Функції бактерій в організмі людини і природи, їх будова

1. Енергетична функція мікроорганізмів
2. Деструктивна функція мікроорганізмів
3. Накопичувальна функція бактерій
4. Средообразующая функція живої речовини
5. Газові функції живого речовини
6. Окислювальна і відновна функції в екосистемах
7. Корисні людині бактерії
8. Функції бактерій в організмі
9. Корисні для людини властивості бактерій
10. Шкідливі функції бактерій
11. Бактерії. будова

Мікроорганізми є значущою частиною біосфери планети і активно беруть участь у формуванні середовища проживання, що пов'язано з притаманними їм функціями.

Академік Вернадський В.І. виділив дев'ять основних средообразующих функцій із загального природного процесу. Протягом часу вчення про біосферу еволюціонувало: кількість функцій бактерій, що описують біосферному-геологічне перетворення, змінювалося - функції об'єднувалися, їх доповнювали.

Так, класифікація Лапо А.В. (1987 р) виділяє сім функціональних основ, в яких беруть участь мікроорганізми, забезпечуючи формування біосфери:

• енергетична;
• деструктивна;
• концентрационная;
• газова;
• средоформірующая;
• відновна;
• окислювальна.

Перераховані основні функції властиві всьому живому речовини біосфери, і бактеріям зокрема, вони описують процес енергообміну як одну зі сторін безперервного кругообігу в природі енергії і речовини.

Енергетична функція мікроорганізмів

Саме виникнення і еволюцію біосфери планети, куди входять віруси, бактерії, гриби, рослини і тварини, неможливо без припливу енергії, враховуючи, що внутрішніх енергетичних джерел немає.

Основним енергетичним джерелом для біосфери планети є Сонце. При цьому лише 1% електромагнітної променевої енергії засвоюється і зберігається живими організмами, а 99% поглинаються гідро-, літо- і атмосферами.

Первісне створення біосфери і її подальший розвиток відбулося завдяки фотосинтезу - перетворенню найпростіших неорганічних сполук (вода, мінеральні речовини, вуглекислий газ) в складні органічні речовини. Процес протікає при наявності поглинають світло ферментів і поглинає сонячну енергію.

Відомо два типи фотосинтезу прокариотов:

• кисневий (ціанобактерії і прохлорофіти);
• безкисневому (пурпурні, зелені і геліобактеріі).

Бактерії можуть синтезувати складну органіку, використовуючи інші енергетичні джерела, а не тільки енергію Сонця (фотосинтез). Існують групи мікроорганізмів, здатні використовувати енергію, яка виділяється в результаті окислення ними сірчаних і азотних сполук (хемосинтез).

Зв'язана у вигляді органічних речовин енергія, отримана фото- і хемосинтезом, розподіляється всередині екосистеми між усіма її учасниками як їжа.

Синтезована бактеріями органіка поступово переходить в природі від нижчих до вищих живим організмам, уособлюючи впорядковане протягом енергії - реалізацію енергетичної функції всіх організмів, і бактерій в тому числі, в біосфері.

Деструктивна функція мікроорганізмів

Деструкція (руйнування) є процесом, зворотним синтезу.

Завдяки бактеріям-редуцентам відмерла органіка розкладається на прості неорганічні складові - вода, вуглекислий газ, неорганічні елементи, після чого повертаються в круговорот речовин в біосфері.

Поряд з мікроорганізмами, деструктивну функцію в екосистемах виконують і гриби.

Крім розкладання відмерлої органіки, деструктивна функція бактерій і грибів реалізується в руйнуванні гірських порід літосфери, вивільняючи їх з пов'язаного стану і поповнюючи тим самим біотичний кругообіг в екосистемах біосфери.

Розкладаючи складні органічні сполуки на прості складові, гриби і бактерії отримують життєво необхідні всім живим організмам елементи і повертають їх у біотичний кругообіг природних спільнот:

• кальцій Са;
• калій К;
• кремній Si;
• натрій Na;
• магній Mg;
• фосфор P;
• залізо Fe;
• алюміній Al та інші елементи.

Одним з показових результатів роботи грибів і бактерій-деструкторів в природних співтовариствах є родючість грунтів.

Накопичувальна функція бактерій

Вибіркове накопичення речовин, розосереджених в природі, живими організмами є реалізацією концентраційної функції живої речовини в біосфері.

Бактерії і гриби є одними з найбільш успішних концентраторів. Також морські організми активно накопичують розчинені в морській воді речовини.

Продукти життєдіяльності ряду бактерій містять у багато разів більше речовини, ніж його кількість в природному середовищі:

• марганцю Mg в 1,2 млн разів;
• ванадію V в 420 тис. разів;
• срібла Ag в 240 тис. разів;
• заліза Fe в 65 тис. разів;

Морські рослини і живі організми активно концентрують речовини, розчинені в морській воді, використовуючи їх для формування покривів або будови скелетів.

Можна виділити дві основні групи концентраторів за хімічним ознакою:

• накопичувачі Са (характерно для голкошкірих, коралів, молюсків і вапняних водоростей);
• концентратори Si (характерно для кремнієвих губок, радіолярій і діатомових водоростей).

Характерною рисою морських організмів є здатність накопичувати важкі метали (в тому числі токсичні - ртуть Hg, миш'як As, свинець Pb) і елементи з високою радіоактивністю.

Таким чином, будучи прекрасним джерелом мікроелементів, як харчовий продукт морські організми можуть бути небезпечні в зв'язку з можливою високою токсичністю або радіоактивністю.

Средообразующая функція живої речовини

Жива речовина біосфери виконує одну з головних функцій - средообразующую, змінюючи параметри середовища проживання на максимально сприятливі для життєдіяльності. У разі зсуву рівноваги екосистеми в результаті зовнішнього впливу жива речовина прагне відновити початкові характеристики середовища проживання. Цю здатність екосистеми описує принцип Ле Шательє:

у відповідь на зовнішні обурення будь-яка система проводить зміна змінних в сторону компенсації обурення.

Бактерії в природі

Біосфера, за своєю суттю, є не статичною, а динамічною системою. І якщо обурення не переходять порогових значень, природа здатна компенсувати вплив і повернутися в первісний стан.

Газові функції живого речовини

Живі організми беруть участь в русі і перетвореннях газів планети.

Газові функції розрізняються залежно від що беруть участь в процесах газах:

• діоксідуглеродно-киснева - носієм функції є рослини і бактерії, відбувається створення вільного кисню;
• діоксідуглеродно-бескислородная - носієм функції є всі тварини, рослини, гриби і бактерії; відбувається утворення біогенної вугільної кислоти;
• озонова (пероксідводородная) - носія немає, над планетою сформований захисний озоновий шар, що оберігає від жорсткої космічної радіації;
• азотна - носієм є азотовиделяющіе бактерії, відбувається формування вільного азоту, як в гідро-, так і в літосфери;
• вуглеводнева - перетворення біогенних газів (природний газ, терпени та інші).

Окислювальна і відновна функції в екосистемах

Окислювальна функція являє собою окислення під впливом бактерій (рідше - грибів) речовин, що містяться в грунтах бідних киснем, кори вивітрювання (результат руйнування гірських порід під впливом фізико-хімічного впливу) і гідросферу.

Подібним чином формуються в природі озалізнені горизонти, залізні руди, що залягають в болотах і інші.

Протилежної окислювальному є відновна функція. Прикладом може служити утворення оксидних форм заліза під дією анаеробних мікроорганізмів, в умовах вкрай незначного вмісту кисню.

Функції бактерій дуже широкі, адже вони є першими жителями планети і кількісно перевершують всі інші живі організми.

Використовуючи критерієм оцінки ставлення до людини, бактерії і їх функції можна розділити на 3 групи:

• корисні;
• шкідливі;
• нейтральні.

Корисні людині бактерії

Корисні для людини бактерії можна розділити на 2 групи:

• бактерії, корисні організму людини;
• бактерії, корисні для діяльності людини.

Функції бактерій в організмі

Нормофлори організму людини представлена ​​біфідобактеріями, лактобактеріями і колібактерії. Групи бактерій в кишечнику у кожної людини представлені унікальними штамами, пропорції і кількість також строго індивідуальні.

Мікрофлора кишечника людини і функції різних груп мікроорганізмів вивчені досить повно.

Функції біфідобактерії:

• здійснюють розщеплення неперетравлених частинок, що потрапили в товсту кишку;
• беруть участь в розщепленні казеїну молока у маленьких дітей;
• беруть участь в метаболічних процесах жовчних пігментів і кислот.

Функції лактобактерій:

• відповідальні за виділення ферментів;
• беруть участь в ферментативном розщепленні складних вуглеводів, білків і жирів;
• стимулюють лімфоїдні тканини, що сприяє активізації вроджених імунних відповідей і реакцій;
• стимулюють вироблення інтерферону;
• активізують клітинні захисні механізми.

лактобактерії

Функції колибактерий:

• беруть участь в обмінних процесах;
• створюють сприятливі умови для життєдіяльності в кишечнику лакто-і біфідобактерій;
• пригнічують розвиток патогенних мікроорганізмів кишечника;
• здійснюють вироблення вітаміну В12.

Основні причини порушення функцій мікрофлори кишечника:

• вживання антибіотиків;
• гормональна терапія;
• високі фізичні навантаження, стрес;
• велика розумова навантаження, перевтома;
• погана екологія;
• незбалансоване харчування і безграмотне голодування;
• переїдання, вживання фаст-фудів;
• вікові зміни.

Корисні для людини властивості бактерій

Людина широко використовує властивості бактерії в промисловості:

• для виробництва кисломолочних продуктів і сирів;
• в кондитерському і хлібопекарському виробництві;
• при видаленні з зерен кави і какао оболонок;
• у виробництві антибіотиків, інсуліну та інших препаратів у фармацевтичній промисловості;
• для виробництва фарб, різноманітних пластиків, стадіонів і спортивних споруджень;
• в очисних спорудах;
• для фіксації азоту в ґрунті використовують бульбочкові бактерії, які є симбионтами бобових рослин.

Як приклад використання людиною функцій бактерій можна розглянути використання бульбочкових бактерій роду Rhizobium і їх властивостей.

На коренях різних бобових рослин бактерії Rhizobium (анаеробні азотфіксуючі) утворюють бульби. Бактерії і бобові рослини є симбионтами, причому різним бобовим рослинам - сої, конюшини, люцерни, гороху і кормових бобів - відповідають свої бульбочкові бактерії-симбіонти, специфічні тільки для них.

Мікроорганізми роду Rhizobium здатні зв'язувати азот, що міститься в повітрі, і забезпечують їм бобові рослини, які замість забезпечують бульбочкові бактерії поживними речовинами.

Rhizobium на 1 га грунту вносять до 70 кг азоту, їх функція настільки корисна, що на їх основі виготовляють бактеріальне добриво (нітрагін), щоб збільшити їх кількість в грунті.

Шкідливі функції бактерій

Якщо одні групи бактерій приносять користь і позитивно впливають на здоров'я людини, то інші мають негативний вплив:

• є хвороботворними для людини (віспа, чума, сифіліс, холера, туберкульоз та інші);
• завдають шкоди продуктам харчування (гнильні бактерії псують рибу, м'ясо, овочі, фрукти);
• псують продукти тривалого зберігання (ботулізм);
• викликають хвороби худоби та птиці (сибірська виразка, ящур, пастерельоз, пташиний грип та інше).

Бактерії. будова

Бактерії є примітивними одноклітинними організмами, їх клітина має мікроскопічні розміри. Але віруси менше бактерій від 10 до 100 разів.

органели бактерій

Для бактерій характерна наявність клітинної стінки - щільної оболонки, що зберігає форму. З нею має міцний зв'язок капсула бактерії, що представляє собою слизову структуру (товщина більше 0,2 мкм) з чіткими кордонами. Міцність і надійність будови клітинних стінок забезпечує муреин, який характерний тільки для бактерій і не зустрічається ні в клітинах грибів, рослин або тварин, ні у вірусів.

Бактеріальна капсула сформована з полісахаридів або поліпептидів і включає в себе до 98% води. Високий вміст води визначає функцію капсули - вона охороняє мікроорганізм від травматичних пошкоджень і пересихання, перешкоджає фагоцитозу, забезпечує додатковий осмотичний бар'єр і служить резервним джерелом речовин.

Мезосоми є мембранної структурою бактерій і виконують функції генерації енергії, а також структурну функцію просторового розмежування вмісту клітини, де Мезосома створюють сприятливі умови для протікання ферментативних процесів. Як показали дослідження, функція мезосом далеко не повністю з'ясована.

Ще однією особливістю будови бактерій є наявність плазмід. Вони являють собою невеликі молекули ДНК, не пов'язані з геномної хромосомою. Плазміди містять ген, який підсилює стійкість до негативних умов, в одній клітці може бути до тисячі одиниць.

Основні функції плазмід:

• горизонтальний перенос генетичного матеріалу
• забезпечення стійкості до антибіотиків, важких металів, УФ-випромінювання;
• синтез гемолізинів і ентеротоксінов і інше.

Як один з методів пережити несприятливий період - можливість бактерій утворювати спори.

Хоча термін «суперечки» застосуємо і до інших живих організмів, функціонально це абсолютно різні поняття:

• бактеріальна спору є формою існування самої бактерії в несприятливий період;
• спори грибів або рослин є одним із способів розмноження.

Будова вірусу взагалі сильно відрізняється від всього іншого живого речовини планети: недарма вчені до цих пір не вирішили, слід відносити віруси до живої або неживої природи. Адже віруси не мають клітинної оболонки і здатні існувати тільки всередині чужих клітин, захоплюючи і руйнуючи їх.