Къде използваме бактериите и може ли човечеството без тях? Бактериите са добри, лоши, вечни.

Технологичното използване на биологични агенти, а именно използването на бактерии за получаване на специфични продукти или за извършване на контролирани насочени промени, е в основата на биотехнологията.

Преди хилядолетия един човек, без да знае нищо от биотехнологиите, ги е използвал в домакинството си – варил бира, занимавал се е с винопроизводство, печел хляб и е правил млечнокисели продукти и сирена.

В съвременния свят практическото значение на биотехнологичните методи, използващи бактерии, трудно може да бъде надценено - те се използват в хранително-вкусовата промишленост и селското стопанство, в медицината и фармакологията, при добива на минерали и тяхната преработка, в процеса на пречистване на водата в природата. и в септичните ями, в много сфери на човешкия живот...

Хранително-вкусовата промишленост

Най-разпространени в хранително-вкусовата промишленост са млечнокиселите бактерии и дрождите.

Механизмът на действие на бактериите и дрождите се състои в преработката на млечната захар в млечна киселина, в резултат на което неутрален продукт се превръща в млечна киселина.

Млечнокиселите бактерии включват:

• лактобацили - грам-положителни микроаерофили от разред Lactobacillales, неспорообразуващи коки или пръчковидни бактерии;
• бифидобактериите са спорообразуващи термофилни аероби от рода Sporolactobacillus и Bacillus.

Млечнокиселите бактерии и дрожди се използват при ферментацията на млечни продукти и зеленчуци, при преработката на какаови зърна, при производството на тесто с мая. Способността на прокариотите да влияят на продуктите се определя от тяхната висока ензимна активност и се определя от секретираните ензими.

Във ферментативната микрофлора освен млечнокисели бактерии присъстват дрожди, които са в сложни симбиотични взаимоотношения с бактериите.

Подобен ферментационен стартер с дрожди се използва в хлебопекарната индустрия, особено при печене на ръжени хлябове.

Една от най-старите биотехнологии, използвани от хората, е производството на сирене. Използването на пропионови киселинни бактерии при производството на твърди сирене с сирище дава възможност да се получи висококачествен продукт с желани свойства.

Тези бактерии нямат активност спрямо казеина, но имат висока липолитична активност, в резултат на което се образуват редица органични киселини:

• оцетна;
• изомаслена;
• масло;
• изовалерична;
• валериан;
• и диацетил.

Съставът на метаболитните продукти на бактериите, който определя органолептичните (вкусовите) свойства на крайния продукт (сирене), зависи от щама на микроорганизмите.

Използването на пропионова киселина в технологичната схема придава на готовите сирена типичния цвят, вкус и аромат, обогатявайки продукта с биологично активни вещества.

В допълнение, бактериите с пропионова киселина имат бактерицидни свойства, тъй като са естествен консервант за казеина (млечен протеин).

Ако за големите сирена бактериите с пропионова киселина са технологична необходимост, то за малките сирена е нежелана биофлора, чието присъствие води до нарушаване на вкусовите характеристики.

Нарастването на микрофлората на пропионовата киселина в малките сирена се случва само в случай на нарушаване на технологичните стандарти:

• намаляване на нивата на сол;
• нарушаване на температурните условия по време на зреене.

индустрия

Излугване

Бактериите са способни селективно да извличат вещества от сложни съединения в хода на живота си, като ги разтварят във вода. Този процес се нарича бактериално излугване и е от голямо практическо значение:

• ви позволява да извличате полезни химикали от руди, промишлени отпадъци;
• премахване на ненужните примеси - арсен от рудите на цветни и черни метали.

Най-често в индустрията тионните бактерии се използват за бактериално излугване:

• Thiobacillius ferrooxidans са железни бактерии, които окисляват железното желязо и сулфидните минерали.
• Thiobacillius thiooxidans са бактерии, окисляващи сярата.

Желязото и серните бактерии са хемоавтотрофи – процесите на окисление на сулфидите, железния оксид (II) и сярата са единственият източник на енергия за тях.

В промишлеността бактериалното излугване на минерали (уран, мед) директно в находищата е от голямо практическо значение.

Процесът не изисква сложно оборудване и, като се вземе предвид връщането на отпадъчния разтвор, съдържащ бактерии в технологичния процес, има редица значителни предимства:

• ви позволява значително да намалите разходите за производство;
• значително разширява суровинната база поради изчерпани, извънбалансови или загубени руди, отпадъци от обогатяване, шлаки и др.

Използването на биотехнология при добива на минерали е изключително обещаващо, за да се разшири областта на приложение, учените провеждат изследвания в следните области:

• излугване на различни метали от тионни бактерии - Zn (цинк), Co (кобалт), Mn (манган) и др .;
• търсене на бактерии от други видове за извличане на минерали.

Така че, за добив на злато, например, се предлага да се използват бактериите Aeromonas, които са изолирани в златоносни мини във водите на мините.

В бъдеще бактериалното излугване ще направи възможно създаването на автоматизирано производствено съоръжение за извличане на метали директно от недрата, заобикаляйки сложния и скъп процес на обогатяване на скалите.

Лекарства

Създадените с участието на бактерии лекарства намират широко приложение в съвременната медицина и са спасили хиляди животи. Революцията е появата на пеницилин, първият получен антибиотик.

Антибиотиците са вещества, които могат да потискат растежа на бактериалните клетки, като механизмът на действие може да бъде различен:

• пеницилинът унищожава самата обвивка на бактериите;
• стрептомицин инхибира рибозомите на клетките на патогенни микроорганизми.

Следователно в съвременната медицина антибиотиците са ефективно средство в борбата срещу човешките инфекциозни заболявания, но практически неефективни срещу вирусни инфекции.

Съвременната медицина успешно използва лекарства, за производството на които се използват бактерии:

• инсулин и интерферон се получават с помощта на генно инженерни технологии на базата на Escherichia coli;
• ензимите на сенния бацил на Bacillus subtilis унищожават продуктите на гнилостното разлагане.

Съвременните биотехнологии позволяват производството на ензими, хормони, антибактериални лекарства и витамини.

Значението на ензимите

Ензимите (ензимите) са биокатализатори на процеси, които увеличават скоростта на реакцията с порядък в сравнение с химическите катализатори. Под действието на ензими добивът на производство е почти 100%, докато самите ензими не се изразходват по време на реакцията.

Бактериите и дрождите са естествени източници на ензими в природата; известни са повече от 3000 ензими.

Всички ензими са разделени на 2 групи според метода на производство:

• извънклетъчна;
• вътреклетъчен.

Ензимите често се използват от хората в индустриите:

• храна;
• фармацевтични;
• кожарско производство;
• текстилни;
• химически;
• в селското стопанство.

Ензимен спектър

Всеки тип бактерии се характеризира със собствен набор от ензими, което прави възможно използването на ензимния спектър като важен метод за идентифициране на бактерии.

Има много методи за идентифициране на бактерии, които решават един проблем - да се определи таксономичната позиция на микроорганизма.

Бактериологичната практика идентифицира бактериите по морфологични, генотипни, културни, тинкториални, патогенни и други характеристики с помощта на идентификатори.

Една от най-популярните е детерминантата на Берги - бактериите в детерминантата са разделени на групи по различни критерии, в рамките на групата има и разделяне по характеристики.

Ръководството на Bergey за микроорганизми дава възможност за бързо идентифициране на бактериите и установяване на тяхната таксономична позиция.

Друг метод за идентифициране на бактериите е изследването на ензимната активност, най-често това са изследвания на захаролитична и протеолитична активност.

Като експресен метод се използват тест системи за идентифициране на конкретна група микроорганизми - анаероби, ентеробактерии и др. Има специализирани тест-системи, предназначени за санитарни и микробиологични изследвания.

селско стопанство

Използването на биотехнологични методи от човека в селското стопанство успешно решава редица проблеми:

• създаване на устойчиви на болести и високодобивни сортове растения;
• производство на торове на базата на бактерии (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.), включително компости и ферментирали (метанова ферментация) животински отпадъци;
• развитие на безотпадни технологии за селското стопанство.

Растенията в природата се нуждаят от азот, но те не са в състояние да усвояват азота от въздуха, но някои бактерии, нодули и цианобактерии, в природата произвеждат около 90% от общото количество свързан азот, обогатявайки почвата с него.

В селското стопанство се използват растения, които съдържат нодулни бактерии по корените си:

• люцерна;
• лупина;
• грах;
• бобови растения.

Тези култури се използват в сеитбообращението за обогатяване на почвата с азот.

За борба с патогените в растениевъдството вместо фунгициди се използват пробиотици.

Биотехнологиите, с участието на разработките на генното инженерство, предлагат да се използват бактерии с необходимите свойства за борба с патогенни микроорганизми, способни да потискат растежа на патогенни микроби и да нямат отрицателни странични ефекти.

Те включват елитни щамове на бактерии Bacillus subtilis и Licheniformis, получени в резултат на целенасочена селекция. Веднъж попаднали в тялото на растение или животно, елитните щамове микроорганизми започват да се размножават бързо и да потискат патогенната микрофлора.

Елитните щамове, подобно на антибиотиците, неутрализират вредните микроорганизми, но нямат своите отрицателни страни:

• пристрастяване или пристрастяване не се появява;
• няма натрупване на отрови или токсини в тялото;
• имунитетът не е развит.

Използването на пробиотици в селското стопанство е успешно срещу повече от 70 патогенни микроорганизма, които причиняват болести по растенията, включително тези, които преди изобщо не са били лечими. В допълнение, елитните щамове имат благоприятен ефект върху растителната растителност като цяло:

• узряването на плодовете отнема по-малко време;
• съдържанието на нитрати и други токсини в плодовете е значително намалено;
• намалява се нуждата от минерално торене на растенията.

Животновъдство

Млечнокиселите бактерии се използват при производството на силаж – силаж.

В селското стопанство силирането е един от основните методи за опазване на растителната маса и се осъществява чрез контролирана ферментация под въздействието на млечна киселина, кокоидни и пръчковидни форми на бактерии.

Процесът на млечнокисела ферментация на растителната маса изисква спазване на оптимални условия за жизнената активност на бактериите:

• химичния състав на растителната маса;
• определено ниво на съдържание на влага в суровините;
• оптималната температура на ферментация е 25 ° C;
• млечнокиселите бактерии са анаеробни - силирането става без достъп на въздух.

Полученият в резултат на млечнокисела ферментация силаж е висококачествен сочен фураж за животни, който запазва полезните вещества на растителните суровини и има висока фуражна стойност.

Бактериите разлагат животински тор, което води до метан, въглеводородно съединение, което се използва в органичния синтез.

Екологични проблеми

Един от основните екологични проблеми, пред които е изправен човекът днес, е проблемът с пречистването на водата в природата.

Комбинираното използване на хетеротрофни и автотрофни бактерии направи възможно постигането на значителен успех - бактериите в природата успешно се справят с пречистването на водата, нормализират нейната киселинност, разлагат дънните утайки, в резултат на което се нормализира жизнената активност на всички жители на водоемите.

Също така, бактериите в природата са способни да разграждат компонентите на синтетичните детергенти и редица лекарства.

Ксенобактериите се използват успешно за почистване на почвата и водата в природата при разливи на нефт и нефтопродукти.

Пречиствателна станция

Човек използва голямо количество вода за личните си нужди, решавайки въпроса за пречистването на отпадъчните води с помощта на септични ями.

Ефективността на пречиствателните съоръжения се осигурява от специални бактерии, използвани в септичните ями.

Микроорганизмите, използвани в септичните ями, разграждат органични съединения от всякакъв произход; по време на пречистването на отпадъчните води те успешно унищожават специфична миризма.

По състав бактериалната флора на септичната яма е комбинация от аеробни и анаеробни култури.

Анаеробните (аноксични) микроорганизми извършват първично пречистване на водата, а аеробните бактерии пречистват и избистрят водата.

Когато използвате микроорганизми за септична яма, има определени правила за пречистване на отпадни води:

• необходимо е да се поддържа определено ниво на микроорганизми в септичната яма;
• наличието на вода е задължително - без нея микроорганизмите ще умрат;
• не използвайте агресивни химикали за почистване - те ще убият микроорганизмите.

Инструменти за биотехнологични процеси

Основните инструменти на биотехнологията за получаване на най-ефективните микроорганизми са селекция и генно инженерство.

Селекция - насочена селекция на високоефективни индивиди в популация поради естествена мутация на микроорганизми.

В природата процесът е доста дълъг, но под въздействието на мутагенни фактори (твърда радиация, азотна киселина и др.) може значително да се ускори.

Предимствата на избора са екологичност, естественост на продукта.

• продължителност на процеса;
• невъзможността да се контролира посоката на мутацията се определя от крайния резултат.

Методи на генното инженерство в биотехнологиите

Генно инженерните интервенции променят клетките на микроорганизмите и дрождите, превръщайки ги в ефективни производители на всеки протеин. Това отваря широки възможности за използване на генетично модифицирани клетки на микроби и дрожди за получаване на краен организъм с дадени характеристики.

Използването на генетично мутирали микробни и дрождени клетки от хората в ежедневието поражда основателни опасения – има много както привърженици на генетично модифицираните вещества, така и техните противници.

Факт обаче остава липсата на информация за ефекта на генетично модифицираните бактерии и дрождевите клетки върху човешкото тяло и природата като цяло.

Генетично модифицирани бактерии и енергия

Генетиците работят по въпроса за алтернативен източник на енергия. Основната задача е да се създадат химически суровини, а след това гориво като продукт на бактериалния метаболизъм.

Един от начините, по които хората могат да получат енергия от бактерии, е работата с генетично модифицирани цианобактерии.

Биолози от университета в Тюбинген са открили микроорганизми, които имат свойствата на батерия и могат както да съхраняват енергия, така и да я прехвърлят на други бактерии.

Енергията, генерирана от тези бактерии, може да се използва от хората за наноустройства.

В Китай е построено устройство, в което бактериите получават водород от ацетати, докато устройството няма външен източник на енергия, а суровината е евтин производствен отпадък. От своя страна водородът е източникът на енергия за еко-автомобилите.

Микробиолози от Университета на Южна Каролина откриха бактерия, която може да генерира енергия, като се храни с токсични отпадъци като проблемни PCB и корозивни разтворители.

Калифорнийски изследователи са предложили метод за обработка на кафяви водорасли с модифицирана E. coli, в резултат на което се получава етилов алкохол – отличен източник на енергия.

Водородът, като източник на енергия, е получен от американски учени чрез разлагане на глюкоза от анаеробни бактерии.

Плюсове и минуси на ГМО (генетично модифициран организъм)

Използването на генетично модифицирани бактерии и дрожди от хората в ежедневния живот за получаване на модифицирани организми има както положителни, така и отрицателни аспекти.

Предимствата на генетично модифицираните организми включват:

• производството на всякакви органи за трансплантация, които няма да бъдат отхвърлени;
• производство на суровина за биогорива;
• производство на фармацевтични продукти;
• създаване на заводи за технически цели (производство на платове и др.).

Забележими недостатъци на генетично модифицираните храни:

• цената на генетично модифицираните зеленчуци и плодове е почти 30% по-висока от естествените;
• семената и плодовете на ГМ растения не са жизнеспособни;
• полета с ГМ култури изискват повишено количество пестициди и хербициди;
• култивираните ГМ растения са способни да произвеждат хибриди с диви растения.

Използването на микроорганизми от човека в ежедневието и в производството може да бъде ограничено само от свойствата на самите бактерии. И колкото повече учените обръщат внимание на бацилите, толкова по-интересни и полезни свойства на микроорганизмите се откриват.

Бактериите генерират енергия, извличат минерали, пречистват водата и почвата – наскоро открити бактерии, които ядат дори найлонови торбички (!) – катализират производствените процеси, използват се в синтеза на фармацевтични продукти и в много други области на човешкия живот.

Поради голямото разнообразие от синтезирани ензими, микроорганизмите могат да извършват много химични процеси по-ефективно и икономично, отколкото ако тези процеси се извършват чрез химични методи. Изследването на биохимичната активност на микроорганизмите даде възможност да се изберат условията за тяхната максимална активност като производители на различни полезни ензими - патогени на необходимите химични реакции и процеси. Микроорганизмите намират все по-широко приложение в различни отрасли на химическата и хранително-вкусовата промишленост, селското стопанство и медицината.

У нас е създаден и успешно се развива нов отрасъл на индустрията - микробиологичен, цялото производство на който се основава на дейността на микроорганизмите.

Микроорганизмите, с помощта на които се произвеждат хранителни продукти, се наричат ​​култивирани. Получават се от чисти култури, които се изолират от отделни клетки. Последните се съхраняват в музейни колекции и се доставят на различни индустрии.

В резултат на химични реакции, извършвани от културни микроорганизми, растителните или животинските суровини се превръщат в хранителни продукти. С помощта на микроорганизми се получават много жизненоважни хранителни продукти и въпреки че производството им е познато на човека от древни времена, ролята на микроорганизмите в него е открита сравнително наскоро.

Хлебно производство.

Пекарството се основава на активността на дрожди и млечнокисели бактерии, развиващи се в тестото. Комбинираното действие на тези микроорганизми води до ферментация на брашнени захари. Дрождите предизвикват алкохолна ферментация, млечнокиселите бактерии - млечна киселина. Получените млечни и други киселини подкиселяват тестото, поддържайки нивото на pH, което е оптимално за живота на маята. Въглеродният диоксид разхлабва тестото и ускорява зреенето му.

Използването на култивирани микроорганизми под формата на пресова хлебна мая, сушени или течни закваски подобрява вкуса и аромата на хляба.

Производство на сирене.

Производството на сирене се основава на дейността на много видове микроорганизми: млечна киселина (термофилен стрептокок), пропионовокисели бактерии и др. Под въздействието на млечнокиселите бактерии млечната киселина се натрупва и млякото ферментира, а сиренето узрява под въздействието на други полезни микроорганизми. Някои форми също участват в този процес. Сирище и млечнокисели бактерии дълбоко разграждат протеините, захарта и мазнините. Различни бактерии причиняват натрупване на летливи киселини в пикантните сирена, които им придават специфичен вкус.

Получаване на ферментирали млечни продукти.

Извара, заквасена сметана, масло, ацидофилус, кисело мляко се приготвят в чисти култури, като се използват различни закваски. Млякото е предварително пастьоризирано. За производството на извара и заквасена сметана се използват мезофилни млечнокисели бактерии; ферментирало печено мляко, варенец и подобни продукти - термофилни стрептококи и български бацил; acidophilus - киселинно-толерантни млечнокисели бактерии; кефирът е многокомпонентна закваска, състояща се от дрожди, млечна киселина и често оцетнокисели бактерии. За производството на кисело масло към пастьоризираната сметана се добавя фермент от млечнокисели бактерии и се поддържа до необходимата киселинност.

Пивоварство, спиртни напитки, алкохолни напитки и производство на вино.

Вино, бира, квас, водка и други напитки се приготвят с помощта на дрожди, които предизвикват алкохолна ферментация на течности, съдържащи захар. В резултат на течна ферментация (пивна мъст, каша, сок и др.) се образуват алкохол, CO 2 и малки количества странични продукти. Млечнокиселите бактерии играят спомагателна роля: те подкиселяват околната среда и улесняват дейността на дрождите (например при производството на квас). Ензимните препарати от гъбичен и бактериален произход се използват и в производството на алкохол и бира за озахаряване на задръстванията.

Мариноване и осоляване.

Същността на този метод на консервиране е да се създадат условия за преобладаващо развитие на едни микроорганизми - млечнокисели бактерии и потискане на развитието на други - гнилостни бактерии. Кисело зеле, краставици, домати, ябълки, дини. Този метод се използва и при съхраняване на фураж за добитък за дългосрочно съхранение – зелената маса се ферментира от треви, растителни остатъци и др. Този процес се нарича силажиране на фураж.

Получаване на органични киселини.

С помощта на микроорганизми се произвеждат и оцетна, млечна и лимонена киселини. Млечната киселина се получава чрез ферментация от суровини, съдържащи захар - меласа, нишесте, суроватка и др.

Млечнокиселите бактерии се отглеждат на среди, съдържащи до 15% захар. Добивът на млечна киселина достига 60-70% от масата на захарта, съдържаща се в кашата.

Промишленото производство на оцет за хранителни цели се основава на ферментация на оцетна киселина. Оцетнокиселите бактерии в специални вани върху букови стърготини окисляват входящата хранителна среда - оцетно-алкохолен разтвор - до оцетна киселина.

Лимонената киселина се е получавала от цитрусови плодове. В наши дни се получава и чрез ферментация. Причинителят на ферментацията е гъбата Aspergillus niger, основната суровина е меласата. Ферментацията протича в разтвор, съдържащ 15% захар при аеробни условия при температура от около 30°C. Лимонената киселина се използва в сладкарската индустрия, безалкохолните напитки, сиропите, готвенето и медицината.

Всеки знае, че бактериите са най-древните обитатели на планетата Земя. Те се появяват, според научни данни, от преди три до четири милиарда години. И дълго време те бяха единствените и пълноправни господари на Земята. Можем да кажем, че всичко започна с бактерии. Грубо казано, родословието на всички е от тях. Така че ролята на бактериите в човешкия живот и природата (нейното образуване) е много важна.

Ода на бактериите

Тяхната структура е много примитивна - в по-голямата си част те са едноклетъчни организми, които очевидно са се променили малко за толкова много дълго време. Те са непретенциозни и могат да оцелеят в екстремни условия за други организми (нагряване до 90 градуса, замръзване, разредена атмосфера, най-дълбок океан). Те живеят навсякъде – във вода, почва, под земята, във въздуха, вътре в други живи организми. А в един грам почва, например, могат да бъдат открити стотици милиони бактерии. Наистина почти перфектни същества, които съществуват до нас. Ролята на бактериите в живота и природата на човека е голяма.

Създатели на кислород

Знаете ли, че най-вероятно без съществуването на тези малки организми просто щяхме да се задушим? Тъй като те (главно цианобактерии, способни да отделят кислород в резултат на фотосинтезата), поради изобилието си, произвеждат огромно количество кислород, който навлиза в атмосферата. Това е особено вярно във връзка с изсичането на гори, стратегически важни за цялата Земя. И някои други бактерии отделят въглероден диоксид, който е от съществено значение за дишането на растенията. Но ролята на бактериите в човешкия живот и природата не се ограничава до това. Има още няколко "дейности", за които могат безопасно да се дават бактерии

санитари

В природата една от функциите на бактериите е санитарна. Те ядат мъртви клетки и организми, изхвърляйки ненужните. Оказва се, че бактериите за целия живот на планетата работят като вид чистачки. В науката това явление се нарича сапротрофия.

Цикълът на веществата

И друга важна роля е участието в планетарния мащаб. В природата всички вещества се пренасят от организъм в организъм. Понякога те са в атмосферата, понякога в почвата, поддържайки широкомащабна циркулация. Без бактерии тези съставки биха могли да се концентрират някъде на едно място и големите цикли биха били прекъснати. Това се случва например с вещество като азот.

Млечнокисели продукти

Млякото е продукт, познат на хората от дълго време. Но дългосрочното му съхранение стана възможно едва наскоро с изобретяването на консервационни методи и хладилни агрегати. И от началото на говедовъдството хората несъзнателно са използвали бактерии за ферментиране на мляко и производство на ферментирали млечни продукти с по-дълъг срок на годност от самото мляко. Например сухият кефир може да се съхранява с месеци и да се използва като обилна храна по време на дълги преходи през пустинни райони. В това отношение ролята на бактериите в човешкия живот е безценна. В крайна сметка, ако на тези организми се „предложи” мляко, те ще могат да произвеждат от него много вкусни и незаменими хранителни продукти. Сред тях: кисело мляко, кисело мляко, ферментирало печено мляко, заквасена сметана, извара, сирене. Кефирът, разбира се, се произвежда главно от гъбички, но не може да се направи без участието на бактерии.

Страхотни готвачи

Но ролята на бактериите в човешкия живот не се ограничава само до ферментирали млечни продукти. Има много по-познати за нас продукти, които се произвеждат с помощта на тези организми. Това са кисело зеле, кисели (бъчви) краставици, кисели краставички и други обичани от мнозина продукти.

Най-добрите "съседи" в света

Бактериите са най-многобройното животинско царство в природата. Те живеят навсякъде - около нас, върху нас, дори - вътре в нас! И са много полезни "съседи" за хората. Така например бифидобактериите укрепват имунитета ни, повишават устойчивостта на организма към много заболявания, подпомагат храносмилането и правят много други неща. Така ролята на бактериите в човешкия живот като добри „съседи“ е също толкова безценна.

Производство на необходимите вещества

Учените успяха да работят с бактериите по такъв начин, че в резултат на това те започнаха да отделят вещества, необходими за хората. Често тези вещества са наркотици. Така че лечебната роля на бактериите в човешкия живот също е голяма. Някои съвременни лекарства се произвеждат от тях или се основават на тяхното действие.

Ролята на бактериите в индустрията

Бактериите са страхотни биохимици! Това свойство се използва широко в съвременната индустрия. Например през последните десетилетия производството на биогаз в някои страни достигна сериозни мащаби.

Отрицателна и положителна роля на бактериите

Но тези микроскопични едноклетъчни организми могат да бъдат не само помощници на човека и да съжителстват с него в пълна хармония и мир. Най-голямата опасност, която крият в себе си, е инфекциозна.Те се настаняват вътре в нас, отравяйки тъканите на тялото ни, те, разбира се, са вредни, понякога фатални за човека. Сред най-известните опасни болести, причинени от бактерии, са чумата и холерата. Възпалено гърло и пневмония, например, са по-малко опасни. По този начин някои бактерии могат да представляват значителна опасност за хората, ако са болестотворни. Затова учени и лекари от всички времена и народи се опитват да „държат под контрол“ тези вредни микроорганизми.

Разваляне на храната от бактерии

Ако месото е гнило, а супата е кисела, със сигурност това е "ръкоделие" на бактериите! Те започват от там и всъщност "изяждат" тези продукти преди нас. След това за човек тези ястия вече не представляват хранителна стойност. Остава само да го изхвърлите!

Резултати

Отговаряйки на въпроса каква роля играят бактериите в живота на човек, може да се разграничат както положителните, така и отрицателните аспекти. Очевидно е обаче, че има много повече положителни свойства на бактериите, отколкото отрицателните. Всичко е за разумния контрол на човека над това многобройно царство.

Микроорганизмите и продуктите от тяхната жизнена дейност днес се използват широко в промишлеността, селското стопанство, медицината.

История на използването на микроорганизми

Още през 1000 г. пр. н. е. римляните, финикийците и хората от други ранни цивилизации извличали мед от рудни води или води, които прониквали през рудни тела. През XVII век. уелците в Англия (графство Уелс) и през 18 век. испанците в мината Рио Тинто са използвали този процес на "излугване" за извличане на мед от съдържащите се в нея минерали. Тези древни миньори дори не подозираха, че бактериите играят активна роля в подобни процеси на извличане на метал. Този процес, известен като бактериално излугване, в момента се използва широко по целия свят за възстановяване на мед от нискокачествени руди, които съдържат следи от този и други ценни метали. Биологичното излугване също се използва (макар и по-малко широко) за освобождаване на уран. Проведени са множество изследвания върху природата на организмите, участващи в процесите на излугване на метали, техните биохимични свойства и възможностите за приложение в тази област. Резултатите от тези проучвания показват, наред с другото, че бактериалното излугване може да се използва широко в минната индустрия и най-вероятно може напълно да задоволи нуждите от енергийно ефективни и екологично чисти технологии.

Малко по-малко известно, но също толкова важно е използването на микроорганизми в минната индустрия за извличане на метали от разтвори. Някои напреднали технологии вече включват биологични процеси за получаване на метали в разтворено състояние или под формата на твърди частици „от промивна вода, останала от преработката на руда. Способността на микроорганизмите да натрупват метали е известна от дълго време и ентусиастите отдавна мечтаят да използват микроби за получаване на ценни метали от морската вода. Извършените изследвания разсеяха някои надежди и до голяма степен определиха областите на приложение на микроорганизмите. Тяхното участие в оползотворяването на метали остава обещаващ метод за евтино третиране на замърсени с метал промишлени отпадъчни води, както и за икономично оползотворяване на ценни метали.

Отдавна е известно за способността на микроорганизмите да синтезират полимерни съединения; всъщност повечето от компонентите на клетката са полимери. Днес обаче по-малко от 1% от общото количество полимерни материали се произвежда от микробиологичната индустрия; останалите 99% се получават от масло. Досега биотехнологията не е оказала решаващо влияние върху полимерната технология. Може би в бъдеще, използвайки микроорганизми, ще бъде възможно да се създават нови материали за специални цели.

Трябва да се отбележи още един важен аспект от използването на микроорганизми в химичния анализ - концентрацията и изолирането на микроелементи от разредени разтвори. Консумирайки и усвоявайки микроелементите в хода на своята жизнена дейност, микроорганизмите могат избирателно да натрупват част от тях в клетките си, като същевременно пречистват хранителните разтвори от примеси. Например, формите се използват за селективно утаяване на злато от хлоридни разтвори.

Съвременни приложения

Микробната биомаса се използва като храна за добитък. Микробната биомаса на някои култури се използва под формата на различни закваски, които се използват в хранително-вкусовата промишленост. Така приготвянето на хляб, бира, вина, алкохол, оцет, ферментирали млечни продукти, сирена и много продукти. Друга важна област е използването на отпадни продукти от микроорганизми. Отпадъчните продукти по естеството на тези вещества и по значението им за производителя могат да бъдат разделени на три групи.

1-ва групаса големи молекули с молекулно тегло. Това включва различни ензими (липази и др.) и полизахариди. Използването им е изключително широко – от хранително-вкусовата и текстилната промишленост до петролната индустрия.

2-ра група- това са първични метаноболити, които включват вещества, необходими за растежа и развитието на самата клетка: аминокиселини, органични киселини, витамини и др.

Група 3- вторични метаноболити. Те включват: антибиотици, токсини, алкалоиди, растежни фактори и др. Важна област на биотехнологиите е използването на микроорганизми като биотехнически агенти за трансформиране или трансформиране на определени вещества, пречистване на вода, почва или въздух от замърсители. Микроорганизмите също играят важна роля в производството на масло. Традиционно не повече от 50% от петрола се извлича от нефтен резервоар. Отпадните продукти на бактериите, натрупващи се в резервоара, допринасят за изместването на маслото и по-пълното му освобождаване на повърхността.

Огромната роля на микроорганизмите в създаването и поддържането на почвеното плодородие. Те участват в образуването на почвения хумус – хумус. Използват се за повишаване на производителността на земеделските култури.

През последните години започна да се развива още едно принципно ново направление на биотехнологиите - безклетъчна биотехнология.

Изборът на микроорганизми се основава на факта, че микроорганизмите носят огромни ползи в индустрията, в селското стопанство, в животинския и растителния свят.

Други области на приложение

В медицината

Традиционните методи за производство на ваксини се основават на атенюирани или убити патогени. В момента много нови ваксини (например за превенция на грип, хепатит В) се получават чрез генно инженерство. Антивирусните ваксини се получават чрез въвеждане в микробната клетка на гените на вирусните протеини, които са най-имуногенни. По време на култивирането такива клетки синтезират голямо количество вирусни протеини, които впоследствие се включват в състава на ваксинните препарати. Производството на вирусни протеини в култури от животински клетки на базата на рекомбинантна ДНК технология е по-ефективно.

В производството на петрол:

През последните години са разработени методи за увеличаване на добива на нефт с използване на микроорганизми. Тяхната гледна точка е свързана преди всичко с лекота на изпълнение, минимална капиталоемкост и екологична безопасност. През 40-те години на миналия век в много страни производителки на петрол започват изследвания за използването на микроорганизми за стимулиране на производствените кладенци и възстановяване на инжекционността на инжекционните кладенци.

В храните и химикалите. индустрия:

Най-известните промишлени продукти на микробния синтез включват: ацетон, алкохоли (етанол, бутанол, изопропанол, глицерин), органични киселини (лимонена, оцетна, млечна, глюконова, итаконова, пропионова), вещества, подобряващи аромата и миризмата (мононатриев глутамат). Търсенето на последните непрекъснато нараства поради тенденцията към използване на нискокалорични и растителни храни за добавяне на разнообразие във вкуса и мириса на храната. Растителни ароматни вещества могат да бъдат произведени чрез експресия на растителни гени в микробните клетки.



Бактериите са опасни и полезни, тяхната роля в човешкия живот

Бактериалните инфекции се считат за едни от най-опасните - човечеството се бори с патогенните микроорганизми повече от един век. Не всички бактерии обаче са недвусмислени врагове за хората. Много видове са жизненоважни – те осигуряват правилно храносмилане и дори помагат на имунната система да се защитава от други микроорганизми. MedAboutMe ще ви каже как да разграничите добри и лоши бактерии, какво да правите, ако бъдат открити в анализа и как правилно да лекувате причинените от тях заболявания.

Бактерии и хора

Смята се, че бактериите са се появили на Земята преди повече от 3,5 милиарда години. Те са станали активни участници в създаването на подходящи условия за живот на планетата и през цялото си съществуване са участвали активно във важни процеси. Например, благодарение на бактериите се случва разпадането на органичните останки от животни и растения. Те създадоха и плодородна почва на Земята.

И тъй като бактериите живеят буквално навсякъде, човешкото тяло не е изключение. На кожата, лигавиците, в стомашно-чревния тракт, назофаринкса, урогениталния тракт има много микроорганизми, които взаимодействат с хората по различни начини.

В утробата плацентата предпазва плода от проникване на бактерии, популацията на тялото от тях се случва в първите дни от живота:

• Детето получава първите бактерии, преминаващи през родовия канал на майката.
• Микроорганизмите навлизат в стомашно-чревния тракт при хранене с кърма. Тук сред над 700 вида преобладават лакто- и бифидобактериите (ползите са описани в таблицата на бактериите в края на статията).
• Устната кухина е обитавана от стафилококи, стрептококи и други микроби, които детето също получава от храната и при контакт с предмети.
• На кожата микрофлората се образува от бактерии, които преобладават в хората около детето.

Ролята на бактериите за човек е безценна, ако още през първите месеци микрофлората не се формира нормално, детето ще изостава в развитието и често ще се разболява. Всъщност без симбиоза с бактерии тялото не може да функционира.

Добри и лоши бактерии

Всеки е добре наясно с концепцията за дисбиоза - състояние, при което естествената микрофлора в човешкото тяло е нарушена. Дисбактериозата е сериозен фактор за понижаване на имунната защита, развитие на различни възпаления, нарушаване на стомашно-чревния тракт и др. Липсата на полезни бактерии допринася за размножаването на патогенни организми, а гъбичните инфекции често се развиват на фона на дисбиоза.

В същото време околната среда е дом на много патогенни микроби, които могат да причинят сериозни заболявания. Най-опасни са онези видове бактерии, които в процеса на своята жизнена дейност са способни да произвеждат токсини (екзотоксини). Именно тези вещества днес се считат за едни от най-мощните отрови. Такива микроорганизми причиняват опасни инфекции:

• Ботулизъм.
• Газова гангрена.
• дифтерия.
• тетанус.

Освен това заболяването може да бъде провокирано и от бактерии, които при нормални условия живеят в човешкото тяло и при отслабване на имунитета започват да се активират. Най-популярните патогени от този вид са стафилококите и стрептококите.

Живот на бактериите

Бактериите са пълноценни живи организми с размери 0,5-5 микрона, които могат активно да се възпроизвеждат в подходяща среда. Някои от тях се нуждаят от кислород, други не. Има подвижни и неподвижни видове бактерии.

Бактериална клетка

Повечето бактерии, живеещи на Земята, са едноклетъчни организми. Задължителни компоненти на всеки микроб:

• Нуклеоид (подобна на ядро ​​област, съдържаща ДНК).
• Рибозоми (извършват протеинов синтез).
• Цитоплазмена мембрана (отделя клетката от външната среда, поддържа хомеостазата).

Също така някои бактериални клетки имат дебела клетъчна стена, която допълнително ги предпазва от увреждане. Такива организми са по-устойчиви на лекарства и антигени, произвеждани от човешката имунна система.

Има бактерии с флагели (мототрихия, лофотрихия, перитрихия), благодарение на които микроорганизмите могат да се движат. Учените обаче са записали друг тип движение, което е характерно за микробите – плъзгането на бактериите. Освен това последните проучвания показват, че това е присъщо на онези видове, които преди са били смятани за неподвижни. Например, учени от университетите в Нотингам и Шефилд са показали, че метицилин-резистентният Staphylococcus aureus (един от основните представители на класа на супербактериите) може да се движи без помощта на жгутици и въси. А това от своя страна значително влияе върху разбирането на механизмите на разпространение на опасна инфекция.

Бактериалните клетки могат да бъдат в следните форми:

• Кръгли (коки, от старогръцки. Κόκκος - "зърно").
• Пръчковидни (бацили, клостридии).
• Извиващи се (спирохети, спирили, вибриони).

Много микроорганизми са способни да се слепват в колония, следователно по-често учените и лекарите изолират бактериите не по структурата на елемента, а по вида на съединенията:

• Диплококите са коки, свързани по двойки.
• Стрептококите са коки, които образуват вериги.
• Стафилококите са коки, които образуват клъстери.
• Стрептобактериите са пръчковидни микроорганизми, свързани във верига.

Размножаване на бактерии

По-голямата част от бактериите се размножават чрез делене. Скоростта на разпространение на колонията зависи от външните условия и вида на самия микроорганизъм. Така че средно една бактерия е в състояние да се дели на всеки 20 минути - тя образува 72 поколения потомство на ден. За 1-3 дни броят на потомците на един микроорганизъм може да достигне няколко милиона. В същото време размножаването на бактериите може да не е толкова бързо. Например, процесът на разделяне на Mycobacterium tuberculosis отнема 14 часа.

Ако бактериите навлязат в благоприятна среда и нямат конкуренти, популацията нараства много бързо. В противен случай други микроорганизми регулират броя му. Ето защо човешката микрофлора е съществен фактор за нейната защита срещу различни инфекции.

Бактериални спори

Една от характеристиките на пръчковидни бактерии е способността им да спорулират. Тези микроорганизми се наричат ​​бацили и включват следните патогенни бактерии:

• Родът Clostridium (причинява газова гангрена, ботулизъм, често причинява усложнения по време на раждане и след аборт).
• Род бацил (причинява антракс, редица хранителни отравяния).

Бактериалните спори всъщност са запазена клетка на микроорганизъм, която е способна да съществува дълго време без увреждане, практически не подложена на различни влияния. По-специално, спорите са термично стабилни, не се увреждат от химикали. Често единственото възможно излагане са ултравиолетовите лъчи, които могат да убият изсушените бактерии.

Бактериалните спори се образуват, когато микроорганизмът е изложен на неблагоприятни условия. Отнема около 18-20 часа, за да се образува вътре в клетката. По това време бактерията губи вода, намалява по размер, става по-лека и под външната мембрана се образува плътна обвивка. В тази форма микроорганизмът може да замръзне в продължение на стотици години.

Когато бактериалната спора е в правилните условия, тя започва да покълва в жизнеспособна бактерия. Процесът отнема около 4-6 часа.

Видове бактерии

Според ефекта на бактериите върху хората те могат да бъдат разделени на три вида:

• Патогенен.
• Условно патогенен.
• Непатогенен.

Полезни бактерии

Непатогенните бактерии са тези, които никога не причиняват заболяване, дори ако броят им е достатъчно голям. Сред най-известните видове са млечнокиселите бактерии, които се използват активно от хората в хранително-вкусовата промишленост – за приготвяне на сирена, ферментирали млечни продукти, тесто и много други.

Друг важен вид са бифидобактериите, които са в основата на чревната флора. При кърмените бебета те представляват до 90% от всички видове, живеещи в стомашно-чревния тракт. Тези бактерии изпълняват следните функции за хората:

• Осигуряват физиологична защита на червата от проникване на патогенни организми.
• Произвеждат органични киселини, които предотвратяват растежа на патогенни микроби.
• Те спомагат за синтеза на витамини (К, група В), както и на протеини.
• Подобрява усвояването на витамин D.

Трудно е да се надцени ролята на бактериите от този вид, тъй като без тях нормалното храносмилане е невъзможно, а оттам и усвояването на хранителните вещества.

Условно патогенни бактерии

Здравата микрофлора съдържа бактерии, които са класифицирани като условно патогенни. Тези микроорганизми могат да съществуват години наред върху кожата, в назофаринкса или червата на човек и да не причиняват инфекции. Въпреки това, при всякакви благоприятни условия (отслабване на имунитета, нарушение на микрофлората), тяхната колония расте и се превръща в реална заплаха.

Класически пример за опортюнистична бактерия е Staphylococcus aureus, микроб, който може да причини повече от 100 различни заболявания, от циреи по кожата до фатално отравяне на кръвта (сепсис). Освен това при повечето хора в различни анализи тази бактерия се открива, но все още не причинява заболяване.

Сред другите представители на вида опортюнистични микроби:

• Стрептококи.
• Ешерихия коли.
• Helicobacter pylori (може да причини язва и гастрит, но при 90% от хората живее като част от здрава микрофлора).

Няма смисъл да се отървете от тези видове бактерии, тъй като те са широко разпространени в околната среда. Единственият адекватен начин за предотвратяване на инфекции е укрепването на имунната система и защитата на организма от дисбиоза.

Патогенните бактерии се държат различно - присъствието им в тялото винаги означава развитие на инфекция. Дори малка колония може да бъде вредна. Повечето от тези микроорганизми отделят два вида токсини:

• Ендотоксините са отрови, образувани при унищожаване на клетките.
• Екзотоксините са отрови, които бактерията произвежда по време на живота си. Най-опасните вещества за хората, които могат да доведат до фатална интоксикация.

Лечението на такива инфекции е насочено не само към унищожаване на патогенни бактерии, но и към премахване на причиненото от тях отравяне. Освен това, в случай на инфекция с микроби като тетаничен бацил, приложението на токсоид е основата на терапията.

Други известни патогенни бактерии включват:

• салмонела.
• Pseudomonas aeruginosa.
• Gonococcus.
• Бледа трепонема.
• Шигела.
• Туберкулозен бацил (пръчка на Кох).

Класове бактерии

Днес има много класификации на бактериите. Учените ги разделят според вида на структурата, способността за движение и други характеристики. Най-важни обаче са класификациите на Грам и вида на дишането.

Анаеробни и аеробни бактерии

Сред цялото разнообразие от бактерии се разграничават два големи класа:

• Анаеробни - тези, които могат да се справят без кислород.
• Аеробни - тези, които се нуждаят от кислород, за да функционират.

Характеристика на анаеробните бактерии е способността им да живеят в среда, където други микроорганизми не могат да оцелеят. Най-опасни в това отношение са дълбоко замърсените рани, в които бързо се развиват микробите. Характерните признаци на растежа на популацията и живота на бактериите в човешкото тяло са, както следва:

• Прогресивна тъканна некроза.
• Подкожно нагнояване.
• Абсцеси.
• Вътрешни лезии.

Анаеробите включват патогенни бактерии, които причиняват тетанус, газова гангрена, токсични лезии на стомашно-чревния тракт. Също така, анаеробният клас бактерии включва много опортюнистични микроби, които живеят по кожата и в чревния тракт. Те стават опасни, ако попаднат в отворена рана.

Аеробният клас бактерии, които причиняват заболяването, включва:

• Туберкулозен бацил.
• Холерен вибрион.
• Пръчка за туларемия.

Животът на бактериите може да продължи дори с малко количество кислород. Такива микроби се наричат ​​факултативно аеробни, салмонела и коки (стрептококи, стафилококи) са отличен пример за групата.

През 1884 г. датският лекар Ханс Грам открива, че различните бактерии се оцветяват по различен начин, когато са изложени на метиленово виолетово. Някои запазват цвета си след измиване, а други го губят. Въз основа на това бяха идентифицирани следните класове бактерии:

• Грам-отрицателни (Gram−) - обезцветени.
• Грам положителен (Грам +) - оцветяване.

Оцветяването с анилинови багрила е проста техника, която позволява бързо да се разкрият характеристиките на стената на бактериалната мембрана. За онези микроби, които не се оцветяват по Грам, той е по-мощен и издръжлив, което означава, че е по-трудно да се борим с тях. Грам-отрицателните бактерии, преди всичко, са по-устойчиви на антитела, произвеждани от човешката имунна система. Този клас включва микроби, които причиняват такива заболявания:

• сифилис.
• Лептоспироза.
• хламидия
• Менингококова инфекция.
• Хемофилна инфекция
• Бруцелоза.
• легионелоза.

Класът Грам + бактерии включва следните микроорганизми:

• Стафилококус ауреус.
• стрептокок.
• Клостридии (причинители на ботулизъм и тетанус).
• Листерия.
• Дифтериен бацил.

Диагностика на бактериални инфекции

Правилната и навременна диагноза играе важна роля при лечението на бактериални инфекции. Възможно е точно да се определи заболяването само след анализ, но вече може да се подозира по характерните му симптоми.

Бактерии и вируси: характеристики на бактериите и разлики в инфекциите

Най-често човек се сблъсква с остри респираторни заболявания. Обикновено бактериите и вирусите причиняват кашлица, ринит, треска и възпалено гърло. И въпреки че в определени етапи на заболяването те могат да се проявят по един и същи начин, терапията им пак ще бъде коренно различна.

Бактериите и вирусите се държат различно в човешкото тяло:

• Бактериите са пълноценни живи организми, достатъчно големи (до 5 микрона), способни да се размножават в подходяща среда (по лигавиците, кожата, раните). Патогенните микроби отделят отрови, които водят до интоксикация. Една и съща бактерия може да причини инфекции на различни места. Например, Staphylococcus aureus засяга кожата, лигавиците и може да доведе до отравяне на кръвта.
• Вирусите са неклетъчни инфекциозни агенти, способни да се размножават само вътре в жива клетка, а във външната среда не се проявяват като живи организми. Освен това вирусите винаги са силно специализирани и могат да заразят само определен тип клетки. Например, вирусите на хепатит могат да заразят само черния дроб. Вирусите са много по-малки от бактериите, размерът им не надвишава 300 nm.

Днес са разработени ефективни лекарства срещу бактерии -. Но тези лекарства не действат на вируси, освен това, според Световната здравна организация, антибиотичната терапия за ARVI влошава състоянието на пациента.

Симптоми на бактериални инфекции

Най-често сезонните респираторни инфекции се развиват под въздействието на бактерии и вируси по следния начин:

• Първите 4-5 дни се появява вирусна инфекция.
• На 4-5-ия ден, ако не се спазват правилата за лечение на ARVI, се присъединява бактериална лезия.

Симптомите на бактериална инфекция в този случай ще бъдат:

• Влошаване на състоянието на пациента след подобрение.
• Висока температура (38 ° C и повече).
• Силна болка в гърдите (признак на пневмония).
• Оцветяване на слузта - зеленикаво, бяло или жълтеникаво течение от носа и кашлица с храчки.
• Обриви по кожата.

Ако е възможно да се лекува без участието на лекар, тъй като вирусната инфекция преминава без усложнения за 4-7 дни, тогава заболяванията, причинени от патогенни бактерии, задължително изискват консултация с терапевт или педиатър.

При други бактериални инфекции са характерни следните симптоми:

• Общо влошаване на състоянието.
• Изразен възпалителен процес - болка в засегнатата област, хиперемия, треска.
• Нагнояване.

Начини на предаване на бактериални инфекции

Вредните бактерии навлизат в човешкото тяло по различни начини. Най-честите пътища на заразяване са:

• Въздушен.

Бактериите са в издишания въздух, храчките на пациента, разпространяват се при кашляне, кихане и дори говорене. Този път на предаване е типичен за респираторни инфекции, по-специално магарешка кашлица, дифтерия, скарлатина.

• Контакт и домакинство.

Микробите достигат до човек чрез съдове, дръжки на врати, мебелни повърхности, кърпи, телефони, играчки и др. Също така, живи бактерии и бактериални спори могат да бъдат в праха за дълго време. Така се предават туберкулоза, дифтерия, дизентерия, болести, причинени от ауреус и други видове стафилококи.

• Хранителна (фекално-орална).

Бактериите навлизат в тялото чрез замърсена храна или вода. Пътят на предаване е типичен за стомашно-чревни инфекции, по-специално коремен тиф, холера, дизентерия.

• Сексуален.

Инфекцията се случва по време на полов акт, по който се предават ППИ, включително сифилис и гонорея.

• Вертикална.

Бактериите се предават на плода по време на бременност или раждане. Така че детето може да се зарази с туберкулоза, сифилис, лептоспироза.

Дълбоките рани са опасни за развитието на инфекции - тук активно се размножават анаеробни бактерии, включително тетанус бацил. Също така, вероятността от заразяване с бактериална инфекция се увеличава при хора с отслабена имунна система.

Ако подозирате наличието на патогенни бактерии, лекарят може да предложи следните диагностични възможности:

• Намазка за флора.

При съмнение за респираторна инфекция се взема от лигавиците на носа и гърлото. Също така, анализът е популярен за откриване на полово предавани инфекции. В този случай материалът се взема от вагината, висцералния канал, уретрата.

• Бактериологична култура.

Различава се от намазката по това, че взетият биоматериал не се изследва веднага, а се поставя в среда, благоприятна за размножаване на бактерии. След няколко дни или седмици, в зависимост от предполагаемия патоген, се оценява резултатът – ако в биоматериала е имало вредни бактерии, те прерастват в колония. Бактериалната култура е добра и с това, че по време на анализа се определя не само патогенът, но и неговото количество, както и чувствителността на микроба към антибиотици.

• Кръвен тест.

Бактериална инфекция може да бъде открита по наличието на антитела, антигени в кръвта и по левкоцитната формула.

Днес биоматериалът често се изследва чрез PCR (полимеразна верижна реакция), при която е възможно да се открие инфекция дори с малък брой микроби.

Положителен тест и бактериални инфекции

Тъй като много бактерии са условно патогенни и в същото време живеят в тялото, върху лигавиците и кожата на по-голямата част от населението, резултатите от анализа трябва да могат правилно да се интерпретират. Трябва да се помни, че самото присъствие на бактерии в човек не е признак на бактериална инфекция и не е причина за започване на лечение. Например, 103-104 се счита за норма за Staphylococcus aureus. При такива показатели не е необходима терапия. Освен това, тъй като микрофлората на всеки човек е индивидуална, дори ако стойностите са по-високи, но няма да има симптоми на заболяването, показателите също могат да се считат за норма.

Анализ за различни видове бактерии се предписва, ако има признаци на инфекция:

• Чувствам се зле.
• Гнойно течение.
• Възпалителен процес.
• Зеленикава, бяла или жълта слуз от носа и в отхрачването.

Положителен тест за бактерии при липса на симптоми се взема за контрол, ако се открият микроби при хора от рискови групи: бременни жени, деца, хора в следоперативния период, пациенти с намален имунитет и съпътстващи заболявания. В този случай се препоръчва да преминете няколко теста, за да видите динамиката на растежа на колонията. Ако стойностите не се променят, тогава имунната система е в състояние да контролира растежа на бактериите.

Бактерии в назофаринкса

Бактериите в назофаринкса могат да причинят инфекции на дихателните пътища. По-специално, те са причина за възпалено гърло, бактериален тонзилит и фарингит, както и синузит. Пренебрегваните инфекции могат да причинят много неудобства, хронични възпаления, персистиращ ринит, главоболие и др. Такива заболявания са особено опасни, тъй като вредните бактерии могат да се спуснат през дихателните пътища и да заразят белите дробове - да причинят пневмония.

Бактерии в урината

В идеалния случай урината трябва да е без различни микроорганизми. Наличието на бактерии в урината може да показва неправилно извършен анализ (при който микробите са попаднали в материала от повърхността на кожата и лигавиците), в този случай лекарят иска да се подложи на изследването отново. Ако резултатът е потвърден и индикаторът надвишава 104 CFU / ml, бактериурията (бактерии в урината) показва следните заболявания:

• Увреждане на бъбреците, по-специално пиелонефрит.
• цистит.
• Уретрит.
• Възпалителен процес в пикочните пътища, например, в резултат на блокирането му със зъбен камък. Наблюдава се при уролитиаза.
• Простатит или аденом на простатата.

В някои случаи бактериите в урината се откриват при заболявания, които не са свързани с локална инфекция. Положителен тест може да бъде при захарен диабет, както и генерализирани лезии - сепсис.

Обикновено стомашно-чревният тракт е обитаван от колонии от различни бактерии. По-специално, има:

• Бифидобактерии.
• Млечнокисели бактерии (лактобацили).
• Ентерококи.
• Клостридии.
• Стрептококи.
• стафилококи.
• Ешерихия коли.

Ролята на бактериите, които изграждат нормалната микрофлора, е да предпазват червата от инфекции и да осигуряват нормално храносмилане. Следователно биоматериалът от червата често се изследва именно поради подозрение за дисбиоза, а не за наличие на патогенни микроорганизми.

Някои патогенни бактерии обаче могат да причинят сериозни заболявания, точно когато попаднат в стомашно-чревния тракт. Сред такива заболявания:

• салмонелоза.
• холера.
• Ботулизъм.
• Дизентерия.

Бактерии върху кожата

На кожата, както и на лигавиците на назофаринкса, в червата и гениталиите, нормално се установява балансът на микрофлората. Тук живеят бактерии - повече от 100 вида, сред които често се срещат епидермални и Staphylococcus aureus, стрептококи. При намален имунитет, особено при деца, те могат да провокират кожни лезии, да причинят нагнояване, циреи и карбункули, стрептодермия, панариций и други заболявания.

По време на юношеството активното размножаване на бактериите води до акне и акне.

Основната опасност от микробите по кожата е възможността да попаднат в кръвта, рани и други увреждания на епидермиса. В този случай безобидните микроорганизми по кожата могат да причинят сериозно заболяване, дори да причинят сепсис.

Болести, причинени от бактерии

Бактериите са причина за инфекции в цялото тяло. Те засягат дихателните пътища, причиняват възпаление на кожата, причиняват заболявания на червата и пикочно-половата система.

Заболявания на дихателните пътища и белите дробове

ангина

Ангината е остра лезия на сливиците. Заболяването е типично за детска възраст.

Причинител:

• Стрептококи, по-рядко стафилококи и други форми на бактерии.

Типични симптоми:

• възпаление на сливиците с белезникав налеп по тях, болка при преглъщане, дрезгав глас, висока температура, липса на ринит.

Опасност от заболяване:

• ако стенокардия не се лекува достатъчно добре, ревматоидното сърдечно заболяване може да се превърне в негово усложнение – вредните бактерии се разпространяват чрез кръвта и водят до дефекти на сърдечната клапа. В резултат на това може да се развие сърдечна недостатъчност.

Коклюшът е опасно инфекциозно заболяване, което засяга предимно децата. Той е силно заразен, бактерията се предава по въздушно-капков път, следователно, без достатъчно ниво на имунизация на населението, лесно може да причини епидемии.

Причинител:

• Bordetella pertussis.

Типични симптоми:

• заболяването първоначално протича като обикновена настинка, по-късно се появява характерна пароксизмална лаеща кашлица, която може да не премине 2 месеца, след пристъп детето може да повърне.

Опасност от заболяване:

• магарешката кашлица е най-опасна за децата през първата година от живота, тъй като може да причини спиране на дишането и смърт. Типични усложнения са пневмония, бронхит, фалшив круп. От тежки пристъпи на кашлица изключително рядко може да възникне мозъчен кръвоизлив или пневмоторакс.

Пневмония

Възпалението на белите дробове може да бъде причинено от бактерии и вируси, както и от някои гъбички. Бактериалната пневмония, най-честото усложнение на вирусните респираторни инфекции, може да се развие след грип. Също така, размножаването на бактериите в белите дробове е характерно за лежащи пациенти, възрастни хора, пациенти с хронични белодробни заболявания и респираторни нарушения и дехидратация.

Причинител:

• Стафилококи, пневмококи, Pseudomonas aeruginosa и др.

Типични симптоми:

• силно повишаване на температурата (до 39 ° C и повече), кашлица с обилна влажна зеленикава или жълтеникава храчка, болка в гърдите, задух, чувство за задух.

Опасност от заболяване:

• зависи от патогена. При недостатъчно лечение е възможно спиране на дишането и смърт.

туберкулоза

Туберкулозата е едно от най-опасните белодробни заболявания, които трудно се лекуват. От 2004 г. туберкулозата е социално значимо заболяване в Русия, тъй като броят на заразените е много по-голям, отколкото в развитите страни. Още през 2013 г. са регистрирани до 54 случая на инфекция на 100 хиляди души.

Причинител:

• микобактерия, бацил на Кох.

Типични симптоми:

• болестта може да не се прояви дълго време, след това има кашлица, общо неразположение, човек губи тегло, субфебрилна температура (37-38 ° C) се наблюдава в продължение на месец или повече, болезнено зачервяване. По-късно се появяват хемоптиза и силна болка.

Опасност от заболяване:

• характеристиките на бактериите, причиняващи туберкулоза, са развитието на антибиотична резистентност. Поради това инфекцията е трудна за лечение и може да доведе до смърт или инвалидизация. Чести усложнения са сърдечни заболявания.

Дифтерията е инфекциозно заболяване, което засяга горните дихателни пътища в 90% от случаите. Дифтерията е особено опасна за малките деца.

Причинител:

• Corynebacterium diphtheriae (бацил на Лефлер).

Типични симптоми:

• болка при преглъщане, хиперемия на сливиците и специфични бели филми по тях, увеличени лимфни възли, задух, висока температура, обща интоксикация на тялото.

Опасност от заболяване:

• без навременно лечение дифтерията е фатална. Бактериалната клетка е способна да произвежда екзотоксин, така че болният може да умре от отравяне, което засяга сърцето и нервната система.

Чревни инфекции

салмонелоза

Салмонелозата е една от най-честите чревни инфекции, която може да има различни форми. Понякога бактериите причиняват тежки увреждания, но има моменти, когато заболяването е леко или изобщо няма симптоми.

Причинител:

• салмонела.

Типични симптоми:

• висока температура (до 38-39 ° C), втрисане, коремна болка, повръщане, диария, тежка интоксикация на тялото, при която човек рязко отслабва.

Опасност от заболяване:

• В зависимост от формата на протичане, в случай на тежка инфекция, бактериалните токсини могат да доведат до бъбречна недостатъчност или перитонит. Дехидратацията е опасна за децата.

Дизентерия

Дизентерията е чревна инфекция, която засяга хора от всички възрасти. Най-често се записва през горещия летен период.

Причинител:

• 4 вида бактерии Shigella.

Типични симптоми:

• Течни, тъмнозелени изпражнения с кръв и гной, гадене, главоболие, загуба на апетит.

Опасност от заболяване:

• дехидратация, което води до добавяне на различни възпаления, както и до интоксикация на организма. При правилно лечение, добър имунитет и достатъчен прием на течности животът на бактериите Shigella приключва за 7-10 дни. В противен случай е възможно сериозно усложнение – перфорация на червата.

гонорея

Гонореята се предава изключително чрез сексуален контакт, но в редки случаи инфекцията може да премине от майка на дете по време на раждане (бебето развива конюнктивит). Бактериите, които причиняват гонорея, могат да се размножават в ануса или гърлото, но най-често заболяването засяга гениталиите.

Причинител:

• Gonococcus.

Типични симптоми:

• възможно асимптоматично протичане на заболяването: при мъжете - 20%, при жените - повече от 50%. При острата форма има болка по време на уриниране, бяло-жълт секрет от пениса и влагалището, парене и сърбеж.

Опасност от заболяване:

• Ако не се лекува, инфекцията може да причини безплодие и увреждане на кожата, ставите, сърдечно-съдовата система, черния дроб и мозъка.

сифилис

Сифилисът протича бавно, симптомите се появяват постепенно и не се развиват бързо. Характерният ход на заболяването е редуването на обостряния и ремисии. Домашна инфекция, много лекари се съмняват, че в преобладаващото мнозинство от случаите бактериите се предават по полов път на хората.

Причинител:

• Бледа трепонема.

Типични симптоми:

• на първия етап се развива язва на гениталиите, която се лекува сама за 1-1,5 месеца, наблюдава се увеличение на лимфните възли. След 1-3 месеца се появява блед обрив по цялото тяло, пациентът се чувства слабост, температурата може да се повиши, симптомите наподобяват грип.

Опасност от заболяване:

• патогенните бактерии в крайна сметка водят до развитието на третичен сифилис (30% от всички заразени), който засяга аортата, мозъка и гърба, костите и мускулите. Може би развитието на увреждане на нервната система - невросифилис.

хламидия

Хламидията е полово предавана инфекция, която често протича безсимптомно. Освен това патогенните бактерии са трудни за откриване, за диагностика се предписва PCR анализ.

Причинител:

• хламидия.

Типични симптоми:

• в острата форма се наблюдават секрети от гениталиите (обикновено прозрачни), болка по време на уриниране и кървене.

Опасност от заболяване:

• при мъжете - възпаление на епидидима, при жените - възпаление на матката и придатъците, безплодие, синдром на Reiter (възпаление на уретрата).

Менингококова инфекция

Менингококовата инфекция е група заболявания, причинени от един патоген, но протичащи в различна форма. Човек може да бъде асимптоматичен носител на бактерията, а в други случаи микробът причинява генерализирана инфекция, водеща до смърт.

Причинител:

• Менингококи.

Типични симптоми:

• варират в зависимост от тежестта на заболяването. Инфекцията може да се прояви като лека настинка, в тежки случаи се развива менингококцемия, характеризираща се с остро начало на заболяването, появата на червен обрив (не изчезва при натиск), повишаване на температурата и объркване.

Опасност от заболяване:

• при тежка форма се развива тъканна некроза, гангрена на пръстите и крайниците и е възможно увреждане на мозъка. С развитието на инфекциозен токсичен шок смъртта настъпва бързо.

тетанус

Тетанусът е опасна инфекция, която се развива в рани по кожата. Причинителят образува бактериални спори, под формата на които се намира във външната среда. Когато се инжектира в рана, той бързо покълва. Следователно, всякакви сериозни наранявания изискват предотвратяване на развитието на инфекция - прилагане на тетаничен токсоид.

Причинител:

• Тетанус пръчка.

Типични симптоми:

• тетанусът засяга централната нервна система, отначало се проявява с тонично напрежение на челюстните мускули (човек е трудно да говори, да отваря устата си), по-късно се разпространява по цялото тяло, пациентът се навежда поради мускулен хипертонус , а накрая се развива дихателно разстройство.

Опасност от заболяване:

• основната опасност е отделяният от бактериите токсин, което води до тежки симптоми. В резултат на отравяне възниква тонично напрежение на всички мускули, включително на диафрагмата и междуребрените мускули, в резултат на което човек не може да диша и умира от хипоксия.

Лечение на бактериални заболявания

Всяка бактериална инфекция се нуждае от планирано лечение, тъй като бактериите могат да причинят сериозно увреждане на тялото. Само лекарят избира подходящата терапевтична схема, която зависи не само от вида на заболяването, но и от тежестта на протичането.

Антибиотици

Антибиотиците се считат за основата на лечението на всички инфекции, причинени от вредни бактерии. След откриването на пеницилина през 20-те години на миналия век много болести се трансформират от фатални в лечими. Броят на усложненията след операции намаля и, от които всеки четвърти умира, остава опасно заболяване само за хората от рисковите групи.

Съвременните антибиотици могат да бъдат разделени на две групи:

• Бактерицидно - убива патогенни бактерии.
• Бактериостатичен - забавя растежа, спира размножаването на бактериите.

Първите имат по-изразен ефект, но лекарствата от втората група се предписват по-често, тъй като по правило причиняват по-малко усложнения.

Също така е обичайно лекарствата да се разделят според спектъра на действие:

• Широкоспектърните антибиотици (пеницилини, тетрациклини, макролиди) се използват за унищожаване на различни видове бактерии. Те са ефективни, когато лечението трябва да започне спешно, дори преди провеждането на изследванията. Пеницилините най-често се предписват при респираторни бактериални инфекции.
• Антибиотици, които са активни срещу ограничен брой бактериални видове (често се предписват за туберкулоза и други специфични инфекции).

Всички антибиотици трябва да се приемат като курс, тъй като ако лечението бъде прекъснато, останалите живи бактерии бързо възстановяват популацията на колонията.

Проблеми с антибиотиците

Въпреки широкото използване на антибиотици, днес лекарите търсят алтернативни лекарства за лечение на бактериални инфекции. Това се дължи на няколко значителни недостатъка на тези лекарства:

• Развитие на резистентност в бактериите.

Много микроорганизми са развили защитни механизми срещу лекарства и използването на класически антибиотици вече не е ефективно. Например, днес не се използват пеницилини от първо поколение, които активно се борят срещу стафилококи и стрептококи. Staphylococcus aureus се е научил да синтезира ензима пеницилиназа, който унищожава антибиотика. Особено опасни са новите щамове бактерии, които са развили резистентност към лекарства от най-новите поколения – така наречените супербактерии. Най-известният от тях е метицилин-резистентният Staphylococcus aureus. Също така, резистентността се развива бързо Pseudomonas aeruginosa и ентерококи.

• Използването на широкоспектърни антибиотици води до дисбиоза.

След такова лечение балансът на микрофлората е значително нарушен, често се развиват усложнения, тялото е отслабено не само от болестта, но и от действието на лекарства. Употребата на лекарства е ограничена сред някои групи от населението: бременни жени, деца, пациенти с чернодробно и бъбречно увреждане и други категории.

Бактериофаги

Алтернатива на антибиотиците могат да бъдат бактериофагите - вируси, които убиват определен клас бактерии. Сред предимствата на тези лекарства:

• Ниска вероятност от развитие на резистентност, тъй като бактериофагите са организми, които живеят на Земята в продължение на няколко милиарда години и продължават да заразяват бактериални клетки.
• Те не нарушават микрофлората, тъй като са специализирани лекарства - ефективни само по отношение на определен вид микроорганизъм.
• Може да се използва от хора от рискови групи.

В аптеките днес вече се предлагат препарати, съдържащи бактериофаги. Но все пак такава терапия губи от антибиотиците. Много заболявания изискват незабавно лечение, което означава, че са необходими лекарства с широк спектър на действие, докато бактериофагите са високоспециализирани - могат да се предписват само след идентифициране на патогена. Освен това, известните досега вируси не са в състояние да унищожат такъв голям списък от патогенни бактерии като антибиотиците.

Други лечения

СЗО не препоръчва използването на антибиотици за всички видове бактериални инфекции. В случай, че микробът няма висока патогенност и заболяването протича без усложнения, е достатъчно симптоматично лечение - използването на антипиретични, аналгетични, витаминни комплекси, обилно пиене и други неща. Често самата имунна система може да потисне размножаването на колония от патогенни микроорганизми. Въпреки това, в този случай пациентът трябва да бъде под наблюдението на лекар, който ще прецени целесъобразността на определен метод на терапия.

Разработени са ефективни ваксини за много смъртоносни бактериални инфекции. Ваксинациите се препоръчват за следните заболявания:

• туберкулоза.
• Хемофилна инфекция.
• Пневмококова инфекция.
• Дифтерия (използва се токсоид – ваксина, която помага за производството на антитела срещу бактериалния токсин).
• Тетанус (използва се токсоид).

Бактерии, хранене и храносмилане

Някои живи бактерии в храните могат да възстановят чревната микрофлора, да помогнат на храносмилателния тракт и да се отърват от токсините. Други, напротив, попадайки в храносмилателния тракт с храна, причиняват опасни инфекции и сериозно отравяне.

• Патогенните бактерии често се размножават в продукти, които не се съхраняват правилно. А тук особено опасни са размножаващите се анаеробни бактерии, които лесно увеличават броя си дори в стоки в запечатани опаковки и консерви.
• Друг начин за замърсяване на храната е чрез немити ръце или оборудване (ножове, дъски за рязане и др.). Следователно хранителното отравяне е лесно да се получи след ядене на улична храна, която не е приготвена правилно.
• Недостатъчната термична обработка или нейното отсъствие също увеличава вероятността от размножаване на различни болестотворни форми на бактерии.

Лекарства с живи бактерии

Препаратите с полезни живи бактерии често се препоръчват от диетолозите при различни заболявания на стомашно-чревния тракт. Помагат при подуване на корема, метеоризъм, тежест, лошо усвояване на храната, чести отравяния.

В случай, че дисбиозата е силно изразена, лекарят може да препоръча курс от лекарства за възстановяване на микрофлората.

• Пробиотиците са препарати, съдържащи живи полезни бактерии.

Лекарството се предлага в капсули с обвивка, която предпазва колониите от микроорганизми и спомага за доставянето им в червата в жива форма.

• Пребиотиците са въглехидратни препарати, които съдържат хранителни вещества за полезните бактерии.

Такива лекарства се предписват, ако червата са обитавани от бифидобактерии и лактобацили, но колониите им не са достатъчно големи.

Млечнокиселите бактерии са голяма група микроорганизми, които са в състояние да преработват глюкозата с освобождаването на млечна киселина. Всъщност това означава, че именно тези микроби участват в процеса на ферментация на млякото – с тяхна помощ се създават всички ферментирали млечни продукти. Благодарение на млечнокиселите бактерии храната не се разваля по-дълго - киселинната среда, която създават, предотвратява растежа на патогени. Те показват същите защитни функции в човешкото черво.

Основните храни, които съдържат млечнокисели бактерии са:

• Кисело мляко без добавки.
• Стартерни култури, кефир и други ферментирали млечни напитки.
• Ацидофилно мляко.
• Твърди сирена.
• кисело зеле.

Таблици с основните бактерии

Бактерии, причиняващи болести

Бактериите в таблицата са представени от основните видове микроби, които могат да причинят заболяване. Въпреки това, много от тях включват и непатогенни или опортюнистични бактерии.

име	бактерии	Тип дишане		Болести, провокирани от бактерии
стафилококи		Факултативни анаероби		Staphylococcus aureus провокира мнозинството гнойни заболявания. Включително: кожни лезии, пневмония, сепсис. Епидермалния стафилококус ауреус причинява гнойни усложнения в следоперативния период, а сапрофитните - цистит и уретрит (в урината се откриват бактерии).
Стрептококи		Факултативни анаероби		Скарлатина, ревматизъм (остра ревматична треска), тонзилит, фарингит, пневмония, ендокардит, менингит, абсцес.
Клостридии		Анаеробни бактерии		Бактериите могат да бъдат част от здравата микрофлора. В същото време някои видове са способни да отделят най-силната от известните отрови – екзотоксина ботулинов токсин. Клостридиите включват причинителите на тетанус, газова гангрена и ботулизъм.
		Аероби, факултативни анаероби		Някои видове бактерии причиняват антракс и чревни инфекции. Ешерихия коли също принадлежи към рода - представител на здрава микрофлора.
Ентерококи		Факултативни анаероби		Инфекции на пикочните пътища, ендокардит, менингит, сепсис.

Полезни бактерии

Таблицата с бактериите представя видовете микроби, които са жизненоважни за хората.

име	Форма на бактерии	Тип дишане	Ползи за тялото
Бифидобактерии		Анаероби	Човешките бактерии, които са част от чревната и вагиналната микрофлора, помагат за нормализиране на храносмилането (при диария се предписват лекарства с бифидобактерии), усвояват витамини. Особеността на бактериите е, че предотвратяват размножаването на стафилококи, шигела, гъбички кандида.
	Коки, пръчки	Аероби, изискващи намалена концентрация на кислород (микроаерофилни бактерии)	Група бактерии, която е обединена от една характеристика - способността да предизвикват млечнокисела ферментация. Използват се в хранително-вкусовата промишленост и са част от пробиотиците.