Роль бактерий в природе
и жизни человека
Содержание:
Введение…………………………………………………………………2
Понятие о бактерии……………………………………………………3
Происхождение, эволюция,
место в развитии жизни Земли……..5
Роль бактерий в природе
и жизни человека………………………..6
Заключение……………………………………………………………...9
Введение
Бактерии. Мы их не
видим, они как призраки, но они есть на
самом деле. Рядом с нами много форм жизни, которые будто с другой
планеты, и просто живут в теневом соседстве
с нами. В микромире процветает жизнь…
Бактерии, ранее считавшиеся
микроскопическими растениями, сейчас
выделены в самостоятельное царство Monera
– одно из пяти в нынешней системе классификации
наряду с растениями, животными, грибами
и протистами.
О бактерии
Бактерии - мельчайшие прокариотические
организмы, имеющие клеточное строение.
По причине микроскопических размеров
клеток от 0,1 до 10-30 мкм бактерии получили
название микробов или микроорганизмов.
Бактериальная клетка покрыта оболочкой,
которая состоит из плазматической мембраны,
клеточной стенки и капсулы. Полупроницаемая
плазматическая мембрана обеспечивает
избирательное поступление веществ в
клетку и выделение в окружающую среду
продуктов обмена веществ.
До конца 1970-х годов термин «бактерия» был синонимом прокариотов, но в 1977 году на основании данных молекулярной биологии прокариоты
были разделены на домены архебактерий и эубактерий. Впоследствии, чтобы подчеркнуть различия
между ними, они были переименованы в архей и бактерий соответственно. Хотя до сих пор под бактериями
часто понимают всех прокариотов, в данной статье описаны
лишь эубактерии. Однако, эти две группы
схожи, и многие положения статьи справедливы
также для архей — в подобных случаях используется
термин «прокариоты» или сочетание «бактерии
и археи».
В экологических и микробиоценотических исследованиях
под бактериями часто понимают лишь нефотосинтезирующие
немицелиальные прокариоты, противопоставляя
их по функциям актиномицетам и цианобактериям.
Строение.
По особенностям морфологии
выделяют следующие группы бактерий: кокки
(более или менее сферические), бациллы
(палочки или цилиндры с закругленными
концами), спириллы (жесткие спирали) и
спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные
формы). Некоторые авторы склонны объединять
две последние группы в одну – спириллы.
Прокариоты отличаются от эукариот
главным образом отсутствием оформленного
ядра и наличием в типичном случае всего
одной хромосомы очень длинной кольцевой
молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке
к клеточной мембране. У прокариот нет
и окруженных мембранами внутриклеточных
органелл, называемых митохондриями и
хлоропластами. У эукариот митохондрии
вырабатывают энергию в процессе дыхания,
а в хлоропластах идет фотосинтез. У прокариот
вся клетка целиком (и в первую очередь
– клеточная мембрана) берет на себя функцию
митохондрии, а у фотосинтезирующих форм
– заодно и хлоропласта. Как и у эукариот,
внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые
структуры рибосомы, необходимые для
синтеза белка, но они не связаны с какими-либо
мембранами. За очень немногими
исключениями, бактерии не способны синтезировать
стеролы – важные компоненты мембран
эукариотической клетки.
Снаружи от клеточной мембраны
большинство бактерий одето клеточной
стенкой, несколько напоминающей целлюлозную
стенку растительных клеток, но состоящей
из других полимеров (в их состав входят
не только углеводы, но и аминокислоты
и специфические для бактерий вещества).
Эта оболочка не дает бактериальной клетке
лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает
вода. Поверх клеточной стенки часто находится
защитная слизистая капсула. Многие бактерии
снабжены жгутиками, с помощью которых
они активно плавают. Жгутики бактерий
устроены проще и несколько иначе, чем
аналогичные структуры эукариот.
Происхождение, эволюция, место
в развитии жизни Земли
Бактерии наряду с археями были одними
из первых живых организмов на Земле, появившись
около 3,9—3,5 млрд лет назад. Эволюционные взаимоотношения
между этими группами ещё до конца не изучены,
есть как минимум три основные гипотезы:
Н. Пэйс предполагает наличие у них общего
предка протобактерии, Заварзин считает архей тупиковой ветвью эволюции
эубактерий, освоившей экстремальные
местообитания; наконец, по третьей гипотезе
археи — первые живые организмы, от которых
произошли бактерии.
Эукариоты возникли в результате симбиогенеза из бактериальных клеток намного позже:
около 1,9—1,3 млрд лет назад. Для эволюции бактерий характерен
ярко выраженный физиолого-биохимический
уклон: при относительной бедности жизненных
форм и примитивном строении, они освоили
практически все известные сейчас биохимические
процессы. Прокариотная биосфера имела уже все существующие сейчас пути
трансформации вещества. Эукариоты, внедрившись
в неё, изменили лишь количественные аспекты
их функционирования, но не качественные,
на многих этапах циклов элементов бактерии
по-прежнему сохраняют монопольное положение.
Одними из древнейших бактерий являются
цианобактерии. В породах, образованных 3,5 млрд
лет назад, обнаружены продукты их жизнедеятельности —строматолиты, бесспорные свидетельства существования
цианобактерий относятся ко времени 2,2—2,0 млрд
лет назад. Благодаря им в атмосфере начал
накапливаться кислород, который 2 млрд
лет назад достиг концентраций, достаточных
для начала аэробного дыхания. К этому времени относятся образования,
свойственные облигатно аэробной Metallogenium.
Появление кислорода в атмосфере (кислородная катастрофа)
нанесло серьёзный удар по анаэробным
бактериям. Они либо вымирают, либо уходят
в локально сохранившиеся бескислородные
зоны. Общее видовое разнообразие бактерий
в это время сокращается.
Предполагается, что из-за отсутствия
полового процесса, эволюция бактерий идёт по совершенно иному механизму,
нежели у эукариот[7]. Постоянный горизонтальный перенос
генов приводит к неоднозначностям в картине
эволюционных связей, эволюция протекает
крайне медленно (а, возможно, с появлением
эукариот и вовсе прекратилась), зато в
изменяющихся условиях происходит быстрое
перераспределение генов между клетками
при неизменном общем генетическом пуле.
Роль бактерий в природе и
жизни человека
Распад всех растительных и животных
остатков и образование перегноя и гумуса тоже
производится в основном бактериями. Бактерии
– мощный биотический фактор в природе.
Огромное значение имеет почвообразовательная
работа бактерий. Первая почва на нашей
планете была создана бактериями. Однако
и в наше время состояние и качество почвы
зависят от функционирования почвенных
бактерий. Особенно важны для плодородия
почвы так называемые азотфиксирующие
клубеньковые бактерии- симбионты
бобовых растений. Они насыщают почву
ценными азотными соединениями.
Бактерии очищают грязные сточные
воды, расщепляя органические вещества
и превращая их в безвредные неорганические.
Это свойство бактерий широко используется
в работе очистных сооружений.
Во многих случаях бактерии
могут быть и вредны для человека. Так, сапротрофные бактерии портят
пищевые продукты. Чтобы уберечь продукты
от порчи, их подвергают специальной обработке
(кипячение, стерилизация, замораживание,
высушивание, химическая очистка и т. д.).
Если этого не делать, могут произойти
пищевые отравления.
Среди бактерий имеется много болезнетворных
(патогенных) видов, вызывающих заболевания
у людей, животных или растений. Тяжелое
заболевание брюшной тиф вызывает бактерия сальмонелла,
дизентерию – бактерия шигелла. Болезнетворные
бактерии разносятся по воздуху с капельками
слюны больного человека при чихании,
кашле и даже при обычном разговоре (дифтерия,
коклюш). Некоторые болезнетворные бактерии
очень устойчивы к высыханию и долго сохраняются
в пыли(туберкулезная палочка).
В пыли и почве живут бактерии рода клостридиум –
возбудители газовой гангрены и столбняка.
Некоторые бактериальные заболевания
передаются при физическом контакте с
больным человеком (венерические болезни,
проказа). Часто болезнетворные бактерии
передаются человеку с помощью так называемых
переносчиков. Например, мухи, ползая по
нечистотам, собирают на своих лапках
тысячи болезнетворных бактерий, а затем
оставляют их на продуктах, потребляемых
человеком.
Бактерии — великие
преобразователи биомассы. Мёртвые организмы
как растительного, так и животного происхождения
подвергаются усердной обработке бактериями,
которые превращают мёртвые клетки организмов
в почву и удобрения, таким образом поддерживая
«круговорот биомассы» в природе. Например,
листва, которая опадает с деревьев осенью,
подвергается воздействию бактерий и
к следующей весне превращается в плодородный
перегной. На этой плодородной почве и
растёт то самое дерево, которое осенью
сбросило листву.
Бактерии — поглотители
азота. Только бактериям под силу ассимилировать
азот, который затем поступает в качестве
удобрения в почву. Специальные ферменты,
содержащиеся в бактериях, помогают им
«усваивать» атмосферный азот и смешивать
его с другими минералами. Так происходит
жизненно важный процесс для всех растений
на Земле — фиксация азота.
Бактерии — поставщики
кислорода и углекислого газа. Количество
кислорода в атмосфере планеты — важнейший
показатель, необходимый для существования
всех живых существ. Бактерии постоянно
пополняют атмосферу Земли кислородом,
поэтому без бактерий мы с вами, скорее
всего, давно бы задохнулись.
Бактерии — создатели
полезных ископаемых. Многие полезные
ископаемые создаются веками и тысячелетиями
из биомассы при участии воздуха, воды,
почв и бактерий. Поэтому роль бактерий
как творцов полезных ископаемых также
очень велика.
Бактерии — шеф-повара
молочных продуктов. Молочнокислые бактерии
необходимы для свёртывания молока, из
которого люди делают кефир, сыр и йогурт.
Без молочнокислых бактерий мы бы никогда
не смогли получить все эти замечательные
продукты.
Бактерии — помощники
фермера. Специальные бактерии помогают
в сельском хозяйстве бороться с насекомыми-вредителями
и сорняками. Для повышения урожайности
человек использует также специальные
бактериальные удобрения.
Бактерии — не только
друзья и помощники. Многие бактерии переносят
опасные заболевания, такие как холера,
туберкулёз или сифилис. В мире существует
даже специальное бактериологическое
оружие массового поражения, способное
вызвать эпидемию.
Когда-то врачи не знали, что
туберкулёз вызывается бактериями, потому
не умели его лечить.
Но в 1882 году
немецкий учёный Роберт Кох выделил и описал
возбудителя туберкулёза. Бациллу туберкулёза
стали называть палочкой Коха, или туберкулёзной
палочкой. Постепенно разработали и методы
лечения этого тяжёлого заболевания. Роберт
Кох также открыл бациллу – возбудителя
сибирской язвы и изучил цикл её развития.
Болезни могут быть связаны
и с проникновением бактерий в раны. В
глубоких ранах, загрязненных почвой,
развиваются бактерии, вызывающие газовую
гангрену и столбняк. Эти заболевания
очень опасны и часто заканчиваются смертельным
исходом. Поверхностные раны и ожоги легко
инфицируются стафилококками и стрептококками,
которые вызывают гнойные воспаления.
Открытие болезнетворных бактерий
позволило найти средства борьбы со многими
болезнями. Однако бактерии быстро приспосабливаются
к лекарствам, и ученым приходится разрабатывать
все новые и все более сильно действующие
препараты.
Деятельность некоторых бактерий
используется человеком в производстве
лекарств, разнообразных органических
веществ, новых пищевых продуктов. Специальные
виды бактерий вырабатывают сильные антибиотики (стрептомицин,
тетрациклин и т. п.) – вещества, убивающие
или подавляющие развитие болезнетворных
организмов.
Брожение известно людям с незапамятных
времен. Тысячелетиями они использовали
молочнокислое брожение при изготовлении
различных молочных продуктов, сыров;
спиртовое брожение – при изготовлении
вина, пивоварении, квашении капусты, приготовлении
уксуса. При этом не подозревали, что брожение
– результат жизнедеятельности бактерий.
Заключение
Бактерии были до появления
человека и останутся после него. Они дали
жизнь всему что нас окружает: растениям
( создав почву), животным ( соединившись
в ткани и образовав органы в процессе
эволюции, а также дав им пищу) , а главное
человека. Они помогали нам жить, давав
новые продукты питания ( сыр, вино, творог),
удобряя почву перегноем при обработке
« мусора», а потом и давая « подсказки»
для борьбы болезнями, которые они
же и создавали.
Они являются
нашими верными друзьями и
злейшими врагами. Многие могут
нас убить, а другие помочь
выжить. Тогда возникает парадокс,
а вместе с ним и вопрос:
« Кто нам бактерии?»
На этот вопрос никто
не ответит однозначно, и наверно не найдётся
тот, кто найдёт ответ...