Файл: Удивительный мир бактерий.docx

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение

«Липецкий медицинский колледж»



ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

Специальность 31.02.03 Лабораторная диагностика

По учебной дисциплине биология

Тема «Удивительный мир бактерий»

Выполнила: Пронина А.А.

Студентка группы 1к-лаб

Руководитель: Черкасов Д.В.

2017-2018 учебный год

Содержание

Введение

Моя работа про бактерию считается актуальной, поскольку мир бактерий - часть нашей жизни.

По статистике, именно инфекционные заболевания становятся причиной 26% всех смертей на планете (по данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ).

В мире регистрируются тысячи, сотни тысяч и даже миллионы случаев инфекционных заболеваний, которые поражают детей и взрослых не только в слаборазвитых или развивающихся странах, но и в странах с высоким уровнем жизни. Так, дифтерией заболевают 4880 человек в мире. Корь поражает 354820 человек, из них умерло – 139 300 (при охвате прививками 84%).

Целью данной работы является изучение разновидности, жизнедеятельности бактерий, и их роль в окружающей среде.

Задачи индивидуального проекта:

1. 
   изучить классификацию бактерий;
   
2. 
   изучить среды обитания бактерий;
   
3. 
   изучить разновидность бактерий;
   
4. 
   изучить бактериальные болезни.
   

1 История открытия

Впервые бактерии наблюдал Антон Левенгук в 1674 году, используя микроскоп, сконструированный им самым. Название «бактерия» появилась позднее, она была предложена Кристианом Эрнбергом в 1828, выведенное с греческого слова, которое означало «маленькая палочка».

---

Луи Пастер продемонстрировал в 1859 году, что процесс брожения вызывается ростом микроорганизмов, и что этот рост не может быть зарожденным непроизвольно. Вместе с его современником, Робертом Кохом, Пастер был одним из авторов и первых защитников бактериальной теории возникновения болезней. Роберт Кох был пионером медицинской микробиологии, работая с такими болезнями, как холера, сибирская язва и туберкулез. В своем исследовании туберкулеза Кох окончательно довел бактериологическую теорию, за что и был награжденный Нобелевской премией 1905 года. В своих «Постулатах Коха» он установил критерии проверки, или болезнь вызывается микроорганизмом; эти постулаты все еще используются сегодня.

Хотя в 19 столетии уже было известно, что бактерии — причина многих болезней, не существовало никаких эффективных средств антибактериального лечения. В 1910 году Рафаэль Эрлих создал первый антибиотик, модифицировав фарбник, который выборочно красил бактерию Treponema pallidum — спирохету, которая вызывает сифилис — в вещество, которое выборочно убивает патоген. Эрлих был также награжденный Нобелевской премией за свою работу по иммунологии и открытию использования красок для выявления и идентификации бактерий, его работа стала основой для создания крашения за Граммом и крашение за Зелий-Нельсеном. В конце 19 — в начале 20 столетие благодаря работам Мартинуса Бейеринка и Сергея Николаевича Виноградского были заложены основы общей и экологической микробиологии.

Важный шаг вперед в изучении бактерий был сделан в 1977 году Карлом Воузом, который установил, что археи — отдельная от бактерий линия эволюционного развития. Эта новая филогенетическая таксономия была основана на установлении последовательности 16S рибосомной РНК и поделила прокариоты на два отдельных домена, как часть системы трех доменов.

Бактерии (от греческого палочка) — разнообразная по биологическим, свойствам группа широко распространенных на Земле микроскопических, в основном одноклеточных, организмов, принадлежащих к низшим формам жизни.

2 Места обитания бактерий

Бактерии обитают в почве, воде, организме человека и животных. Разнообразные группы бактерий могут развиваться в условиях, не доступных, для других организмов. Качественный и количественный состав бактерий, обитающих во внешней среде, зависит от многих условий: pH среды, температуры, наличие питательных веществ, влажности, аэрации, присутствия других микроорганизмов. Чем больше в среде содержится разнообразных органических соединений, тем большее количество бактерий можно в ней обнаружить. В незагрязненных почвах и водах встречается сравнительно небольшое количество сапрофитных форм бактерий, микробактерии, кокковые формы. В воде встречаются различные спорообразующие и неспорообразующие бактерии и специфические водные бактерии – водные виброны, нитчатые бактерии и др. В иле, на дне водоемов, обитают различные анаэробные бактерии. Среди бактерий, обитающих в воде и почве, имеются азотфиксирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие целлюлозу бактерии и др. В морях и океанах обитают бактерии, растущие при высоких концентрациях солей и повышенном давлении, встречаются светящиеся виды. В загрязненных водах и почве, кроме почвенных и водных сапрофитов, в большом количестве встречаются бактерии, обитающие в организме человека и животных – энтеробактерии, клостридии и др.

---

Показателем фекального загрязнения обычно является наличие кишечной палочки. В связи с широким распространением бактерий и своеобразием метаболической активности многих их видов они имеют исключительно большое значение в круговороте веществ в природе (в круговороте азота участвуют многие виды бактерий – от видов расщепляющих белковые продукты растительного и животного происхождения, до видов образующих нитраты, которые устанавливаются высшими растениями).

3 Морфология

Существует три основные формы бактерий — шаровидная, палочковидная и спиралевидная; большая группа нитчатых бактерий объединяет преимущественно водные бактерии и не содержит патогенных видов.

Шаровидные бактерии — кокки, подразделяются в зависимости от расположения клеток после деления на несколько групп:

1) диплококки (делятся в одной плоскости и располагаются парами);

2) стрептококки (делятся в одной плоскости, но при делении не отделяются друг от друга и образуют цепочки);

3) тетракокки (делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя группы по четыре особи);

4) сарцины (делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, образуя группы кубической формы);

5) стафилококки (делятся в нескольких плоскостях без определенной системы, образуя скопления, напоминающие виноградные грозди). Средний размер кокков 0,5—1 мкм.

Палочковидные бактерии имеют строго цилиндрическую или овоидную форму, концы палочек могут быть ровными, закругленными, заостренными. Палочки могут располагаться попарно в виде цепочек, но большинство видов располагается без определенной системы. Длина палочек варьирует от 1 до 8 мкм, средний диаметр 0,5—2 мкм. Принято собственно бактериями называть палочки, не образующие спор. Бактерии, образующие споры, называются бациллами. По принятой номенклатуре к бациллам относят аэробные формы. Анаэробных спорообразующих бактерий относят к клостридиям. Спорообразование у бацилл и клостридий не связано с процессом размножения. Споры у них относятся к типу эндоспор, представляющих собой круглые или овальные тела, преломляющие свет и окрашивающиеся по специальным методам. Расположение спор в клетке, их величина и форма характерны для каждого вида бактерий. Некоторые палочки (микобактерии, коринебактерии) образуют нитевидные особи, другие (клубеньковые бактерии) образуют разветвленные, звездчатые формы — так называемые бактероиды.

Спиралевидные формы бактерий подразделяют на вибрионы и спириллы. Изогнутость тел вибрионов не превышает одной четверти оборота спирали. Спириллы образуют изгибы из одного или нескольких оборотов.

---

4 Строение бактерий

Капсула имеется у ряда бактерий и является их внешним структурным компонентом. У ряда бактерий аналогично капсуле имеется образование в виде тонкого слизистого слоя на поверхности клетки. У некоторых бактерий капсула формируется в зависимости от условий их существования. Одни бактерии образуют капсулы только в макроорганизме, другие — как в организме, так и вне его, в частности на питательных средах, содержащих повышенные концентрации углеводов. Некоторые бактерии образуют капсулы независимо от условий существования. В состав капсулы большинства бактерий входят полимеризованные полисахариды, состоящие из пентоз и аминосахаров, уроновые кислоты, полипептиды и белки. Капсула не является аморфным образованием, а определенным образом структурирована. У некоторых бактерий, например, пневмококков, капсула определяет их вирулентность, а также некоторые антигенные свойства бактериальной клетки.

Клеточная стенка бактерий определяет их форму и обеспечивает сохранение внутреннего содержимого клетки. По особенностям химического состава и структуры клеточной стенки бактерии дифференцируют с помощью окрашивания по Граму.

Строение клеточной стенки различно у грамположительных и грамотрицательных бактерий. Основным слоем клеточной стенки, характерным для всех видов бактерий, является ригидный слой (синоним: мукопептидный слой, муреин, пептидогликан; последнее название наиболее соответствует химическому строению слоя), в состав которого вводят повторяющиеся остатки аминосахаров — N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, образующих основу линейного полимера — муреина.

В состав клеточных стенок грамотрицательных бактерий, кроме ригидного слоя, входят липопротеиновый и липополисахаридный слои. Липополисахаридный слой (Л ПС) наиболее изучен у энтеробактерий, и особенно сальмонелл. Л ПС представляет собой комплекс фосфорилирование гетерополисахаридов, ковалентно связанных с содержащим глюкозамин липидом (липид А). В состав Л ПС входит О-антиген клетки (у энтеробактерий). Полисахаридная часть Л ПС состоит из основной (базисной) структуры и О-антигенной части. В состав базисной части, присущей всем энтеробактериям, входят гептоза, 2-кето-З-дезоксиоктонат (КДО), глюкоза, галактоза и N-ацетил-глюкозамин. Через КДО базисная часть присоединена к компоненту, состоящему из липида А, этанол амина, фосфата и КДО. С другой стороны (наружной) к базисной структуре присоединены боковые цепи, образованные повторяющимися олигосахаридными единицами. Наружные полисахаридные цепи видоспецифичны и являются соматическими О-антигенами. О-специфичность определяется углеводным составом всей боковой цепи, последовательностью расположения в ней углеводов и концевым сахаром, 6-дезокси- или 3,6-дидезоксигексозой. Наследственные нарушения в биосинтезе ЛПС энтеробактерий базисной части или O-боковых цепей приводят к появлению R-форм мутантов.

---

Липопротеиновый слой (ЛП) у грамотрицательных бактерий, по представлению Вейделя , является наружным слоем клеточной стенки. ЛПС занимает промежуточное положение, наиболее глубоко расположенным является ригидный слой. Эта схема не объясняет обнаружение О-антигена без предварительного разрушения Л П. Поэтому были предложены другие схемы строения стенки, согласно которым ЛП покрывает бактериальную клетку не сплошным слоем, а через него проходит ЛПС в виде «отростков», как это показано на рис. 6. Это представление подтверждено иммунохимическими методами с использованием ферритина при изучении локализации О-антигена.

У некоторых грамположительных бактерий клеточная стенка, так же, как и у грамотрицательных, состоит не только из ригидного слоя, но имеет многослойное строение. Например, у стрептококков в ее состав входит белковый слой, промежуточный липополисахаридный и внутренний ригидный слой. Клеточная стенка не является инертной структурой в ферментативном отношении. В ее составе обнаружены аутолитические ферменты, фосфатаза, аденозинтрифосфатаза.

Цитоплазматическая мембрана бактерий прилегает к внутренней поверхности клеточной стенки, отделяет ее от цитоплазмы и является очень важным в функциональном отношении компонентом клетки. В мембране локализованы окислительно-восстановительные ферменты, с системой мембран связаны такие важнейшие функции клетки, как деление, биосинтез ряда компонентов, хемо- и фотосинтез и др. Толщина мембраны у большинства бактерий составляет 7—10 нм. Электронномикроскопическим методом обнаружено, что она состоит из трех слоев: двух электронно-плотных и промежуточного — электронно-прозрачного. В состав мембраны входят белки, фосфолипиды, липопротеины, небольшое количество углеводов и некоторых других соединений. Многие белки мембраны Б. являются ферментами, участвующими в процессах дыхания, а также в биосинтезе компонентов клеточной стенки и капсулы. В составе мембраны определяются также пермеазы, обеспечивающие перенос в клетку растворимых веществ. Мембрана служит осмотическим барьером, она обладает избирательной полупроницаемостью и ответственна за поступление внутрь клетки питательных веществ и выход из нее продуктов обмена.

Помимо цитоплазматической мембраны, в клетке бактерии имеется система внутренних мембран, получивших название мезосом, которые, вероятно, являются производными цитоплазматической мембраны; их строение варьирует у разных видов бактерий. Наиболее развиты мезосомы у грамположительных бактерий. Строение мезосом неоднотипно, их полиморфизм отмечается даже у одного и того же вида бактерий. Внутренние мембранные структуры могут быть представлены простыми инвагинациями цитоплазматической мембраны, образованиями в виде пузырьков или петель (чаще у грамотрицательных бактерий), в виде вакуолярных, ламмелярных, тубулярных образований. Мезосомы чаще всего локализованы у клеточной перегородки, отмечается также их связь с нуклеоидом. Поскольку в мезосомах обнаружены ферменты дыхания и окислительного фосфорилирования, многие авторы считают их аналогами митохондрий клеток высших. Предполагается, что мезосомы принимают участие в делении клетки, распределении дочерних хромосом в разделяющиеся клетки и спорообразовании. С мембранным аппаратом клетки связаны также функции фиксации азота, хемо- и фотосинтеза. Следовательно, можно полагать, что мембраны клетки играют определенного рода координирующую роль в пространственной организации ряда ферментных систем и органелл клетки.

---