Польза и вред бактерий для природы
Болезнетворные микроорганизмы
Значение бактерий для человека сложно однозначно определить, они играют как положительную, так и отрицательную роль. В основном микроорганизмы вредны для людей. К примеру:
- Ботулинические бациллы являются причиной развития ботулизма, это заболевание часто приводит к летальному исходу. Этот класс микробов попадает в организм человека с плохо вымытыми продуктами питания и развивается при большом количестве белка в бескислородных условиях. Вследствие их жизнедеятельности скапливается сильное ядовитое вещество — ботулин.
- Поверхностные раны могут заражаться стрептококками и стафилококками, вызывающими гнойные воспалительные процессы.
- Дизентерию вызывает шигелла, а брюшной тиф — сальмонелла. Эти микробы разносятся воздушным путем с каплями слюны заболевшего человека во время кашля или чихания. Некоторые патогенные микроорганизмы устойчивы к высыханию и продолжительное время могут сохраняться в пыли.
- Сапрофитные микробы могут испортить продукты. Для сохранения еды её необходимо подвергнуть обработке (стерилизация, термообработка, химическое очищение, высушивание, заморозка). Если этого не сделать, то из-за пищевого отравления может понадобиться серьезная медицинская помощь.
- В земле живут микробы класса клостридиум, которые являются причиной развития столбняка и гангрены.
Многие инфекционные болезни передаются во время физического контакта с зараженным человеком. Нередко патогенные микроорганизмы передаются переносчиками. К примеру, мухи, находясь на нечистотах, могут переносить на лапках сотни микробов, оставляя их на продуктах, которые употребляют в пищу люди.
Заболевания могут вызываться попаданием инфекции через нарушенный кожный покров. В ранах, которые загрязнены почвой, часто развиваются болезнетворные организмы, вызывающие столбняк или гангрену. Это серьезные болезни, они могут закончиться смертью человека.
Открытие патогенных бактерий помогло создать лекарства для борьбы с множеством заболеваний. Но микробы быстро привыкают к лекарственным препаратам, и медики постоянно разрабатывают новые сильнодействующие средства.
Использование человеком
Жизнедеятельность некоторых микроорганизмов активно используется человеком. Отдельные разновидности могут вырабатывать мощные антибиотики (например, тетрациклин) — вещества, которые убивают либо подавляют развитие патогенных микроорганизмов.
Бактерии часто используются человеком для различных целей:
- создание новых лекарств;
- изготовление сыров, йогуртов, ряженки, уксуса, вина.
- создание органических веществ;
- приготовление продуктов;
- бродильные бактерии используются для силосования кормов, закваске огурцов, капусты.
Способность микроорганизмов перерабатывать органические соединения, делая из них сначала перегной, а после неорганические составы, сделало их незаменимыми в круговороте веществ и почвообразовании.
Бактерии играют роль санитаров, очищая канализационные стоки, расщепляя органические соединения и делая из них безвредные экологически чистые неорганические вещества. Такое свойство активно применяется в очистных сооружениях.
Роль в жизни людей
Значение бактерий в природе и жизни человека невозможно недооценить, на эту тему написано множество докладов, сообщений и рефератов, составлены таблицы и маркеры для определения разных видов микробов. Микроорганизмы находятся как снаружи (на кожном покрове) так и внутри (в желудочно-кишечном тракте) любого человека еще с рождения.
Все бактерии, которые находятся в организме, постоянно борются за необходимые питательные элементы, требующиеся им для размножения, причем полезные микроорганизмы могут уничтожать патогенные.
Вне зависимости от вида продуктов, потребляемых людьми, на зубах, языке и в полости рта скапливаются бактерии, которые питаются частичками пищи. Человечество уже более века занимается чисткой зубов, делая это как для избавления от застрявших кусочков еды, так и от появления неприятного запаха изо рта.
Побочный эффект от жизнедеятельности любых микроорганизмов — появление запаха, остаточные продукты распада образуются и от полезных лактобактерий, и от вредных бактерий, которые используются людьми для готовки пищи.
На кожном покрове микробы активно размножаются, когда человек потеет (в жаркие дни или при физических нагрузках) либо же такой процесс начинается на участках появления ран или царапин. Пот был бы без запаха, но железы одновременно выделяют жир, который является пищей для разных микроорганизмов. Запах проявляется, когда они активно перерабатывают питательные вещества.
Для очищения подмышек от микробов всегда советуют использовать мыло и банные процедуры. Также для избавления от запаха можно обработать вспотевший участок перекисью. Если началось покраснение кожного покрова около раны — это признак развития воспаления из-за проникновения микроорганизмов на травмированный участок. Его нужно обработать дезинфицирующим составом (перекись, йод, спирт, зеленка), чтобы избежать в дальнейшем заражения крови.
Особенности размножения
Условия, при которых размножаются различные микроорганизмы, приблизительно одинаковые: им необходима повышенная влажность, высокая температура (+14−36 градусов), питательные вещества, темнота — эти условия находятся на теле каждого человека в районе паха и подмышек.
Определенным патогенным организмам даже не требуется воздух — класс анаэробных микробов может развиваться в консервах, а во время проникновения в организм начинают провоцировать появления ботулизма. Пониженные температуры сделает их малоподвижными, термообработка и солнечные лучи разрушают бактерии.
Сухой горячий воздух позволяет высушить любые организмы, при этом они превращаются в споры, которые продолжительное время могут сохранять возможность к возобновлению жизнедеятельности при благоприятных условиях.
Польза в природе
В естественной среде микроорганизмы перерабатывают отходы жизнедеятельности животных, ускоряя процесс разложения и появления полезных элементов, которые насыщают землю и передаются растительности. Без их вмешательства поверхность планеты находилась бы под большим слоем непереработанных веществ.
Это часто можно видеть на свалках, где скопилось множество искусственных отходов, не являющихся пищей для микроорганизмов. Вода из канализации проходит несколько этапов очищения бактериями на станциях и заново подается в трубопровод.
Без помощи бактерий человек и травоядные животные не могли бы перерабатывать растительную клетчатку в глюкозу, которая дает энергию организму. Обычного пережевывания растительности недостаточно для расщепления клетчатки, из которой синтезируются и усваиваются все полезные микроэлементы.
Такой же процесс требуется во время переваривания мякоти фруктов и ягод, так как она тоже имеет в структуре волокна, тем более, когда речь заходит о кожуре. То, что не подходит в пищу для бактерий, становится причиной развития плесени.
Полезные и вредные бактерии
Бактерии, которые попадают в желудочно-кишечный тракт одновременно с кисломолочными продуктами, улучшают переваривание и усвоение питательных элементов, находящихся в молоке. К младенцам они передаются с материнским молоком сразу после рождения, без них тут же развивается дисбактериоз, появляющийся как при интоксикациях, так и при отсутствии полезных микроорганизмов.
Основное правило при лечении дисбактериоза — определение причины его развития: после лечебного курса антибиотиками в желудочно-кишечном тракте не синтезируются ферменты либо отсутствуют полезные организмы. У взрослого человека, который употребляет свежее молоко, зачастую появляется диарея, а при потреблении кисломолочных продуктов это встречается редко.
Просто пастеризованное молоко не содержит в своем составе лактобактерий, которые изготовители продуктов добавляют лишь на втором этапе — переработка молочной продукции в кисломолочные изделия.
Патогенные микроорганизмы опасны для людей, поскольку это переносчики множества инфекционных болезней. Они передаются через ручки дверей, плохо помытые фрукты, во время чихания или разговора.
Гнилостные организмы, попав в кишечный тракт одновременно с какими-то продуктами, во время размножения выделяют газ, что вызывает вздутие живота, тошноту. Возникает ощущение давления на внутренние органы.
Роль бактерий в жизни человека очень важна. Без этих организмов не обходится ни один круговорот веществ на планете. Бактерии имеют свои плюсы и минусы, так как, помимо вредного воздействия, их использование помогает бороться с множеством заболеваний.
Источник
Бактерии живут на планете Земля более 3,5 млрд. лет. За это время они многому научились и ко многому приспособились. Теперь они помогают человеку. Бактерии и человек стали неразлучны. Суммарная масса бактерий огромна. Она составляет около 500 миллиардов тонн.
Полезные бактерии выполняют две самые важные экологические функции — они фиксируют азот и участвуют в минерализации органических остатков. Роль бактерий в природе носит глобальный характер. Они участвуют в перемещении, концентрации и рассеивании химических элементов в биосфере земли.
Велико значение бактерий, полезных для человека. Они составляют 99% всей популяции, которые заселяют его организм. Благодаря им человек живет, дышит и питается.
Важна роль бактерий в жизни человека. Они полностью обеспечивают его жизнедеятельность.
Бактерии довольно просто устроены. Ученые предполагают, что они первыми появились на планете Земля.
Полезные бактерии в организме человека
Человеческий организм населяют и полезные и вредные бактерии. Существующий баланс между организмом человека и бактериями отшлифовывался веками.
Как подсчитали ученые, в организме человека содержится от 500 до 1000 всевозможных видов бактерий или триллионы этих удивительных жильцов, что составляет до 4-х кг совокупного веса. До 3-х килограмм микробных тел находится только в кишечнике. Остальная их часть находится в мочеполовых путях, на коже и других полостях человеческого тела. Микробы заполняют организм новорожденного уже с первых минут его жизни и окончательно формируют состав кишечной микрофлоры к 10-13 годам.
В кишечнике обитают стрептококки, лактобактерии, бифидобактерии, энтеробактерии, грибы, кишечные вирусы, непатогенные простейшие. Лактобактерии и бифидобактерии составляют 60% кишечной флоры. Состав этой группы всегда постоянный, они самые многочисленные и осуществляющие основные функции.
Бифидобактерии
Значение бактерий этого вида огромно.
- Благодаря им вырабатываются ацетат и молочная кислота. Закисляя среду обитания, они подавляют рост патогенных бактерий, вызывающих гниение и брожение.
- Благодаря бифидобактериям снижается риск развития аллергии к пищевым продуктам у малышей.
- Они обеспечивают антиоксидантный и противоопухолевый эффект.
- Бифидобактерии принимают участие в синтезе витамина С.
- Бифидо- и лактобактерии принимают участие в процессах по усвоению витамина Д, кальция и железа.
Рис. 1. На фото бифидобактерии. Компьютерная визуализация.
Кишечная палочка
Значение бактерий этого вида для человека большое.
- Особое значение уделяется представителю этого рода Escherichia coli M17. Она способна вырабатывать вещество коцилин, которое угнетает рост целого ряда болезнетворных микробов.
- При участии кишечной палочки синтезируются витамины К, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.
Рис. 2. На фото кишечная палочка (трехмерное компьютерное изображение).
Положительная роль бактерий в жизни человека
- При участии бифидо-, лакто-, и энтеробактерий синтезируются витамины К, С, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.
- Благодаря микрофлоре кишечника расщепляются непереваренные компоненты пищи из верхних отделов кишечника – крахмал, целлюлоза, белковые и жировые фракции.
- Кишечная микрофлора поддерживает водно-солевой обмен и ионный гомеостаз.
- Благодаря секреции особых веществ микрофлора кишечника подавляет рост патогенных бактерий, вызывающих гниение и брожение.
- Бифидо-, лакто-, и энтеробактерии принимает участие в детоксикации веществ, попадающих извне и образующихся внутри самого организма.
- Кишечная микрофлора играет большую роль в восстановлении местного иммунитета. Благодаря ей увеличивается количество лимфоцитов, активность фагоцитов и выработка иммуноглобулина А.
- Благодаря кишечной микрофлоре стимулируется развитие лимфоидного аппарата.
- Повышается устойчивость эпителия кишечника к канцерогенам.
- Микрофлора защищают слизистую стенку кишечника и обеспечивает энергией кишечный эпителий.
- Они регулируют перистальтику кишечника.
- Кишечная флора приобретает навыки по захвату и выводу вирусов из организма хозяина, с которым долгие годы она находилась в симбиозе.
- Велико значение бактерий в поддержке теплового баланса организма. Кишечная микрофлора питается за счет веществ, непереваренных ферментативной системой, которые поступают из верхних отделов желудочно-кишечного тракта. В результате сложных биохимических реакций вырабатывается огромное количество тепловой энергии. Тепло с током крови разносится по всему организму и поступает во все внутренние органы. Вот почему при голодании человек всегда мерзнет.
- Кишечная микрофлора регулирует обратное всасывание компонентов желчных кислот (холестерина), гормонов и др.
Рис. 3. На фото полезные бактерии — лактобактерии (трехмерное компьютерное изображение).
к содержанию ↑
Роль бактерий в производстве азота
Аммонифицирующие микробы (вызывающие гниение) с помощью ряда имеющихся у них ферментов способны разлагать останки погибших животных и растений. При разложении белков выделяются азот и аммиак.
Уробактерии разлагают мочевину, которую человек и все животные планеты выделяют ежесуточно. Ее количество огромно и достигает 50 млн. тонн в год.
Определенный вид бактерий участвует в окислении аммиака. Этот процесс называется нитрофикацией.
Денитрифицирующие микробы возвращают молекулярный кислород из почвы в атмосферу.
Рис. 4. На фото полезные бактерии — аммонифицирующие микробы. Они подвергают останки погибших животных и растений разложению.
к содержанию ↑
Роль бактерий в природе: фиксация азота
Значение бактерий в жизнедеятельности человека, животных, растений, грибов и бактерий огромно. Как известно, для нормального их существования необходим азот. Но усваивать азот в газообразном состоянии бактерии не могут. Оказывается, связывать азот и образовывать аммиак умеют сине-зеленые водоросли (Цианобактерии), свободноживущие азотофиксаторы и особые клубеньковые бактерии. Все эти полезные бактерии производят до 90% связанного азота и вовлекают до 180 млн. т. азота в азотный фонд почвы.
Клубеньковые бактерии прекрасно сожительствуют с бобовыми растениями и облепихой.
Такие растения, как люцерна, горох, люпин и другие бобовые имеют на своих корнях так называемые «квартиры» для клубеньковых бактерий. Эти растения высаживаются на истощенные почвы для обогащения их азотом.
Рис. 5. На фото клубеньковые бактерии на поверхности корневого волоска бобового растения.
Рис. 6. Фото корня бобового растения.
Рис. 7. На фото полезные бактерии — цианобактерии.
к содержанию ↑
Роль бактерий в природе: круговорот углерода
Углерод является важнейшим клеточным веществом животного и растительного мира, а так же мира растений. Он составляет 50% сухого остатка вещества клетки.
Много углерода содержится в клетчатке, которой питаются животные. В их желудке клетчатка под действием микробов разлагается и далее, в виде навоза, попадает наружу.
Разлагают клетчатку целлюлозные бактерии. В результате их работы почва обогащается гумусом, что значительно повышает ее плодородие, а углекислота возвращается в атмосферу.
Рис. 8. Зеленым цветом окрашены внутриклеточные симбионты, желтым – масса перерабатываемой древесины.
к содержанию ↑
Роль бактерий в превращении фосфора, железа и серы
В белках и липидах содержится большое количество фосфора, минерализация которого осуществляется Вас. megatherium (из рода гнилостных бактерий).
Железобактерии участвуют в процессах минерализации органических соединений, содержащих железо. В результате их деятельности в болотах и озерах образуется большое количество железной руды и железомарганцевых отложений.
Серобактерии живут в воде и почве. Их много в навозе. Они участвуют в процессе минерализации серосодержащих веществ органического происхождения. В процессе разложения органических серосодержащих веществ выделяется газ сероводород, который крайне ядовит для окружающей среды, в том числе для всего живого. Серобактерии в результате своей жизнедеятельности превращают этот газ в неактивное безвредное соединение.
Рис. 9. Несмотря на кажущуюся безжизненность, в реке Рио Тинто жизнь всё-таки есть. Это различные, окисляющие железо, бактерии и множество других их видов, которые можно встретить только в этом месте.
Рис. 10. Зелёные серобактерии в колонне Виноградского.
к содержанию ↑
Роль бактерий в природе: минерализация органических остатков
Бактерии, принимающие активное участие в минерализации органических соединений, считаются чистильщиками (санитарами) планеты Земля. С их помощью органические вещества погибших растений и животных превращаются в перегной, который почвенные микроорганизмы превращают в минеральные соли, так необходимые для построения корневой, стеблевой и листовой систем растений.
Рис. 11. Минерализация органических веществ, поступающих в водоем, происходит в результате биохимического окисления.
к содержанию ↑
Роль бактерий в природе: брожение пектиновых веществ
Клетки растительных организмов связываются друг с другом (цементируются) специальным веществом, которое называется пектин. Некоторые виды маслянокислых бактерий обладают способностью сбраживать это вещество, которое при нагревании превращая в студенистую массу (пектис). Эта особенность используется при замачивании растений, содержащих много волокон (лен, конопля).
Рис. 12. Существует несколько способов получения тресты. Самым распространённым является биологический способ, при котором связь волокнистой части с окружающими тканями разрушается под влиянием микроорганизмов. Процесс брожения пектиновых веществ лубяных растений называется мочкой, а вымоченная солома — трестой.
к содержанию ↑
Роль бактерий в очистке воды
Бактерии, очищающие воду, стабилизируют уровень ее кислотности. С их помощью сокращаются донные отложения, улучшается здоровье рыб и растений, живущих в воде.
Недавно группой ученых из разных стран были обнаружены бактерии, которые разрушают детергенты, входящие в состав синтетических моющих средств и некоторые лекарственные препараты.
Рис. 13. Широко применяется деятельность ксенобактерий для очистки почв и водоемов, загрязненных нефтепродуктами.
Рис. 14. Пластиковые купола, очищающие воду. В них содержатся гетеротрофные бактерии, питаюшиеся углеродосодержащими материалами, и автотрофные бактерии, питаюшиеся аммиак- и азотсодержащие материалами. Система трубок поддерживает их жизнеобеспечение.
к содержанию ↑
Использование бактерий при обогащении руд
Способность тионовых сероокисляющих бактерий используется для обогащения медных и урановых руд.
Рис. 15. На фото полезные бактерии — Тиобациллы и Acidithiobacillus ferrooxidans (электронная микрофотография). Они способны извлекать ионы меди для выщелачивания отходов, которые образуются при флотационном обогащении сульфидных руд.
к содержанию ↑
Роль бактерий в маслянокислом брожении
Маслянокислые микробы находятся повсюду. Насчитывается более 25-и видов этих микробов. Они принимают участие в процессе разложения белков, жиров и углеводов.
Маслянокислое брожение вызывают анаэробные спорообразующие бактерии, относящиеся к роду клостридиум. Они способны сбраживать различные сахара, спирты, органические кислоты, крахмал, клетчатку.
Рис. 16. На фото маслянокислые микроорганизмы (компьютерная визуализация).
к содержанию ↑
Роль бактерий в жизни животных
Множество видов животного мира питается растениями, основу которых составляет клетчатка. Переваривать клетчатку (целлюлозу) животным помогают особые микробы, местом пребывания которых являются определенные отделы желудочно-кишечного тракта.
к содержанию ↑
Значение бактерий в животноводстве
Жизнедеятельность животных сопровождается выделением огромного количества навоза. Из него некоторые микроорганизмы могут производить метан («болотный газ»), который используется, как топливо и сырье в органическом синтезе.
Рис. 17. Газ метан как топливо для автомобилей.
к содержанию ↑
Использование бактерий в пищевой промышленности
Роль бактерий в жизни человека огромна. Широко применяются в пищевой промышленности молочнокислые бактерии:
- при производстве простокваши, сыров, сметаны и кефира;
- при сквашивании капусты и засолке огурцов, принимают участие в мочении яблок и мариновании овощей;
- они придают особый аромат винам;
- вырабатывают молочную кислоту, сквашивающую молоко. Это свойство используется для производства простокваши и сметаны;
- при приготовлении сыров и йогуртов в промышленных масштабах;
- в процессе засаливания молочная кислота служит консервантом.
К молочнокислым бактериям относятся молочные стрептококки, сливочные стрептококки, палочки болгарская, ацидофильная, зерновая термофильная и огуречная. Бактерии рода стрептококков и лактобацилл придают продуктам более густую консистенцию. В результате их жизнедеятельности улучшается качество сыров. Именно они придают сыру определенный сырный аромат.
Рис. 18. На фото полезные бактерии — лактобактерии (розовый цвет), болгарская палочка и термофильный стрептококк.
Рис. 19. На фото полезные бактерии — кефирный (тибетский или молочный) гриб и молочнокислые палочки перед непосредственным внесением в молоко.
Рис. 20. Кисломолочная продукция.
Рис. 21. Термофильные стрептококки (Streptococcus thermophilus) применяются при приготовлении сыра моцарелла.
Рис. 22. Вариантов плесневого пенициллина множество. Бархатистая корочка, зеленоватые прожилки, неповторимый вкус и лекарственно-аммиачный аромат сыров уникален. Грибной вкус сыров зависит от места и длительности созревания.
Рис. 23. Бифилиз – биопрепарат для приема внутрь, содержащий массу живых бифидобактерий и лизоцим.
к содержанию ↑
Использование дрожжей и грибов в пищевой промышленности
В пищевой промышленности используются преимущественно вид дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Они осуществляют спиртовое брожение, из-за чего широко применяются в хлебопекарном деле. Спирт при выпечке испаряется, а пузырьки углекислого газа формируют хлебный мякиш.
Дрожжи содержат до 65% белка, 10% которого составляют незаменимые аминокислоты, что позволяет их широко использовать в процессе обогащения пищи для человека белками и корма для животных. Кроме того дрожжи содержат много жиров и витаминов.
С 1910 года дрожжи стали добавлять в колбасы. Дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae применяются для производства вин, пива и кваса.
Рис. 24. Чайный гриб – это дружеский симбиоз уксусной палочки и дрожжевых грибков. Он появился в наших краях еще в прошлом веке.
Рис. 25. Дрожжи сухие и мокрые широко используются в хлебопекарной промышленности.
Рис. 26. Вид клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae под микроскопом и Saccharomyces cerevisiae — «настоящие» винные дрожжи.
к содержанию ↑
Роль бактерий в жизни человека: уксуснокислое окисление
Еще Пастер доказал, что в уксуснокислом окислении принимают участие особые микроорганизмы — уксусные палочки
Источник