As pessoas estão tentando encontrar novas maneiras de se protegerem de sua influência prejudicial. Mas também existem microrganismos benéficos: promovem o amadurecimento da nata, a formação de nitratos para as plantas, decompõem tecidos mortos, etc. Os microrganismos vivem na água, no solo, no ar, no corpo dos organismos vivos e dentro deles.

Formas de bactérias

Existem 4 formas principais de bactérias, a saber:

1. Micrococos – localizados separadamente ou em aglomerados irregulares. Eles geralmente estão imóveis.
2. Os diplococos estão dispostos aos pares e podem ser circundados por uma cápsula no corpo.
3. Os estreptococos ocorrem na forma de cadeias.
4. Sarcines formam aglomerados de células em forma de pacotes.
5. Estafilococos. Como resultado do processo de divisão, eles não divergem, mas formam clusters (clusters).

A bactéria tem uma estrutura complexa:

• Parede as células protegem um organismo unicelular das influências externas, dão-lhe uma certa forma, fornecem nutrição e preservam o seu conteúdo interno.
• Membrana citoplasmática contém enzimas, participa do processo de reprodução e biossíntese de componentes.
• Citoplasma serve para desempenhar funções vitais. Em muitas espécies, o citoplasma contém DNA, ribossomos, vários grânulos e uma fase coloidal.
• Nucleóideé a região nuclear de formato irregular na qual o DNA está localizado.
• Cápsulaé uma estrutura de superfície que torna a casca mais durável e protege contra danos e ressecamento. Esta estrutura mucosa tem mais de 0,2 mícron de espessura. Com uma espessura menor é chamado microcápsula.Às vezes, ao redor da concha há limo, não tem limites claros e é solúvel em água.
• flagelos são chamadas de estruturas de superfície que servem para mover células em um ambiente líquido ou em uma superfície sólida.
• Bebido- formações filiformes, muito mais finas e com menos flagelos. Eles vêm em vários tipos, diferem em finalidade e estrutura. Pili são necessários para fixar o organismo à célula afetada.
• Controvérsia. A esporulação ocorre quando surgem condições desfavoráveis ​​e serve para adaptar a espécie ou preservá-la.

Sugerimos considerar os principais tipos de bactérias:

Os nutrientes entram na célula por toda a sua superfície. Os microrganismos se espalharam devido à existência de diferentes tipos de nutrição. Para viver, eles precisam de uma variedade de elementos: carbono, fósforo, nitrogênio, etc. O fornecimento de nutrientes é regulado por uma membrana.

O tipo de nutrição é determinado pela forma como o carbono e o nitrogênio são absorvidos e pelo tipo de fonte de energia. Alguns deles podem obter esses elementos do ar e utilizar a energia solar, enquanto outros requerem a existência de substâncias de origem orgânica. Todos eles precisam de vitaminas e aminoácidos que podem atuar como catalisadores para reações que ocorrem em seu corpo. A remoção de substâncias da célula ocorre através do processo de difusão.

Em muitos tipos de microrganismos, o oxigênio desempenha um papel importante no metabolismo e na respiração. Como resultado da respiração, é liberada energia, que é utilizada para formar compostos orgânicos. Mas existem bactérias para as quais o oxigênio é letal.

A reprodução ocorre dividindo a célula em duas partes. Após atingir um determinado tamanho, inicia-se o processo de separação. A célula se alonga e um septo transversal é formado nela. As partes resultantes se dispersam, mas algumas espécies permanecem conectadas e formam aglomerados. Cada uma das partes recém-formadas se alimenta e cresce como um organismo independente. Quando colocado em ambiente favorável, o processo de reprodução ocorre em alta velocidade.

Os microrganismos são capazes de decompor substâncias complexas em substâncias simples, que podem então ser reutilizadas pelas plantas. Portanto, as bactérias são indispensáveis ​​no ciclo das substâncias; sem elas, muitos processos importantes na Terra seriam impossíveis.

Você sabe?

Conclusão: Não se esqueça de lavar as mãos sempre que voltar para casa depois de sair de casa. Quando for ao banheiro, lave também as mãos com sabão. Uma regra simples, mas tão importante! Mantenha-o limpo e as bactérias não irão incomodá-lo!

Para reforçar o material, convidamos você a realizar nossas emocionantes tarefas. Boa sorte!

Tarefa nº 1

Olhe atentamente para a imagem e diga-me qual dessas células é bacteriana? Tente nomear as células restantes sem olhar as pistas:

Embora as bactérias sejam as menores criaturas, elas são capazes de devorá-lo por dentro e por fora. Sim, estamos falando de bactérias. Eles não podem ser vistos a olho nu, mas podem ser encontrados em todos os lugares. Eles estão no ar que respiramos e também estão presentes no solo. Uma certa quantidade de bactérias perigosas presente no meio ambiente e nos corpos de todos os organismos vivos. Algumas bactérias são muito benéficas para os humanos, mas nem todas o são. Algumas bactérias mortais são tão perigosas que colocam vidas em risco. Aqui discutiremos os 10 principais as bactérias mais perigosas no chão. Dê uma olhada em nossa lista.

10. Bactéria anaeróbica gram-positiva (Clostridium Botulinum)

A bactéria anaeróbia gram-positiva é considerada uma das bactérias mais tóxicas, por isso colocamos o Clostridium Botulinum em 10º lugar no nosso ranking das 10 bactérias mais perigosas do planeta. Afeta o sistema nervoso humano, levando a sérios problemas de saúde, como dificuldade respiratória, dificuldade em engolir, fraqueza corporal e visão deficiente. As bactérias entram no corpo através do trato respiratório. Clostridium Botulinum também pode causar paralisia.

9. Escherichia Coli (E Coli)

Escherichie Coli, ou E. Coli, ocupa o nono lugar em nossa lista das 10 bactérias mais perigosas do planeta. Esta bactéria é muito pequena. Multiplica-se a uma velocidade incrível dentro do corpo humano e vive nos intestinos humanos. Algumas cepas de E. Coli podem causar sangramento nos intestinos, enquanto outras cepas podem ser muito perigosas para bebês, idosos ou pacientes imunocomprometidos. E Coli pode ser fatal. Todos os anos, ceifa a vida de muitas pessoas ao redor do mundo.

8. Bacilo do antraz (Bacillus Anthracis)

O bacilo do antraz também é conhecido como antraz. Ele entra em nosso corpo através da pele e danifica os pulmões. Também tem um efeito negativo na digestão e no sistema circulatório. Essas bactérias são uma das causas mais comuns de resfriados e gripes, o que piora a saúde geral do corpo. Colocamo-la em 8º lugar na nossa lista das 10 bactérias mais perigosas da Terra.

7.Aspergillus

Aspergillus é um dos mais comuns e bactérias perigosas mofo. Causa infecções no sangue e nos pulmões. Se não for tratada adequadamente, esta infecção pode levar à morte. Também pode causar câncer de pele e está presente em pacientes com câncer e pacientes vítimas de outras doenças. Aspergillus pode frequentemente ser encontrado em ambientes internos com ar condicionado. Através do ar condicionado, entra no sistema de ventilação.

6. Acinetobacter Baumannii

Acinetobacter Baumannii é uma das bactérias mais perigosas do mundo, e nós a classificamos em 6º lugar em nossa lista das 10 bactérias mais perigosas da Terra. Graças aos esforços persistentes de cientistas e médicos, foi criado um antibiótico para combater esta terrível bactéria e evitar os efeitos colaterais por ela causados. Esta bactéria entra no corpo através de áreas danificadas do corpo e feridas. Também é chamado de Iraqibacter.

5. Sífilis

A sífilis causa infecções e paresia na pele, entra no sistema circulatório e prejudica os batimentos cardíacos. Também obstrui as veias e artérias do nosso corpo. No passado, esta doença era considerada uma das doenças mais graves e muitas vezes referida como a “grande imitadora”. A sífilis é bastante difícil de diagnosticar. O tratamento é possível no primeiro e segundo estágios da doença. Na terceira fase já é difícil de controlar. Se você iniciar o tratamento adequado na hora certa, poderá se livrar da doença. Se a sífilis não for tratada adequadamente, pode levar à morte.

4. Salmonela

Salmonela, uma das as bactérias mais perigosas na Terra, ocupa a quarta posição na nossa lista das 10 bactérias mais perigosas. Existem duas formas desta bactéria - febre tifóide e entérica. O tifo por Salmonella é causado pela febre tifóide. Essas bactérias se espalham pelas fezes e pela urina de uma pessoa infectada. A febre tifóide é tratável. Se tratado adequadamente, o paciente pode se livrar da doença. Principalmente, os portadores de salmonela estão localizados na África do Sul e na América. Além disso, está difundido em outras partes do mundo.

3. Estafilococos

Staphylococcus pertence ao maior grupo de bactérias e é bastante perigoso. Existem cerca de 40 mil subespécies de estafilococos no mundo. Os estafilococos podem estar presentes em quantidades muito pequenas na pele humana. Nosso sistema imunológico é forte o suficiente para combater pequenas quantidades dessas bactérias, mas quando a imunidade diminui, essas bactérias se tornam mortais. É por isso que o estafilococo ocupa o 3º lugar em nossa lista das 10 bactérias mais perigosas da Terra.

2. Estreptococo (estreptococo)

Esta bactéria causa pneumonia grave. É também a principal causa da meningite bacteriana. Pequenas quantidades de flora estreptocócica estão sempre presentes no trato respiratório humano. Mas quando o sistema imunológico está prejudicado, a doença começa a se desenvolver. Esta bactéria também pode levar à morte e por isso colocamos o estreptococo na 2ª posição da nossa lista das 10 bactérias mais perigosas da Terra.

1. Mycobacterium tuberculose (Mycobacterium Tuberculosis)

As bactérias mais perigosas do mundo para hoje. A tuberculose é sem dúvida a bactéria mais perigosa da Terra. O nome científico da tuberculose é tuberculose micobacteriana. Vive na coluna vertebral dos mamíferos e causará danos irreparáveis ​​ao sistema imunológico. Pelos números, a Organização Mundial da Saúde afirma que a tuberculose micobacteriana matou incríveis 9 milhões de pessoas em todo o mundo. A maioria deles ocorreu em países em desenvolvimento entre 2006 e 2010. É por isso que colocamos o Mycobacterium tuberculosis em primeiro lugar na nossa lista das 10 bactérias mais perigosas da Terra. Então, agora você conhece as 10 bactérias mais perigosas do mundo. Então cuide-se. Se aparecerem os menores sintomas, consulte um médico imediatamente. Se o tratamento correto for administrado precocemente, você poderá salvar sua vida e a vida de seus entes queridos dessas bactérias mortais.

As bactérias são o grupo de organismos mais antigo existente atualmente na Terra. As primeiras bactérias surgiram provavelmente há mais de 3,5 mil milhões de anos e durante quase mil milhões de anos foram as únicas criaturas vivas no nosso planeta. Por terem sido os primeiros representantes da natureza viva, seu corpo possuía uma estrutura primitiva.

Com o tempo, sua estrutura tornou-se mais complexa, mas até hoje as bactérias são consideradas os organismos unicelulares mais primitivos. É interessante que algumas bactérias ainda retêm as características primitivas de seus ancestrais. Isso é observado em bactérias que vivem em fontes termais de enxofre e lama anóxica no fundo dos reservatórios.

A maioria das bactérias é incolor. Apenas alguns são roxos ou verdes. Mas as colônias de muitas bactérias têm uma cor brilhante, causada pela liberação de uma substância colorida no meio ambiente ou pela pigmentação das células.

O descobridor do mundo das bactérias foi Antony Leeuwenhoek, um naturalista holandês do século XVII, que primeiro criou um microscópio de ampliação perfeito que amplia objetos de 160 a 270 vezes.

As bactérias são classificadas como procariontes e são classificadas em um reino separado - Bactérias.

Formato corporal

As bactérias são organismos numerosos e diversos. Eles variam em forma.

Nome da bactéria	Forma de bactérias	Imagem de bactérias
Cocos		Em forma de bola
Bacilo		Em forma de bastão
Vibrio		Em forma de vírgula
Espirilo		Espiral
Estreptococos		Cadeia de cocos
Estafilococos		Aglomerados de cocos
Diplococo		Duas bactérias redondas encerradas em uma cápsula mucosa

Métodos de transporte

Entre as bactérias existem formas móveis e imóveis. Os movimentos móveis se movem devido a contrações ondulatórias ou com a ajuda de flagelos (fios helicoidais torcidos), que consistem em uma proteína especial chamada flagelina. Pode haver um ou mais flagelos. Em algumas bactérias eles estão localizados em uma extremidade da célula, em outras - em duas ou em toda a superfície.

Mas o movimento também é inerente a muitas outras bactérias que não possuem flagelos. Assim, bactérias cobertas externamente por muco são capazes de deslizar.

Algumas bactérias aquáticas e do solo sem flagelos apresentam vacúolos gasosos no citoplasma. Pode haver 40-60 vacúolos em uma célula. Cada um deles está cheio de gás (presumivelmente nitrogênio). Ao regular a quantidade de gás nos vacúolos, as bactérias aquáticas podem afundar na coluna de água ou subir à sua superfície, e as bactérias do solo podem mover-se nos capilares do solo.

Habitat

Devido à sua simplicidade de organização e despretensão, as bactérias são muito difundidas na natureza. As bactérias são encontradas em todos os lugares: até mesmo em uma gota da mais pura água de nascente, em grãos de solo, no ar, nas rochas, na neve polar, nas areias do deserto, no fundo do oceano, no petróleo extraído de grandes profundidades e até mesmo no água de fontes termais com temperatura em torno de 80ºC. Eles vivem em plantas, frutas, vários animais e em humanos nos intestinos, na cavidade oral, nos membros e na superfície do corpo.

As bactérias são os menores e mais numerosos seres vivos. Devido ao seu pequeno tamanho, penetram facilmente em quaisquer rachaduras, fendas ou poros. Muito resistente e adaptado às diversas condições de vida. Toleram a secagem, o frio extremo e o aquecimento até 90ºC sem perder a viabilidade.

Praticamente não há lugar na Terra onde não sejam encontradas bactérias, mas em quantidades variadas. As condições de vida das bactérias são variadas. Alguns deles necessitam de oxigênio atmosférico, outros não e são capazes de viver em um ambiente livre de oxigênio.

No ar: as bactérias sobem para a alta atmosfera até 30 km. e mais.

Existem especialmente muitos deles no solo. 1 g de solo pode conter centenas de milhões de bactérias.

Na água: nas camadas superficiais da água em reservatórios abertos. Bactérias aquáticas benéficas mineralizam resíduos orgânicos.

Nos organismos vivos: bactérias patogênicas entram no corpo vindas do ambiente externo, mas somente sob condições favoráveis ​​causam doenças. Os simbióticos vivem nos órgãos digestivos, ajudando a quebrar e absorver os alimentos e a sintetizar vitaminas.

Estrutura externa

A célula bacteriana é coberta por uma membrana densa especial - uma parede celular, que desempenha funções protetoras e de suporte e também confere à bactéria uma forma característica e permanente. A parede celular de uma bactéria se assemelha à parede de uma célula vegetal. É permeável: através dele os nutrientes passam livremente para a célula e os produtos metabólicos saem para o meio ambiente. Freqüentemente, as bactérias produzem uma camada protetora adicional de muco no topo da parede celular - uma cápsula. A espessura da cápsula pode ser muitas vezes maior que o diâmetro da própria célula, mas também pode ser muito pequena. A cápsula não é uma parte essencial da célula, ela se forma dependendo das condições em que a bactéria se encontra. Ele protege as bactérias contra o ressecamento.

Na superfície de algumas bactérias existem flagelos longos (um, dois ou muitos) ou vilosidades curtas e finas. O comprimento dos flagelos pode ser muitas vezes maior que o tamanho do corpo da bactéria. As bactérias se movem com a ajuda de flagelos e vilosidades.

Estrutura interna

Dentro da célula bacteriana existe um citoplasma denso e imóvel. Possui estrutura em camadas, não possui vacúolos, portanto diversas proteínas (enzimas) e nutrientes de reserva estão localizados na própria substância do citoplasma. As células bacterianas não possuem núcleo. Uma substância que carrega informações hereditárias está concentrada na parte central da célula. Bactérias, - ácido nucleico - DNA. Mas esta substância não forma um núcleo.

A organização interna de uma célula bacteriana é complexa e possui características próprias. O citoplasma é separado da parede celular pela membrana citoplasmática. No citoplasma existe uma substância principal, ou matriz, ribossomos e um pequeno número de estruturas de membrana que desempenham uma variedade de funções (análogos de mitocôndrias, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi). O citoplasma das células bacterianas geralmente contém grânulos de vários formatos e tamanhos. Os grânulos podem ser compostos por compostos que servem como fonte de energia e carbono. Gotículas de gordura também são encontradas na célula bacteriana.

Na parte central da célula está localizada a substância nuclear - o DNA, que não é delimitado do citoplasma por uma membrana. Este é um análogo do núcleo - um nucleóide. O nucleóide não possui membrana, nucléolo ou conjunto de cromossomos.

Métodos alimentares

As bactérias têm diferentes métodos de alimentação. Entre eles estão os autotróficos e os heterótrofos. Autotróficos são organismos capazes de produzir de forma independente substâncias orgânicas para sua nutrição.

As plantas precisam de nitrogênio, mas não conseguem absorver o nitrogênio do ar. Algumas bactérias combinam moléculas de nitrogênio no ar com outras moléculas, resultando em substâncias que estão disponíveis para as plantas.

Essas bactérias se instalam nas células das raízes jovens, o que leva à formação de espessamentos nas raízes, chamados nódulos. Esses nódulos se formam nas raízes das plantas da família das leguminosas e de algumas outras plantas.

As raízes fornecem carboidratos às bactérias, e as bactérias às raízes fornecem substâncias contendo nitrogênio que podem ser absorvidas pela planta. A coabitação deles é mutuamente benéfica.

As raízes das plantas secretam muitas substâncias orgânicas (açúcares, aminoácidos e outros) das quais as bactérias se alimentam. Portanto, especialmente muitas bactérias se instalam na camada do solo ao redor das raízes. Essas bactérias convertem restos de plantas mortas em substâncias disponíveis para plantas. Esta camada de solo é chamada de rizosfera.

Existem várias hipóteses sobre a penetração de bactérias nodulares no tecido radicular:

• através de danos ao tecido epidérmico e do córtex;
• através dos pelos da raiz;
• somente através da membrana celular jovem;
• graças às bactérias companheiras produtoras de enzimas pectinolíticas;
• devido à estimulação da síntese do ácido B-indolacético a partir do triptofano, sempre presente nas secreções das raízes das plantas.

O processo de introdução de bactérias nodulares no tecido radicular consiste em duas fases:

• infecção dos pêlos radiculares;
• processo de formação de nódulos.

Na maioria dos casos, a célula invasora se multiplica ativamente, forma os chamados fios de infecção e, na forma de tais fios, move-se para o tecido vegetal. As bactérias nodulares que emergem do fio de infecção continuam a se multiplicar no tecido hospedeiro.

Células vegetais cheias de células de bactérias nodulares que se multiplicam rapidamente começam a se dividir rapidamente. A ligação de um nódulo jovem com a raiz de uma leguminosa é realizada graças a feixes vasculares-fibrosos. Durante o período de funcionamento, os nódulos costumam ser densos. No momento em que ocorre a atividade ideal, os nódulos adquirem uma cor rosa (graças ao pigmento leghemoglobina). Somente as bactérias que contêm leghemoglobina são capazes de fixar nitrogênio.

As bactérias nodulares criam dezenas e centenas de quilogramas de fertilizante nitrogenado por hectare de solo.

Metabolismo

As bactérias diferem umas das outras no seu metabolismo. Em alguns ocorre com a participação do oxigênio, em outros - sem ele.

A maioria das bactérias se alimenta de substâncias orgânicas prontas. Apenas alguns deles (verde-azulados ou cianobactérias) são capazes de criar substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas. Eles desempenharam um papel importante no acúmulo de oxigênio na atmosfera terrestre.

As bactérias absorvem substâncias de fora, rasgam suas moléculas em pedaços, montam sua casca a partir dessas partes e reabastecem seu conteúdo (é assim que crescem) e jogam fora moléculas desnecessárias. A casca e a membrana da bactéria permitem absorver apenas as substâncias necessárias.

Se a casca e a membrana de uma bactéria fossem completamente impermeáveis, nenhuma substância entraria na célula. Se fossem permeáveis ​​a todas as substâncias, o conteúdo da célula se misturaria ao meio - a solução em que vive a bactéria. Para sobreviver, as bactérias precisam de uma concha que permita a passagem de substâncias necessárias, mas não de substâncias desnecessárias.

A bactéria absorve nutrientes localizados próximos a ela. O que acontece depois? Se puder se mover de forma independente (movendo um flagelo ou empurrando o muco para trás), ele se moverá até encontrar as substâncias necessárias.

Se não puder se mover, espera até que a difusão (a capacidade das moléculas de uma substância de penetrar no emaranhado de moléculas de outra substância) traga as moléculas necessárias até ele.

As bactérias, juntamente com outros grupos de microrganismos, realizam um enorme trabalho químico. Ao converter diversos compostos, eles recebem a energia e os nutrientes necessários à sua vida. Os processos metabólicos, os métodos de obtenção de energia e a necessidade de materiais para a construção das substâncias de seus corpos são diversos nas bactérias.

Outras bactérias satisfazem todas as suas necessidades de carbono necessário para a síntese de substâncias orgânicas no corpo, em detrimento de compostos inorgânicos. Eles são chamados de autotróficos. As bactérias autotróficas são capazes de sintetizar substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas. Entre eles estão:

Quimiossíntese

O uso de energia radiante é a mais importante, mas não a única forma de criar matéria orgânica a partir de dióxido de carbono e água. São conhecidas bactérias que utilizam não a luz solar como fonte de energia para tal síntese, mas a energia das ligações químicas que ocorrem nas células dos organismos durante a oxidação de certos compostos inorgânicos - sulfeto de hidrogênio, enxofre, amônia, hidrogênio, ácido nítrico, compostos ferrosos de ferro e manganês. Eles usam a matéria orgânica formada com essa energia química para construir as células do seu corpo. Portanto, esse processo é denominado quimiossíntese.

O grupo mais importante de microrganismos quimiossintéticos são as bactérias nitrificantes. Essas bactérias vivem no solo e oxidam a amônia formada durante a decomposição de resíduos orgânicos em ácido nítrico. Este último reage com compostos minerais do solo, transformando-se em sais de ácido nítrico. Este processo ocorre em duas fases.

As bactérias do ferro convertem o ferro ferroso em óxido de ferro. O hidróxido de ferro resultante assenta e forma o chamado minério de ferro pantanoso.

Alguns microrganismos existem devido à oxidação do hidrogênio molecular, proporcionando assim um método autotrófico de nutrição.

Uma característica das bactérias do hidrogênio é a capacidade de mudar para um estilo de vida heterotrófico quando fornecidas com compostos orgânicos e na ausência de hidrogênio.

Assim, os quimioautotróficos são autotróficos típicos, pois sintetizam independentemente os compostos orgânicos necessários a partir de substâncias inorgânicas, e não os tomam prontos de outros organismos, como os heterótrofos. As bactérias quimioautotróficas diferem das plantas fototróficas por sua completa independência da luz como fonte de energia.

Fotossíntese bacteriana

Algumas bactérias sulfurosas contendo pigmentos (roxo, verde), contendo pigmentos específicos - bacterioclorofilas, são capazes de absorver a energia solar, com a ajuda da qual o sulfeto de hidrogênio em seus corpos é decomposto e libera átomos de hidrogênio para restaurar os compostos correspondentes. Esse processo tem muito em comum com a fotossíntese e difere apenas porque nas bactérias roxas e verdes o doador de hidrogênio é o sulfeto de hidrogênio (ocasionalmente ácidos carboxílicos) e nas plantas verdes é a água. Em ambos, a separação e transferência do hidrogênio é realizada devido à energia dos raios solares absorvidos.

Essa fotossíntese bacteriana, que ocorre sem liberação de oxigênio, é chamada de fotorredução. A fotorredução do dióxido de carbono está associada à transferência de hidrogênio não da água, mas do sulfeto de hidrogênio:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

O significado biológico da quimiossíntese e da fotossíntese bacteriana em escala planetária é relativamente pequeno. Apenas bactérias quimiossintéticas desempenham um papel significativo no processo de ciclagem do enxofre na natureza. Absorvido pelas plantas verdes na forma de sais de ácido sulfúrico, o enxofre é reduzido e passa a fazer parte das moléculas de proteínas. Além disso, quando restos de plantas e animais mortos são destruídos por bactérias putrefativas, o enxofre é liberado na forma de sulfeto de hidrogênio, que é oxidado pelas bactérias sulfurosas em enxofre livre (ou ácido sulfúrico), formando sulfitos no solo que são acessíveis às plantas. Bactérias quimio e fotoautotróficas são essenciais no ciclo do nitrogênio e do enxofre.

Esporulação

Os esporos se formam dentro da célula bacteriana. Durante o processo de esporulação, a célula bacteriana passa por vários processos bioquímicos. A quantidade de água livre diminui e a atividade enzimática diminui. Isto garante a resistência dos esporos a condições ambientais desfavoráveis ​​(alta temperatura, alta concentração de sal, secagem, etc.). A esporulação é característica apenas de um pequeno grupo de bactérias.

Os esporos são um estágio opcional no ciclo de vida das bactérias. A esporulação começa apenas com falta de nutrientes ou acúmulo de produtos metabólicos. As bactérias na forma de esporos podem permanecer inativas por muito tempo. Os esporos bacterianos podem resistir à fervura prolongada e ao congelamento muito longo. Quando ocorrem condições favoráveis, o esporo germina e se torna viável. Os esporos bacterianos são uma adaptação para sobreviver em condições desfavoráveis.

Reprodução

As bactérias se reproduzem dividindo uma célula em duas. Tendo atingido um certo tamanho, a bactéria se divide em duas bactérias idênticas. Então cada um deles começa a se alimentar, crescer, se dividir e assim por diante.

Após o alongamento celular, um septo transverso se forma gradualmente e então as células-filhas se separam; Em muitas bactérias, sob certas condições, após a divisão, as células permanecem conectadas em grupos característicos. Neste caso, dependendo da direção do plano de divisão e do número de divisões, surgem diferentes formatos. A reprodução por brotamento ocorre como uma exceção nas bactérias.

Sob condições favoráveis, a divisão celular em muitas bactérias ocorre a cada 20-30 minutos. Com uma reprodução tão rápida, a prole de uma bactéria em 5 dias pode formar uma massa que pode preencher todos os mares e oceanos. Um cálculo simples mostra que 72 gerações (720.000.000.000.000.000.000 de células) podem ser formadas por dia. Se convertido em peso - 4.720 toneladas. Porém, isso não acontece na natureza, pois a maioria das bactérias morre rapidamente sob a influência da luz solar, da secagem, da falta de alimentos, do aquecimento a 65-100ºC, em consequência da luta entre espécies, etc.

A bactéria (1), tendo absorvido alimento suficiente, aumenta de tamanho (2) e começa a se preparar para a reprodução (divisão celular). Seu DNA (em uma bactéria a molécula de DNA está fechada em um anel) dobra (a bactéria produz uma cópia dessa molécula). Ambas as moléculas de DNA (3,4) ficam presas à parede da bactéria e, à medida que a bactéria se alonga, afastam-se (5,6). Primeiro o nucleotídeo se divide, depois o citoplasma.

Após a divergência de duas moléculas de DNA, surge uma constrição na bactéria, que gradativamente divide o corpo da bactéria em duas partes, cada uma contendo uma molécula de DNA (7).

Acontece (no Bacillus subtilis) que duas bactérias se unem e se forma uma ponte entre elas (1,2).

O jumper transporta DNA de uma bactéria para outra (3). Uma vez em uma bactéria, as moléculas de DNA se entrelaçam, unem-se em alguns lugares (4) e depois trocam seções (5).

O papel das bactérias na natureza

Giro

As bactérias são o elo mais importante no ciclo geral das substâncias na natureza. As plantas criam substâncias orgânicas complexas a partir de dióxido de carbono, água e sais minerais do solo. Essas substâncias retornam ao solo junto com fungos mortos, plantas e cadáveres de animais. As bactérias decompõem substâncias complexas em substâncias simples, que são então utilizadas pelas plantas.

As bactérias destroem substâncias orgânicas complexas de plantas mortas e cadáveres de animais, excreções de organismos vivos e vários resíduos. Alimentando-se dessas substâncias orgânicas, as bactérias saprófitas da decomposição as transformam em húmus. Estes são uma espécie de ordenanças do nosso planeta. Assim, as bactérias participam ativamente do ciclo das substâncias na natureza.

Formação do solo

Como as bactérias estão distribuídas em quase todos os lugares e ocorrem em grande número, elas determinam em grande parte vários processos que ocorrem na natureza. No outono, as folhas das árvores e arbustos caem, os brotos das gramíneas acima do solo morrem, os galhos velhos caem e, de vez em quando, os troncos das árvores velhas caem. Tudo isso gradualmente se transforma em húmus. Em 1 cm3. A camada superficial do solo florestal contém centenas de milhões de bactérias saprófitas do solo de diversas espécies. Essas bactérias convertem o húmus em vários minerais que podem ser absorvidos do solo pelas raízes das plantas.

Algumas bactérias do solo são capazes de absorver nitrogênio do ar, utilizando-o em processos vitais. Essas bactérias fixadoras de nitrogênio vivem de forma independente ou se instalam nas raízes das leguminosas. Tendo penetrado nas raízes das leguminosas, essas bactérias provocam o crescimento de células radiculares e a formação de nódulos sobre elas.

Essas bactérias produzem compostos de nitrogênio que as plantas usam. As bactérias obtêm carboidratos e sais minerais das plantas. Assim, existe uma estreita relação entre a planta leguminosa e a bactéria nodular, o que é benéfico tanto para um como para outro organismo. Este fenômeno é chamado de simbiose.

Graças à simbiose com bactérias nodulares, as leguminosas enriquecem o solo com nitrogênio, ajudando a aumentar a produtividade.

Distribuição na natureza

Os microrganismos são onipresentes. As únicas exceções são as crateras de vulcões ativos e pequenas áreas nos epicentros das explosões de bombas atômicas. Nem as baixas temperaturas da Antártica, nem as correntes ferventes dos gêiseres, nem as soluções salinas saturadas nas piscinas salinas, nem a forte insolação dos picos das montanhas, nem a forte irradiação dos reatores nucleares interferem na existência e no desenvolvimento da microflora. Todos os seres vivos interagem constantemente com os microrganismos, sendo muitas vezes não apenas seus repositórios, mas também seus distribuidores. Os microrganismos são nativos do nosso planeta, explorando ativamente os mais incríveis substratos naturais.

Microflora do solo

O número de bactérias no solo é extremamente grande – centenas de milhões e bilhões de indivíduos por grama. Existem muito mais deles no solo do que na água e no ar. O número total de bactérias nos solos muda. O número de bactérias depende do tipo de solo, do seu estado e da profundidade das camadas.

Na superfície das partículas do solo, os microrganismos estão localizados em pequenas microcolônias (20-100 células cada). Freqüentemente, eles se desenvolvem na espessura de coágulos de matéria orgânica, em raízes de plantas vivas e moribundas, em capilares finos e em pedaços internos.

A microflora do solo é muito diversificada. Aqui existem diferentes grupos fisiológicos de bactérias: bactérias putrefativas, bactérias nitrificantes, bactérias fixadoras de nitrogênio, bactérias sulfurosas, etc. A microflora é um dos fatores na formação do solo.

A área de desenvolvimento de microrganismos no solo é a zona adjacente às raízes das plantas vivas. É chamada de rizosfera, e a totalidade dos microrganismos nela contidos é chamada de microflora da rizosfera.

Microflora de reservatórios

A água é um ambiente natural onde os microrganismos se desenvolvem em grande número. A maior parte deles entra na água do solo. Um fator que determina o número de bactérias na água e a presença de nutrientes nela. As águas mais limpas são provenientes de poços artesianos e nascentes. Reservatórios e rios abertos são muito ricos em bactérias. O maior número de bactérias é encontrado nas camadas superficiais da água, mais próximas da costa. À medida que você se afasta da costa e aumenta a profundidade, o número de bactérias diminui.

A água limpa contém 100-200 bactérias por ml e a água poluída contém 100-300 mil ou mais. Existem muitas bactérias no lodo de fundo, especialmente na camada superficial, onde as bactérias formam uma película. Este filme contém muitas bactérias de enxofre e ferro, que oxidam o sulfeto de hidrogênio em ácido sulfúrico e, assim, evitam a morte dos peixes. Existem mais formas contendo esporos no lodo, enquanto formas não contendo esporos predominam na água.

Em termos de composição de espécies, a microflora da água é semelhante à microflora do solo, mas também existem formas específicas. Ao destruir diversos resíduos que entram na água, os microrganismos realizam gradativamente a chamada purificação biológica da água.

Microflora aérea

A microflora do ar é menos numerosa que a microflora do solo e da água. As bactérias sobem no ar com a poeira, podem permanecer lá por algum tempo e depois se estabelecer na superfície da terra e morrer por falta de nutrição ou sob a influência dos raios ultravioleta. O número de microrganismos no ar depende da zona geográfica, terreno, época do ano, poluição por poeira, etc. cada partícula de poeira é portadora de microrganismos. A maioria das bactérias está no ar acima das empresas industriais. O ar nas áreas rurais é mais limpo. O ar mais limpo ocorre sobre florestas, montanhas e áreas nevadas. As camadas superiores do ar contêm menos micróbios. A microflora do ar contém muitas bactérias pigmentadas e portadoras de esporos, que são mais resistentes que outras aos raios ultravioleta.

Microflora do corpo humano

O corpo humano, mesmo completamente saudável, é sempre portador de microflora. Quando o corpo humano entra em contato com o ar e o solo, vários microrganismos, inclusive os patogênicos (bacilo do tétano, gangrena gasosa, etc.), instalam-se nas roupas e na pele. As partes do corpo humano mais frequentemente expostas estão contaminadas. E. coli e estafilococos são encontrados nas mãos. Existem mais de 100 tipos de micróbios na cavidade oral. A boca, com sua temperatura, umidade e resíduos de nutrientes, é um excelente ambiente para o desenvolvimento de microrganismos.

O estômago tem uma reação ácida, então a maioria dos microorganismos morre. A partir do intestino delgado, a reação torna-se alcalina, ou seja, favorável para micróbios. A microflora do intestino grosso é muito diversificada. Cada adulto excreta cerca de 18 bilhões de bactérias diariamente nos excrementos, ou seja, mais indivíduos do que pessoas no globo.

Órgãos internos que não estão conectados ao ambiente externo (cérebro, coração, fígado, bexiga, etc.) geralmente estão livres de micróbios. Os micróbios entram nesses órgãos apenas durante a doença.

Bactérias no ciclo das substâncias

Os microrganismos em geral e as bactérias em particular desempenham um papel importante nos ciclos biologicamente importantes das substâncias na Terra, realizando transformações químicas que são completamente inacessíveis às plantas ou aos animais. Diferentes estágios do ciclo dos elementos são realizados por organismos de diferentes tipos. A existência de cada grupo individual de organismos depende da transformação química dos elementos realizada por outros grupos.

Ciclo do nitrogênio

A transformação cíclica de compostos nitrogenados desempenha um papel fundamental no fornecimento das formas necessárias de nitrogênio aos organismos da biosfera com diferentes necessidades nutricionais. Mais de 90% da fixação total de nitrogênio se deve à atividade metabólica de certas bactérias.

Ciclo do carbono

A transformação biológica do carbono orgânico em dióxido de carbono, acompanhada pela redução do oxigênio molecular, requer a atividade metabólica conjunta de vários microrganismos. Muitas bactérias aeróbicas realizam a oxidação completa de substâncias orgânicas. Sob condições aeróbicas, os compostos orgânicos são inicialmente decompostos pela fermentação, e os produtos finais orgânicos da fermentação são posteriormente oxidados pela respiração anaeróbica se estiverem presentes aceitadores de hidrogênio inorgânico (nitrato, sulfato ou CO 2 ).

Ciclo do enxofre

O enxofre está disponível para os organismos vivos principalmente na forma de sulfatos solúveis ou compostos orgânicos reduzidos de enxofre.

Ciclo do ferro

Alguns corpos de água doce contêm altas concentrações de sais de ferro reduzidos. Nesses locais, desenvolve-se uma microflora bacteriana específica - bactérias de ferro, que oxidam o ferro reduzido. Eles participam da formação de minérios de ferro de turfeiras e fontes de água ricas em sais de ferro.

As bactérias são os organismos mais antigos, aparecendo há cerca de 3,5 bilhões de anos no Arqueano. Durante cerca de 2,5 mil milhões de anos dominaram a Terra, formando a biosfera, e participaram na formação da atmosfera de oxigénio.

As bactérias são um dos organismos vivos de estrutura mais simples (exceto os vírus). Acredita-se que sejam os primeiros organismos a aparecer na Terra.

A série “10 fatos sobre...” continua com um artigo do Ph.D. biol. ciências, cabeça Laboratório de Vírus Microbianos do Instituto de Microbiologia da Academia Russa de Ciências. S. N. Vinogradsky Andrey Letarov.

1. As primeiras teorias sobre o contágio vivo causador de doenças infecciosas foram formuladas por vários autores da Antiguidade e do Renascimento (por ex. Girolamo Fracastoro, 1478-1553) aplicado principalmente a doenças humanas, especialmente peste e cólera, que causaram epidemias devastadoras (a pandemia de peste de 1346-1351 ceifou mais de 25 milhões de vidas - cerca de um terço da população da Europa). No entanto, a primeira bactéria patogênica a ser descrita foi Bacillus anthracis- o agente causador do antraz, uma doença que afecta principalmente o gado e só raramente é transmitida aos seres humanos.
   Este micróbio foi isolado e estudado Roberto Koch em 1876. Além do próprio fato da etiologia bacteriana do antraz, no decorrer deste trabalho Koch descobriu a capacidade de algumas bactérias de formar endósporos - corpos em repouso que são extremamente resistentes a efeitos adversos, incluindo fervura de curto prazo, e são capazes de germinando em um ambiente favorável em células vegetativas normais da bactéria correspondente (ao mesmo tempo que Koch, ele descreveu os esporos de seu antigo professor Fernando Cohn, que trabalhou em um micróbio intimamente relacionado, mas completamente seguro - Bacillus subtilis, Bacillus subtilis).

   

2. A primeira maneira confiável de combater infecções, inclusive bacterianas, foi inventada Louis Pasteur e seus colegas no final do século XIX. Esta é a prevenção da vacina. E embora a conquista mais famosa de Pasteur nesta área seja a vacinação contra a raiva (uma doença viral), as primeiras vacinas foram propostas contra a cólera e o antraz das galinhas e foram utilizadas para fins veterinários. É interessante que os primeiros sucessos sérios na redução da mortalidade por infecções bacterianas tenham sido alcançados sob a influência de outros trabalhos de Pasteur - sobre a podridão e doenças dos bichos-da-seda.
   Esses estudos inspiraram um cirurgião inglês José Lister na introdução de assepsia e antissepsia durante as operações cirúrgicas, com o que foi possível aumentar drasticamente a taxa de sobrevivência dos pacientes após intervenções bem-sucedidas. Ao mesmo tempo, as práticas de higiene durante os procedimentos médicos de rotina demoraram muito para se enraizar. Sim, Dr. Ignaz Semmelweis(1818-1861) conseguiu reduzir drasticamente a terrível (em 1846 - 18-50%!) mortalidade de mulheres devido à febre puerperal num dos departamentos obstétricos de um hospital em Viena, exigindo que os médicos desinfectassem as mãos antes de examinarem os pacientes. Mas em 1850, foi forçado a deixar a Áustria sob pressão dos seus colegas que não queriam admitir que muitas das mortes dos seus pacientes foram causadas pela relutância banal dos médicos em lavar as mãos.

   

3. A grande maioria dos micróbios que nos rodeiam não são capazes de causar doenças (não patogénicas). As espécies patogênicas possuem um certo conjunto de adaptações moleculares - fatores de patogenicidade, que lhes permitem penetrar com sucesso no corpo e nele permanecer por mais ou menos tempo, evitando a destruição pelo sistema imunológico. Os fatores de patogenicidade podem incluir bainhas mucosas (cápsulas) de células bacterianas, proteínas de ligação aos tecidos hospedeiros, proteínas de superfície bacteriana que se ligam às proteínas do sangue e, assim, mascaram o patógeno das células do sistema imunológico.
   Também entre os fatores de patogenicidade estão os sistemas de secreção molecular que permitem à bactéria injetar algumas de suas proteínas nas células do macroorganismo para forçá-las a se comportarem de maneira conveniente para o patógeno, por exemplo, engolir sua célula (após qual o micróbio se multiplica no ambiente interno da célula do macroorganismo, como faz, por exemplo, o agente causador da disenteria), e muitos outros dispositivos. No entanto, ao entrar num corpo enfraquecido e/ou em órgãos e tecidos danificados, muitos tipos de bactérias que são completamente seguras para pessoas e animais saudáveis ​​também podem causar doenças. Por exemplo, Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa) - um agente causador muito perigoso de infecções hospitalares, cirúrgicas e algumas outras - na natureza vive principalmente em corpos d'água e não representa um perigo particular para nadadores ou consumidores de água.

   

Quase sempre, junto com os antibióticos, os médicos também prescrevem medicamentos para disbacteriose. Mas até agora isto está a acontecer às cegas: não existem formas disponíveis de determinar a composição da comunidade bacteriana no intestino humano. No entanto, um microbioma deficiente pode levar à morte do paciente. A diversidade da comunidade bacteriana no intestino é um parâmetro crítico a ser determinado. Os cientistas de São Petersburgo descobriram como avaliar a saúde do microbioma como um todo, sem poder estudar cada bactéria individualmente.

Acredita-se que cerca de mil espécies de bactérias vivam no intestino humano: algumas têm mais, outras menos. Há casos em que, com o câncer no sangue, a terrível doença cedeu, mas a pessoa ainda morreu devido aos efeitos colaterais: muitas bactérias benéficas foram vítimas da quimioterapia. E algo semelhante, embora em menor escala, acontece sempre que ingerimos antibióticos: bactérias benéficas morrem. Para aprender como restaurar esta comunidade após influência externa - por exemplo, após um curso de antibióticos - são necessários métodos de diagnóstico confiáveis. Porém, neste caminho, os cientistas encontram uma barreira.

Não conhecemos a maior parte dos microrganismos que vivem na Terra, porque não podemos cultivá-los em condições de laboratório”, explica a professora Alla Lapidus, vice-chefe do Centro de Biotecnologia Algorítmica do Instituto de Biomedicina Translacional da Universidade Estadual de São Petersburgo. . - Das bactérias que vivem no intestino humano, aproximadamente metade é conhecida.

Segundo Pavel Pevzner, chefe do Centro de Biotecnologia Algorítmica da Universidade Estadual de São Petersburgo, professor da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA), do Howard Hughes Medical Institute (EUA) e diretor do Centro de Espectrometria de Massa Computacional do Institutos Nacionais de Saúde dos EUA, um microbioma diversificado pode ser considerado saudável.

A diversidade e complexidade do microbioma de cada um de nós está em constante mudança, diz Pavel Pevzner. - Depois de usar um antibiótico, a diversidade diminui porque o antibiótico mata muitos tipos de bactérias. A quimioterapia também afeta muito o microbioma: às vezes torna-se tão primitiva que um ou mais tipos de bactérias ocupam todo o espaço e uma pessoa pode não sobreviver. A diversidade do microbioma é um parâmetro crítico que precisa ser avaliado.

Os cientistas tiveram a ideia de analisar a complexidade do microbioma humano como um todo, sem poder estudar cada bactéria individualmente. Aos bioinformáticos foi dada uma tarefa que, por um lado, é importante para o estudo dos metagenomas (a totalidade dos genomas, por exemplo, no intestino é o microbioma), e por outro lado, é solucionável do ponto de vista computacional .

Juntamente com meu funcionário Anton Bankevich, encontramos uma forma de calcular a complexidade do microbioma”, diz Pavel Pevzner. - Desenvolvemos um programa matemático que nos permite obter essas informações sobre cada pessoa e dizer se o microbioma está saudável ou doente, e informar ao médico o que precisa ser feito para restaurá-lo, por exemplo, após um curso de antibióticos.

Anton Bankevich, funcionário do Centro de Biotecnologia Algorítmica da Universidade Estadual de São Petersburgo, destacou a importância do surgimento da tecnologia de leitura (sequenciamento) de genomas, capaz de gerar sequências genômicas longas e precisas de qualquer organismo vivo, incluindo bactérias do microbioma.

O algoritmo foi criado no auge do interesse por essa tecnologia, enfatizou o especialista. - A sua presença é fundamental para a aplicação do algoritmo desenvolvido, que calcula o valor de uma fórmula matemática, substituindo valores obtidos a partir de dados reais, e, se necessário, ajustando o resultado tendo em conta as características dos dados reais não levado em consideração na fórmula. O algoritmo é implementado como um programa e está disponível gratuitamente.

A publicação do algoritmo na revista científica internacional Cell Systems consolida a liderança dos bioinformáticos de São Petersburgo nesta área do conhecimento científico. Mas ainda serão necessários vários anos para aprender, junto com os médicos, como usar grandes quantidades de dados. Levará de 3 a 4 anos até que o microbioma de uma determinada pessoa possa ser analisado.

Para o desenvolvimento da ciência, o novo algoritmo é muito interessante, afirma o chefe do laboratório de pesquisa de infecções hospitalares do Centro Nacional de Pesquisa Médica. V.A. Almazova, Doutora em Ciências Médicas Elena Barantsevich. Ela observou que na era moderna há uma rápida mudança nas tecnologias disponíveis aos cientistas.

Anteriormente, só podíamos ler pequenos fragmentos de DNA e avaliar o microbioma a partir deles. E agora é possível ler longos fragmentos de DNA, o que ampliou nossas capacidades, mas ao mesmo tempo levou à necessidade de criar métodos adequados de avaliação dos dados obtidos.

Na sua opinião, o algoritmo matemático proposto pode ser muito promissor.