область, содержащая ДНК).
• Рибосомы (осуществляют синтез белков).
• Цитоплазматическая мембрана (отделяет клетку от внешней среды, поддерживает гомеостаз).

Также некоторые клетки бактерий обладают толстой клеточной стенкой, которая дополнительно защищает их от повреждений. Такие организмы более устойчивы к лекарствам и антигенам, которые вырабатывает иммунная система человека.

Существуют бактерии со жгутиками (мототрихии, лофотрихии, перитрихии), за счет которых микроорганизмы способны передвигаться. Однако учеными зафиксирован и другой характерный именно для микробов тип движения – скольжение бактерий. Причем недавние исследования показывают, что он присущ тем видам, которые ранее считались неподвижными. Например, ученые из Ноттингемского и Шеффилдского университетов доказали, что метициллинрезистентный золотистый стафилококк (один из главных представителей класса супербактерий) способен передвигаться без помощи жгутиков и ворсинок. А это, в свою очередь, существенно влияет на понимание механизмов распространения опасной инфекции.

Клетки бактерии могут быть таких форм:

• Круглые (кокки, от др.-греч. κόκκος – «зерно»).
• Палочковидные (бациллы, клостридии).
• Извилистые (спирохеты, спириллы, вибрионы).

Многие микроорганизмы способны слипаться в колонии, поэтому чаще ученые и врачи выделяют бактерии не по строению элемента, а по типу соединений:

• Диплококки – кокки, соединенные парами.
• Стрептококки – кокки, образующие цепочки.
• Стафилококки – кокки, образующие гроздья.
• Стрептобактерии – палочковидные микроорганизмы, соединенные в цепочку.

Размножение бактерий

Подавляющее большинство бактерий размножаются путем деления. Скорость распространения колонии зависит от внешних условий и самого типа микроорганизма. Так, в среднем одна бактерия способна делиться каждые 20 минут – за сутки она образует 72 поколения потомства. За 1-3 суток численность потомков одного микроорганизма может достигнуть нескольких миллионов. При этом размножение бактерий может быть и не таким быстрым. Например, на процесс деления микобактерии туберкулеза уходит 14 часов.

Если бактерии попадают в благоприятную среду и не имеют конкурентов, популяция растет очень быстро. В противном случае ее численность регулируют другие микроорганизмы. Вот почему микрофлора человека является существенным фактором его защиты от различных инфекций.

Споры бактерий

Одной из особенностей бактерий палочковидной формы является их способность к спорообразованию. Эти микроорганизмы называются бациллами, и к ним относят такие патогенные бактерии:

• Род клостридиум (вызывают газовую гангрену, ботулизм, часто становятся причиной осложнений при родах и после абортов).
• Род бациллюс (вызывают сибирскую язву, ряд пищевых отравлений).

Споры бактерий – это, по сути, законсервированная клетка микроорганизма, которая способна сохраняться долгое время без повреждений, практически не подвержена различным влияниям. В частности, споры термоустойчивы, не повреждаются под воздействием химикатов. Часто единственно возможное воздействие – это ультрафиолетовые лучи, под которыми высушенные бактерии могут погибнуть.

Споры бактерий образуются в том случае, если микроорганизм попадает в неблагоприятные условия. На ее формирование внутри клетки уходит приблизительно 18-20 часов. В это время бактерия теряет воду, уменьшается в размере, становится легче, а под внешней мембраной образуется плотная оболочка. В таком виде микроорганизм может замирать на сотни лет.

Когда же спора бактерии попадает в подходящие условия, она начинает прорастать в жизнеспособную бактерию. Процесс занимает около 4-6 часов.

Виды бактерий

По влиянию бактерий на человека их можно разделить на три вида:

• Патогенные.
• Условно-патогенные.
• Непатогенные.

Полезные бактерии

Непатогенные бактерии – те, которые никогда не приводят к болезням, даже в том случае если их численность достаточно велика. Среди наиболее известных видов можно выделить молочнокислые бактерии, которые активно используются человеком в пищевой промышленности – для приготовления сыров, кисломолочных продуктов, теста и многого другого.

Еще один важный вид – бифидобактерии, которые являются основой кишечной флоры. У младенцев на грудном вскармливании они составляют до 90% от всех видов, живущих в ЖКТ. Эти бактерии для человека выполняют такие функции:

• Обеспечивают физиологическую защиту кишечника от проникновения патогенных организмов.
• Вырабатывают органические кислоты, которые препятствуют размножению болезнетворных микробов.
• Помогают синтезировать витамины (К, группа В), а также белки.
• Усиливают всасывание витамина D.

Роль бактерий этого вида переоценить сложно, ведь без них невозможно нормальное пищеварение, а значит, и усвоение питательных веществ.

Условно-патогенные бактерии

В составе здоровой микрофлоры присутствуют бактерии, которые относят к виду условно-патогенных. Эти микроорганизмы могут годами существовать на коже, в носоглотке или кишечнике человека и не вызывать инфекций. Однако при любых благоприятных условиях (ослабление иммунитета, нарушения микрофлоры) их колония вырастает и становится настоящей угрозой.

Классическим примером условно-патогенной бактерии является золотистый стафилококк – микроб, способный вызывать более 100 различных заболеваний, от фурункулов на коже, до смертельного заражения крови (сепсиса). При этом у большинства людей в различных анализах эта бактерия обнаруживается, но болезни все же не вызывает.

Среди других представителей вида условно-патогенных микробов:

• Стрептококки.
• Кишечная палочка.
• Хеликобактер пилори (способна вызывать язвы и гастриты, но у 90% людей живет как часть здоровой микрофлоры).

Избавляться от таких видов бактерий не имеет смысла, поскольку они широко распространены в окружающей среде. Единственным адекватным способом профилактики инфекций является укрепление иммунитета и защита организма от дисбактериоза.

Патогенные бактерии ведут себя по-другому – их наличие в организме всегда означает развитие инфекции. Даже небольшая колония способна нанести вред. Большинство из таких микроорганизмов выделяют два типа токсинов:

• Эндотоксины – яды, образующиеся при разрушении клетки.
• Экзотоксины – яды, которые бактерия вырабатывает в процессе жизнедеятельности. Наиболее опасные для человека вещества, способные приводить к смертельной интоксикации.

Лечение таких инфекций направлено не только на уничтожение болезнетворных бактерий, но и на снятие отравления, вызванного ими. Причем в случае заражения такими микробами, как столбнячная палочка, именно введение анатоксина является основой терапии.

Среди других известных патогенных бактерий:

• Сальмонелла.
• Синегнойная палочка.
• Гонококк.
• Бледная трепонема.
• Шигелла.
• Туберкулезная палочка (палочка Коха).

Классы бактерий

Сегодня существует множество классификаций бактерий. Ученые разделяют их по типу строения, способности к передвижению и другим особенностям. Однако наиболее важными остаются классификации по Граму и по типу дыхания.

Анаэробные и аэробные бактерии

Среди всего разнообразия бактерий выделяют два крупных класса:

• Анаэробные – те, которые способны обходиться без кислорода.
• Аэробные – те, которым для жизнедеятельности нужен кислород.

Особенностью бактерий анаэробного типа является их способность жить в средах, где другие микроорганизмы не выживают. Наиболее опасны в этом плане глубокие загрязненные раны, в которых микробы развиваются стремительно. Характерными признаками роста популяции и жизни бактерий в организме человека являются такие:

• Прогрессирующий некроз ткани.
• Подкожные нагноения.
• Абсцессы.
• Внутренние поражения.

К анаэробам принадлежат болезнетворные бактерии, вызывающие столбняк, газовую гангрену, токсические поражения ЖКТ. Также анаэробный класс бактерий включает и многие условно-патогенные микробы, которые обитают на коже и в кишечном тракте. Опасными они становятся в том случае, если попадают в открытую рану.

К аэробному классу бактерий, вызывающих болезни относятся:

• Туберкулезная палочка.
• Холерный вибрион.
• Палочка туляремии.

Жизнь бактерий может протекать и при малом количестве кислорода. Такие микробы называются факультативно аэробными, ярким примером группы являются сальмонелла и кокки (стрептококк, стафилококк).

В 1884 году датский врач Ганс Грам открыл, что разные бактерии по-разному окрашиваются под воздействием метиленового фиолетового. Одни сохраняют цвет после промывания, другие утрачивает его. На основе этого были выделены такие классы бактерий:

• Грамотрицательные (Грам−) – обесцвечивающиеся.
• Грамположительные (Грам+) – окрашивающиеся.

Окрашивание анилиновыми красителями – простая технология, которая дает возможность быстро выявлять характеристики мембранной стенки бактерии. У тех микробов, которые не окрашиваются по Граму, она более мощная и прочная, а значит, и бороться с ними сложнее. Грамотрицательные бактерии, прежде всего, более устойчивы к антителам, которые вырабатывает иммунная система человека. К этому классу принадлежат микробы, вызывающие такие болезни:

• Сифилис.
• Лептоспироз.
• Хламидиоз.
• Менингококковая инфекция.
• Гемофильная инфекция
• Бруцеллез.
• Легионеллез.

Класс бактерий Грам+ включает такие микроорганизмы:

• Стафилококк.
• Стрептококк.
• Клостридии (возбудители ботулизма и столбняка).
• Листерии.
• Дифтерийная палочка.

Диагностика бактериальных инфекций

Важную роль в лечении бактериальных инфекций играет правильная и своевременная диагностика. Точно определить болезнь можно только после проведения анализа, однако заподозрить ее можно уже по характерным симптомам.

Бактерии и вирусы: особенности бактерий и различия инфекций

Наиболее часто человек сталкивается с острыми респираторными заболеваниями. Как правило, кашель, ринит, повышенную температуру и боли в горле вызывают бактерии и вирусы. И хотя на определенных этапах заболевания могут проявляться одинаково, все же их терапия будет кардинально отличаться.

Бактерии и вирусы по-разному ведут себя в теле человека:

• Бактерии – полноценные живые организмы, достаточно крупные (до 5 мкм), способные к размножению в подходящей среде (на слизистых, коже, в ранах). Патогенные микробы выделяют яды, которые приводят к интоксикации. Одни и те же бактерии могут вызывать инфекции разной локализации. Например, золотистый стафилококк поражает кожу, слизистые, может привести к заражению крови.
• Вирусы – неклеточные инфекционные агенты, способные размножаться только внутри живой клетки, а во внешней среде не проявляют себя как живые организмы. При этом вирусы всегда узкоспециализированы и могут поражать только конкретный вид клеток. Например, вирусы гепатита способны инфицировать только печень. Вирусы значительно меньше бактерий, их размер не превышает 300 нм.

Сегодня против бактерий разработаны эффективные лекарства – . А вот на вирусы эти препараты не действуют, более того, по данным Всемирной организации здравоохранения, антибактериальная терапия при ОРВИ ухудшает состояние больного.

Симптомы бактериальных инфекций

Чаще всего сезонные респираторные инфекции развиваются под воздействием бактерий и вирусов по такой схеме:

• Первые 4-5 дней проявляется вирусная инфекция.
• На 4-5-й день, если не соблюдались правила лечения ОРВИ, присоединяется бактериальное поражение.

Симптомами бактериальной инфекции в этом случае станут:

• Ухудшение состояния больного после улучшения.
• Высокая температура (38°С и выше).
• Выраженные боли в грудной клетке (признак развития пневмонии).
• Изменение цвета слизи – зеленоватые, белые или желтоватые выделения из носа и в откашливаемой мокроте.
• Сыпь на коже.

Если можно лечить без привлечения врача, поскольку вирусная инфекция без осложнений проходит сама за 4-7 дней, то болезни, вызванные болезнетворными бактериями, обязательно требуют консультации терапевта или педиатра.

При других бактериальных инфекциях характерны такие симптомы:

• Общее ухудшение состояния.
• Выраженный воспалительный процесс – боли в пораженном участке, гиперемия, повышение температуры.
• Нагноения.

Способы передачи бактериальных инфекций

Вредные бактерии попадают в организм человека разными способами. Самые распространенные пути инфицирования:

• Воздушно-капельный.

Бактерии находятся в выдыхаемом воздухе, мокроте больного, распространяются при кашле, чихании и даже разговоре. Такой путь передачи характерен для респираторных инфекций, в частности, коклюша, дифтерии, скарлатины.

• Контактно-бытовой.

Микробы попадают к человеку через посуду, ручки дверей, поверхности мебели, полотенца, телефоны, игрушки и другое. Также в пыли могут длительное время находиться живые бактерии и споры бактерий. Так передаются туберкулез, дифтерия, дизентерия, болезни, вызванные золотистым и другими видами стафилококка.

• Алиментарный (фекально-оральный).

Бактерии попадают в организм с зараженными продуктами или водой. Путь передачи характерен для инфекций ЖКТ, в частности, брюшного тифа, холеры, дизентерии.

• Половой.

Заражение происходит во время полового акта, так передаются ИППП, в том числе сифилис и гонорея.

• Вертикальный.

Бактерия попадает к плоду во время беременности или при родах. Так ребенок может заразиться туберкулезом, сифилисом, лептоспирозом.

Для развития инфекций опасны глубокие раны – именно здесь активно размножаются анаэробные бактерии, в том числе столбнячная палочка. Также вероятность заражения бактериальной инфекцией повышается у людей с ослабленным иммунитетом.

При подозрении на наличие патогенных бактерий врач может предложить такие варианты диагностики:

• Мазок на флору.

При подозрении на респираторную инфекцию берется со слизистых носа и горла. Также анализ популярен для выявления инфекций, передающихся половым путем. В таком случае материал берется из влагалища, висцерального канала, уретры.

• Бактериологический посев.

Отличается от мазка тем, что взятый биоматериал не исследуется сразу, а помещается в благоприятную для размножения бактерий среду. Спустя несколько дней или недель, в зависимости от предполагаемого возбудителя, оценивается результат – если в биоматериале были вредные бактерии, они вырастают в колонию. Бакпосев хорош и тем, что при проведении анализа определяется не только возбудитель, но и его количество, а также чувствительность микроба к антибиотикам.

• Анализ крови.

Бактериальную инфекцию можно выявить по наличию в крови антител, антигенов и по лейкоцитарной формуле.

Сегодня биоматериал часто исследуется методом ПЦР (полимеразной цепной реакции), при котором можно обнаружить инфекцию даже при малом количестве микробов.

Положительный анализ и бактериальные инфекции

Поскольку многие бактерии относятся к условно-патогенным и при этом живут в организме, на слизистых и коже большей части населения, результаты анализа нужно уметь правильно трактовать. Необходимо помнить, что само наличие бактерий у человека – это не признак бактериальной инфекции и не повод начинать лечение. Для примера, нормой для золотистого стафилококка считается значение 103–104. При таких показателях никакой терапии не требуется. Более того, поскольку микрофлора у каждого человека индивидуальна, даже если значения будут выше, но симптомы заболевания при этом будут отсутствовать, показатели также могут считаться нормой.

Анализ на разные виды бактерий назначается, если есть признаки инфекции:

• Плохое самочувствие.
• Гнойные выделения.
• Воспалительный процесс.
• Зеленоватая, белая или желтая слизь из носа и в откашливаемой мокроте.

Положительный анализ на бактерии при отсутствии симптомов берется на контроль, если микробы выявлены у людей из групп риска: беременных, детей, людей в послеоперационный период, пациентов с пониженным иммунитетом и сопутствующими заболеваниями. В этом случае рекомендуется сдать несколько анализов, чтобы увидеть динамику роста колонии. Если значения не меняются, значит, иммунная система в силах контролировать размножение бактерий.

Бактерии в носоглотке

Бактерии в носоглотке могут вызывать инфекции дыхательных путей. В частности, именно они являются причиной ангины, бактериального тонзиллита и фарингита, а также гайморита. Запущенные инфекции могут причинять множество неудобств, хронические воспалительные процессы, постоянный ринит, головные боли и другое. Особенно опасны такие заболевания тем, что вредные бактерии могут спуститься по дыхательным путям и поразить легкие – вызвать пневмонию.

Бактерии в моче

В идеале именно моча должна быть чистой от различных микроорганизмов. Наличие бактерий в моче может говорить о неправильно сданном анализе (при котором микробы в материал попали с поверхности кожи и слизистых), в таком случае врач просит пройти обследование повторно. Если же результат подтвержден, а показатель превышает 104 КОЕ/мл, бактериурия (бактерии в моче) свидетельствует о таких заболеваниях:

• Поражение почек, в частности, пиелонефрит.
• Цистит.
• Уретрит.
• Воспалительный процесс в мочевыводящем канале, например, в результате перекрытия его конкрементом. Наблюдается при мочекаменной болезни.
• Простатит или аденома простаты.

В некоторых случаях бактерии в моче обнаруживаются при заболеваниях, не связанных с локальной инфекцией. Положительный анализ может быть при сахарном диабете, а также генерализованном поражении – сепсисе.

В норме ЖКТ населен колониями различных бактерий. В частности, здесь присутствуют:

• Бифидобактерии.
• Молочнокислые бактерии (лактобактерии).
• Энтерококки.
• Клостридии.
• Стрептококки.
• Стафилококки.
• Кишечная палочка.

Роль бактерий, которые составляют нормальную микрофлору, – защита кишечника от инфекций и обеспечение нормального пищеварения. Поэтому часто биоматериал из кишечника исследуется именно по причине подозрения на дисбактериоз, а не на наличие патогенных микроорганизмов.

Однако некоторые патогенные бактерии могут вызывать тяжелые заболевания, именно при попадании в ЖКТ. Среди таких болезней:

• Сальмонеллез.
• Холера.
• Ботулизм.
• Дизентерия.

Бактерии на коже

На коже, так же как и на слизистых носоглотки, в кишечнике и половых органах, в норме установлен баланс микрофлоры. Здесь живут бактерии – более 100 видов, среди которых часто обнаруживается эпидермальный и золотистый стафилококк, стрептококки. При пониженном иммунитете, а особенно у детей, они могут провоцировать кожные поражения, вызывать нагноения, фурункулы и карбункулы, стрептодермию, панариций и другие заболевания.

В подростковом возрасте активное размножение бактерий приводит к акне и угревой сыпи.

Главная опасность микробов на коже – возможность их попадания в кровяное русло, раны и прочие повреждения эпидермиса. В этом случае безобидные микроорганизмы на коже могут вызывать серьезные болезни, даже стать причиной сепсиса.

Болезни, вызванные бактериями

Бактерии – причина инфекций по всему организму. Они поражают дыхательные пути, вызывают воспалительные процессы на коже, становятся причиной болезней кишечника и мочеполовой системы.

Болезни дыхательных путей и легких

Ангина

Ангина – острое поражение миндалин. Болезнь характерна для детского возраста.

Возбудитель:

• Стрептококки, реже стафилококки и другие формы бактерий.

Характерные симптомы:

• воспаление миндалин с белесым налетом на них, боль при глотании, осиплость голоса, высокая температура, отсутствие ринита.

Опасность болезни:

• если ангина пролечена недостаточно хорошо, ее осложнением может стать ревматоидное поражение сердца – вредные бактерии распространяются по крови и приводят к порокам клапанов сердца. В результате может развиваться сердечная недостаточность.

Коклюш – опасное инфекционное заболевание, поражающее в основном детей. Высокозаразно, бактерия передается воздушно-капельным путем, поэтому без достаточного уровня иммунизации населения легко вызывают эпидемии.

Возбудитель:

• Bordetella pertussis.

Характерные симптомы:

• болезнь поначалу протекает как обычная простуда, позже проявляется характерный приступообразный лающий кашель, который может не проходить на протяжении 2 месяцев, после приступа у ребенка может возникать рвота.

Опасность болезни:

• наиболее опасен коклюш для детей первого года жизни, поскольку может вызывать остановки дыхания и летальный исход. Характерными осложнениями являются пневмония, бронхит, ложный круп. От сильных приступов кашля крайне редко может возникнуть кровоизлияние в мозг или пневмоторакс.

Пневмония

Воспаление легких могут вызывать бактерии и вирусы, а также некоторые грибки. Бактериальная пневмония – наиболее частое осложнение вирусных респираторных инфекций, может развиваться после гриппа. Также размножение бактерий в легких характерно для лежачих больных, пожилых людей, пациентов с хроническими болезнями легких и нарушениями дыхания, при обезвоживании организма.

Возбудитель:

• Стафилококки, пневмококки, синегнойная палочка и другие.

Характерные симптомы:

• сильное повышение температуры (до 39°С и выше), кашель с обильной влажной мокротой зеленоватого или желтоватого цвета, боль в грудной клетке, затрудненное дыхание, чувство нехватки воздуха.

Опасность болезни:

• зависит от возбудителя. При недостаточном лечении возможны остановки дыхания и летальный исход.

Туберкулез

Туберкулез – одна из наиболее опасных болезней легких, которая сложно поддается лечению. В России туберкулез с 2004 года является социально значимым заболеванием, поскольку количество инфицированных значительно выше, чем в развитых странах. Еще в 2013 году фиксировалось до 54 случаев заражения на 100 тысяч человек.

Возбудитель:

• микобактерия, палочка Коха.

Характерные симптомы:

• болезнь может долго не проявляться, после возникает кашель, общее недомогание, человек худеет, наблюдается субфебрильная температура (37-38°С) на протяжении месяца и более, болезненный румянец. Позже появляется кровохаркание и сильные боли.

Опасность болезни:

• особенности бактерий, вызывающих туберкулез, – это развитие устойчивости к антибиотикам. Поэтому инфекция тяжело лечится и может приводить к смерти или инвалидности. Частые осложнения – заболевания сердца.

Дифтерия – инфекционное заболевание, которое в 90% случаев поражает верхние дыхательные пути. Особенно опасна дифтерия для маленьких детей.

Возбудитель:

• Corynebacterium diphtheriae (бацилла Леффлера).

Характерные симптомы:

• боль при глотании, гиперемия миндалин и специфические белые пленки на них, увеличение лимфоузлов, затрудненное дыхание, высокая температура, общая интоксикация организма.

Опасность болезни:

• без своевременного лечения дифтерия приводит к летальному исходу. Клетка бактерии способна вырабатывать экзотоксин, поэтому заболевший может умереть от отравления, при котором поражается сердце и нервная система.

Кишечные инфекции

Сальмонеллез

Сальмонеллез – одна из самых распространенных кишечных инфекций, которая может протекать в разных формах. Иногда бактерии вызывают тяжелые поражения, но бывают случаи, когда заболевание проходит в легкой форме или вообще не проявляется симптомами.

Возбудитель:

• Сальмонеллы.

Характерные симптомы:

• высокая температура (до 38-39°С), озноб, боли в животе, рвота, диарея, сильная интоксикация организма, при которой человек резко ослабевает.

Опасность болезни:

• Зависит от формы течения, при тяжелой инфекции токсины бактерий могут приводить к почечной недостаточности или перитониту. Для детей опасно обезвоживание.

Дизентерия

Дизентерия – кишечная инфекция, которой подвержены люди всех возрастов. Наиболее часто фиксируется в летний жаркий период.

Возбудитель:

• 4 вида бактерий шигелла.

Характерные симптомы:

• Жидкий стул темно-зеленого цвета с примесями крови и гноя, тошнота, головные боли, снижение аппетита.

Опасность болезни:

• обезвоживание, которое приводит к присоединению различных воспалений, а также интоксикации организма. При правильном лечении, хорошем иммунитете и достаточном приеме жидкости жизнь бактерий рода шигелла прекращается за 7-10 дней. В противном случае возможно тяжелое осложнение – прободение кишечника.

Гонорея

Гонорея передается исключительно при половом контакте, но в редких случаях инфекция может попасть от матери к ребенку при родах (у младенца развивается конъюнктивит). Размножение бактерий, вызывающих гонорею, возможно в анальном отверстии или горле, но чаще всего болезнь поражает половые органы.

Возбудитель:

• Гонококк.

Характерные симптомы:

• возможно бессимптомное течение болезни: у мужчин в 20%, у женщин – более чем 50%. При острой форме наблюдаются боли при мочеиспускании бело-желтые выделения из полового члена и влагалища, жжение и зуд.

Опасность болезни:

• если инфекция не лечится, она может вызывать бесплодие, а также приводить к поражению кожи, суставов, сердечно-сосудистой системы, печени и головного мозга.

Сифилис

Сифилис отличается медленным прогрессированием, симптомы проявляются постепенно и развиваются не быстро. Характерное течение заболевания – чередование обострений и ремиссий. Бытовое заражение многие врачи ставят под сомнение, в подавляющем большинстве случаев бактерии человеку передаются половым путем.

Возбудитель:

• Бледная трепонема.

Характерные симптомы:

• на первой стадии на половых органах возникает язва, которая самостоятельно заживает за 1-1,5 месяца, наблюдается увеличение лимфоузлов. После, через 1-3 месяца, по всему телу появляется бледная сыпь, больной ощущает слабость, может повышаться температура, симптомы напоминают грипп.

Опасность болезни:

• болезнетворные бактерии со временем приводят к развитию третичного сифилиса (30% от всех зараженных), который поражает аорту, головной и спиной мозг, кости и мышцы. Возможно развитие поражения нервной системы – нейросифилис.

Хламидиоз

Хламидиоз – инфекция, передающаяся половым путем, которая часто протекает в бессимптомной форме. Кроме этого, болезнетворные бактерии сложно обнаружить, для диагностики назначается анализ ПЦР.

Возбудитель:

• Хламидии.

Характерные симптомы:

• при острой форме наблюдаются выделения из половых органов (чаще прозрачные), боль при мочеиспускании, кровяные выделения.

Опасность болезни:

• у мужчин – воспаление придатка яичка, у женщин – воспаления матки и придатков, бесплодие, синдром Рейтера (воспаление мочеиспускательного канала).

Менингококковая инфекция

Менингококковая инфекция – группа заболеваний, вызванных одним возбудителем, но протекающих в разной форме. Человек может быть бессимптомным носителем бактерии, а в других случаях микроб вызывает генерализованную инфекцию, приводящую к смерти.

Возбудитель:

• Менингококк.

Характерные симптомы:

• варьируются от тяжести болезни. Инфекция может проявляться в виде легкой простуды, в тяжелых случаях развивается менингококцемия, характеризующаяся острым началом болезни, появлением красной сыпи (не исчезает при надавливании), повышается температура, наблюдается спутанность сознания.

Опасность болезни:

• при тяжелой форме развивается некроз тканей, возможна гангрена пальцев и конечностей, поражения головного мозга. При развитии инфекционно-токсического шока быстро наступает смерть.

Столбняк

Столбняк – опасная инфекция, которая развивается в ранах на коже. Возбудитель образовывает споры бактерий, в виде которых и находится во внешней среде. При попадании в рану быстро прорастает. Поэтому любые серьезные травмы требуют профилактики развития инфекции – введения противостолбнячной сыворотки.

Возбудитель:

• Столбнячная палочка.

Характерные симптомы:

• столбняк поражает ЦНС, вначале проявляется тоническим напряжением мышц челюсти (человеку сложно говорить, разжимать рот), позже распространяется на все тело, больной выгибается из-за гипертонуса мышц, в конце развивается нарушение дыхания.

Опасность болезни:

• главная опасность – токсин, который выделяет бактерия, именно он приводит к тяжелым симптомам. В результате отравления происходит тоническое напряжение всех мышц, в том числе диафрагмы и межреберных мышц, вследствие чего человек не может дышать и погибает от гипоксии.

Лечение бактериальных болезней

Любая бактериальная инфекция нуждается в плановом лечении, ведь бактерии могут вызывать серьезные поражения организма. Только врач выбирает подходящую схему терапии, которая зависит не только от типа заболевания, но и от тяжести течения.

Антибиотики

Основой лечения всех инфекций, вызванных вредными бактериями, считаются антибиотики. Со времени открытия пенициллина в 20-х годах ХХ века многие заболевания удалось перевести из разряда смертельных в излечимые. Уменьшилось количество осложнений после операций, а , от которой умирал каждый четвертый, осталась опасной болезнью только для людей из групп риска.

Современные антибиотики можно разделить на две группы:

• Бактерицидные – убивают болезнетворные бактерии.
• Бактериостатические – замедляют рост, прекращают размножение бактерий.

Первые обладают более выраженным эффектом, однако именно лекарства из второй группы назначаются чаще, поскольку, как правило, вызывают меньше осложнений.

Также принято делить лекарства по спектру действия:

• Антибиотики широкого спектра действия (пенициллины, тетрациклины, макролиды) применяют уничтожения разных видов бактерий. Они эффективны в том случае, когда лечение нужно начать срочно, еще до проведения анализов. Пенициллины чаще всего выписывают при респираторных бактериальных инфекциях.
• Антибиотики, активные по отношению к ограниченному количеству видов бактерий (часто назначаются при туберкулезе и других специфических инфекциях).

Любые антибиотики нужно обязательно принимать курсом, поскольку при прерывании лечения оставшиеся живые бактерии быстро восстанавливают численность колонии.

Проблемы применения антибиотиков

Несмотря на повсеместное применение антибиотиков, сегодня врачи ищут альтернативные препараты для лечения бактериальных инфекций. Связано это с несколькими существенными недостатками этих лекарств:

• Развитие резистентности у бактерий.

Многие микроорганизмы выработали механизмы защиты от препаратов, и применение классических антибиотиков является уже неэффективным. Например, пенициллины первого поколения, которые активно боролись против стафилококков и стрептококков, сегодня не используются. Золотистый стафилококк научился синтезировать фермент пенициллиназу, который разрушает антибиотик. Особую опасность представляют новые штаммы бактерий, которые выработали устойчивость к лекарствам последних поколений – так называемые супербактерии. Самым известным из них является метициллинрезистентный золотистый стафилококк. Также резистентность быстро развивает синегнойная палочка и энтерококки.

• Использование антибиотиков широкого спектра приводит к дисбактериозу.

После такого лечения существенно нарушается баланс микрофлоры, часто развиваются осложнения, организм ослаблен не только болезнью, но и действием лекарств. Применение медикаментов ограничено среди некоторых групп населения: беременные, дети, пациенты с поражениями печени и почек и другие категории.

Бактериофаги

Альтернативой антибиотикам могут стать бактериофаги – вирусы, которые убивают конкретный класс бактерий. Среди преимуществ таких лекарств:

• Низкая вероятность развития резистентности, поскольку бактериофаги – организмы, которые живут на Земле несколько миллиардов лет и продолжают поражать клетки бактерий.
• Не нарушают микрофлору, поскольку являются специализированными лекарствами – эффективные только по отношению к конкретному виду микроорганизмов.
• Могут применяться людьми из групп риска.

Препараты, содержащие бактериофаги, сегодня уже есть в аптеках. Но все же пока такая терапия проигрывает антибиотикам. Многие болезни требуют незамедлительного лечения, а значит, нужны медикаменты широкого спектра действия, бактериофаги же узкоспециализированы – могут назначаться только после определения возбудителя. Кроме этого, известные на сегодняшний день вирусы не способны уничтожать такой большой перечень болезнетворных бактерий, как антибиотики.

Другие методы лечения

ВОЗ не рекомендует использовать антибиотики при всех видах бактериальных инфекций. В том случае если микроб не обладает высокой патогенностью, а болезнь протекает без осложнений, достаточно симптоматического лечения – использования жаропонижающих, обезболивающих, витаминных комплексов, обильного питья и прочего. Часто иммунная система сама может подавить размножение колонии патогенных микроорганизмов. Однако в этом случае пациент должен находиться под контролем врача, который будет принимать решение о целесообразности того или иного метода терапии.

От многих смертельно опасных бактериальных инфекций разработаны эффективные вакцины. Прививки рекомендованы от таких заболеваний:

• Туберкулез.
• Гемофильная инфекция.
• Пневмококковая инфекция.
• Дифтерия (используется анатоксин – вакцина, которая помогает вырабатывать антитела к токсину бактерии).
• Столбняк (используется анатоксин).

Бактерии, питание и пищеварение

Одни живые бактерии в продуктах могут восстановить микрофлору кишечника, помочь пищеварительному тракту и избавить от токсинов. Другие же, напротив, попадая с пищей в ЖКТ, вызывают опасные инфекции и серьезные отравления.

• Патогенные бактерии часто размножаются в продуктах с нарушениями правил хранения. И особенно опасны здесь размножающиеся анаэробные бактерии, которые легко увеличивают численность даже в товарах в герметичной упаковке и консервах.
• Еще один путь загрязнения продуктов – через немытые руки или инвентарь (ножи, разделочные доски и прочее). Поэтому пищевое отравление легко получить после уличной еды, которая готовилась без соблюдения санитарных норм.
• Недостаточная термическая обработка или ее отсутствие также повышают вероятность размножения разных болезнетворных форм бактерий.

Лекарства с живыми бактериями

Препараты с полезными живыми бактериями часто рекомендуются диетологами при различных нарушениях работы желудочно-кишечного тракта. Они помогают при вздутиях живота, метеоризме, тяжести, плохом усвоении пищи, частых отравлениях.

В том случае если дисбактериоз выражен сильно, врач может порекомендовать курс препаратов для восстановления микрофлоры.

• Пробиотики – препараты, содержащие живые полезные бактерии.

Лекарство выпускается в капсулах с оболочкой, которая защищает колонии микроорганизмов и помогает доставить их к кишечнику в живом виде.

• Пребиотики – углеводные препараты, которые содержат питательные вещества для полезных бактерий.

Такие лекарства назначаются в том случае, если кишечник населен бифидо- и лактобактериями, но их колонии недостаточно большие.

Молочнокислые бактерии – это обширная группа микроорганизмов, которые способны перерабатывать глюкозу с выделением молочной кислоты. На деле это значит, что именно такие микробы участвуют в процессе сбраживания молока – с их помощью создаются все кисломолочные продукты. Пища дольше не портится именно благодаря молочнокислым бактериям – кислая среда, которую они создают, препятствует росту болезнетворных микроорганизмов. Такие же защитные функции они проявляют и в кишечнике человека.

Основные продукты, в которых присутствуют молочнокислые бактерии:

• Йогурт без добавок.
• Закваски, кефир и другие кисломолочные напитки.
• Ацидофильное молоко.
• Твердые сыры.
• Квашеная капуста.

Таблицы основных бактерий

Болезнетворные бактерии

Бактерии в таблице представлены по основным видам микробов, способных вызывать болезни. При этом многие из них включают также непатогенные или условно-патогенные бактерии.

Название	бактерии	Тип дыхания		Болезни, которые провоцируют бактерии
Стафилококки		Факультативные анаэробы		Золотистый стафилококк провоцирует большинство гнойных заболеваний. В том числе: поражения кожи, пневмонию, сепсис. Эпидермальный стафилококк вызывает гнойные осложнения в послеоперационном периоде, а сапрофитный – цистит и уретрит (обнаруживаются бактерии в моче).
Стрептококки		Факультативные анаэробы		Скарлатина, ревматизм (острая ревматическая лихорадка), ангина, фарингит, пневмония, эндокардит, менингит, абсцесс.
Клостридии		Анаэробные бактерии		Бактерии могут входить в состав здоровой микрофлоры. При этом некоторые виды способны выделять сильнейший из известных ядов – экзотоксин ботулотоксин. К клостридиям относятся возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма.
		Аэробы, факультативные анаэробы		Некоторые виды бактерий вызывают сибирскую язву и кишечные инфекции. К роду относится и кишечная палочка – представитель здоровой микрофлоры.
Энтерококки		Факультативные анаэробы		Инфекции мочевыводящих путей, эндокардит, менингит, сепсис.

Полезные бактерии

Таблица бактерий представляет жизненно важные для человека виды микробов.

Название	Форма бактерий	Тип дыхания	Польза для организма
Бифидобактерии		Анаэробы	Бактерии человека, входящие в микрофлору кишечника и влагалища, помогают нормализовать пищеварение (препараты с бифидобактериями назначаются при диарее), усваивать витамины. Особенность бактерий в том, что они препятствуют размножению стафилококков, шигеллы, грибка кандида.
	Кокки, палочки	Аэробы, требующие пониженной концентрации кислорода (микроаэрофильные бактерии)	Группа бактерий, которая объединена по одной характеристике – способность вызывать молочнокислое брожение. Используются в пищевой промышленности, входят в состав пробиотиков.
Стрептомицеты	Бактерии способны образовывать нити, наподобие грибного мицелия		Микроорганизмы обитают в почве и морской воде. Важную роль бактерии играют в фармакологии. Используются человеком для производства антибиотиков: стрептомицина, эритромицина, тетрациклина, ванкомицина. В частности, стрептомицин долгое время был основным противотуберкулезным лекарством. Также используются для производства противогрибковых (нистатин) и противоопухолевых (даунорубицин) препаратов.

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Существуют ли лекарственные средства, не вызывающие побочных эффектов и осложнений, высокоэффективные и безопасные? Ближе всего к этим идеальным характеристикам подобрались пробиотические препараты (из живых микроорганизмов - симбионтов человека) и бактериофаги (вирусы бактерий). При введении в организм человека они вступают в борьбу за существование с возбудителями инфекционных заболеваний или, в случае бактериофагов, по-партизански разлагают их изнутри. Пробиотики и фаги с разной специфичностью влияют на патогенные бактерии, все процессы развиваются в пределах микробиоценоза определенной области человеческого тела и направлены на сохранение среды обитания, иначе говоря, на подержание гомеостаза. Пробиотики и фаги обычно применяют по отдельности, но перспективным может оказаться их совместное использование.

Обратите внимание!

Спонсором номинации «Лучшая статья о механизмах старения и долголетия» является фонд «Наука за продление жизни ». Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon .

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science .

Клин клином выбивают.

Народная мудрость

Биотехнология - медицине

В современной медицинской практике используется большое количество средств, получаемых благодаря жизнедеятельности микроорганизмов. Сюда относятся витамины, ферменты, генно-инженерные гормоны и интерфероны, заменители крови и, конечно же, антибиотики. Собственно, даже медицинский спирт - этот универсальный антисептик, народный анальгетик и антидепрессант - является продуктом бродильного метаболизма дрожжевых грибков. Традиционные и новые высокоэффективные, различные по структуре и механизму действия природные и химически модифицированные лекарственные препараты, в создании которых участвовали микроорганизмы, применяются для лечения различных заболеваний.

Когда лекарство опаснее болезни

В практике применения лекарственных средств врачу приходится встречаться с так называемыми побочными явлениями, которые могут развиваться наряду с основным действием лекарства и ограничивать возможности его применения. Побочные реакции особенно часто возникают в случаях применения лекарств, обладающих многосторонним фармакологическим эффектом (вспомним тот же этиловый спирт), тогда как цель лечения достигается благодаря использованию лишь некоторых сторон фармакодинамики данного лекарства.

Особенного внимания заслуживают в этом смысле антибиотики, поскольку они являются препаратами выбора при лечении большинства инфекционных заболеваний, а назначению антибиотиков далеко не всегда предшествует проведение необходимых микробиологических исследований. Нередки случаи нерационального применения антибиотиков широкого спектра действия, нарушения пациентами схем приема препаратов, а то и вовсе бесконтрольного самолечения. И даже при правильном использовании антибактериальное действие антибиотиков распространяется не только на патогенную, но и на нормальную микробную флору организма. Под действием антибиотиков гибнут бифидобактерии , лактобациллы , симбиотические штаммы кишечной палочки и другие полезные микробы. Освободившиеся экологические ниши тут же заселяют условно-патогенные бактерии и грибки (как правило, обладающие резистентностью к антибиотикам), которые до этого присутствовали на коже и в нестерильных полостях организма в незначительном количестве - их размножение сдерживалось нормальной микрофлорой. Антибиотикотерапия, например, может способствовать превращению мирных сапрофитных дрожжеподобных грибков Candida albicans (рис. 1), обитающих на слизистых оболочках полости рта, трахеи и кишечника, в бурно размножающиеся микроорганизмы, вызывающие ряд местных и общих поражений.

Рисунок 1. Дрожжеподобные грибки Candida albicans и последствия их активного размножения. а - Клетки Candida albicans под электронным микроскопом. б - Проявления кандидоза. Рисунки с сайтов velvet.by и www.medical-enc.ru .

В основе других побочных эффектов могут лежать индивидуальные особенности взаимодействия организма с антибиотиком: непереносимость препарата может иметь аллергическую или псевдоаллергическую природу, быть следствием ферментопатий или попадать в загадочную категорию идиосинкразий (до выяснения механизма непереносимости).

Пробиотики вместо антибиотиков?

В настоящее время перед медицинской наукой и органами охраны здоровья всего мира стоит ответственная задача - создание эффективных антибактериальных препаратов, вызывающих как можно менее выраженные побочные реакции.

Одним из возможных решений проблемы является разработка и широкое фармакотерапевтическое использование препаратов на основе живых культур представителей нормальной микрофлоры (пробиотиков ) для коррекции микробиоценозов человека и для лечения патологических состояний. Применение бактериальных препаратов основано на понимании роли нормальной микрофлоры организма в процессах, обеспечивающих неспецифическую резистентность к инфекциям, в формировании иммунного ответа, а также на установлении антагонистической роли нормофлоры и ее участия в регуляции метаболических процессов .

Основоположником теории пробиотиков считают И.И. Мечникова . Он полагал, что сохранение здоровья человека и продление молодости во многом зависит от обитающих в кишечнике молочнокислых бактерий, способных подавлять процессы гниения и образования токсичных продуктов. Еще в 1903 году Мечников предложил практическое использование микробных культур-антагонистов для борьбы с болезнетворными бактериями.

По некоторым данным, термин «пробиотики» был введен Вернером Коллатом в 1953 году, затем его неоднократно и по-разному толковали как ученые, так и регулирующие организации. Коллат назвал пробиотиками вещества, необходимые для развития здорового организма, своего рода «промоторы жизни» - в противоположность антибиотикам. С концовкой этого утверждения соглашались также Лилли и Стилвелл, которым часто приписывают изобретение термина, однако они уточняли, что пробиотики представляют собой вещества, вырабатываемые одними микроорганизмами и стимулирующие рост других. Подавляющее же большинство определений вращалось вокруг принятия жизнеспособных микробов с целью модуляции кишечной микрофлоры. Согласно консенсусной трактовке экспертного совета ВОЗ и ФАО , пробиотики представляют собой живые микроорганизмы, которые при принятии в достаточном количестве приносят пользу здоровью . Существенный вклад в развитие современной концепции пробиотиков внес известный биохимик, специалист по питанию животных Марсель Ванбелле . Т.П. Лайонс и Р.Дж. Фэллон в 1992 году назвали наше время «наступающей эпохой пробиотиков» (и не ошиблись, судя по невероятному росту их продаж - Ред. ) .

По сравнению с традиционными антибактериальными препаратами пробиотики имеют ряд преимуществ: безвредность (однако не при всех диагнозах и не для всех пациентов - Ред. ), отсутствие побочных реакций, аллергизации и отрицательного воздействия на нормальную микрофлору. В то же время авторы ряда исследований связывают прием этих биопрепаратов с выраженным клиническим эффектом при лечении (долечивании) острых кишечных инфекций. Важной особенностью пробиотиков, по некоторым данным, является их способность модулировать иммунные реакции, оказывать в ряде случаев противоаллергическое действие, регулировать пищеварение.

В настоящее время в медицине широко используют ряд подобных бактериальных препаратов. Одни из них содержат бактерии, постоянно обитающие в организме человека («Лактобактерин », «Бифидумбактерин », «Колибактерин », «Бификол »), другие состоят из микроорганизмов, не являющихся «резидентами» человеческого тела, но способных на определенное время колонизировать слизистые оболочки или раневые поверхности, создавая на них защитную биопленку (рис. 2) и вырабатывая вещества, губительные для патогенных бактерий. К таким препаратам относятся, в частности, «Биоспорин » на основе сапрофитной бактерии Bacillus subtilis и «А-бактерин», состоящий из живых клеток зеленящего аэрококка - Aerococcus viridans .

Полезный микроб - аэрококк

Некоторых аэрококков (рис. 3) относят к условно-патогенным микробам, поскольку они способны вызывать заболевания у животных (например, гаффкемию у омаров) и людей с иммунодефицитами. Аэрококки часто обнаруживаются в воздухе больничных палат и на предметах медицинского назначения, выделяются от больных со стрептококковыми и стафилококковыми инфекциями и к тому же имеют определенное морфологическое сходство с этими опасными бактериями.

Рисунок 3. Клетки и колонии аэрококков. а - Бактерии под обычным световым микроскопом. б - Бактерии под электронным микроскопом. Видны округлые клетки, расположенные парами и тетрадами. в - Колонии аэрококков на питательной среде с добавлением крови. Зеленое окрашивание вокруг колоний - результат частичного разрушения гемоглобина. Фото (а) с сайта codeofconduc.com , (б) и (в) - сделаны авторами статьи.

Рисунок 4. Подавление аэрококками роста патогенных бактерий. Зоны значительной задержки роста зарегистрированы при культивировании вибрионов, стафилококков, дифтерийной палочки, провиденции. Синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa ) к антагонистическому действию аэрококков устойчива. Фото авторов статьи.

Но коллективу кафедры микробиологии Днепропетровской медицинской академии удалось выявить среди аэрококков штамм не просто безвредный для человека, но и проявляющий выраженную антагонистическую активность в отношении широкого спектра возбудителей инфекционных болезней. Так был разработан и внедрен препарат, не имеющий аналогов в мировой практике, - пробиотик «А-бактерин » для наружного и перорального применения, который не уступает по своему воздействию на микрофлору человека дорогостоящим препаратам антибиотического направления (рис. 4).

Антагонистические свойства аэрококков связаны с продукцией перекиси водорода (вещества, широко применяемого в медицине в качестве антисептика) - стабильным признаком производственного штамма А. viridans , из которого готовится «А-бактерин». Другим бактерицидным веществом, продуктом метаболизма аэрококков, является супероксидный радикал (рис. 5), образуемый этими бактериями при окислении молочной кислоты. Причем способность аэрококков окислять молочную кислоту очень важна в случае применения препарата в стоматологии, так как одной из причин кариеса является молочная кислота, образуемая стрептококками.

Рисунок 5. Бактерицидные вещества, образуемые аэрококками: перекись водорода (а ) и супероксидный радикал (б ) . Рисунок с сайта tofeelwell.ru .

В культуральной жидкости аэрококков был выявлен низкомолекулярный кислотоустойчивый и термостабильный пептид виридоцин , обладающий широким спектром антагонистической активности в отношении тех микроорганизмов, которые чаще всего вызывают госпитальные инфекции и участвуют в формировании физиологического и патологического микробиоценоза кишечника человека . Кроме того, А. viridans продуцирует во внешнюю среду пептид аэроцин *, способный убивать дрожжеподобные грибки. Использование «А-бактерина» с йодидом калия и этонием эффективно при урогенитальных кандидозах, так как обеспечивает направленное повреждение мембран кандид . Тот же эффект достигается в случае применения препарата как средства профилактики кандидозов, возникающих, например, вследствие угнетения иммунитета при ВИЧ-инфекции .

* - Наряду с продукцией перекиси водорода (за счет НАД-независимой лактатдегидрогеназы), а в присутствии иодида калия и образованием гипойодида (за счет глутатионпероксидазы) с более выраженным, чем у пероксида водорода, бактерицидным действием, аэрококки располагают и неоксидными компонентами антагонистической активности. Они образуют низкомолекулярный термостабильный пептид аэроцин, относящийся к классу микроцинов, активный в отношении протеев, стафилококков, эшерихий и сальмонелл. Аэроцин был выделен из культуральной жидкости методами высаливания, электродиализа и бумажной хроматографии, после чего был установлен его аминокислотный состав и показана терапевтическая эффективность при экспериментальной сальмонеллезной инфекции у мышей . Аэрококкам также свойственна адгезия к эпителиальным и некоторым другим клеткам, то есть противодействие патогенным бактериям идет в том числе на уровне биопленок и колонизационной резистентности.

Кроме способности подавлять размножение патогенных бактерий, «А-бактерин» способствует регенерации поврежденной ткани, проявляет адъювантное действие, стимулирует фагоцитоз и может быть рекомендован больным, сенсибилизированным к антибиотикам и химиотерапевтическим средствам. Сегодня «А-бактерин» успешно применяется для лечения ожоговых и хирургических ран, для профилактики и лечения диареи, а также в стоматологической, урологической и гинекологической практике. Перорально «А-бактерин» используется для коррекции микрофлоры кишечника, профилактики и лечения кишечных инфекций, коррекции отдельных биохимических показателей (холестеринового профиля и уровня молочной кислоты) и активации иммунитета . Другие пробиотики тоже широко применяются для лечения и профилактики кишечных инфекций, особенно у детей раннего возраста, находящихся на искусственном вскармливании . Пользуются популярностью и пищевые продукты, содержащие живые пробиотические культуры.

Лечебные вирусы

При лечении инфекций важно создать высокую концентрацию антимикробного препарата именно в месте локализации возбудителя. Применяя антибиотики в виде таблеток или инъекций, добиться этого довольно трудно. Но в случае фаготерапии достаточно, если в инфекционный очаг доберутся хотя бы одиночные бактериофаги. Обнаружив патогенные бактерии и проникнув в них, фаги начинают очень быстро размножаться. С каждым циклом размножения, который длится около получаса, количество фагов возрастает в десятки, а то и сотни раз. После разрушения всех клеток возбудителя фаги более не способны размножаться и, благодаря своим мелким размерам, беспрепятственно выводятся из организма вместе с другими продуктами распада.

Пробиотики и фаги вместе

Бактериофаги хорошо зарекомендовали себя в профилактике и лечении кишечных инфекций и гнойно-воспалительных процессов. Возбудители этих заболеваний часто приобретают устойчивость к антибиотикам, но остаются чувствительными к фагам . В последнее время ученых заинтересовала перспектива совместного использования бактериофагов и пробиотиков. Предполагается, что при назначении такого комплексного препарата сначала фаг уничтожает патогенные бактерии, а потом освободившуюся экологическую нишу заселяют полезные микроорганизмы, формируя стабильный микробиоценоз с высокими защитными свойствами. Такой подход уже был опробован на сельскохозяйственных животных . Вероятно, он войдет и в медицинскую практику.

Возможно и более тесное взаимодействие в системе «бактериофаг + пробиотик». Известно, что бактерии - представители нормальной микрофлоры человека - способны адсорбировать на своей поверхности различные вирусы, не позволяя им проникнуть в клетки человека . Оказалось, что таким же образом могут адсорбироваться и бактериофаги: они не способны внедриться в клетку устойчивой к ним бактерии, но используют ее как «транспортное средство» для перемещения в организме человека. Такое явление получило название транслокации бактериофагов .

Внутренняя среда организма, его ткани и кровь считаются стерильными. На самом деле через микроскопические повреждения слизистых оболочек бактерии-симбионты периодически проникают в кровяное русло (рис. 7), хотя и быстро там уничтожаются клетками иммунной системы и бактерицидными веществами . При наличии инфекционного очага барьерные свойства окружающих тканей часто нарушены, их проницаемость возрастает. Это повышает вероятность проникновения туда циркулирующих пробиотических бактерий вместе с прикрепившимися к ним фагами . В частности, у людей с инфекциями мочевыводящих путей, принимающих «А-бактерин» перорально, аэрококки обнаруживались в моче, причем их количество было стабильно низким, что говорило именно о переносе аэрококков, а не об их размножении в этих органах . Аэрококки и наиболее распространенные возбудители урологических инфекций относятся к совершенно разным группам бактерий, а значит, чувствительны к разным бактериофагам. Это открывает интересные перспективы для создания комплексного препарата, например, на основе А. viridans и фагов, поражающих кишечные бактерии . Такие разработки ведутся на кафедре микробиологии Днепропетровской медицинской академии, однако они пока не вышли за стадию лабораторного исследования.

Статья написана при участии Юргель Л.Г. и Кременчуцкого Г.Н.

От редакции

Редакция «Биомолекулы» обращает внимание читателей на то, что авторы статей из номинации «Своя работа» делятся важными и интересными деталями своих исследований, приводят собственный взгляд на ситуацию в своей отрасли. Коллектив же «Биомолекулы» не считает, что вопрос о целесообразности применения пробиотиков уже решен.

Результаты исследований подобных веществ, какими бы потрясающими они ни были, должны подтверждаться соответствующим образом: препарат должен пройти необходимые фазы клинических испытаний , чтобы медицинское сообщество могло признать его безопасным и эффективным лекарственным средством , и лишь после этого рекомендовать пациентам. Естественно, речь идет об испытаниях по международным нормам, а не так, как это иногда у нас бывает - на 12 пациентах сельского лазарета, заявивших, что им ну-просто-жуть-как-помогло. Неплохим ориентиром для врачей и пациентов было бы одобрение каких-либо пробиотических препаратов, например, американским FDA , но увы...

Пока же принимаемые внутрь пробиотики следует рассматривать не как лекарства, а как пищевые добавки . Причем заявленные производителем свойства препарата нельзя переносить на другие пробиотики: критичны штамм (не род и даже не вид) и количество колониеобразующих единиц . А еще нужно иметь в виду, что на такую продукцию влияет множество факторов, связанных с производством, условиями и сроками хранения, употреблением и пищеварением.

Крупнейшие контролирующие питание и лечение организации мира считают : пока не достаточно доказательств для утверждения, что пробиотики положительно влияют на здоровье (тем более всех поголовно, вне зависимости от исходного состояния этого самого здоровья). И не то чтобы контролеры были убеждены в неэффективности этих препаратов - просто, как правило, в проведенных медисследованиях они не усматривают достоверной причинно-следственной связи приема пробиотиков с позитивными изменениями. А еще стоит помнить о тех исследованиях, где какой-то пробиотик оказывался неэффективным или даже влиял отрицательно.

Так или иначе, потенциал у пробиотического направления есть - как минимум в профилактике и лечении разных энтеритов (если речь идет о пероральном приеме). Просто не всё так просто. Не так просто, как хотелось бы производителю, врачу и пациенту. Наверное, пробиотики на полках наших магазинов и аптек просто «родились немного недоношенными». Так что ждем от ученых-разработчиков и производителей убойных доказательств. А авторам статьи пожелаем успехов на этом нелегком поприще и, конечно, в поиске новых интересных свойств микроорганизмов.

Литература

1. Кременчуцкий Г.Н., Рыженко С.А., Волянский А.Ю., Молчанов Р.Н., Чуйко В.И. А-бактерин в лечении и профилактике гнойно-воспалительных процессов. Днепропетровск: Пороги, 2000. - 150 с.;
2. Vanbelle M., Teller E., Focant M. (1990). Probiotics in animal nutrition: a review . Arch. Tierernahr. 40 (7), 543–567;
3. Риженко С.А., Кременчуцький Г.М., Бредихіна М.О. (2008). Вплив рідкого пробіотику «А-бактерину» на мікробіоту кишечника . Медичні перспективи . 2 , 47–50;
4. Акилов О.А. (2000). Современные методы лечения кандидоза . Сайт «Русский Медицинский Сервер» .;
5. Edwards J.E. Jr., Bodey G.P., Bowden R.A., Büchner T., de Pauw B.E., Filler S.G. et al. (1997). International conference for development of consensus on the management and prevention of severe candidal infections . Clin. lnfect. Dis. 25 , 43–59;
6. Antoniskis D., Larsen R.A., Akil B., Rarick M.U., Leedom J.M. (1990). Seronegative disseminated Coccidioidomycosis in patients with HIV infection . AIDS . 4 , 691–693;
7. Jones J.L., Fleming P.L., Ciesielski C.A., Hu D.J., Kaplan J.E., Ward J.W. (1995). Coccidioidomycosis among persons with AIDS in the United States . J. Infect. Dis. 171 , 961–966;
8. Степанский Д.А., Рыженко С.А., Кременчуцкий Г.Н., Шарун О.В., Юргель Л.Г., Крушинская Т.Ю., Кошевая И.П. (2012). Неоксидные компоненты антагонистической активности аэрококков (НКА) . Аннали Мечниковського інституту . 4 , 9–10;
9. Ардатская М.Д. (2011). Пре- и пробиотики в коррекции микроэкологических нарушений кишечника . Фарматека . 12 , 62–68;
10. Бехтерева М.К., Иванова В.В. (2014). Место бактериофагов в терапии инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта . Педиатрия . 2 , 24–29;
11. Григорьева Г.И., Гордеева И.В., Кульчицкая М.А., Аникина Т.А. (2006). Эффективное применение биологических препаратов (пробиотики и бактериофаги) при лечении коров с острым течением эндометрита . Ветеринарная патология . 1 , 52–56;
12. Бондаренко В.М. (2013). Механизмы транслокации бактериальной аутофлоры в развитии эндогенной инфекции . Бюллетень оренбургского научного центра УРО РАН (электронный журнал) . 3 ;
13. Кременчуцкий Г.Н., Рыженко С.А., Юргель Л.Г. (2008). Явление транслокации E.coli (Hem + , Str r) . Труды XVI Международной конференции «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии, экологии» . 250–251;
14. Кутовий А.Б., Василишин Р.Й., Мешалов В.Д., Кременчуцкий Г.Н. (2002). Ентерально органа транслокація бактерій і генералізація інфекційного процесу в експерименті. Вісник наукових досліджень . 2 , 121–123;
15. Шарун А.В., Нікуліна О.О., Кременчуцький Г.М. (2005). Порівняльний аналіз біологічних властивостей аерококів, виділених із різних екологічних ніш організму людини . Медичні перспективи . 3 , 72–78;
16. Зимин А.А., Васильева Е.А., Васильева Е.Л., Фишман К.С., Скобликов Н.Э., Кременчуцкий Г.Н., Мурашев А.Н. (2009). Биобезопасность в фаговой и пробиотической терапии: проблемы и решения . Вестник новых медицинских технологий . 1 , 200–202..

Всем известно, что бактерии - самые древние жители планеты Земля. Они появились, согласно научным данным, от трех до четырех миллиардов лет назад. И долгое время были единственными и полноправными хозяевами Земли. Можно сказать, что с бактерий все началось. Грубо говоря, родословная всех ведется от них. Так что роль бактерий в жизни человека и природе (ее формировании) весьма значительна.

Ода бактериям

Их строение весьма примитивно - в большинстве своем это одноклеточные организмы, которые, очевидно, мало изменились за такое весьма продолжительное время. Они неприхотливы и могут выживать в экстремальных для других организмов условиях (нагревание до 90 градусов, замораживание, разреженная атмосфера, глубочайший океан). Живут они повсюду - в воде, почве, под землей, в воздухе, внутри других живых организмов. А в одном грамме почвы, например, могут быть обнаружены сотни миллионов бактерий. Поистине почти идеальные создания, существующие рядом с нами. Велика роль бактерий в жизни человека и природе.

Создатели кислорода

Знаете ли вы, что, скорее всего, без существования этих мелких организмов мы бы просто задохнулись? Потому что они (в основном цианобактерии, способные в результате фотосинтеза выделять кислород) в силу своей многочисленности производят огромное количество кислорода, поступающего в атмосферу. Особенно это становится актуальным в связи с вырубкой стратегически важных для всей Земли лесов. А некоторые другие бактерии выделяют углекислый газ, который необходим для дыхания растений. Но роль бактерий в жизни человека и природе не сводится только к этому. Есть еще несколько «видов деятельности», за которые бактериям можно смело давать

Санитары

В природе одна из функций бактерий - санитарная. Они поедают отмершие клетки и организмы, утилизируя ненужное. Получается, что бактерии для всего живого на планете работают своеобразными дворниками. В науке это явление называется сапротрофией.

Круговорот веществ

А еще одна важная роль - участие в в планетарном масштабе. В природе все вещества переходят от организма к организму. Иногда они находятся в атмосфере, иногда - в почве, поддерживая масштабный круговорот. Без бактерий эти составляющие могли бы концентрироваться где-нибудь в одном месте, а великие циклы прервались бы. Подобное происходит, например, с таким веществом, как азот.

Молочнокислая продукция

Молоко - издавна известный людям продукт. Но длительное его хранение стало возможным только в последнее время с изобретением методов консервации и холодильных установок. А со времен зарождения скотоводства человек неосознанно использовал бактерии для сквашивания молока и производства кисломолочных продуктов более длительного хранения, чем само молоко. Так, например, кефир в сухом виде мог храниться месяцами и использоваться в качестве сытной пищи при длительных переходах через пустынные местности. В этом плане неоценима роль бактерий в жизни человека. Ведь если этим организмам «предложить» молоко, они смогут произвести из него массу вкусных и незаменимых продуктов питания. Среди них: йогурт, простокваша, ряженка, сметана, творог, сыр. Кефир, конечно, делается в основном грибками, но и без участия бактерий здесь дело не обходится.

Великие повара

Но «пищеобразующая» роль бактерий в жизни человека не сводится только лишь к кисломолочным продуктам. Есть еще много привычных уже нам продуктов, которые производятся при помощи данных организмов. Это квашеная капуста, соленые (бочковые) огурцы, любимые многими соления и другие продукты.

Лучшие в мире "соседи"

Бактерии - самое многочисленное царство животных организмов в природе. Они живут везде - вокруг нас, на нас, даже - внутри нас! И они являются весьма полезными "соседями" для человека. Так, например, бифидобактерии укрепляют наш иммунитет, повышая сопротивляемость организма многим болезням, помогают пищеварению и делают еще массу нужных вещей. Таким образом, роль бактерий в жизни человека как хороших "соседей" столь же неоценима.

Производство нужных веществ

Ученые смогли так поработать с бактериями, что они в результате стали выделять нужные для человека вещества. Часто этими веществами являются лекарства. Так что лечебная роль бактерий в жизни человека также велика. Некоторые современные лекарства произведены ими или основаны на их действии.

Роль бактерий в промышленности

Бактерии - великие биохимики! В современной промышленности широко используется это их свойство. Так, например, в последние десятилетия производство биогаза в некоторых странах достигает серьезных масштабов.

Отрицательная и положительная роль бактерий

Но эти микроскопические одноклеточные могут быть не только помощниками человека и сосуществовать с ним в полном согласии и мире. Самая большая опасность, которую они таят в себе, - это инфекционные Поселяясь внутри нас, отравляя ткани нашего организма, они, безусловно, являются вредными, иногда смертельными для человека. Среди самых известных опасных болезней, вызываемых бактериями, - чума, холера. Менее опасны ангина и воспаление легких, например. Таким образом, некоторые бактерии могут представлять существенную опасность для человека, если они болезнетворные. Поэтому ученые и врачи всех времен и народов стараются «держать под контролем» эти вредоносные микроорганизмы.

Порча продуктов бактериями

Если мясо протухшее, а суп прокисший, наверняка, это «дело рук» бактерий! Они там заводятся и фактически «съедают» эти продукты до нас. После чего для человека эти блюда уже не представляют пищевой ценности. Остается только выбросить!

Итоги

При ответе на вопрос, какую роль играют бактерии в жизни человека, можно выделить и положительные, и отрицательные моменты. Однако, очевидно, что положительных свойств бактерий гораздо больше, чем негативных. Все дело в разумном контроле человека над этим многочисленным царством.

Введение

Современная биотехнология опирается на достижения естествознания, техники, технологии, биохимии, микробиологии, молекулярной биологии, генетики. Биологические методы используются в борьбе с загрязнением окружающей среды и вредителями растительных и животных организмов. К достижениям биотехнологии можно также отнести применение иммобилизованных ферментов, получение синтетических вакцин, использование клеточной технологии в племенном деле.

Бактерии, грибы, водоросли, лишайники, вирусы, простейшие в жизни людей играют значительную роль. С давних времен люди использовали их в процессах хлебопечения, приготовления вина и пива, в различных производствах.

Микроорганизмы помогают людям в производстве эффективных питательных белковых веществ и биологического газа. Их используют при применении биотехнических методов очистки воздуха и сточных вод, при использовании биологических методов уничтожения сельскохозяйственных вредителей, при получении лечебных препаратов, при уничтожении утильсырья.

Основная цель данной работы – изучить методы и условия культивирования микроорганизмов

· Ознакомиться с областями применения микроорганизмов

· Изучить морфологию и физиологию микроорганизмов

· Изучить основные виды и состав питательных сред

· Дать понятие и ознакомиться с биореактором

· Раскрыть основные методы культивирования микроорганизмов

Морфология и физиология микроорганизмов

Морфология

Классификация микроорганизмов

Бактерии

Бактерии - это одноклеточные прокариотные микроорганизмы. Ве­личина их измеряется в микрометрах (мкм). Различают три основные формы: шаровидные бактерии - кокки, палочковидные и извитые.

Кокки (греч. kokkos - зерно) имеют шаровидную или слегка вытя­нутую форму. Различаются между собой в зависимости от того, как они располагаются после деления. Одиночно расположенные кокки - мик­рококки, расположенные попарно - диплококки. Стрептококки де­лятся в одной плоскости и после деления не расходятся, образуя цепоч­ки (греч. streptos - цепочка). Тетракокки образуют сочетания из четырех кокков в результате деления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, сарцины (лат. sarcio - связывать) образуются при делении в трех взаимно перпендику­лярных плоскостях и имеют вид скоплений по 8-16 кокков. Стафило­кокки в результате беспорядочного деления образуют скопления, напо­минающие гроздь винограда (греч. staphyle - виноградная гроздь).

Палочковидные бактерии (греч. bacteria - палочка), способные образовывать споры, называют бациллами в том случае, если спора не шире самой палочки, и клостридиями, если диаметр споры превышает диаметр палочки. Палочковидные бактерии, в отличие от кокков, разнообразны по ве­личине, форме и расположению клеток: короткие (1 -5 мкм) толстые, с зак­ругленными концами бактерии кишечной группы; тонкие, слегка изогну­тые палочки туберкулеза; располагающиеся под углом тонкие палочки дифтерии; крупные (3-8 мкм) палочки сибирской язвы с "обрубленными" концами, образующие длинные цепочки - стрептобациллы.

К извитым формам бактерий относятся вибрионы, имеющие слегка изогнутую форму в виде запятой (холерный вибрион) и спириллы, состоящие из нескольких завитков. К извитым формам также относятся кампилобактеры, похожие под микроскопом на крылья летящей чайки.

Структура бактериальной клетки.

Структурные элементы бактери­альной клетки можно условно разделить на:

а) постоянные структурные элементы - имеются у каждого вида бактерий, в течение всей жизни бакте­рии; это клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид;

Б) непостоянные структурные элементы, которые способны обра­зовывать не все виды бактерий, а те бактерии, которые образуют их, могут терять их и вновь приобретать в зависимости от условий существования. Это капсула, включения, пили, споры, жгутики.

Рис. 1.1. Структура бактериальной клетки

Клеточная стенка покрывает всю поверхность клетки. У грамположительных бактерий клеточная стенка более толстая: до 90% - это полимерное соединение пептидогликан, связанный с тейхоевыми кис­лотами, и слой белка. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка тоньше, но сложнее по составу: состоит из тонкого слоя пептидогликана, липополисахаридов, белков; она покрыта наружной мембраной.

Функции клеточной стенки состоят в том, что она:

Является осмотическим барьером,

Определяет форму бактериальной клетки,

Защищает клетку от воздействий окружающей среды,

Несет разнообразные рецепторы, способствующие прикреплению фагов, колицинов, а также различных химических соединений,

Через клеточную стенку в клетку поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена,

В клеточной стенке локализован О-антиген и с ней связан эндотоксин (липид А) бактерий.

Цитоплазматическая мембрана

К клеточной стенке бактерий примыкает цитоплазматическая мембрана , строение которой аналогично мембранам эукариотов (состоит из двойного слоя липидов , главным образом фосфолипидов со встроенными поверхностными и интегральными белками ). Она обеспечивает :

Селективную проницаемость и транспорт растворимых веществ в клетку,

Транспорт электронов и окислительное фосфорилирование,

Выделение гидролитических экзоферментов, биосинтез различных полимеров.

Цитоплазматическая мембрана ограничивает цитоплазму бактерий , которая представляет собой гранулярную структуру . В цитоплазме локализованы рибосомы и бактериальный нуклеоид , в ней также могут находиться включения и плазмиды (внехромосомная ДНК). Кроме обязательных структур бактериальные клетки могут иметь споры.

Цитоплазма - внутреннее гелеобразное содержимое бактериальной клетки, пронизано мембранными структурами, создающими жест­кую систему. В цитоплазме содержатся рибосомы (в которых осуще­ствляется биосинтез белков), ферменты, аминокислоты, белки, рибонуклеиновые кислоты.

Нуклеоид - это хромосома бактерий, двойная нить ДНК, коль­цевидно замкнутая, связанная с мезосомой. В отличие от ядра эукариотов, нить ДНК свободно располагается в цитоплазме, не имеет ядерной оболочки, ядрышка, белков-гистонов. Нить ДНК во много раз длиннее самой бактерии (например, у кишечной палочки длина хро­мосомы более 1 мм).

Помимо нуклеоида, в цитоплазме могут находиться внехромосомные факторы наследственности, называемые плазмидами. Это ко­роткие кольцевидные нити ДНК, прикрепленные к мезосомам.

Включения содержатся в цитоплазме некоторых бактерий в виде зерен, которые можно обнаружить при микроскопии. Большей частью это запас питательных веществ.

Пили (лат. pili - волоски) иначе реснички, фимбрии, бахромки, вор­синки - короткие нитевидные отростки на поверхности бактерий.

Жгутики. Многие виды бактерий способны передвигаться благо­даря наличию жгутиков. Из патогенных бактерий только среди пало­чек и извитых форм имеются подвижные виды. Жгутики представляют собой тонкие эластичные нити, длина которых у некоторых видов в несколько раз больше длины тела самой бактерии.

Число и располо­жение жгутиков является характерным видовым признаком бактерий. Различают бактерии: монотрихи - с одним жгутиком на конце тела, лофотрихи - с пучком жгутиков на конце, амфитрихи, имеющие жгути­ки на обоих концах, и перитрихи, у которых жгутики расположены по всей поверхности тела. К монотрихам относится холерный вибрион, к перитрихам - сальмонеллы брюшного тифа.

Капсула - наружный слизистый слой, который имеется у многих бактерий. У одних видов он настолько тонок, что обнаруживается толь­ко в электронном микроскопе - это микрокапсула. У других видов бак­терий капсула хорошо выражена и видна в обычном оптическом мик­роскопе - это макрокапсула.

Микоплазмы

Микоплазмы относятся к прокариотам, размеры их 125-200 нм. Это наиболее мелкие из клеточных микробов, величина их близка к преде­лу разрешающей способности оптического микроскопа. У них отсут­ствует клеточная стенка. С отсутствием клеточной стенки связаны характерные осо­бенности микоплазм. Они не имеют постоянной формы, поэтому встре­чаются сферические, овальные, нитевидные формы.

Риккетсии

Хламидии

Актиномицеты

Актиномицеты - одноклеточные микроорганизмы, относятся к прокариотам. Их клетки имеют такую же структуру, как бактерии: кле­точную стенку, содержащую пептидогликан, цитоплазматическую мем­брану; в цитоплазме расположены нуклеоид, рибосомы, мезосомы, внутриклеточные включения. Поэтому патогенные актиномицеты чувс­твительны к антибактериальным препаратам. В то же время они име­ют сходную с грибами форму ветвящихся переплетающихся нитей, а некоторые актиномицеты, относящиеся к семейству стрентомицет, раз­множаются спорами. Другие семейства актиномицет размножаются путем фрагментации, то есть распада нитей на отдельные фрагменты.

Актиномицеты широко распространены в окружающей среде, осо­бенно в почве, участвуют в круговороте веществ в природе. Среди актиномицетов есть продуценты антибиотиков, витаминов, гормонов. Большинство антибиотиков, применяемых в настоящее время, проду­цируется актиномицетами. Это стрептомицин, тетрациклин и другие.

Спирохеты.

Спирохеты относятся к прокариотам. Имеют признаки, общие как с бактериями, так и с простейшими микроорганизмами. Это од­ноклеточные микробы, имеющие форму длинных тонких спирально изогнутых клеток, способны к активному движению. В неблагоприят­ных условиях некоторые из них могут переходить в форму цисты.

Исследования в электронном микроскопе позволили установить структуру клеток спирохет. Это цитоплазматические цилиндры, окру­женные цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой, содер­жащей пептидогликан. В цитоплазме находятся нуклеоид, рибосомы, мезосомы, включения.

Под цитоплазматической мембраной располо­жены фибриллы, обеспечивающие разнообразное движение спирохет - поступательное, вращательное, сгибательное.

Патогенные представители спирохет: Treponema pallidum - вызывает сифилис, Borrelia recurrentis - возвратный тиф, Borrelia burgdorferi - болезнь Лайма, Leptospira interrogans - лептоспироз.

Грибы

Грибы (Fungi, Mycetes) - эукариоты, низшие растения, лишенные хлорофилла, в связи с чем они не синтезируют органические соедине­ния углерода, то есть это гетеротрофы, имеют дифференцированное ядро, покрыты оболочкой, содержащей хитин. В отличие от бактерий, грибы не имеют в составе оболочки пептидогликана, поэтому нечув­ствительны к пенициллинам. Для цитоплазмы грибов характерно при­сутствие большого количества разнообразных включений и вакуолей.

Среди микроскопических грибов (микромицетов) имеются однок­леточные и многоклеточные микроорганизмы, различающиеся между собой по морфологии и способам размножения. Для грибов характер­но разнообразие способов размножения: деление, фрагментация, поч­кование, образование спор - бесполых и половых.

При микробиологических исследованиях наиболее часто прихо­диться сталкиваться с плесенями, дрожжами и представителями сбор­ной группы так называемых несовершенных грибов.

Плесени образуют типичный мицелий, стелющийся по питатель­ному субстрату. От мицелия вверх подымаются воздушные ветви, ко­торые оканчиваются плодоносящими телами различной формы, несущими споры.

Мукоровые или головчатые плесени (Mucor) - одноклеточные гри­бы с шаровидным плодоносящим телом, наполненным эндоспорами.

Плесени рода Aspergillus - многоклеточные грибы с плодоносящим телом, при микроскопии напоминающим наконечник лейки, разбрыз­гивающей струйки воды; отсюда название "леечная плесень". Некото­рые виды аспергилл используются в промышленности для производства лимонной кислоты и других веществ. Есть виды, вызывающие заболе­вания кожи и легких у человека - аспергиллезы.

Плесени рода Penicillum, или кистевики - многоклеточные грибы с плодоносящим телом в виде кисточки. Из некоторых видов зеленой плесени был получен первый антибиотик - пенициллин. Среди пенициллов есть патогенные для человека виды, вызывающие пенициллиоз.

Различные виды плесеней могут быть причиной порчи пищевых про­дуктов, медикаментов, биологических препаратов.

Дрожжи - дрожжевые грибы (Saccharomycetes, Blastomycetes) име­ют форму круглых или овальных клеток, во много раз крупнее бакте­рий. Средний размер дрожжевых клеток приблизительно равен попе­речнику эритроцита (7-10 мкм).

Вирусы

Вирусы - (лат. virus яд) - мельчайшие микроорганизмы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы и способные к воспроизведению лишь в клетках высокоорганизованных форм жизни. Они широко распространены в природе, поражают животных, растения и другие микроорганизмы.

Зрелая вирусная частица, известная как вирион, состоит из нуклеиновой кислоты - генетический материал (ДНК либо РНК), который несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса - покрытой защитной белковой оболочкой - капсидом. Капсид складывается из одинаковых белковых субъединиц, называемыхкапсомерами . Вирусы могут также иметь липидную оболочку поверх капсида (суперкапсид ), образованную из мембраны клетки-хозяина. Капсид состоит из белков, кодируемых вирусным геномом, а его форма лежит в основе классификации вирусов по морфологическому признаку . Сложноорганизованные вирусы, кроме того, кодируют специальные белки, помогающие в сборке капсида. Комплексы белков и нуклеиновых кислот известны как нуклеопротеины , а комплекс белков вирусного капсида с вирусной нуклеиновой кислотой называется нуклеокапсидом .

Рис. 1.4. Схематичное строение вируса: 1 - сердцевина (однонитчатая РНК); 2 - белковая оболочка (Капсид); 3 - дополнительная липопротеидная оболочка; 4 - Капсомеры (структурные части Капсида).

Физиология микроорганизмов

Физиология микроорганизмов изучает жизнедеятельность микробных клеток, процессы их питания, дыхания, роста, размножения, закономерности взаимодействия с окружающей средой.

Метаболизм

Метаболизм – совокупность биохимических процессов, направленных на получение энергии и воспроизведение клеточного материала.

Особенности метаболизма у бактерий:

1) многообразие используемых субстратов;

2) интенсивность процессов метаболизма;

4) преобладание процессов распада над процессами синтеза;

5) наличие экзо– и эндоферментов метаболизма.

Метаболизм складывается из двух взаимосвязанных процессов: катаболизма и анаболизма.

Катаболизм (энергетический метаболизм) – это процесс расщепления крупных молекул до более простых, в результате которого выделяется энергия, накапливающаяся в форме АТФ:

а) дыхание;

б) брожение.

Анаболизм (конструктивный метаболизм) – обеспечивает синтез макромолекул, из которых строится клетка:

а) анаболизм (с затратами энергии);

б) катаболизм (с выделением энергии);

При этом используется энергия, полученная в процессе катаболизма. Для метаболизма бактерий характерны высокая скорость процесса и быстрая адаптация к меняющимся условиям окружающей среды.

В микробной клетке ферменты являются биологическими катализаторами. По строению выделяют:

1) простые ферменты (белки);

2) сложные; состоят из белковой (активного центра) и небелковой частей; необходимы для активизации ферментов.

По месту действия выделяют:

1) экзоферменты (действуют вне клетки; принимают участие в процессе распада крупных молекул, которые не могут проникнуть внутрь бактериальной клетки; характерны для грамположительных бактерий);

2) эндоферменты (действуют в самой клетке, обеспечивают синтез и распад различных веществ).

В зависимости от катализируемых химических реакций все ферменты делят на шесть классов:

1) оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции между двумя субстратами);

2) трансферазы (осуществляют межмолекулярный перенос химических групп);

3) гидролазы (осуществляют гидролитическое расщепление внутримолекулярных связей);

4) лиазы (присоединяют химические группы по двум связям, а также осуществляют обратные реакции);

5) изомеразы (осуществляют процессы изомеризации, обеспечивают внутреннюю конверсию с образованием различных изомеров);

6) лигазы, или синтетазы (соединяют две молекулы, вследствие чего происходит расщепление пирофосфатных связей в молекуле АТФ).

Питание

Под питанием понимают процессы поступления и выведения питательных веществ в клетку и из клетки. Питание в первую очередь обеспечивает размножение и метаболизм клетки.

Различные органические и неорганические вещества поступают в бактериальную клетку в процессе питания. Специальных органов питания у бактерий нет. Вещества проникают через всю поверхность клетки, в виде мелких молекул. Такой способ питания называется голофитным . Необходимым условием для прохождения питательных веществ в клетку является их растворимость в воде и малая величина (т.е. белки должны быть гидролизованы до аминокислот, углеводы – до ди- или моносахаридов и т. д.).

Основным регулятором поступления веществ в бактериальную клетку является цитоплазматическая мембрана. Существует четыре основных механизма поступления веществ:

-пассивная диффузия - по градиенту концентрации, энергонезатратная, не имеющая субстратной специфичности;

- облегченная диффузия - по градиенту концентрации, субстратспецифичная, энергонезатратная, осуществляется при участии специализированных белков пермеаз ;

- активный транспорт- против градиента концентрации, субстратспецифичен (специальные связывающие белки в комплексе с пермеазами), энергозатратный (за счет АТФ), вещества поступают в клетку в химически неизмененном виде;

- транслокация (перенос групп) - против градиента концентрации, с помощью фосфотрансферазной системы, энергозатратна, вещества (преимущественно сахара) поступают в клетку в форфорилированном виде.

Основные химические элементы- органогены , необходимые для синтеза органичеких соединений- углерод, азот, водород, кислород.

Типы питания. Широкому распространению бактерий способствует разнообразные типы питания. Микробы нуждаются в углероде, кислороде, азоте, водороде, сере, фосфоре и других элементах (органогенах).

В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

1) аутотрофы (используют неорганические вещества – СО2);

2) гетеротрофы;

3) метатрофы (используют органические вещества неживой природы);

4) паратрофы (используют органические вещества живой природы).

Процессы питания должны обеспечивать энергетические потребности бактериальной клетки.

По источникам энергии микроорганизмы делят на:

1) фототрофы (способны использовать солнечную энергию);

2) хемотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций);

3) хемолитотрофы (используют неорганические соединения);

4) хемоорганотрофы (используют органические вещества).

Среди бактерий выделяют:

1) прототрофы (способны сами синтезировать необходимые вещества из низкоорганизованных);

2) ауксотрофы (являются мутантами прототрофов, потерявшими гены; ответственны за синтез некоторых веществ – витаминов, аминокислот, поэтому нуждаются в этих веществах в готовом виде).

Микроорганизмы ассимилируют питательные вещества в виде небольших молекул, поэтому белки, полисахариды и другие биополимеры могут служить источниками питания только после расщепления их экзоферментами до более простых соединений.

Дыхание микроорганизмов.

Путем дыхания микроорганизмы добывают энергию. Дыхание- биологический процесс переноса электронов через дыхательную цепь от доноров к акцепторам с образованием АТФ. В зависимости от того, что является конечным акцептором электронов, выделяют аэробное и анаэробное дыхание. При аэробном дыхании конечным акцептором электронов является молекулярный кислород (О 2), при анаэробном- связанный кислород (-NO 3 , =SO 4 , =SO 3).

Аэробное дыхание донор водорода H 2 O

Анаэробное дыхание

Нитратное окисление NO 3

(факультативные анаэробы) донор водорода N 2

Сульфатное окисление SO 4

(облигатные анаэробы) донор водорода H 2 S

По типу дыхания выделяют четыре группы микроорганизмов.

1.Облигатные (строгие) аэробы . Им необходим молекулярный (атмосферный) кислород для дыхания.

2.Микроаэрофилы нуждаются в уменьшенной концентрации (низком парциальном давлении) свободного кислорода. Для создания этих условий в газовую смесь для культивирования обычно добавляют CO 2 , например до 10- процентной концентрации.

3.Факультативные анаэробы могут потреблять глюкозу и размножаться в аэробных и анаэробных условиях. Среди них имеются микроорганизмы, толерантные к относительно высоким (близких к атмосферным) концентрациям молекулярного кислорода - т.е. аэротолерантные,

а также микроорганизмы которые способны в определенных условиях переключаться с анаэробного на аэробное дыхание.

4.Строгие анаэробы размножаются только в анаэробных условиях т.е. при очень низких концентрациях молекулярного кислорода, который в больших концентрациях для них губителен. Биохимически анаэробное дыхание протекает по типу бродильных процессов, молекулярный кислород при этом не используется.

Аэробное дыхание энергетически более эффективно (синтезируется большее количество АТФ).

В процессе аэробного дыхания образуются токсические продукты окисления (H 2 O 2 - перекись водорода, -О 2 - свободные кислородные радикалы), от которых защищают специфические ферменты, прежде всего каталаза, пероксидаза, пероксиддисмутаза . У анаэробов эти ферменты отсутствуют, также как и система регуляции окислительно- восстановительного потенциала (rH 2).

Рост и размножение бактерий

Рост бактерий – увеличение бактериальной клетки в размерах без увеличения числа особей в популяции.

Размножение бактерий – процесс, обеспечивающий увеличение числа особей в популяции. Бактерии характеризуются высокой скоростью размножения.

Рост всегда предшествует размножению. Бактерии размножаются поперечным бинарным делением, при котором из одной материнской клетки образуются две одинаковые дочерние.

Процесс деления бактериальной клетки начинается с репликации хромосомной ДНК. В точке прикрепления хромосомы к цитоплазматической мембране (точке-репликаторе) действует белок-инициатор, который вызывает разрыв кольца хромосомы, и далее идет деспирализация ее нитей. Нити раскручиваются, и вторая нить прикрепляется к цитоплазматической мембране в точке-прорепликаторе, которая диаметрально противоположна точке-репликатору. За счет ДНК-полимераз по матрице каждой нити достраивается точная ее копия. Удвоение генетического материала – сигнал для удвоения числа органелл. В септальных мезосомах идет построение перегородки, делящей клетку пополам. Двухнитевая ДНК спирализуется, скручивается в кольцо в точке прикрепления к цитоплазматической мембране. Это является сигналом для расхождения клеток по септе. Образуются две дочерние особи.

Размножение бактерий определяется временем генерации. Это период, в течение которого осуществляется деление клетки. Продолжительность генерации зависит от вида бактерий, возраста, состава питательной среды, температуры и др.

Питательные среды

Для культивирования бактерий используют питательные среды, к которым предъявляется ряд требований.

1. Питательность. Бактерии должны содержать все необходимые питательные вещества.

2. Изотоничность. Бактерии должны содержать набор солей для поддержания осмотического давления, определенную концентрацию хлорида натрия.

3. Оптимальный рН (кислотность) среды. Кислотность среды обеспечивает функционирование ферментов бактерий; для большинства бактерий составляет 7,2–7,6.

4. Оптимальный электронный потенциал, свидетельствующий о содержании в среде растворенного кислорода. Он должен быть высоким для аэробов и низким для анаэробов.

5. Прозрачность (наблюдался рост бактерий, особенно для жидких сред).

6. Стерильность (отсутствие других бактерий).

Классификация питательных сред

1. По происхождению:

1) естественные (молоко, желатин, картофель и др.);

2) искусственные – среды, приготовленные из специально подготовленных природных компонентов (пептона, аминопептида, дрожжевого экстракта и т. п.);

3) синтетические – среды известного состава, приготовленные из химически чистых неорганических и органических соединений (солей, аминокислот, углеводов и т. д.).

2. По составу:

1) простые – мясопептонный агар, мясопептонный бульон, агар Хоттингера и др.;

2) сложные – это простые с добавлением дополнительного питательного компонента (кровяного, шоколадного агара): сахарный бульон,

желчный бульон, сывороточный агар, желточно-солевой агар, среда Китта-Тароцци, среда Вильсона-Блера и др.

3. По консистенции:

1) твердые (содержат 3–5 % агар-агара);

2) полужидкие (0,15-0,7 % агар-агара);

3) жидкие (не содержат агар-агара).

Агар- полисахарид сложного состава из морских водорослей, основной отвердитель для плотных (твердых) сред.

4. В зависимости от назначения ПС различают:

Дифференциально-диагностические

Элективные

Селективные

Ингибиторные

Среды для поддержания культуры

Накопительные (насыщения, обогащения)

Консервирующие

Контрольные.

Дифференциально-диагностические - это сложные среды, на кото­рых микроорганизмы разных видов растут по-разному, в зависимости от биохимических свойств культуры. Они предназначены для иденти­фикации видовой принадлежности микроорганизмов, широко исполь­зуются в клинической бактериологии и проведении генетических ис­следований.

Селективные, ингибиторные и элективные ПС предназначены для выращивания строго определенного вида микроорганизма. Эти среды служат для выделения бактерий из смешанных популяций и диффе­ренцирования их от сходных видов. В их состав добавляют различные вещества, подавляющие рост одних видов и не влияющие на рост дру­гих.

Среду можно сделать селективной за счет величины рН. В последнее время в качестве веществ, придающих средам селективный характер, применяют антимикробные агенты, такие как антибиотики и другие химиотерапевтические вещества.

Элективные ПС нашли широкое применение при выделении возбу­дителей кишечных инфекций. При добавлении малахитовой или брил­лиантовой зелени, солей желчных кислот (в частности, таурохолево-кислого натрия), значительного количества хлорида натрия или ли­моннокислых солей подавляется рост кишечной палочки, но рост па­тогенных бактерий кишечной группы не ухудшается. Некоторые элек­тивные среды готовят с добавлением антибиотиков.

Среды для поддержания культуры составляют так, чтобы в них не было селективных веществ, способных вызывать изменчивость куль­тур.

Накопительные ПС (обогащения, насыщения) - это среды, на кото­рых определенные виды культур или группы культур растут быстрее и интенсивнее сопутствующих. При культивировании на этих средах обычно не применяются ингибиторные вещества, а, наоборот, создают благоприятные условия для определенного присутствующего в смеси вида. Основой сред накопления являются желчь и ее соли, тетратионат натрия, различные красители, селенитовые соли, антибиотики и др.

Консервирующие среды служат для первичного посева и транспор­тировки исследуемого материала.

Выделяют также контрольные ПС, которые применяют для контро­ля стерильности и общей бактериальной обсемененности антибиоти­ков.

5. По набору питательных веществ выделяют:

Минимальные среды, которые содержат лишь источники питания, достаточные для роста;

Богатые среды, в состав которых входят многие дополнительные вещества.

6. По масштабам использования ПС подразделяются на:

> производственные (технологические);

> среды для научных исследований с ограниченным по объему применением.

Производственные ПС должны быть доступными, экономичными, удобными в приготовлении и использовании для крупномасштабного культивирования. Среды для научных исследований, как правило, бы­вают синтетическими и богатыми по набору питательных веществ.

Выбор сырьевых источников для конструирования питательных сред

Качество ПС во многом определяется полноценностью состава пи­тательных субстратов и исходного сырья, используемого для их при­готовления. Большое разнообразие видов сырьевых источников ставит сложную задачу выбора наиболее перспективных, пригодных для кон­струирования ПС требуемого качества. Определяющую роль в данном вопросе играют, прежде всего, биохимические показатели состава сы­рья, от которых зависит выбор способа и режимов его переработки с целью наиболее полного и эффективного использования содержащих­ся в нем питательных веществ.

Для получения ПС с особо ценными свойствами применяют прежде всего традиционные источники белка животного происхождения, а именно мясо крупного рогатого скота (КРС), казеин, рыбу и продукты ее переработки. Наиболее полно разработаны и широко применяются ПС на основе мяса КРС.

Учитывая дефицит кильки каспийской, широко применяемой в не­далеком прошлом, для получения рыбных питательных основ стала использоваться более дешевая и доступная непищевая продукция рыб­ной промышленности - сухой криль, отходы переработки мяса криля, филетированный минтай и его перезрелую икру. Наибольшее же рас­пространение получила рыбная кормовая мука (РКМ), удовлетворяю­щая требованиям биологической ценности, доступности и относитель­ной стандартности.

Довольно широкое распространение получили ПС на основе казеи­на, который содержит все компоненты, имеющиеся в молоке: жир, лак­тозу, витамины, ферменты и соли. Однако необходимо отметить, что в связи с удорожанием продуктов переработки молока, а также повыше­нием спроса на казеин на мировом рынке, применение его носит не­сколько ограниченный характер.

Из непищевых источников белка животного происхождения в каче­стве сырья для конструирования полноценных ПС необходимо выде­лить кровь убойных животных, которая богата биологически активны­ми веществами и микроэлементами и содержит продукты клеточного и тканевого обмена.

Гидролизаты крови сельскохозяйст­венных животных используются в качестве заменителей пептона в дифференциально-диагностических питательных средах.

К другим видам белоксодержащего сырья животного происхожде­ния, которые могут быть использованы для конструирования ПС, от­носятся: плацента и селезенка КРС, сухой белковый концентрат - про­дукт переработки мясных отходов, спилковая обрезь, получаемая при обработке кожи, эмбрионы домашних птиц - отход вакцинного произ­водства, кровезаменители с истекшим сроком годности, творожная сыворотка, мягкие ткани моллюсков и ластоногих.

Перспективно использование тушек пушных зверей из зверохозяйств, крови КРС, получаемой на мясокомбинате, обезжиренного молока и молочной сыворотки (отходы маслозаводов).

В целом же ПС, приготовленные из сырья животного происхожде­ния, имеют высокое содержание основных питательных компонентов, являются полноценными и сбалансированными по аминокислотному составу и достаточно хорошо изучены.

Из продуктов растительного происхождения в качестве белкового субстрата для ПС возможно использование кукурузы, сои, гороха, кар­тофеля, люпина и др. Однако, растительное сельскохозяйственное сы­рье содержит белок, несбалансированный состав которого зависит от условий выращивания культур, а также липиды в больших количест­вах, чем продукты животного происхождения.

Обширную группу составляют ПС, изготавливаемые из белкового сырья микробного происхождения (дрожжи, бактерии и т.д.). Амино­кислотный состав микроорганизмов, служащих субстратом для приготовления ПС, хорошо изучен, а биомасса используемых микроорга­низмов является полноценной по составу питательных веществ и ха­рактеризуется повышенным содержанием лизина и треонина.

Разработан целый ряд ПС комбинированного состава из белковых субстратов различного происхождения. К ним относятся дрожжевая казеиновая питательная среда, дрожжевая мясная и т.д. Основой большинства известных ПС являются гидролизаты казеи­на, мяса КРС и рыбы (до 80%).

Удельный же вес непищевого сырья в технологии конструирования ПС составляет всего 15% и в дальней­шем требует увеличения.

Используемое для получения питательной основы (ПС) непищевое сырье должно удовлетворять определенным требованиям, а именно быть:

^ полноценным (количественный и качественный состав сырья должен, в основном, удовлетворять питательным потребностям микро­организмов и клеток, для которых разрабатываются ПС);

^ доступным (иметь достаточно обширную сырьевую базу);

^ технологичным (затраты на внедрение в производство должны осуществляться с использованием имеющегося оборудования или су­ществующей технологии);

^ экономичным (затраты на внедрение технологии при переходе на новое сырье и его переработку не должны превосходить нормы за­трат для получения целевого продукта);

^ стандартным (иметь длительные сроки хранения без изменения физико-химических свойств и питательной ценности)

Периодическая система

Периодической системой культивирования называют систему, в которой после внесения бактерий (засева) в питательную среду не производится ни добавления, ни удаления каких-либо компонентов, кроме газовой фазы. Отсюда следует, что периодическая система может поддерживать размножение клеток в течение ограниченного времени, на протяжении которого состав питательной среды изменяется от благоприятного (оптимального) для их роста до неблагоприятного, вплоть до полного прекращения п

Среди бактерий промышленное применение с давних времён имеют молочно-кислые бактерии родов Lactobacillus, Streptococcus при получении кисломолочных продуктов. Кокки имеют круглую, овальную форму диаметром 0,5-1,5 мкм, располагаются попарно или цепочками разной длины. Размеры палочковидных бактерий или объединённые в цепочки.

Молочно-кислый стрептококк Streptococcus lactis имеет попарно соединённые клетки или короткие цепочки, свёртывает молоко через 10-12 ч, некоторые расы образуют антибиотик низин.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

Сливочный стрептококк S. cremoris образует из сферических клеток длинные цепочки, неактивный кислотообразователь, используют при сквашивании сливок в производстве сметаны.

Ацидофильная палочка Lactobacillus acidophilus образуют длинные цепочки из палочковидных клеток, при сквашивании накапливает до 2,2% молочной кислоты и антибиотические вещества, активные в отношении возбудителей кишечных заболеваний. На основе их готовят медицинские биопрепараты для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний с/х животных.

Молочно-кислая палочки L. plantatum имеют сцеплённые попарно или в цепочки клетки. Возбудители брожения при квашении овощей и силосовании кормов. L. brevis сбраживают сахара при квашении капусты, огурцов, образуя кислоты, этанол, CO 2 .

Бесспоровые, неподвижные, грам+ палочки рода Propionibacterium семейства Propionibacteriaceae – возбудители пропионовокислого брожения, вызывают превращение сахара или молочной кислоты и её солей в пропионовую и уксусную кислоту.

3C 6 H 12 O 6 →4CH 3 CH 2 COOH+2CH 3 COOH+2CO 2 +2H 2 O

Пропионово-кислое брожение лежит в основе созревания сычужных сыров. Некоторые виды пропионово-кислых бактерий используют для получения витамина B 12 .

Спорообразующие бактерии семейства Bacilloceae рода Clostridium являются возбудителями масляно-кислого брожения, превращая сахара в масляную кислоту

C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2)COOH+2CO 2 +2H 2

Масляная кислота

Места обитания – почва, илистые отложения водоёмов, скопления разлагающихся органических остатков, пищевые продукты.

Эти м/о применяют при производстве масляной кислоты, обладающей неприятным запахом, в отличии от её эфиров:

Метиловый эфир – яблочный запах;

Этиловый – грушевый;

Амиловый – ананасовый.

Их используют как ароматизаторы.

Масляно-кислые бактерии могут вызывать порчу продовольственного сырья и продуктов: вспучивание сыров, прогоркание молока, масла, бомбаж консервов, гибель картофеля и овощей. Образующаяся масляная кислота придаёт острый прогорклый вкус, резкий неприятный запах.

Уксусно-кислые бактерии – бесспоровые грам- палочки с полярными жгутиками, относятся к роду Gluconobacter (Acetomonas) ; образуют из этанола уксусную кислоту

CH 3 CH 2 OH+O 2 →CH 3 COOH+H 2 O

Палочки рода Acetobacter – перитрихи, способны окислять уксусную кислоту до CO 2 и H 2 O.

Уксусно-кислым бактериям присуща изменчивость формы, в неблагоприятных условиях приобретают форму толстых длинных нитей, иногда раздутых. Уксусно-кислые бактерии широко распространены на поверхности растений, их плодах, в квашеных овощах.

Процесс окисления этанола до уксусной кислоты лежит в основе получения уксуса. Самопроизвольное развитие уксусно-кислых бактерий в вине, пиве, квасе приводит к их порче – прокисанию, помутнению. Эти бактерии на поверхности жидкостей образуют сухие морщинистые пленки, островки или кольцо у стенок сосуда.

Распространённый вид порчи – гниение – процесс глубокого разложения белковых веществ микроорганизмами. Наиболее активными возбудителями гнилостных процессов являются бактерии.

Сенная и картофельная палочка Bacillus subtilis - аэробная грам+ спорообразующая палочка. Споры термоустойчивые овальные. Клетки чувствительны к кислой среде и повышенному содержанию NaCl.

Бактерии рода Pseudomonus – аэробные подвижные палочки с полярными жгутиками, не образуют спор, грам-. Некоторые виды синтезируют пигменты, их называют флуоресцирующие псевдомонасы, есть холодоустойчивые, вызывают порчу белковых продуктов в холодильниках. Возбудители бактериозов культурных растений.

Спорообразующие палочки рода Clostridium разлагают белки с образованием большого количества газа NH 3 , H 2 S, кислоты, особенно опасны для консервов. Тяжёлые пищевые отравления вызывает токсин крупных подвижных грам+ палочек Clostridium botulinum . Споры придают вид ракетки. Экзотоксин этих бактерий поражает центральную нервную и сердечно-сосудистую систему (признаки - расстройство зрения, речи, параличи, дыхательная недостаточность).

Большое значение в почвообразовании играют нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующиебактерии. В основном это неспоробразующие клетк. Их выращивают в искусственных условиях и вносят в виде землеудобрительных препаратов.

Бактерии используют в производстве гидролитических ферментов, аминокислот для пищевых производств.

Среди бактерий особо надо выделить возбудителей пищевых инфекций и пищевых отравлений . Пищевые инфекции вызывают патогенные бактерии, присутствующие в пище, воде. Кишечные инфекции – холера – холерный вирион;