Quali batteri rilasciano nell'ambiente. Batterio buono cattivo Escherichia coli. nobile mascalzone escherichia coli

Parlando di batteri, molto spesso rappresentiamo qualcosa di negativo. Eppure sappiamo molto poco di loro. La struttura e l'attività vitale dei batteri sono piuttosto primitive, ma, secondo alcuni scienziati, questi sono gli abitanti più antichi della Terra e per così tanti anni non sono scomparsi o estinti. Una persona utilizza molti tipi di tali microrganismi a proprio vantaggio, mentre altri sono la causa di gravi malattie e persino epidemie. Ma il danno di alcuni batteri a volte non è commisurato ai benefici di altri. Parliamo di questi straordinari microrganismi e conosciamo la loro struttura, fisiologia e classificazione.

Regno dei batteri

Questi sono microrganismi non nucleari, molto spesso unicellulari. La loro scoperta nel 1676 è merito dello scienziato olandese A. Leeuwenhoek, che per primo vide minuscoli batteri al microscopio. Ma lo studio della loro natura, fisiologia e ruolo nella vita umana fu iniziato per la prima volta dal chimico e microbiologo francese Louis Pasteur negli anni '50 dell'Ottocento. La struttura dei batteri iniziò a essere studiata attivamente con l'avvento dei microscopi elettronici. La sua cellula è costituita da una membrana citoplasmatica, un ribosoma e un nucleotide. Il DNA di un batterio è concentrato in un punto (il nucleoplasma) ed è una bobina di fili sottili. Il citoplasma è separato dalla parete cellulare da una membrana citoplasmatica; contiene un nucleotide, vari sistemi di membrana e inclusioni cellulari. Il ribosoma di un batterio è costituito per il 60% da RNA, il resto da proteine. La foto sotto mostra la struttura della salmonella.

Parete cellulare e suoi componenti

I batteri hanno una struttura cellulare. La parete cellulare ha uno spessore di circa 20 nm e, a differenza delle piante superiori, non ha una struttura fibrillare. La sua forza è fornita da una copertura speciale chiamata borsa. Consiste principalmente di una sostanza polimerica - murein. I suoi componenti (subunità) sono collegati in una certa sequenza in speciali filamenti di poliglicani. Insieme a peptidi corti, formano una macromolecola che ricorda una rete. Questa è la borsa del murein.

Organi di locomozione

Questi microrganismi sono in grado di muoversi attivamente. Viene eseguito grazie ai flagelli plasmatici, che hanno una struttura elicoidale. I batteri possono muoversi a velocità fino a 200 micron al secondo e ruotare intorno al proprio asse 13 volte al secondo. La capacità di movimento dei flagelli è fornita da una speciale proteina contrattile - flagellina (analoga alla miosina nelle cellule muscolari).

Hanno le seguenti dimensioni: lunghezza - fino a 20 micron, diametro - 10-20 nm. Ogni flagello nasce da un corpo basale, che è incorporato nella parete cellulare batterica. Gli organi di locomozione possono essere singoli o disposti in fasci interi, come, ad esempio, nella spirilla. Il numero di flagelli può dipendere dalle condizioni ambientali. Ad esempio, il Proteus vulgaris, con un'alimentazione povera, presenta solo due flagelli subpolari, mentre in condizioni di sviluppo normale possono essercene da 2 a 50 in fasci.

Movimento di microrganismi

La struttura del batterio (diagramma sotto) è tale da potersi muovere abbastanza attivamente. Il movimento nella maggior parte dei casi avviene a causa di una spinta e viene effettuato principalmente in un ambiente liquido o umido. A seconda del fattore agente, ovvero del tipo di stimolo esterno, può essere:

• la chemiotassi è il movimento diretto di un batterio verso i nutrienti o, al contrario, lontano da eventuali tossine;
• aerotassi - movimento verso l'ossigeno (negli aerobi) o lontano da esso (negli anaerobi);
• fototassi: una reazione alla luce, manifestata in movimento, è caratteristica principalmente dei fototrofi;
• magnetotassi - una reazione ai cambiamenti nel campo magnetico, dovuta alla presenza di particelle speciali (magnetosomi) in alcuni microrganismi.

In uno dei modi sopra descritti, i batteri, le cui caratteristiche strutturali delle cellule consentono loro di muoversi, possono creare ammassi in luoghi con condizioni ottimali per la loro attività vitale. Oltre ai flagelli, alcune specie hanno numerosi filamenti più sottili - si chiamano "fimbrie" o "pili", ma la loro funzione non è stata ancora sufficientemente studiata. I batteri che non hanno flagelli speciali sono in grado di scivolare, tuttavia è caratterizzato da una velocità molto bassa: circa 250 micron al minuto.

Il secondo piccolo gruppo di batteri sono autotrofi. Sono in grado di sintetizzare sostanze organiche da sostanze inorganiche, possono assimilare parzialmente l'anidride carbonica atmosferica e sono chemotropi. Questi batteri occupano un posto molto importante nel ciclo degli elementi chimici in natura.

Ci sono anche due gruppi di veri fototrofi. Le caratteristiche strutturali dei batteri di questa categoria sono che contengono una sostanza (pigmento) batterioclorofilla, che è correlata in natura alla clorofilla vegetale, e poiché mancano del fotosistema II, la fotosintesi procede senza sviluppo di ossigeno.

Riproduzione per divisione

Il principale metodo di riproduzione è la divisione in due della cellula madre originaria (amitosi). Per le forme allungate, ciò avviene sempre perpendicolarmente all'asse longitudinale. In questo caso, la struttura del batterio subisce cambiamenti a breve termine: si forma una partizione trasversale dal bordo della cellula al centro, lungo la quale viene poi diviso l'organismo genitore. Questo spiega il vecchio nome del regno: Drobyanki. Le cellule dopo la divisione possono rimanere collegate in catene instabili e sciolte.

Queste sono le caratteristiche distintive della struttura dei batteri di alcune specie, ad esempio gli streptococchi.

Sporulazione e riproduzione sessuata

Il secondo metodo di riproduzione è la sporulazione. È direttamente correlato al desiderio di adattarsi a condizioni avverse e mira a sopravvivere. In alcuni batteri a forma di bastoncello, le spore si formano endogenamente, cioè all'interno della cellula. Sono molto resistenti al calore e si conservano anche se bolliti a lungo. La formazione delle spore inizia con varie reazioni chimiche nella cellula madre, degradando circa il 75% di tutte le sue proteine. Quindi avviene la divisione. In questo caso si formano due cellule figlie. Uno di questi (più piccolo) è ricoperto da un guscio spesso, che può occupare fino al 50% del volume: questa è la spora. Rimane vitale e pronto a germogliare per 200-300 anni.

Alcune specie sono in grado di riprodursi sessualmente. Questo processo fu scoperto per la prima volta nel 1946, quando fu studiata la struttura cellulare del batterio Escherichia coli. Si è scoperto che è possibile il trasferimento parziale di materiale genetico. Cioè, i frammenti di DNA vengono trasferiti da una cellula (donatore) a un'altra (ricevente) nel processo di coniugazione. Questo viene fatto con l'aiuto di batteriofagi o per trasformazione.

La struttura del batterio e le peculiarità della sua fisiologia sono tali che, in condizioni ideali, il processo di divisione avviene costantemente e molto rapidamente (ogni 20-30 minuti). Ma nell'ambiente naturale è limitato da vari fattori (luce solare, mezzo nutritivo, temperatura, ecc.).

La classificazione di questi microrganismi si basa sulla diversa struttura della parete cellulare batterica, che determina la conservazione del colorante all'anilina nella cellula o la sua lisciviazione. Questo è stato identificato da H. K. Gram e successivamente, secondo il suo nome, sono state identificate due grandi divisioni di microrganismi, di cui parleremo di seguito.

Batteri Gram-positivi: caratteristiche della struttura e dell'attività vitale

Questi microrganismi hanno una copertura di mureina multistrato (30-70% della massa secca totale della parete cellulare), grazie alla quale il colorante all'anilina non viene lavato via dalle cellule (la struttura di un batterio gram-positivo è schematicamente mostrata in la foto in alto a sinistra e i batteri gram-negativi a destra). La loro caratteristica è che l'acido diaminopimelico è spesso sostituito dalla lisina. Il contenuto proteico è molto inferiore e i polisaccaridi sono assenti o legati da legami covalenti. Tutti i batteri di questo dipartimento sono divisi in diversi gruppi:

1. Cocchi Gram-positivi. Sono celle singole o gruppi di due, quattro o più celle (fino a 64), tenute insieme da cellulosa. Per tipo di alimentazione, questi sono, di norma, anaerobi obbligati o facoltativi, ad esempio batteri dell'acido lattico della famiglia degli streptococchi, ma possono esserlo anche aerobi.
2. Bastoncini non sporigeni. Con il nome, puoi già capire la struttura di una cellula batterica. Questo gruppo comprende specie di acido lattico anaerobico o facoltativamente aerobico della famiglia Lactobacillus.
3. Bastoncini sporigeni. Sono rappresentati da una sola famiglia: i Clostridi. Sono anaerobi obbligati in grado di produrre spore. Molti di loro formano catene o fili caratteristici da singole cellule.
4. Microrganismi corinemorfi. La struttura esterna della cellula batterica di questo gruppo può variare in modo significativo. Quindi, i bastoncini possono diventare forme clavate, corte, cocchi o leggermente ramificate. Non formano endospore. Questi includono acido propionico, batteri streptomiceti, ecc.
5. Micoplasmi. Se presti attenzione alla struttura del batterio (il diagramma nella figura sotto - la freccia indica la catena del DNA), allora si può notare che non ha una parete cellulare (al posto di essa c'è una membrana citoplasmatica) e, quindi, non si colora con colorante all'anilina, quindi non può essere attribuito a questa sezione basata sulla colorazione di Gram. Ma secondo studi recenti, i micoplasmi hanno avuto origine da microrganismi gram-positivi.

Batteri Gram-negativi: funzioni, struttura

In tali microrganismi, la rete di mureina è molto sottile, la sua quota della massa secca dell'intera parete cellulare è solo del 10%, il resto è costituito da lipoproteine, lipopolisaccaridi, ecc. Le sostanze che vengono con la colorazione di Gram vengono facilmente lavate via. Per tipo di nutrizione, i batteri gram-negativi sono fototrofi o chemiotrofi, alcune specie sono capaci di fotosintesi. La classificazione all'interno del dipartimento è in fase di formazione, varie famiglie sono combinate in 12 gruppi, in base alle caratteristiche della morfologia, del metabolismo e di altri fattori.

L'importanza dei batteri per l'uomo

Nonostante la loro apparente invisibilità, i batteri sono di grande importanza per gli esseri umani, sia positivi che negativi. La produzione di molti prodotti alimentari è impossibile senza la partecipazione dei singoli rappresentanti di questo regno. La struttura e l'attività vitale dei batteri ci permettono di ottenere molti prodotti caseari (formaggi, yogurt, kefir e molto altro). Questi microrganismi sono coinvolti nei processi di fermentazione, fermentazione.

Numerosi tipi di batteri sono gli agenti causali di malattie negli animali e nell'uomo, come antrace, tetano, difterite, tubercolosi, peste, ecc. Ma allo stesso tempo, i microrganismi sono coinvolti in varie produzioni industriali: questa è l'ingegneria genetica, la produzione di antibiotici, enzimi e altre proteine, decomposizione artificiale di rifiuti (es. digestione di liquami con metano), arricchimento di metalli. Alcuni batteri crescono su substrati ricchi di prodotti petroliferi e questo serve da indicatore nella ricerca e nello sviluppo di nuovi depositi.

Tutti sanno che i batteri sono le specie più antiche di esseri viventi che abitano il nostro pianeta. I primi batteri erano i più primitivi, ma quando la nostra terra è cambiata, anche i batteri sono cambiati. Sono presenti ovunque, nell'acqua, sulla terra, nell'aria che respiriamo, nei prodotti, nelle piante. Proprio come gli esseri umani, i batteri possono essere buoni o cattivi.

I batteri benefici sono:

• Acido lattico o lattobacilli. Uno di questi batteri buoni è il batterio dell'acido lattico. È una specie di batteri a forma di bastoncino che vive nei latticini e negli alimenti a base di latte acido. Inoltre, questi batteri abitano la cavità orale umana, il suo intestino e la vagina. Il principale vantaggio di questi batteri è che formano acido lattico come fermentazione, grazie al quale otteniamo yogurt, kefir, latte cotto fermentato dal latte, inoltre, questi prodotti sono molto utili per l'uomo. Nell'intestino svolgono il ruolo di purificare l'ambiente intestinale dai batteri cattivi.
• bifidobatteri. I bifidobatteri si trovano principalmente nel tratto gastrointestinale, come i batteri lattici sono in grado di produrre acido lattico e acido acetico, grazie ai quali questi batteri controllano la crescita di batteri patogeni, regolando così il livello di pH nel nostro intestino. Varie varietà di bifidobatteri aiutano a sbarazzarsi di stitichezza, diarrea, infezioni fungine.
• coli. La microflora intestinale umana è costituita dalla maggior parte dei microbi del gruppo E. coli. Contribuiscono a una buona digestione e sono anche coinvolti in alcuni processi cellulari. Ma alcune varietà di questo bastoncino possono causare avvelenamento, diarrea, insufficienza renale.
• Streptomiceti. L'habitat degli streptomiceti è l'acqua, i composti in decomposizione, il suolo. Pertanto, sono particolarmente utili per l'ambiente, perché. con essi vengono eseguiti molti processi di decadimento e combinazione. Inoltre, alcuni di questi batteri sono utilizzati nella produzione di antibiotici e farmaci antimicotici.

I batteri nocivi sono:

• streptococchi. I batteri a forma di catena che entrano nel corpo sono gli agenti causali di molte malattie, come tonsillite, bronchite, otite media e altri.
• Bacchetta della peste. Il batterio a forma di bastoncino che vive nei piccoli roditori provoca malattie terribili come la peste o la polmonite. La peste è una terribile malattia che può distruggere interi paesi ed è paragonata alle armi biologiche.
• Helicobacter pylori. L'habitat dell'Helicobacter pylori è lo stomaco umano, ma in alcune persone la presenza di questi batteri provoca gastrite e ulcere.
• Stafilococchi. Il nome stafilococco deriva dal fatto che la forma delle cellule ricorda un grappolo d'uva. Per l'uomo, questi batteri portano gravi malattie con intossicazione e formazioni purulente. Non importa quanto siano terribili i batteri, l'umanità ha imparato a sopravvivere in mezzo a loro grazie alla vaccinazione.

Il più antico organismo vivente del nostro pianeta. I suoi rappresentanti non solo sono sopravvissuti per miliardi di anni, ma hanno anche abbastanza potere per distruggere tutte le altre specie sulla Terra. In questo articolo vedremo cosa sono i batteri.

Parliamo della loro struttura, funzioni e nominiamo anche alcuni tipi utili e dannosi.

Scoperta dei batteri

Iniziamo il nostro tour del regno microbico con una definizione. Cosa significa "batteri"?

Il termine deriva dall'antica parola greca per "bastone". È stato introdotto nel lessico accademico da Christian Ehrenberg. Questi sono microrganismi non nucleari e non hanno un nucleo. In precedenza, erano anche chiamati "procarioti" (non nucleari). Ma nel 1970 ci fu una divisione in archei ed eubatteri. Tuttavia, molto più spesso questo concetto significa tutti i procarioti.

La scienza della batteriologia studia cosa sono i batteri. Gli scienziati affermano che finora sono stati scoperti circa diecimila tipi diversi di queste creature viventi. Tuttavia, si ritiene che esistano più di un milione di varietà.

Anton Leeuwenhoek, naturalista olandese, microbiologo e membro della Royal Society di Londra, nel 1676, in una lettera alla Gran Bretagna, descrive alcuni dei microrganismi più semplici da lui scoperti. Il suo messaggio ha scioccato il pubblico, una commissione è stata inviata da Londra per ricontrollare questi dati.

Dopo che Nehemiah Gru confermò l'informazione, Leeuwenhoek divenne uno scienziato di fama mondiale, uno scopritore, ma nei suoi appunti li chiamava "animalcoli".

Ehrenberg ha continuato il suo lavoro. Fu questo ricercatore a coniare il termine moderno "batteri" nel 1828.

I microrganismi sono utilizzati anche per scopi militari. Con l'aiuto di varie specie, viene creato mortale... Per questo vengono utilizzati non solo i batteri stessi, ma anche le tossine da essi secrete.

In modo pacifico, la scienza utilizza organismi unicellulari per la ricerca nei campi della genetica, della biochimica, dell'ingegneria genetica e della biologia molecolare. Con l'aiuto di esperimenti riusciti, sono stati creati algoritmi per la sintesi di vitamine, proteine ​​​​e altre sostanze necessarie per una persona.

I batteri sono utilizzati anche in altre aree. Con l'aiuto di microrganismi, i minerali vengono arricchiti e i corpi idrici e il suolo vengono puliti.

Gli scienziati affermano anche che i batteri che compongono la microflora nell'intestino umano possono essere definiti un organo separato con compiti propri e funzioni indipendenti. Secondo i ricercatori, ci sono circa un chilogrammo di questi microrganismi all'interno del corpo!

Nella vita di tutti i giorni incontriamo batteri patogeni ovunque. Secondo le statistiche, il maggior numero di colonie è sulle maniglie dei carrelli dei supermercati, seguite dai mouse dei computer negli Internet cafè, e solo al terzo posto ci sono le maniglie dei bagni pubblici.

Batteri benefici

Anche a scuola insegnano cosa sono i batteri. Il grado 3 conosce tutti i tipi di cianobatteri e altri organismi unicellulari, la loro struttura e riproduzione. Ora parleremo del lato pratico del problema.

Mezzo secolo fa nessuno pensava a una domanda come lo stato della microflora nell'intestino. Tutto andava bene. L'alimentazione è più naturale e salutare, un minimo di ormoni e antibiotici, meno emissioni chimiche nell'ambiente.

Oggi, in condizioni di cattiva alimentazione, vengono alla ribalta stress, sovrabbondanza di antibiotici, disbatteriosi e problemi correlati. In che modo i medici propongono di affrontare questo?

Una delle principali risposte è l'uso di probiotici. Questo è un complesso speciale che ripopola l'intestino umano con batteri benefici.

Un tale intervento può aiutare con momenti spiacevoli come allergie alimentari, intolleranza al lattosio, disturbi del tratto gastrointestinale e altri disturbi.

Vediamo ora cosa sono i batteri benefici e scopriamo anche il loro impatto sulla salute.

Tre tipi di microrganismi sono stati studiati in dettaglio e sono ampiamente utilizzati per un effetto positivo sul corpo umano: acidophilus, bacillo bulgaro e bifidobatteri.

I primi due sono progettati per stimolare il sistema immunitario, oltre a ridurre la crescita di alcuni microrganismi dannosi come lievito, E. coli e così via. I bifidobatteri sono responsabili della digestione del lattosio, della produzione di alcune vitamine e della riduzione del colesterolo.

batteri nocivi

In precedenza abbiamo parlato di cosa sono i batteri. I tipi e i nomi dei microrganismi benefici più comuni sono stati annunciati sopra. Inoltre, parleremo dei "nemici unicellulari" dell'uomo.

Ci sono quelli che sono dannosi solo per l'uomo, ci sono mortali per animali o piante. Le persone hanno imparato a usare quest'ultimo, in particolare, per distruggere le erbacce e gli insetti fastidiosi.

Prima di approfondire cosa sono, vale la pena decidere le modalità della loro distribuzione. E ce ne sono molti. Ci sono microrganismi che si trasmettono attraverso prodotti contaminati e non lavati, attraverso l'aria e le vie di contatto, attraverso l'acqua, il suolo o le punture di insetti.

La cosa peggiore è che una sola cellula, trovandosi in un ambiente favorevole del corpo umano, è in grado di moltiplicarsi fino a diversi milioni di batteri in poche ore.

Se parliamo di cosa sono i batteri, i nomi di quelli patogeni e benefici sono difficili da distinguere per un non professionista. Nella scienza, i termini latini sono usati per riferirsi ai microrganismi. Nel linguaggio comune, le parole astruse sono sostituite da concetti: "E. coli", "agenti causali" di colera, pertosse, tubercolosi e altri.

Le misure preventive per prevenire la malattia sono di tre tipi. Si tratta di vaccinazioni e vaccini, interruzione delle vie di trasmissione (bende di garza, guanti) e quarantena.

Da dove vengono i batteri nelle urine?

Alcune persone cercano di monitorare la propria salute e di sottoporsi a test in clinica. Molto spesso la causa di scarsi risultati è la presenza di microrganismi nei campioni.

A proposito di quali batteri sono nelle urine, parleremo un po 'più tardi. Ora vale la pena soffermarsi separatamente su dove, in effetti, vi compaiono creature unicellulari.

Idealmente, l'urina di una persona è sterile. Non possono esserci organismi estranei. L'unico modo per i batteri di entrare nelle secrezioni è nel sito in cui i rifiuti vengono rimossi dal corpo. In particolare, in questo caso sarà l'uretra.

Se l'analisi mostra un piccolo numero di inclusioni di microrganismi nelle urine, finora tutto è normale. Ma con un aumento dell'indicatore al di sopra dei limiti consentiti, tali dati indicano lo sviluppo di processi infiammatori nel sistema genito-urinario. Ciò può includere pielonefrite, prostatite, uretrite e altri disturbi spiacevoli.

Pertanto, la domanda su quale tipo di batteri si trovi nella vescica è completamente errata. I microrganismi entrano nelle secrezioni non da questo organo. Gli scienziati oggi identificano diverse ragioni che portano alla presenza di creature unicellulari nelle urine.

• Innanzitutto, è una vita sessuale promiscua.
• In secondo luogo, le malattie del sistema genito-urinario.
• In terzo luogo, negligenza delle regole di igiene personale.
• In quarto luogo, diminuzione dell'immunità, diabete e una serie di altri disturbi.

Tipi di batteri nelle urine

In precedenza nell'articolo si diceva che i microrganismi nei prodotti di scarto si trovano solo in caso di malattie. Abbiamo promesso di dirvi cosa sono i batteri. Saranno dati solo i nomi di quelle specie che si trovano più spesso nei risultati delle analisi.

Quindi, cominciamo. Lactobacillus è un rappresentante di organismi anaerobici, un batterio gram-positivo. Deve essere nel sistema digestivo umano. La sua presenza nelle urine indica alcuni fallimenti. Un tale evento è acritico, ma è una spiacevole chiamata al fatto che dovresti prenderti seriamente cura di te stesso.

Il proteus è anche un abitante naturale del tratto gastrointestinale. Ma la sua presenza nelle urine indica un fallimento nel prelievo delle feci. Questo microrganismo passa dal cibo all'urina solo in questo modo. Un segno della presenza di una grande quantità di proteus nei rifiuti è una sensazione di bruciore nell'addome inferiore e minzione dolorosa con un colore scuro del liquido.

Molto simile al batterio precedente è Enterococcus fecalis. Entra nelle urine allo stesso modo, si moltiplica rapidamente ed è difficile da trattare. Inoltre, i batteri Enterococcus sono resistenti alla maggior parte degli antibiotici.

Quindi, in questo articolo, abbiamo capito cosa sono i batteri. Abbiamo parlato della loro struttura, riproduzione. Hai imparato i nomi di alcune specie nocive e benefiche.

Buona fortuna, cari lettori! Ricorda che l'igiene personale è la migliore prevenzione.

In questo preciso momento, amico, mentre leggi queste righe, stai beneficiando del lavoro dei batteri. Dall'ossigeno che respiriamo ai nutrienti che il nostro stomaco estrae dal cibo, dobbiamo ringraziare i batteri per aver prosperato su questo pianeta. Ci sono circa dieci volte più microrganismi nel nostro corpo, compresi i batteri, rispetto alle nostre stesse cellule. In effetti, siamo più microbi che umani.

Solo di recente abbiamo iniziato a comprendere lentamente gli organismi microscopici e il loro impatto sul nostro pianeta e sulla nostra salute, ma la storia mostra che secoli fa i nostri antenati usavano il potere dei batteri per fermentare cibi e bevande (qualcuno aveva sentito parlare di pane e birra?).

Nel 17 ° secolo, abbiamo iniziato a studiare i batteri già direttamente nei nostri corpi in stretta connessione con noi - in bocca. La curiosità di Anthony van Leeuwenhoek ha portato alla scoperta dei batteri quando ha esaminato una placca tra i propri denti. Van Leeuwenhoek descrisse poeticamente i batteri, descrivendo la colonia batterica sui suoi denti come "una piccola sostanza bianca, come una pasta indurita". Mettendo il campione al microscopio, van Leeuwenhoek ha visto che i microrganismi si stavano muovendo. Quindi sono vivi!

Dovresti sapere che i batteri hanno svolto un ruolo fondamentale per la Terra, essendo la chiave per creare aria respirabile e la ricchezza biologica del pianeta che chiamiamo casa.

In questo articolo, ti forniremo il quadro generale di questi minuscoli ma altamente influenti microrganismi. Osserviamo i modi buoni, cattivi e decisamente bizzarri in cui i batteri modellano la storia umana e ambientale. Innanzitutto, diamo un'occhiata a come i batteri differiscono da altri tipi di vita.

Nozioni di base sui batteri

Bene, se i batteri sono invisibili ad occhio nudo, come possiamo sapere così tanto su di loro?

Gli scienziati hanno sviluppato potenti microscopi per osservare i batteri - le cui dimensioni variano da uno a diversi micron (un milionesimo di metro) - e scoprire come si relazionano con altre forme di vita, piante, animali, virus e funghi.

Come forse saprai, le cellule sono i mattoni della vita, costituiscono sia i tessuti del nostro corpo che l'albero che cresce fuori dalla finestra. Gli esseri umani, gli animali e le piante hanno cellule con informazioni genetiche contenute in una membrana chiamata nucleo. Questi tipi di cellule, chiamate cellule eucariotiche, hanno organelli speciali, ognuno dei quali svolge un compito unico nell'aiutare la cellula a funzionare.

I batteri, tuttavia, non hanno nuclei e il loro materiale genetico (DNA) fluttua liberamente all'interno della cellula. Queste cellule microscopiche mancano di organelli e hanno altri metodi di riproduzione e trasferimento di materiale genetico. I batteri sono considerati cellule procariotiche.

I batteri sopravvivono in un ambiente con o senza ossigeno?

La loro forma: bastoncini (bacilli), cerchi (cocchi) o spirali (spirillum)

I batteri sono Gram-negativi o Gram-positivi, cioè hanno una membrana protettiva esterna che impedisce la colorazione dell'interno della cellula

Come i batteri si muovono ed esplorano il loro ambiente (molti batteri hanno flagelli, minuscole strutture simili a fruste che consentono loro di muoversi nel loro ambiente)

La microbiologia - la scienza di tutti i tipi di microbi, inclusi batteri, archaea, funghi, virus e protozoi - distingue i batteri dai loro fratelli microbici.

I procarioti simili a batteri, ora classificati come archaea, una volta coesistevano con i batteri, ma man mano che gli scienziati imparavano di più su di loro, hanno dato ai batteri e agli archaea le proprie categorie.

Nutrizione microbica (e miasma)

Come gli esseri umani, gli animali e le piante, i batteri hanno bisogno di cibo per sopravvivere.

Alcuni batteri - autotrofi - utilizzano risorse di base come luce solare, acqua e sostanze chimiche dall'ambiente per creare cibo (si pensi ai cianobatteri, che hanno trasformato la luce solare in ossigeno per 2,5 milioni di anni). Altri batteri sono chiamati eterotrofi dagli scienziati perché traggono energia dalla materia organica esistente come cibo (ad esempio, foglie morte sul suolo della foresta).

La verità è che ciò che potrebbe essere gustoso per i batteri sarà disgustoso per noi. Si sono evoluti per assorbire tutti i tipi di prodotti, dalle fuoriuscite di petrolio e dai sottoprodotti della fissione nucleare ai rifiuti umani e ai prodotti di decomposizione.

Ma l'affinità dei batteri per una particolare fonte di cibo potrebbe giovare alla società. Ad esempio, gli esperti d'arte in Italia si sono rivolti a batteri che possono mangiare strati in eccesso di sale e colla che riducono la durata di opere d'arte inestimabili. La capacità dei batteri di elaborare la materia organica è molto utile anche per la Terra, sia nel suolo che nell'acqua.

Per esperienza quotidiana, conosci molto bene l'odore causato dai batteri che ingeriscono il contenuto del tuo cestino, digeriscono gli avanzi di cibo e rilasciano i propri sottoprodotti gassosi. Tuttavia, tutto non si limita a questo. Puoi anche incolpare i batteri per aver causato quei momenti imbarazzanti in cui tu stesso passi i gas.

Una grande famiglia

I batteri crescono e formano colonie quando ne hanno la possibilità. Se il cibo e le condizioni ambientali sono favorevoli, si moltiplicano e formano grumi appiccicosi, chiamati biofilm, per sopravvivere su superfici che vanno dalle rocce ai denti della bocca.

I biofilm hanno i loro pro e contro. Da un lato, sono reciprocamente vantaggiosi per gli oggetti naturali (mutualismo). D'altra parte, possono essere una seria minaccia. Ad esempio, i medici che curano i pazienti con impianti e dispositivi medici sono seriamente preoccupati per i biofilm, in quanto sono beni immobili per i batteri. Una volta colonizzati, i biofilm possono produrre sottoprodotti tossici - e talvolta fatali - per l'uomo.

Come le persone nelle città, le cellule del biofilm comunicano tra loro, scambiandosi informazioni sul cibo e sul potenziale pericolo. Ma invece di chiamare i vicini al telefono, i batteri inviano note utilizzando sostanze chimiche.

Inoltre, i batteri non hanno paura di vivere da soli. Alcune specie hanno sviluppato modi interessanti per sopravvivere in ambienti difficili. Quando non c'è più cibo e le condizioni diventano insopportabili, i batteri si preservano creando un guscio duro - l'endospora, che mette la cellula in uno stato dormiente e preserva il materiale genetico del batterio.

Gli scienziati trovano batteri in tali capsule del tempo che sono state conservate per 100 o addirittura 250 milioni di anni. Ciò suggerisce che i batteri possono immagazzinarsi da soli per lungo tempo.

Ora che sappiamo quali opportunità offrono le colonie ai batteri, cerchiamo di capire come ci arrivano, dividendosi e moltiplicandosi.

Riproduzione di batteri

Come fanno i batteri a creare colonie? Come altre forme di vita sulla Terra, i batteri hanno bisogno di copiare se stessi per sopravvivere. Altri organismi lo fanno attraverso la riproduzione sessuale, ma non i batteri. Ma prima, discutiamo perché la varietà è buona.

La vita subisce una selezione naturale, ovvero le forze selettive di un certo ambiente consentono a un tipo di prosperare e moltiplicarsi più di un altro. Forse ricorderai che i geni sono il meccanismo che istruisce la cellula su cosa fare e determina il colore dei tuoi capelli e dei tuoi occhi. Ottieni i geni dai tuoi genitori. La riproduzione sessuale provoca mutazioni o cambiamenti casuali nel DNA, che creano diversità. Maggiore è la diversità genetica, maggiore è la possibilità che un organismo sia in grado di adattarsi ai vincoli ambientali.

Per i batteri, la riproduzione non dipende dall'incontro con il microbo giusto; semplicemente copiano il proprio DNA e si dividono in due cellule identiche. Questo processo, chiamato scissione binaria, si verifica quando un batterio si divide in due, copiando il proprio DNA e trasmettendolo a entrambe le parti della cellula divisa.

Poiché la cellula risultante alla fine sarà identica a quella da cui è nata, questo metodo di riproduzione non è il migliore per creare un pool genetico diversificato. In che modo i batteri acquisiscono nuovi geni?

Si scopre che i batteri usano un trucco intelligente: il trasferimento genico orizzontale, o lo scambio di materiale genetico senza riproduzione. Ci sono diversi modi in cui i batteri usano per farlo. Un metodo prevede la raccolta di materiale genetico dall'ambiente esterno alla cellula, da altri microbi e batteri (attraverso molecole chiamate plasmidi). Un altro modo sono i virus, che usano i batteri come casa. Infettando un nuovo batterio, i virus lasciano il materiale genetico del batterio precedente in quello nuovo.

Lo scambio di materiale genetico offre ai batteri la flessibilità di adattarsi e si adattano se avvertono cambiamenti stressanti nell'ambiente, come la carenza di cibo o cambiamenti chimici.

Capire come si adattano i batteri è essenziale per combatterli e sviluppare antibiotici in medicina. I batteri possono scambiarsi materiale genetico così frequentemente che a volte un trattamento che funzionava prima non funziona più.

Nessuna alta montagna, nessuna grande profondità

Se fai la domanda "dove sono i batteri?", È più facile chiedere "dove non ci sono batteri?".

I batteri si trovano quasi ovunque sulla Terra. È impossibile immaginare contemporaneamente il numero di batteri sul pianeta, ma secondo alcune stime, il loro numero è (batteri e archaea insieme) 5 ottilioni - questo è un numero con 27 zeri.

La classificazione delle specie batteriche è estremamente complessa per ovvie ragioni. Ora ci sono circa 30.000 specie identificate ufficialmente, ma la base di conoscenza è in costante crescita e ci sono opinioni secondo cui abbiamo solo la punta dell'iceberg per tutti i tipi di batteri.

La verità è che i batteri esistono da molto tempo. Hanno dato origine ad alcuni dei fossili più antichi, che hanno 3,5 miliardi di anni. I risultati della ricerca scientifica suggeriscono che i cianobatteri hanno iniziato a creare ossigeno circa 2,3-2,5 miliardi di anni fa negli oceani del mondo, saturando l'atmosfera terrestre con l'ossigeno che respiriamo fino ad oggi.

I batteri possono sopravvivere nell'aria, nell'acqua, nel suolo, nel ghiaccio, nel calore, nelle piante, nell'intestino, nella pelle, ovunque.

Alcuni batteri sono estremofili, nel senso che possono resistere ad ambienti estremi in cui sono estremamente caldi o freddi o mancano dei nutrienti e delle sostanze chimiche che normalmente associamo alla vita. I ricercatori hanno trovato tali batteri nella Fossa delle Marianne, il punto più profondo della Terra sul fondo dell'Oceano Pacifico, vicino a bocche idrotermali in acqua e ghiaccio. Ci sono anche batteri amanti del calore, come quelli che colorano la pozza opalescente nel Parco Nazionale di Yellowstone.

Male (per noi)

Mentre i batteri danno un contributo importante alla salute umana e planetaria, hanno anche un lato oscuro. Alcuni batteri possono essere patogeni, nel senso che possono causare malattie e malattie.

Nel corso della storia umana, alcuni batteri hanno (comprensibilmente) avuto un brutto colpo per aver causato panico e isteria. Prendi, ad esempio, la peste. Il batterio che causa la peste Yersinia pestis non solo ha ucciso oltre 100 milioni di persone, ma potrebbe aver contribuito al crollo dell'Impero Romano. Prima dell'avvento degli antibiotici, farmaci che aiutano a combattere le infezioni batteriche, erano molto difficili da fermare.

Ancora oggi questi batteri patogeni ci spaventano seriamente. Grazie allo sviluppo della resistenza agli antibiotici, i batteri che causano antrace, polmonite, meningite, colera, salmonellosi, tonsillite e altre malattie che ancora ci accompagnano sono sempre un pericolo per noi.

Ciò è particolarmente vero per lo Staphylococcus aureus, il batterio responsabile delle infezioni da stafilococco. Questo "superbatterio" causa molti problemi nelle cliniche, poiché i pazienti abbastanza spesso raccolgono questa infezione durante l'inserimento di impianti medici e cateteri.

Abbiamo già parlato della selezione naturale e di come alcuni batteri producano una varietà di geni che li aiutano a far fronte alle condizioni ambientali. Se hai un'infezione e alcuni dei batteri nel tuo corpo sono diversi dagli altri, gli antibiotici possono uccidere la maggior parte della popolazione batterica. Ma quei batteri che sopravvivono svilupperanno resistenza al farmaco e rimarranno, aspettando la prossima possibilità. Pertanto, i medici raccomandano di completare il ciclo di antibiotici fino alla fine e, in generale, di contattarli il più raramente possibile, solo come ultima risorsa.

Le armi biologiche sono un altro aspetto agghiacciante di questa conversazione. I batteri possono essere usati come arma in alcuni casi, in particolare l'antrace è stato usato una volta. Inoltre, non solo le persone soffrono di batteri. Una specie separata - Halomonas titanicae - ha mostrato un appetito per il transatlantico affondato Titanic, corrodendo il metallo della nave storica.

Naturalmente, i batteri possono portare più di un semplice danno.

batteri eroici

Esploriamo il lato buono dei batteri. Dopotutto, questi microbi ci hanno dato cibi deliziosi come formaggio, birra, pasta madre e altri prodotti fermentati. Migliorano anche la salute umana e sono usati in medicina.

I singoli batteri possono essere ringraziati per aver plasmato l'evoluzione umana. La scienza sta raccogliendo sempre più dati sulla microflora, microrganismi che vivono nel nostro corpo, specialmente nell'apparato digerente e nell'intestino. La ricerca mostra che i batteri, i nuovi materiali genetici e la diversità che apportano ai nostri corpi consentono agli esseri umani di adattarsi a nuove fonti di cibo che prima non venivano utilizzate.

Per dirla in altro modo, rivestendo la superficie dello stomaco e dell'intestino, i batteri lavorano per te. Quando mangi, i batteri e altri microbi ti aiutano ad abbattere ed estrarre i nutrienti dal cibo, in particolare i carboidrati. Più diversi sono i batteri che consumiamo, più diversificano i nostri corpi.

Sebbene la nostra conoscenza dei nostri stessi microbi sia molto limitata, vi è motivo di credere che l'assenza di determinati microbi e batteri nel corpo possa essere associata alla salute, al metabolismo e alla suscettibilità agli allergeni umani. Studi preliminari sui topi hanno dimostrato che le malattie metaboliche come l'obesità sono associate alla diversità e alla microflora sana, piuttosto che alla nostra mentalità prevalente di "calorie in entrata, calorie in uscita".

La possibilità di introdurre determinati microbi e batteri nel corpo umano, che possono fornire determinati benefici, è ora attivamente esplorata, tuttavia, al momento della stesura, non sono state ancora stabilite raccomandazioni generali per il loro utilizzo.

Inoltre, i batteri hanno svolto un ruolo importante nello sviluppo del pensiero scientifico e della medicina umana. I batteri hanno svolto un ruolo di primo piano nello sviluppo dei postulati di Koch del 1884, che hanno portato alla comprensione generale che le malattie sono causate da un particolare tipo di microbo.

I ricercatori che studiano i batteri hanno scoperto per caso la penicillina, un antibiotico che ha salvato innumerevoli vite. Inoltre, più recentemente, a questo proposito, è stato scoperto un modo semplice per modificare il genoma degli organismi, che può rivoluzionare la medicina.

In effetti, stiamo appena iniziando a capire come beneficiare della nostra convivenza con questi piccoli amici. Inoltre, non è chiaro chi sia il vero proprietario della Terra: persone o microbi.

batteri- uno degli organismi più antichi sulla Terra. Nonostante la semplicità della loro struttura, vivono in tutti gli habitat possibili. La maggior parte si trova nel terreno (fino a diversi miliardi di cellule batteriche per 1 grammo di terreno). Ci sono molti batteri nell'aria, nell'acqua, nel cibo, all'interno dei corpi e sui corpi degli organismi viventi. I batteri sono stati trovati in luoghi dove altri organismi non possono vivere (sui ghiacciai, nei vulcani).

Di solito un batterio è una cellula (sebbene ci siano forme coloniali). Inoltre, questa cella è molto piccola (da frazioni di micron a diverse decine di micron). Ma la caratteristica principale di una cellula batterica è l'assenza di un nucleo cellulare. In altre parole, i batteri appartengono procarioti.

I batteri sono mobili e immobili. Nel caso di forme immobili, il movimento viene eseguito con l'ausilio di flagelli. Potrebbero essercene diversi o potrebbe essercene solo uno.

Le cellule di diversi tipi di batteri possono variare notevolmente nella forma. Ci sono batteri sferici ( cocchi), a forma di bastoncino ( bacilli) simile a una virgola ( vibrios), attorcigliato ( spirochete, spirilla) e così via.

La struttura di una cellula batterica

Molte cellule batteriche hanno capsula mucosa. Svolge una funzione protettiva. In particolare, protegge la cellula dall'asciugarsi.

Come le cellule vegetali, le cellule batteriche hanno parete cellulare. Tuttavia, a differenza delle piante, la sua struttura e composizione chimica sono leggermente diverse. La parete cellulare è costituita da strati di carboidrati complessi. La sua struttura è tale da consentire a varie sostanze di penetrare nella cellula.

Sotto la parete cellulare c'è membrana citoplasmaticaNUN.

I batteri sono procarioti perché non hanno un nucleo nelle loro cellule. Mancano anche i cromosomi caratteristici delle cellule eucariotiche. Il cromosoma contiene non solo DNA, ma anche proteine. Nei batteri, il loro cromosoma consiste solo di DNA ed è una molecola circolare. Questo apparato genetico di batteri è chiamato nucleoide. Il nucleoide si trova direttamente nel citoplasma, solitamente al centro della cellula.

I batteri non hanno veri mitocondri e una serie di altri organelli cellulari (complesso di Golgi, reticolo endoplasmatico). Le loro funzioni sono svolte da invaginazioni della membrana citoplasmatica cellulare. Tali rientranze sono chiamate mesosomi.

Il citoplasma ha ribosomi, così come vari organici inclusione: proteine, carboidrati (glicogeno), grassi. Inoltre, le cellule batteriche possono contenere vari pigmenti. A seconda della presenza di determinati pigmenti o della loro assenza, i batteri possono essere incolori, verdi, viola.

Nutrizione dei batteri

I batteri sono sorti all'alba della formazione della vita sulla Terra. Sono stati loro a "scoprire" diversi modi di mangiare. Solo più tardi, con la complicazione degli organismi, si sono distinti nettamente due grandi regni: le Piante e gli Animali. Differiscono l'uno dall'altro principalmente nel modo in cui mangiano. Le piante sono autotrofi e gli animali sono eterotrofi. Nei batteri si trovano entrambi i tipi di nutrizione.

La nutrizione è un modo per una cellula o un organismo di ottenere le sostanze organiche necessarie. Possono essere ottenuti dall'esterno o sintetizzati indipendentemente da sostanze inorganiche.

batteri autotrofi

I batteri autotrofi sintetizzano le sostanze organiche da quelle inorganiche. Il processo di fusione richiede energia. A seconda di dove i batteri autotrofi ottengono questa energia, sono divisi in fotosintetici e chemiosintetici.

batteri fotosintetici utilizzare l'energia del sole, catturando la sua radiazione. In questo sono simili alle piante. Tuttavia, mentre le piante rilasciano ossigeno durante la fotosintesi, la maggior parte dei batteri fotosintetici non lo fa. Cioè, la fotosintesi batterica è anaerobica. Inoltre, il pigmento verde dei batteri differisce dal pigmento simile delle piante e viene chiamato batterioclorofilla. I batteri non hanno cloroplasti. La maggior parte dei batteri fotosintetici vive in corpi idrici (freschi e salati).

Batteri chemiosintetici per la sintesi di sostanze organiche da inorganiche, viene utilizzata l'energia di varie reazioni chimiche. L'energia viene rilasciata non in tutte le reazioni, ma solo in quelle esotermiche. Alcune di queste reazioni avvengono nelle cellule batteriche. Quindi dentro batteri nitrificanti L'ammoniaca viene ossidata a nitriti e nitrati. batteri del ferro ossidare il ferro ferroso in ossido. batteri dell'idrogeno ossidare le molecole di idrogeno.

Batteri eterotrofi

I batteri eterotrofi non sono in grado di sintetizzare sostanze organiche da quelle inorganiche. Pertanto, sono costretti a riceverli dall'ambiente.

Vengono chiamati batteri che si nutrono dei resti organici di altri organismi (compresi i cadaveri). batteri saprofiti. In un altro modo, sono chiamati batteri putrefattivi. Esistono molti di questi batteri nel terreno, dove decompongono l'humus in sostanze inorganiche, che vengono successivamente utilizzate dalle piante. I batteri dell'acido lattico si nutrono di zuccheri, trasformandoli in acido lattico. I batteri dell'acido butirrico decompongono gli acidi organici, i carboidrati, gli alcoli in acido butirrico.

I batteri noduli vivono nelle radici delle piante e si nutrono della materia organica di una pianta vivente. Tuttavia, fissano l'azoto dall'aria e lo forniscono alla pianta. Cioè, in questo caso, c'è una simbiosi. Altri eterotrofi batteri simbionti vivono nell'apparato digerente degli animali, aiutando a digerire il cibo.

Nel processo di respirazione, la distruzione delle sostanze organiche avviene con il rilascio di energia. Questa energia viene successivamente spesa per vari processi vitali (ad esempio, per il movimento).

Un modo efficace per ottenere energia è la respirazione dell'ossigeno. Tuttavia, alcuni batteri possono ottenere energia senza ossigeno. Quindi, ci sono batteri aerobi e anaerobi.

Batteri aerobici l'ossigeno è necessario, quindi vivono in luoghi dove è disponibile. L'ossigeno è coinvolto nell'ossidazione delle sostanze organiche in anidride carbonica e acqua. Nel processo di tale respirazione, i batteri ricevono una quantità relativamente grande di energia. Questo metodo di respirazione è caratteristico della stragrande maggioranza degli organismi.

batteri anaerobici non hanno bisogno di ossigeno per respirare, quindi possono vivere in un ambiente privo di ossigeno. Prendono la loro energia da reazioni di fermentazione. Questo metodo di ossidazione è inefficiente.

Riproduzione di batteri

Nella maggior parte dei casi, i batteri si riproducono dividendo le loro cellule in due. Questo è preceduto dal raddoppio della molecola di DNA circolare. Ogni cellula figlia riceve una di queste molecole ed è quindi una copia genetica della cellula madre (clone). Così, i batteri sono riproduzione asessuata.

In condizioni favorevoli (con nutrienti sufficienti e condizioni ambientali favorevoli), le cellule batteriche si dividono molto rapidamente. Quindi da un batterio si possono formare centinaia di milioni di cellule al giorno.

Sebbene i batteri si riproducano asessualmente, in alcuni casi hanno un cosiddetto processo sessuale, che assume la forma coniugazioni. Durante la coniugazione, due diverse cellule batteriche si avvicinano, si stabilisce una connessione tra i loro citoplasmi. Parti del DNA di una cellula vanno alla seconda e parti del DNA della seconda cellula vanno alla prima. Pertanto, durante il processo sessuale nei batteri, avviene lo scambio di informazioni genetiche. A volte, in questo caso, i batteri non si scambiano segmenti di DNA, ma intere molecole di DNA.

spore batteriche

La stragrande maggioranza dei batteri forma spore in condizioni sfavorevoli. Le spore batteriche sono principalmente un modo di sperimentare condizioni avverse e un modo di stabilirsi, piuttosto che un modo di riproduzione.

Quando si forma una spora, il citoplasma della cellula batterica si restringe e la cellula stessa è ricoperta da un denso guscio protettivo spesso.

Le spore batteriche rimangono vitali a lungo e sono in grado di sopravvivere a condizioni molto avverse (temperature estremamente alte e basse, essiccazione).

Quando la spora entra in condizioni favorevoli, si gonfia. Successivamente, il guscio protettivo viene rimosso e appare una normale cellula batterica. Succede che in questo caso si verifica la divisione cellulare e si formano diversi batteri. Cioè, la sporulazione è combinata con la riproduzione.

Importanza dei batteri

Il ruolo dei batteri nel ciclo delle sostanze in natura è enorme. Prima di tutto, questo si riferisce ai batteri in decomposizione (saprofiti). Sono chiamati inservienti della natura. Decomponendo i resti di piante e animali, i batteri convertono sostanze organiche complesse in semplici sostanze inorganiche (anidride carbonica, acqua, ammoniaca, idrogeno solforato).

I batteri aumentano la fertilità del suolo arricchendolo di azoto. Nei batteri nitrificanti si verificano reazioni durante le quali si formano nitriti dall'ammoniaca e nitrati dai nitriti. I batteri noduli sono in grado di assimilare l'azoto atmosferico, sintetizzando composti azotati. Vivono nelle radici delle piante, formando noduli. Grazie a questi batteri, le piante ricevono i composti azotati di cui hanno bisogno. Le leguminose entrano principalmente in simbiosi con i batteri noduli. Dopo la loro morte, il terreno si arricchisce di azoto. Questo è spesso usato in agricoltura.

Nello stomaco dei ruminanti, i batteri scompongono la cellulosa, favorendo una digestione più efficiente.

Il ruolo positivo dei batteri nell'industria alimentare è eccezionale. Molti tipi di batteri vengono utilizzati per produrre prodotti a base di acido lattico, burro e formaggio, verdure in salamoia e anche nella vinificazione.

Nell'industria chimica, i batteri vengono utilizzati nella produzione di alcoli, acetone e acido acetico.

In medicina, con l'aiuto di batteri, si ottengono numerosi antibiotici, enzimi, ormoni e vitamine.

Tuttavia, anche i batteri possono essere dannosi. Non solo rovinano il cibo, ma le loro secrezioni li rendono velenosi.