מידע על מיקרואורגניזמים מועילים ומזיקים. חיידקים בטבע מזיקים ומועילים לאדם

חיידקים הם המיקרואורגניזמים הקטנים והעתיקים ביותר שאינם נראים לעין בלתי מזוינת. רק במיקרוסקופ אפשר לראות את המבנה, המראה והאינטראקציה שלהם זה עם זה. למיקרואורגניזמים הראשונים היה מבנה פרימיטיבי, הם פיתחו, עשו מוטציה, יצרו מושבות, מותאמים לסביבה משתנה. מחליפים זו עם זו חומצות אמינו, הנחוצות לצמיחה והתפתחות.

סוגי חיידקים

בספרי הביולוגיה של בית הספר יש תמונות של סוגים שונים של חיידקים שונים בצורתם:

1. קוקי הם אורגניזמים כדוריים הנבדלים ביניהם בסידור הדדי. תחת מיקרוסקופ, ניתן להבחין כי סטרפטוקוקים מייצגים שרשרת של כדורים, דיפלוקוקים חיים בזוגות, סטפילוקוקים הם אשכולות בעלי צורה שרירותית. מספר קוקוסים גורמים לתהליכים דלקתיים שונים כאשר הם נכנסים לגוף האדם (גונוקוקוס, סטפילוקוקוס, סטרפטוקוקוס). לא כל הקוקוסים החיים בגוף האדם הם פתוגניים. מינים פתוגניים באופן מותנה לוקחים חלק ביצירת ההגנה של הגוף מפני השפעות חיצוניות והם בטוחים אם נצפה באיזון הפלורה.
2. בצורת מוט נבדלים בצורה, גודל ויכולת היווצרות נבגים. המינים היוצרים נבגים נקראים bacilli. החיידקים כוללים: Bacillus טטנוס, Bacillus anthrax. נבגים הם תצורות בתוך מיקרואורגניזם. נבגים אינם רגישים לטיפול כימי, עמידותם להשפעות חיצוניות היא המפתח לשימור המין. ידוע שנבגים נהרסים בטמפרטורה גבוהה (מעל 120ºС).

צורות של חיידקים בצורת מוט:

• עם קטבים מחודדים, כמו ב-Fusobacterium, שהוא חלק מהמיקרופלורה הרגילה של דרכי הנשימה העליונות;
• עם מוטות מעובים, המזכירים מקבת, כמו ב-Corynebacterium - הגורם הסיבתי לדיפתריה;
• עם קצוות מעוגלים, כמו ב-Escherichia coli, הנחוץ לתהליך העיכול;
• עם קצוות ישרים, כמו אנתרקס.

גרם(+) וגרם(-)

המיקרוביולוג הדני הנס גראם ערך ניסוי לפני יותר מ-100 שנה, שלאחריו החלו כל החיידקים להיות מסווגים כגרם חיוביים וגרם שליליים. אורגניזמים חיוביים גראם יוצרים קשר יציב לטווח ארוך עם החומר המכתים, אשר מוגבר על ידי חשיפה ליוד. גראם שלילי, להיפך, אינם רגישים לצבע, הקליפה שלהם מוגנת היטב.

חיידקים גראם שליליים כוללים כלמידיה, ריקטסיה, גראם חיובי - סטפילוקוק, סטרפטוקוק, קורינבקטריה.

כיום ברפואה, הבדיקה לחיידקי גרם (+) וגרם (-) נמצאת בשימוש נרחב. היא אחת השיטות לחקר ממברנות ריריות כדי לקבוע את הרכב המיקרופלורה.

אירובי ואנאירובי

איך חיידקים חיים

ביולוגים מגדירים חיידקים בממלכה נפרדת, הם שונים משאר היצורים החיים. זהו אורגניזם חד תאי ללא גרעין בפנים. הצורה שלהם יכולה להיות בצורה של כדור, קונוס, מקל, ספירלה. פרוקריוטים משתמשים בפגללה כדי לנוע.

ביופילם היא עיר למיקרואורגניזמים, היא עוברת מספר שלבי היווצרות:

• הידבקות או ספיגה היא התקשרות של מיקרואורגניזם למשטח. ככלל, סרטים נוצרים בממשק בין שני מדיה: נוזל ואוויר, נוזל ונוזל. השלב הראשוני הוא הפיך וניתן למנוע היווצרות סרט.
• קיבוע - חיידקים מפרישים פולימרים, מבטיחים קיבוע חזק שלהם, יוצרים מטריצה ​​לחוזק והגנה.
• התבגרות – חיידקים מתמזגים, מחליפים חומרי הזנה, מפתחים מיקרוקולוניות.
• שלב הגדילה - יש הצטברות של חיידקים, היתוך שלהם, עקירה. מספר המיקרואורגניזמים הוא בין 5 ל-35%, שאר החלל תפוס על ידי המטריצה ​​הבין-תאית.
• פיזור - מיקרואורגניזמים מתנתקים מעת לעת מהסרט, הנצמדים למשטחים אחרים ויוצרים ביופילם.

התהליכים המתרחשים בביופילם שונים ממה שקורה עם חיידק שאינו חלק בלתי נפרד מהמושבה. המושבות יציבות, חיידקים מארגנים מערכת אחת של תגובות התנהגותיות, הקובעים את האינטראקציה של החברים בתוך המטריצה ​​ומחוץ לסרט. ריריות האדם מאוכלסות במספר רב של מיקרואורגניזמים המייצרים ג'ל להגנה ומבטיחים את יציבות התפקוד של האיברים. דוגמה לכך היא רירית הקיבה. ידוע כי הליקובקטר פילורי, הנחשבים לגורם לכיב קיבה, קיים ביותר מ-80% מהנבדקים, אך לא כולם מפתחים כיב פפטי. ההנחה היא שהליקובקטר פילורי, בהיותם חברי המושבה, מעורבים בעיכול. יכולתם לגרום נזק באה לידי ביטוי רק לאחר יצירת תנאים מסוימים.

האינטראקציה של חיידקים בביופילמים עדיין לא מובנת. אבל כבר היום, כמה חיידקים הפכו לעוזרים אנושיים בביצוע עבודות שיקום, מה שמגדיל את חוזק הציפויים. באירופה, יצרני חומרי חיטוי מציעים לטפל במשטחים בתמיסות חיידקיות המכילות מיקרואורגניזמים בטוחים המונעים התפתחות של פלורה פתוגנית. חיידקים משמשים ליצירת תרכובות פולימריות, ובעתיד גם ייצרו חשמל.

בגוף האדם ישנם סוגים רבים של חיידקים, ביניהם בולטות צורות שימושיות, פתוגניות ופתוגניות על תנאי. שקול את התכונות של התפתחות חיידקים, המחלות שהם מעוררים ואת שיטות ההדבקה על ידי פתוגנים.

יש דעה שמספר החיידקים בגוף האדם עולה על נפח התאים שלו פי 10. עם זאת, מחקרים אחרונים הטילו ספק בנתון זה. לפי חומרים חדשים הוא משתנה בין 1.5 ל-2. בסך הכל ישנם כ-10 אלף מיני חיידקים שהסתגלו לחיים בתנאים שונים.

הם נכנסים לגוף האדם מהסביבה שבה הם יכולים להתמיד לאורך זמן. צורות פתוגניות הן גורמים מחוללי מחלות המתבטאות בדרגות שונות של עוצמה וסכנה. זה יכול להיות פריחה קלה בעור או ביטוי זיהומיות רציני המהווה איום על חיי המטופל.

חיידקים הופיעו על פני כדור הארץ לפני כ-3.5 מיליארד שנים. המבנה שלהם שונה במקצת מהמינים המודרניים. כל החיידקים הם פרוקריוטים, כלומר אין להם גרעין בתא שלהם. בחוץ הם מוקפים בדופן תא ששומרת על צורת המיקרואורגניזם. מינים מסוימים מסוגלים לייצר ריר שנראה כמו קפסולה ומגן על החיידק מפני התייבשות. יש צורות שיכולות לנוע באופן פעיל בעזרת דגלים מיוחדים.

המבנה הפנימי של חיידקים הוא די פשוט. התא מכיל את התכלילים העיקריים:

• ציטופלזמה, שהיא 75% מים, ו-25% הנותרים הם מינרלים;
• גרגירים, שהם מקור אנרגיה לגוף;
• מזוזומים הנחוצים לחלוקת תאים ולנבג;
• נוקלואיד המכיל מידע גנטי ופועל כגרעין;
• ריבוזומים המעורבים בסינתזת חלבון;
• פלסמידים.

הצורה של תאי חיידקים יכולה להיות כדורית, בצורת מוט, מפותלת או בצורת מועדון. הם יכולים להיות ממוקמים בודדים או בקבוצות. במקרה זה מבודדים דיפלוקוקים (בזוגות), סטרפטוקוקים (בצורת שרשראות), סטפילוקוקים (בצורת גפן) וסרקינים (הצבה בחבילה). כמה חיידקים בצורת מוט יוצרים נבגים כאשר הם נחשפים לתנאים שליליים. מינים כאלה נקראים bacilli.

כל המיקרואורגניזמים מתרבים על ידי חלוקת התא לשניים. יתרה מכך, קצב גידול האוכלוסייה יכול להגיע עד 20 דקות. שיעור רבייה כה גבוה נצפה על מוצרי מזון ומצעים מזינים אחרים.

חיידקים מועילים החיים בגוף האדם

הנציגים העיקריים של מיקרופלורה מועילה כוללים:

1. ביפידובקטריה. הם חיים בעיקר במעי הגס, שם הם מעורבים בהפעלת העיכול הקדמי. בתהליך החיים הם יוצרים מחסום ביולוגי טבעי המונע חדירת פתוגנים ורעלים. בנוסף, הם מייצרים חומצות מיוחדות המדכאות את הרבייה של צורות פתוגניות ואופורטוניסטיות. ללא השתתפות ביפידובקטריה, סינתזה של ויטמיני B ו-K אינה מתרחשת, כמו גם ספיגת ברזל וסידן.
2. לקטובצילים בתהליך החיים יוצרים לקטאז, המפרק את סוכר החלב. בשל ייצור חומצת חלב, הם שומרים על רמת החומציות הדרושה במעיים, וגם מאיצים את הריפוי של אזורים פגועים במערכת העיכול. באנלוגיה לביפידובקטריה, הם מעוררים את המערכת החיסונית על ידי הפעלת תהליך הפגוציטוזיס.

חיידקים אלו שומרים על מערכת העיכול ומגנים עליה מפני מיקרואורגניזמים חסרי תועלת שיכולים להתיישב בקיבה ולהחמיר את מצבו של אדם.

מיקרופלורה אנושית רגילה צריכה להכיל את שני סוגי המיקרואורגניזמים. יתר על כן, מספר הביפידובקטריות יכול להיות עד 95% מכלל הביוקנוזה של הגוף, ולקטובצילים - רק 5%. במקרה זה, האחרונים חיים בעיקר בנרתיק ובחלל הפה.

Bifido- ולקטובצילים הם חלק מההכנות המשמשות לנרמל את המיקרופלורה האנושית. הם נקראים פרוביוטיקה, ובנוסף למיקרואורגניזמים אלה מכילים מיני חומצה פרופיונית, סטרפטוקוקים תרמופיליים ולקטוקוקים. תרופות משולבות נרשמות לעתים קרובות עבור dysbacteriosis, טיפול אנטיביוטי, כמו גם כל פלישות helminthic.

כדי לשמור על רמות אופטימליות של חיידקים מועילים, אתה צריך לאכול מזונות מסוימים. הם צריכים להיות מורכבים ממרכיבים שאינם מתעכלים במעיים העליונים, ובכך לעורר את הרבייה של חיידקים מועילים. מוצרים כאלה כוללים ירקות חיים, מוצרי חלב, סובין, דגנים, פירות יער, פירות יבשים.

צורות פתוגניות של קורינבקטריות

מיקרואורגניזמים מהסוג Corynebacterium הם חיידקים גראם חיוביים בעלי גוף בצורת מוט. רוב הנציגים חיים בטבע ואינם מהווים איום על בריאות האדם. עם זאת, מספר מינים הם גורמים למחלות קשות הדורשות טיפול באשפוז.

Corynebacterium diphtheriae הם מוטות מעוקלים מעט עם עיבוי בצד אחד של התא. גודלם נע בין 0.1 ל-8 מיקרון. כפי שהשם מרמז, החיידק הוא הגורם לדיפתריה. תסמיני המחלה תלויים במיקום הפתוגן. זה יכול להיות חלל הפה, האף, הגרון, קנה הנשימה, הסמפונות, איברי המין, העור. הרעלת גוף האדם מתרחשת עקב שחרור של חומר מיוחד על ידי חיידקים הנקראים אקזוטוקסין. הצטברותו מובילה לחום, חום, כאבי ראש, בחילות, אי נוחות בגרון, בלוטות לימפה נפוחות.

מין אחר של Corynebacterium minutissimum מעורר התפתחות של מחלות דרמטולוגיות. אחד מהם הוא אריתרסמה, המופיעה רק אצל מבוגרים. זה מתבטא בצורה של פריחות על פני קפלי העור: מפשעתי-אשכים, בין הישבן, לפעמים באזורים הבין-דיגיטליים. לנגעים יש מראה של כתמים חומים של מבנה לא דלקתי, מה שעלול להיות הגורם לגירוד קל. החיידק שורד היטב על חפצי בית, כולל טלפונים וטאבלטים.

Corynebacteria הם גם חלק מהמיקרופלורה הרגילה של המעי הגס האנושי. צורות לא פתוגניות משמשות באופן פעיל בתעשייה לייצור חומצות אמינו, אנזימים וגבינות. Corynebacterium glutamicum משמש לייצור חומצה גלוטמית, הידועה כתוסף מזון E620.

Streptomycetes, משמעותם עבור בני אדם

הסוג Streptomyces כולל מינים יוצרי נבגים החיים בעיקר באדמה. הם יוצרים שרשראות של תאים ומזכירים בצורתם תפטיר פטרייתי. בתהליך החיים משתחררים חומרים נדיפים מיוחדים המעניקים לאדמה ריח לח אופייני. תנאי הכרחי לקיומם של סטרפטומיציטים הוא נוכחות חמצן מולקולרי.

מינים רבים מסוגלים לייצר חומרים רפואיים יקרי ערך השייכים לקבוצת האנטיביוטיקה (סטרפטומיצין, אריתרומיצין). בתקופות קודמות, סטרפטומיציטים שימשו לייצור:

• Physostigmine, משמש כמשכך כאבים להגברת לחץ העין;
• טקרולימוס, הכרחי לטיפול מונע במהלך השתלת כליה, כבד ומח עצם;
• אלוסמידין, הפעיל נגד חרקים ופטריות.

Streptomyces bikiniensis היא צורה פתוגנית המעוררת התפתחות של בקטרמיה. עם מחלה זו, חיידקים חודרים לזרם הדם ויכולים להתפשט בכל הגוף.

הליקובקטר פילורי כחיידק מזיק

להליקובקטר פילורי תא בצורת ספירלה בגודל של עד 3 מיקרון. הוא מסוגל לנוע באופן פעיל אפילו בריר סמיך בעזרת דגלים. החיידק מדביק חלקים שונים בקיבה ובתריסריון, וגורם למחלה הליקובקטר פילורי. הגורם לכיבים ולדלקת קיבה הופכת לעתים קרובות מאוד לסוג זה של חיידק.

הליקובקטר מקובע על פני רירית הקיבה, פוגע בה ומעורר את התפתחות התהליך הדלקתי. הידבקות בחיידק מתבטאת בצורה של כאבים עזים חוזרים בבטן, שחולפים לאחר האכילה. צרבת, בחילות, הקאות, עיכול לקוי של מנות בשר הם גם תסמינים של המחלה.

יש דעה כי הליקובקטר פילורי הוא חלק מהמיקרופלורה האנושית הרגילה, והמצב הפתולוגי מתרחש עם עלייה במספרו. במקביל, כ-50 זנים של חיידק זה חיים בקיבתם של אנשים, מתוכם רק 5 מהווים סכנה בריאותית. במקרה של מינוי אנטיביוטיקה, כל הפרטים של המיקרואורגניזם, כולל אלה שאינם מזיקים, מושמדים.

Escherichia coli כנציג של המיקרופלורה האנושית הטבעית

E. coli מתייחס לחיידקים בצורת מוט הממלאים תפקיד חשוב בתפקוד מערכת העיכול. הם יכולים להתקיים לאורך זמן בסביבה, כולל אדמה, מים וצואה. מיקרואורגניזמים מתים במהירות כשהם רותחים ונחשפים לתמיסות כלור. חיידקים מתרבים באופן פעיל במוצרי מזון, במיוחד בחלב.

Escherichia coli מסוגל לספוג חמצן מלומן המעי, ובכך להגן על לקטובקטריות מועילות וביפידובקטריות מהרס. בנוסף, הוא מעורב בייצור ויטמינים מקבוצת B, חומצות שומן, וכן משפיע על ספיגת ברזל וסידן במעיים. בדרך כלל, תכולת החיידקים בצואה אנושית צריכה להיות לא יותר מ-108 CFU/g. חריגה ממדד זה מצביעה על התפתחות של דיסבקטריוזיס על רקע התהליך הדלקתי בגוף.

צורות פתוגניות עלולות לגרום למחלות זיהומיות של מערכת העיכול, המלוות בשכרות וחום. זנים אנטרופתוגניים של Escherichia coli מתפתחים במעי הדק של יילודים וגורמים לשלשולים קשים. אצל נשים, אם לא נצפתה היגיינה אינטימית, חיידקים יכולים להיכנס לאיברי המין, ולעורר התפתחות של בקטריוריה.

חיידק מסוכן Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus שייך לחיידקים הכדוריים הבלתי ניידים של הסוג Staphylococcus. תאים יכולים להיות בודדים, בזוגות או באשכולות. בשל תכולת הפיגמנטים של קבוצת הקרוטנואידים, לחיידק יש צבע זהוב, המורגש כאשר חוקרים אותו במיקרוסקופ. Staphylococcus aureus מאופיין בסבילות מוגברת לטמפרטורות גבוהות, לאור וכימיקלים.

המיקרואורגניזם הוא הגורם להופעת מוקדי זיהום מוגלתיים-דלקתיים בבני אדם. האזורים העיקריים של לוקליזציה של פתוגנים כוללים את מעברי האף ואזורי בית השחי. עם זאת, מקרים של פגיעה בגרון ובמערכת העיכול אינם נדירים. החיידק נפוץ במתקנים רפואיים. כ-30% מהחולים לאחר אשפוז הם נשאים של Staphylococcus aureus.

התסמינים העיקריים של זיהום בפתוגן כוללים חום, עייפות, בחילות וחוסר תיאבון. כאשר העור ניזוק נוצרות שלפוחיות קטנות הדומות לכוויות, שהופכות בסופו של דבר לפצעים פתוחים. נזלת, דלקת שקדים, דלקת הלוע, דלקת ריאות יכולה להתפתח עם התפשטות הפתוגן בדרכי הנשימה. הטלת שתן תכופה וכואבת וכאבי גב מעידים על לוקליזציה של staphylococcus aureus בשופכה.

Pseudomonas aeruginosa כאחד המינים הפתוגניים של חיידקים

החיידק שייך למיקרואורגניזמים דגלים ניידים, בית הגידול העיקרי שלו הוא אדמה ומים. בתהליך החיים הוא צובע את סביבת המזון בצבע כחול-ירוק, וזו הסיבה לשמה. זה עמיד מאוד לאנטיביוטיקה.

Pseudomonas aeruginosa מסוכן לאנשים עם דחיקה חיסונית והוא בדרך כלל זיהום נוסוקומיאלי. הדבקה אפשרית באמצעות חפצי בית, מגבות, מכשירים רפואיים לא מטופלים. הצטברות מוגברת של המיקרואורגניזם נצפית על פני הפצע ובמעמקי אזורי העור המוגלתיים.

Pseudomonas aeruginosa יכול להתפתח ב:

• איברי אף אוזן גרון ולהיות מלווה בדלקת אוזניים, סינוסיטיס;
• דרכי השתן עם הופעת דלקת השופכה, דלקת שלפוחית ​​השתן;
• רקמות רכות;
• מעיים, גרימת dysbacteriosis, דלקת מעיים, קוליטיס.

חיידקים, יחד עם וירוסים, הם הגורמים למחלות רבות שלא תמיד ניתנות לטיפול. מגוון המינים והסתגלותם המהירה להשפעות של תרופות רפואיות הופכים את החיידקים לאיום רציני על בריאות האדם. עם זאת, ברוב המקרים, ניתן להימנע מהדבקה אם מקפידים על כללי ההיגיינה האישית ומחזקים את המערכת החיסונית.

הם מקיפים אותנו בכל מקום. רבים מהם נחוצים ושימושיים מאוד לאדם, ורבים, להיפך, גורמים למחלות איומות.
האם אתה יודע באילו צורות באים חיידקים? ואיך הם מתרבים? ומה הם אוכלים? האם אתה רוצה לדעת?
.site) יעזור לך למצוא במאמר זה.

צורות וגדלים של חיידקים

רוב החיידקים הם יצורים חד-תאיים. הם שונים במגוון רחב של צורות. לחיידקים ניתן שמות על סמך צורתם. לדוגמא, חיידקים בעלי צורה עגולה נקראים קוקי (כל הסטרפטוקוקוס והסטפילוקוקוס המוכרים), חיידקים בצורת מוט נקראים bacilli, pseudomonads או clostridia (החיידקים המפורסמים של צורה זו כוללים את החיידקים המפורסמים חיידק שחפתאוֹ השרביט של קוך). חיידקים יכולים להיות בצורת ספירלות, ואז שמותיהם ספירושטים, רטטאוֹ ספירילה. לא כל כך הרבה, אבל יש חיידקים בצורה של כוכבים, מצולעים שונים או צורות גיאומטריות אחרות.

חיידקים אינם גדולים כלל, בגודלם נע בין חצי לחמישה מיקרומטר. לחיידק הגדול ביותר יש גודל של שבע מאות וחמישים מיקרומטר. לאחר גילוי הננובקטריות, התברר שגודלם קטן בהרבה ממה שדמיינו בעבר על ידי מדענים. עם זאת, עד כה, ננובקטריות לא נחקרו היטב. כמה מדענים אפילו מפקפקים בקיומם.

אגרגטים ואורגניזמים רב-תאיים

חיידקים יכולים להיצמד זה לזה בעזרת ריר, ויוצרים אגרגטים של תאים. יחד עם זאת, כל חיידק בודד הוא אורגניזם עצמאי, שפעילותו החיונית אינה תלויה בשום צורה בקרובים הדבוקים אליו. לפעמים קורה שחיידקים נדבקים זה לזה כדי לבצע פונקציה משותפת כלשהי. כמה חיידקים, ככלל, בצורת חוט, יכולים גם ליצור אורגניזמים רב-תאיים.

איך הם זזים?

ישנם חיידקים שבעצמם אינם מסוגלים לזוז, אך ישנם גם כאלו המצוידים במכשירים מיוחדים לתנועה. חלק מהחיידקים נעים בעזרת דגלים, בעוד שאחרים יכולים לגלוש. כיצד חיידקים גולשים עדיין לא מובן במלואו. הוא האמין כי חיידקים מפרישים ריר מיוחד המקל על החלקה. ואז יש חיידקים שיכולים "לצלול". על מנת לרדת לעומקו של כל תווך נוזלי, מיקרואורגניזם כזה יכול לשנות את צפיפותו. כדי שחיידק יתחיל לנוע לכל כיוון, הוא חייב להיות מגורה.

תְזוּנָה

יש חיידקים שיכולים להאכיל רק מתרכובות אורגניות, ויש כאלו שיכולים לעבד חומרים לא אורגניים לאורגניים ורק אז להשתמש בהם לצרכיהם. חיידקים מקבלים אנרגיה בשלוש דרכים: באמצעות נשימה, תסיסה או פוטוסינתזה.

שִׁעתוּק

לגבי רבייה של חיידקים, ניתן לומר שהיא גם אינה שונה באחידות. ישנם חיידקים שאינם מתחלקים למינים ומתרבים בחלוקה פשוטה או ניצנים. לחלק מהציאנובקטריות יש יכולת חלוקה מרובה, כלומר, בבת אחת הם יכולים לייצר עד אלף חיידקים "יילוד". ישנם גם חיידקים המתרבים מינית. כמובן, כולם עושים את זה בצורה מאוד פרימיטיבית. אבל במקביל, שני חיידקים מעבירים את הנתונים הגנטיים שלהם לתא החדש - זה המאפיין העיקרי של רבייה מינית.

חיידקים, כמובן, ראויים לתשומת לבכם, לא רק בגלל שהם גורמים להרבה מחלות. המיקרואורגניזמים הללו היו היצורים החיים הראשונים שאיכלסו את הפלנטה שלנו. ההיסטוריה של החיידקים על פני כדור הארץ חוזרת כמעט ארבעה מיליארד שנים אחורה! ציאנובקטריות הן העתיקות ביותר מבין הקיימות כיום, הן הופיעו לפני שלושה וחצי מיליארד שנים.

אתה יכול לחוות את התכונות המועילות של חיידקים הודות למומחים של תאגיד Tianshi, שפיתחו עבורך

בַּקטֶרִיָה
קבוצה נרחבת של מיקרואורגניזמים חד-תאיים המאופיינת בהיעדר גרעין תא מוקף בממברנה. במקביל, החומר הגנטי של חיידק (חומצה דאוקסיריבונוקלאית, או DNA) תופס מקום מאוד ספציפי בתא - אזור הנקרא נוקלואיד. אורגניזמים בעלי מבנה תא כזה נקראים פרוקריוטים ("פרה-גרעיניים"), בניגוד לכל האחרים - אוקריוטים ("גרעיני אמיתי"), שה-DNA שלהם ממוקם בגרעין המוקף בקליפה. חיידקים, שבעבר נחשבו לצמחים מיקרוסקופיים, מסווגים כיום כממלכה נפרדת, Monera, אחת מחמישה במערכת הסיווג הנוכחית, יחד עם צמחים, בעלי חיים, פטריות ופרוטיסטים.

עדות מאובנים. חיידקים הם כנראה קבוצת האורגניזמים העתיקה ביותר הידועה. מבני אבן שכבות - סטרומטוליטים - מתוארכים בחלק מהמקרים לתחילת התקופה הארכאוזואיקונית (ארכאית), כלומר. שצמחה לפני 3.5 מיליארד שנים - תוצאה של פעילות חיונית של חיידקים, בדרך כלל פוטוסינתטיים, מה שנקרא. אצות כחולות ירוקות. מבנים דומים (סרטי חיידקים ספוגים בקרבונטים) נוצרים כיום, בעיקר מול חופי אוסטרליה, איי בהאמה, במפרץ קליפורניה ובמפרץ הפרסי, אך הם נדירים יחסית ואינם מגיעים לגדלים גדולים, מכיוון שאורגניזמים אוכלי עשב, כמו גסטרופודים, להאכיל מהם. כיום, סטרומטוליטים גדלים בעיקר היכן שבעלי חיים אלה נעדרים עקב מליחות המים הגבוהה או מסיבות אחרות, אך לפני הופעת צורות אוכלי עשב במהלך האבולוציה, הם עלולים להגיע לגדלים עצומים, המהווים מרכיב חיוני של מים רדודים אוקיינוסים. , דומה לשוניות האלמוגים המודרניות. כדורים חרוכים זעירים נמצאו בכמה סלעים עתיקים, הנחשבים גם כשרידים של חיידקים. הגרעין הראשון, כלומר. אוקריוטי, תאים התפתחו מחיידקים לפני כ-1.4 מיליארד שנים.
אֵקוֹלוֹגִיָה.ישנם חיידקים רבים בקרקע, בקרקעית האגמים והאוקיינוסים - בכל מקום בו מצטבר חומר אורגני. הם חיים בקור, כאשר המדחום מעט מעל האפס, ובמעיינות חומצה חמים עם טמפרטורות מעל 90 מעלות צלזיוס. כמה חיידקים סובלים מליחות גבוהה מאוד של הסביבה; במיוחד, הם האורגניזמים היחידים שנמצאו בים המלח. באטמוספירה הם נמצאים בטיפות מים, ושכיחותם שם בדרך כלל בקורלציה עם אבק האוויר. אז בערים מי הגשמים מכילים הרבה יותר חיידקים מאשר באזורים כפריים. יש מעט מהם באוויר הקר של הרמות והקוטב, ובכל זאת, הם נמצאים אפילו בשכבה התחתונה של הסטרטוספירה בגובה של 8 ק"מ. מערכת העיכול של בעלי חיים מאוכלסת בצפיפות בחיידקים (בדרך כלל לא מזיקים). ניסויים הראו שהם אינם נחוצים לחייהם של רוב המינים, למרות שהם יכולים לסנתז כמה ויטמינים. עם זאת, אצל מעלי גירה (פרות, אנטילופות, כבשים) ובטרמיטים רבים, הם מעורבים בעיכול מזון צמחי. בנוסף, מערכת החיסון של בעל חיים שגדל בתנאים סטריליים אינה מתפתחת כרגיל עקב היעדר גירוי על ידי חיידקים. "פלורה" החיידקית התקינה של המעי חשובה גם לדיכוי מיקרואורגניזמים מזיקים הנכנסים לשם.

מבנה וחיי חיידקים

חיידקים קטנים בהרבה מתאי צמחים ובעלי חיים רב-תאיים. העובי שלהם הוא בדרך כלל 0.5-2.0 מיקרון, ואורכם 1.0-8.0 מיקרון. בקושי ניתן לראות צורות מסוימות ברזולוציה של מיקרוסקופי אור סטנדרטיים (כ-0.3 מיקרון), אך ישנם גם מינים שאורכם יותר מ-10 מיקרון ורוחב שגם הוא מעבר לגבולות אלה, ומספר חיידקים דקים מאוד יכולים לעלות על 50 מיקרון. אורך. רבע מיליון נציגים בינוניים של ממלכה זו יתאימו על פני השטח המקבילים לנקודה שנקבעה בעיפרון.
מִבְנֶה.על פי תכונות המורפולוגיה, נבדלות קבוצות החיידקים הבאות: cocci (פחות או יותר כדוריים), bacilli (מוטות או גלילים עם קצוות מעוגלים), ספירילה (ספירלות נוקשות) וספירושטים (צורות דמוי שיער דק וגמיש). חלק מהכותבים נוטים לשלב את שתי הקבוצות האחרונות לאחת - ספירילה. פרוקריוטים שונים מאיקריוטים בעיקר בהיעדר גרעין בנוי היטב ובנוכחות, במקרה טיפוסי, של כרומוזום אחד בלבד - מולקולת DNA מעגלית ארוכה מאוד המחוברת בנקודה אחת לממברנת התא. לפרוקריוטים חסרים גם אברונים תוך-תאיים הקשורים לקרום הנקראים מיטוכונדריה וכלורופלסטים. באאוקריוטים, המיטוכונדריה מייצרות אנרגיה במהלך הנשימה, והפוטוסינתזה מתרחשת בכלורופלסטים (ראה גם CELL). בפרוקריוטים, התא כולו (וקודם כל, קרום התא) מקבל תפקיד של מיטוכונדריון, ובצורות פוטוסינתטיות, בו זמנית, הכלורופלסט. בדומה לאאוקריוטים, בתוך החיידק נמצאים מבני נוקלאופרוטאין קטנים - ריבוזומים הנחוצים לסינתזת חלבון, אך הם אינם קשורים לממברנות כלשהן. למעט יוצאים מן הכלל, חיידקים אינם מסוגלים לסנתז סטרולים, מרכיבים חיוניים של ממברנות תאים אוקריוטיים. מחוץ לממברנת התא, רוב החיידקים מצופים בדופן תא, המזכירה מעט את דופן התאית של תאי הצמח, אך מורכבת מפולימרים אחרים (הם כוללים לא רק פחמימות, אלא גם חומצות אמינו וחומרים ספציפיים לחיידקים). קליפה זו מונעת מתא החיידק להתפוצץ כאשר מים חודרים אליו עקב אוסמוזה. על גבי דופן התא נמצאת לרוב קפסולת רירית מגנה. חיידקים רבים מצוידים בפגללה, איתה הם שוחים באופן פעיל. דגלים חיידקיים פשוטים יותר ושונים במקצת ממבנים אוקריוטיים דומים.

תא בקטריאלי "טיפי".והמבנים העיקריים שלו.

תפקודים תחושתיים והתנהגות.לחיידקים רבים יש קולטנים כימיים המזהים שינויים בחומציות הסביבה ובריכוז של חומרים שונים, כמו סוכרים, חומצות אמינו, חמצן ופחמן דו חמצני. לכל חומר יש סוג משלו של קולטני "טעם" כאלה, ואובדן אחד מהם כתוצאה ממוטציה מוביל ל"עיוורון טעם" חלקי. חיידקים תנועתיים רבים מגיבים גם לתנודות טמפרטורה, ומינים פוטוסינתטיים לשינויים באור. חלק מהחיידקים קולטים את כיוון קווי השדה המגנטי, כולל השדה המגנטי של כדור הארץ, בעזרת חלקיקי מגנטי (עפרת ברזל מגנטית - Fe3O4) המצויים בתאים שלהם. במים, חיידקים משתמשים ביכולת זו לשחות לאורך קווי כוח בחיפוש אחר סביבה נוחה. רפלקסים מותנים בחיידקים אינם ידועים, אך יש להם סוג מסוים של זיכרון פרימיטיבי. בזמן השחייה הם משווים את העוצמה הנתפסת של הגירוי עם הערך הקודם שלו, כלומר. לקבוע אם הוא הפך גדול או קטן יותר, ועל סמך זה, לשמור על כיוון התנועה או לשנות אותו.
רבייה וגנטיקה.חיידקים מתרבים באופן א-מיני: ה-DNA בתא שלהם משוכפל (כפול), התא מתחלק לשניים, וכל תא בת מקבל עותק אחד של ה-DNA של ההורה. ניתן להעביר DNA חיידקי גם בין תאים שאינם מתחלקים. יחד עם זאת, ההיתוך שלהם (כמו באיקריוטים) אינו מתרחש, מספר הפרטים אינו גדל, ובדרך כלל רק חלק קטן מהגנום (מערכת הגנים השלמה) מועבר לתא אחר, בניגוד לתא אחר. תהליך מיני "אמיתי", בו הצאצא מקבל מערך גנים שלם מכל הורה. העברת DNA כזו יכולה להתבצע בשלוש דרכים. במהלך הטרנספורמציה, החיידק סופג DNA "עירום" מהסביבה, שהגיע לשם במהלך הרס של חיידקים אחרים או "החליק" בכוונה על ידי הנסיין. התהליך נקרא טרנספורמציה, מכיוון שבשלבים המוקדמים של מחקרו, עיקר תשומת הלב הוקדשה לטרנספורמציה (טרנספורמציה) בדרך זו של אורגניזמים בלתי מזיקים לארסיים. ניתן להעביר שברי DNA גם מחיידק לחיידק על ידי וירוסים מיוחדים - בקטריופאג'ים. זה נקרא התמרה. ישנו גם תהליך הדומה להפריה ונקרא צימוד: חיידקים מחוברים זה לזה על ידי יציאות צינוריות זמניות (פימבריה זווגית), שדרכן עובר DNA מהתא ה"זכרי" ל"נקבה". לפעמים חיידקים מכילים כרומוזומים מיותרים קטנים מאוד - פלסמידים, שניתן להעביר גם מפרט לפרט. אם במקביל יש בפלסמידים גנים הגורמים לעמידות לאנטיביוטיקה, הם מדברים על עמידות זיהומית. היא חשובה מבחינה רפואית, כי היא עלולה להתפשט בין מינים שונים ואף בין סוגים של חיידקים, וכתוצאה מכך כל פלורת החיידקים, למשל המעיים, הופכת עמידה לפעולת תרופות מסוימות.

חילוף חומרים

חלקית בשל גודלם הקטן של חיידקים, עוצמת חילוף החומרים שלהם גבוהה בהרבה מזו של איקריוטים. בתנאים הנוחים ביותר, חלק מהחיידקים יכולים להכפיל את המסה הכוללת ואת השפע שלהם בערך כל 20 דקות. זאת בשל העובדה שמספר מערכות האנזים החשובות ביותר שלהם פועלות במהירות גבוהה מאוד. אז, ארנב צריך כמה דקות כדי לסנתז מולקולת חלבון, וחיידקים - שניות. עם זאת, בסביבה הטבעית, למשל, באדמה, רוב החיידקים נמצאים "בדיאטת רעב", כך שאם התאים שלהם מתחלקים, אז לא כל 20 דקות, אלא כל כמה ימים.
תְזוּנָה.חיידקים הם אוטוטרופים והטרוטרופים. אוטוטרופים ("מזינים עצמיים") אינם זקוקים לחומרים המיוצרים על ידי אורגניזמים אחרים. הם משתמשים בפחמן דו חמצני (CO2) כמקור העיקרי או היחיד לפחמן. כולל CO2 וחומרים אנאורגניים אחרים, בפרט אמוניה (NH3), חנקות (NO-3) ותרכובות גופרית שונות, בתגובות כימיות מורכבות, הם מסנתזים את כל המוצרים הביוכימיים הדרושים להם. הטרוטרופים ("הזונים מאחרים") משתמשים כמקור העיקרי לפחמן (מזנים מסוימים זקוקים גם ל-CO2) בחומרים אורגניים (המכילים פחמן) המסונתזים על ידי אורגניזמים אחרים, במיוחד סוכרים. מחומצנות, תרכובות אלו מספקות אנרגיה ומולקולות הנחוצות לצמיחה ופעילות חיונית של תאים. במובן זה, חיידקים הטרוטרופיים, הכוללים את הרוב המכריע של הפרוקריוטים, דומים לבני אדם.
מקורות אנרגיה עיקריים.אם להיווצרות (סינתזה) של רכיבים תאיים משתמשים בעיקר באנרגיית אור (פוטונים), אז התהליך נקרא פוטוסינתזה, והמינים המסוגלים לו נקראים פוטוטרופים. חיידקים פוטוטרופיים מחולקים לפוטו-הטרוטרופים ולפוטו-אוטוטרופים, תלוי אילו תרכובות - אורגניות או אנאורגניות - משמשות כמקור הפחמן העיקרי שלהם. ציאנובקטריות פוטואוטוטרופיות (אצות כחולות-ירקות), כמו צמחים ירוקים, מפוצלות מולקולות מים (H2O) באמצעות אנרגיית אור. זה משחרר חמצן חופשי (1/2O2) ומייצר מימן (2H+), שניתן לומר שהוא ממיר פחמן דו חמצני (CO2) לפחמימות. בחיידקי גופרית ירוקה וסגולה, אנרגיית האור אינה משמשת לפירוק מים, אלא מולקולות אנאורגניות אחרות, כגון מימן גופרתי (H2S). כתוצאה מכך נוצר גם מימן המפחית פחמן דו חמצני, אך חמצן אינו משתחרר. פוטוסינתזה כזו נקראת anoxygenic. חיידקים פוטוטרוטרופיים, כמו חיידקים לא גופרית סגולים, משתמשים באנרגיית אור כדי לייצר מימן מחומרים אורגניים, בפרט איזופרופנול, אך H2 גזי יכול לשמש גם כמקור שלו. אם מקור האנרגיה העיקרי בתא הוא חמצון של כימיקלים, חיידקים נקראים כימוהטרוטרופים או כימואוטוטרופים, תלוי אילו מולקולות משמשות כמקור עיקרי לפחמן – אורגני או אנאורגני. בראשון, חומרים אורגניים מספקים גם אנרגיה וגם פחמן. כימואוטוטרופים מקבלים אנרגיה מחמצון של חומרים אנאורגניים, כגון מימן (למים: 2H4 + O2 ל-2H2O), ברזל (Fe2+ ל-Fe3+) או גופרית (2S + 3O2 + 2H2O ל-2SO42- + 4H+), ופחמן מ-CO2. אורגניזמים אלו נקראים גם כימוליטוטרופים, ובכך מדגישים שהם "ניזונים" מסלעים.
נְשִׁימָה.נשימה תאית היא תהליך של שחרור אנרגיה כימית האצורה במולקולות "מזון" לשימוש נוסף שלה בתגובות חיוניות. הנשימה יכולה להיות אירובית ואנאירובית. במקרה הראשון, הוא זקוק לחמצן. זה נחוץ לעבודה של מה שנקרא. מערכת הובלת אלקטרונים: אלקטרונים עוברים ממולקולה אחת לאחרת (משתחררת אנרגיה) ובסופו של דבר נצמדים לחמצן יחד עם יוני מימן - נוצרים מים. אורגניזמים אנאירוביים אינם זקוקים לחמצן, ועבור מינים מסוימים מקבוצה זו הוא אפילו רעיל. האלקטרונים המשתחררים במהלך הנשימה מחוברים למקבלים אנאורגניים אחרים, כמו ניטראט, סולפט או קרבונט, או (באחת מצורות הנשימה כזו - תסיסה) למולקולה אורגנית מסוימת, בפרט לגלוקוז. ראה גם מטבוליזם.

מִיוּן

ברוב האורגניזמים, מין נחשב לקבוצת פרטים מבודדים מבחינה רבייה. במובן הרחב, המשמעות היא שנציגים של מין נתון יכולים לייצר צאצאים פוריים, מזדווגים רק עם מינם, אך לא עם פרטים ממינים אחרים. לפיכך, הגנים של מין מסוים, ככלל, אינם חורגים מגבולותיו. עם זאת, בחיידקים ניתן להחליף גנים בין פרטים לא רק ממינים שונים, אלא גם ממינים שונים, ולכן לא לגמרי ברור אם לגיטימי ליישם כאן את המושגים הרגילים של מוצא אבולוציוני וקרבה. בקשר לקשיים זה ואחרים, עדיין לא קיים סיווג מקובל של חיידקים. להלן אחת הגרסאות הנפוצות שלה.
ממלכת מונרה

Phylum Gracilicutes (חיידקי גראם שליליים בעלי דופן דקה)

Class Scotobacteria (צורות לא פוטוסינתטיות, למשל מיקסובקטריה) Class Anoxyphotobacteria (צורות פוטוסינתטיות משחררות חמצן, למשל חיידקי גופרית סגולה) Class Oxyphotobacteria (צורות פוטוסינתטיות משחררות חמצן, למשל ציאנובקטריה)

Phylum Firmicutes (חיידקי גראם חיוביים בעלי דופן עבה)

Class Firmibacteria (צורות תאים קשים כגון קלוסטרידיה)
תאלובקטריה מחלקה (צורות מסועפות, למשל אקטינומיציטים)

Tenericutes phylum (חיידקים גרם שליליים ללא דופן תא)

Class Mollicutes (צורות תאים רכים, למשל mycoplasmas)

סוג Mendosicutes (חיידקים עם דופן תא פגומה)

מחלקה ארכיבקטריות (צורות עתיקות, למשל יוצרי מתאן)

דומיינים.מחקרים ביוכימיים עדכניים הראו שכל הפרוקריוטים מחולקים בבירור לשתי קטגוריות: קבוצה קטנה של ארכיבקטריות (Archaebacteria - "חיידקים עתיקים") וכל השאר, הנקראים אובקטריה (Eubacteria - "חיידקים אמיתיים"). מאמינים כי ארכאיבקטריות פרימיטיביות יותר מאיובקטריות וקרובות יותר לאב הקדמון המשותף של הפרוקריוטים והאוקריוטים. הם נבדלים מחיידקים אחרים במספר מאפיינים חיוניים, לרבות הרכב מולקולות ה-RNA הריבוזומליות (pRNA) המעורבות בסינתזת חלבונים, המבנה הכימי של שומנים (חומרים דמויי שומן), ונוכחותם של כמה חומרים אחרים בדופן התא במקום זאת. של פולימר חלבון-פחמימה murein. במערכת הסיווג הנ"ל, ארכיבקטריות נחשבות רק לאחד מהסוגים של אותה ממלכה הכוללת את כל האובקטריות. עם זאת, על פי כמה ביולוגים, ההבדלים בין ארכיבקטריה לאובקטריה כה עמוקים עד שנכון יותר להתייחס לארכיבקטריה במונרה כתת-ממלכה נפרדת. לאחרונה עלתה הצעה קיצונית עוד יותר. ניתוח מולקולרי חשף הבדלים כה משמעותיים במבנה הגנים בין שתי קבוצות הפרוקריוטים הללו, עד שיש הרואים בנוכחותם באותה ממלכה של אורגניזמים בלתי הגיונית. בהקשר זה הוצע ליצור קטגוריה טקסונומית (טקסון) בדרגה גבוהה עוד יותר, הקוראת לה תחום, ולחלק את כל היצורים החיים לשלושה תחומים - Eucarya (אאוקריוטים), Archaea (archaea) וחיידקים (eubacteria עכשוויים). ).

אֵקוֹלוֹגִיָה

שני התפקידים האקולוגיים החשובים ביותר של חיידקים הם קיבוע חנקן ומינרליזציה של שאריות אורגניות.
קיבוע חנקן.הקישור של חנקן מולקולרי (N2) ליצירת אמוניה (NH3) נקרא קיבוע חנקן, והחמצון של האחרון לניטריט (NO-2) ולניטראט (NO-3) נקרא ניטריפיקציה. אלו תהליכים חיוניים לביוספרה, שכן צמחים זקוקים לחנקן, אך הם יכולים רק להטמיע את צורותיו הקשורות. נכון להיום, כ-90% (כ-90 מיליון טון) מהכמות השנתית של חנקן "קבוע" כזה מסופק על ידי חיידקים. השאר מיוצר על ידי מפעלים כימיים או מתרחש במהלך פריקות ברק. חנקן באוויר, שהוא בערך. 80% מהאטמוספירה, הקשורים בעיקר לסוג הגראם-שלילי Rhizobium (Rhizobium) וציאנובקטריה. מיני Rhizobium נמצאים בסימביוזה עם כ-14,000 מינים של צמחי קטניות (משפחת Leguminosae), הכוללים, למשל, תלתן, אספסת, פולי סויה ואפונה. חיידקים אלה חיים במה שנקרא. גושים - נפיחות שנוצרות על השורשים בנוכחותם. החיידקים מקבלים חומר אורגני (הזנה) מהצמח, ובתמורה מספקים למארח חנקן קשור. במשך שנה קבועים כך עד 225 ק"ג חנקן לדונם. צמחים שאינם קטניות, כמו אלמון, נכנסים גם לסימביוזה עם חיידקים אחרים הקובעים חנקן. ציאנובקטריה פוטוסינתזה כמו צמחים ירוקים, ומשחררת חמצן. רבים מהם מסוגלים גם לקבע חנקן אטמוספרי, אשר לאחר מכן נקלט על ידי צמחים ובסופו של דבר על ידי בעלי חיים. פרוקריוטים אלו משמשים מקור חשוב לחנקן קבוע בקרקע בכלל ובשדות האורז במזרח בפרט, כמו גם הספק העיקרי שלו למערכות אקולוגיות באוקיינוס.
מינרליזציה.זה השם שניתן לפירוק של שאריות אורגניות לפחמן דו חמצני (CO2), מים (H2O) ומלחי מינרלים. מנקודת מבט כימית, תהליך זה שווה ערך לבעירה, ולכן הוא דורש כמות גדולה של חמצן. שכבת הקרקע העליונה מכילה בין 100,000 למיליארד חיידקים ל-1 גרם, כלומר. כ-2 טון לדונם. בדרך כלל, כל השאריות האורגניות, כשהן נמצאות באדמה, מתחמצנות במהירות על ידי חיידקים ופטריות. עמיד יותר בפני פירוק הוא חומר אורגני בצבע חום הנקרא חומצה הומית, הנוצר בעיקר מליגנין הכלול בעץ. הוא מצטבר באדמה ומשפר את תכונותיו.

חיידקים ותעשייה

בהתחשב במגוון התגובות הכימיות המזרזות על ידי חיידקים, אין זה מפתיע שהם נמצאים בשימוש נרחב בייצור, במקרים מסוימים מאז ימי קדם. פרוקריוטים חולקים את התהילה של עוזרים אנושיים מיקרוסקופיים כאלה עם פטריות, בעיקר שמרים, המספקות את רוב תהליכי התסיסה האלכוהולית, למשל, בייצור יין ובירה. כעת, לאחר שהתאפשר להכניס גנים שימושיים לחיידקים, מה שגורם להם לסנתז חומרים יקרי ערך, כמו אינסולין, השימוש התעשייתי במעבדות חיות אלו קיבל תנופה חדשה ועוצמתית. ראה גם הנדסה גנטית.
תעשיית המזון.כיום, חיידקים משמשים בתעשייה זו בעיקר לייצור גבינות, מוצרי חלב מותססים אחרים וחומץ. התגובות הכימיות העיקריות כאן הן יצירת חומצות. לפיכך, בעת ייצור חומץ, חיידקים מהסוג Acetobacter מחמצנים את האלכוהול האתילי הכלול בסיידר או נוזלים אחרים לחומצה אצטית. תהליכים דומים מתרחשים במהלך כרוב כבוש: חיידקים אנאירוביים מתסיסים את הסוכר הכלול בעלים של צמח זה לחומצה לקטית, כמו גם חומצה אצטית ואלכוהול שונים.
שטיפת עפרות.חיידקים משמשים לשטיפה של עפרות עניות, כלומר. העברת מהם לתמיסה של מלחים של מתכות יקרות ערך, בעיקר נחושת (Cu) ואורניום (U). דוגמה לכך היא עיבוד של כלקופיריט, או פיריטים נחושת (CuFeS2). ערימות של עפרה זו מושקות מעת לעת במים המכילים חיידקים כימוליטוטרופיים מהסוג Thiobacillus. במהלך פעילות חייהם, הם מחמצנים את הגופרית (S) ויוצרים סולפטים מסיסים של נחושת וברזל: CuFeS2 + 4O2 ל-CuSO4 + FeSO4. טכנולוגיות כאלה מפשטות מאוד את הייצור של מתכות יקרות ערך מעפרות; באופן עקרוני, הם שקולים לתהליכים המתרחשים בטבע במהלך בליה של סלעים.
מִחזוּר.חיידקים משמשים גם להמרת פסולת, כגון ביוב, למוצרים פחות מסוכנים או אפילו שימושיים. שפכים הם אחת הבעיות האקוטיות של האנושות המודרנית. המינרליזציה המלאה שלהם דורשת כמויות אדירות של חמצן, ובמאגרים רגילים, שבהם נהוג להשליך את הפסולת הזו, כבר לא מספיק "לנטרל" אותם. הפתרון טמון באוורור נוסף של שפכים בבריכות מיוחדות (אerotanks): כתוצאה מכך, לחיידקים המינרלים יש מספיק חמצן לפירוק מוחלט של חומרים אורגניים, ומי השתייה הופכים לאחד התוצרים הסופיים של התהליך במקרים הנוחים ביותר. המשקעים הבלתי מסיסים שנותרו לאורך הדרך יכולים לעבור תסיסה אנאירובית. על מנת שמפעלי טיהור מים כאלה יתפוסו כמה שפחות מקום וכסף, יש צורך בידע טוב בבקטריולוגיה.
שימושים אחרים.תחומים חשובים נוספים של יישום תעשייתי של חיידקים כוללים, למשל, אונת פשתן, כלומר. הפרדת הסיבים המסתובבים שלו מחלקים אחרים של הצמח, וכן ייצור אנטיביוטיקה, בפרט סטרפטומיצין (חיידקים מהסוג Streptomyces).

בקרת חיידקים בתעשייה

חיידקים לא רק מועילים; המאבק נגד הרבייה ההמונית שלהם, למשל, במוצרי מזון או במערכות המים של מפעלי עיסת ונייר, הפך לתחום שלם של פעילות. מזון מקולקל על ידי חיידקים, פטריות ואנזימי אוטוליזה ("עיכול עצמי") שלהם, אלא אם כן הם מושבתים בחום או באמצעים אחרים. מכיוון שחיידקים הם הגורם העיקרי לקלקול, תכנון מערכות אחסון מזון יעילות דורש ידע על גבולות הסבילות של מיקרואורגניזמים אלו. אחת הטכנולוגיות הנפוצות ביותר היא פסטור חלב, אשר הורג חיידקים הגורמים, למשל, לשחפת ולברוצלוזיס. חלב נשמר ב-61-63 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות או ב-72-73 מעלות צלזיוס למשך 15 שניות בלבד. זה לא פוגע בטעם המוצר, אלא משבית חיידקים פתוגניים. ניתן גם לפסטור יין, בירה ומיצי פירות. היתרונות של אחסון מזון בקור ידועים זה מכבר. טמפרטורות נמוכות אינן הורגות חיידקים, אך אינן מאפשרות להם לגדול ולהתרבות. נכון, כאשר מקפיאים, למשל, ל-25 מעלות צלזיוס, מספר החיידקים יורד לאחר מספר חודשים, אך מספר רב של מיקרואורגניזמים אלה עדיין שורדים. בטמפרטורות קצת מתחת לאפס, החיידקים ממשיכים להתרבות, אבל לאט מאוד. ניתן לאחסן את התרביות הקיימות שלהם כמעט ללא הגבלת זמן לאחר ליאופיליזציה (הקפאה - ייבוש) בתווך המכיל חלבון, כגון סרום דם. שיטות אחרות לשימור מזון ידועות כוללות ייבוש (ייבוש ועישון), הוספת כמויות גדולות של מלח או סוכר, המקביל מבחינה פיזיולוגית להתייבשות, והחמצה, כלומר. לשים בתמיסת חומצה מרוכזת. עם חומציות של המדיום המקבילה ל-pH 4 ומטה, הפעילות החיונית של חיידקים בדרך כלל מעוכבת מאוד או נפסקת.

חיידקים ומחלות

מחקר של חיידקים

חיידקים רבים קל לגדל במה שנקרא. מצע תרבית, שעשוי לכלול מרק בשר, חלבון מעוכל חלקית, מלחים, דקסטרוז, דם מלא, הסרום שלו ורכיבים נוספים. ריכוז החיידקים בתנאים כאלה מגיע בדרך כלל לכמיליארד לסנטימטר מעוקב, וכתוצאה מכך נוצרת סביבה עכורה. כדי לחקור חיידקים, יש צורך להיות מסוגל להשיג תרביות טהורות שלהם, או שיבוטים, שהם צאצאים של תא בודד. זה הכרחי, למשל, כדי לקבוע איזה סוג של חיידקים הדביק את החולה ולאיזו אנטיביוטיקה סוג זה רגיש. דגימות מיקרוביולוגיות, כמו ספוגיות שנלקחו מהגרון או מהפצעים, דגימות של דם, מים או חומרים אחרים, מדוללות מאוד ומורחות על פני השטח של תווך מוצק למחצה: מושבות מעוגלות מתפתחות מתאי בודדים שעליו. חומר ההתקשות של מצע התרבות הוא בדרך כלל אגר, פוליסכריד המתקבל מאצות ים מסוימות וכמעט בלתי ניתן לעיכול על ידי כל סוג של חיידק. אמצעי אגר משמשים בצורה של "שיפודים", כלומר. משטחים משופעים הנוצרים במבחנות העומדות בזווית גדולה כאשר מצע התרבית המותך מתמצק, או בצורה של שכבות דקות בצלחות פטרי זכוכית - כלים עגולים שטוחים הסגורים במכסה באותו צורה, אך בקוטר מעט יותר גדול. בדרך כלל, לאחר יום, לתא החיידק יש זמן להתרבות עד כדי כך שהוא יוצר מושבה הנראית בקלות לעין בלתי מזוינת. ניתן להעביר אותו לסביבה אחרת להמשך לימוד. כל אמצעי התרבית חייבים להיות סטריליים לפני גידול החיידקים, ולאחר מכן יש לנקוט באמצעים כדי למנוע התיישבות של מיקרואורגניזמים לא רצויים עליהם. כדי לבחון את החיידקים הגדלים בדרך זו, לולאת חוט דקה נשרטה על להבה, תחילה נוגע בה במושבה או במריחה, ולאחר מכן בטיפת מים המונחת על שקף זכוכית. פיזור שווה של החומר הנלקח במים אלה, הזכוכית מיובשת ומועברת במהירות על להבת המבער פעמיים או שלוש (יש להפנות את הצד עם החיידקים כלפי מעלה): כתוצאה מכך, המיקרואורגניזמים, מבלי להיפגע, מחוברים היטב אל המצע. צבע מטפטף על פני התכשיר, ואז הכוס נשטפת במים ומייבשת שוב. כעת ניתן לראות את המדגם תחת המיקרוסקופ. תרביות טהורות של חיידקים מזוהות בעיקר לפי המאפיינים הביוכימיים שלהן, כלומר. לקבוע אם הם יוצרים גזים או חומצות מסוכרים מסוימים, האם הם מסוגלים לעכל חלבון (נוזל ג'לטין), האם הם זקוקים לחמצן לגדילה וכו'. הם גם בודקים אם הם מוכתמים בצבעים ספציפיים. רגישות לתרופות מסוימות, כמו אנטיביוטיקה, יכולה להיקבע על ידי הנחת דיסקים קטנים של נייר סינון ספוגים בחומרים אלו על משטח מחוסן בחיידקים. אם תרכובת כימית כלשהי הורגת חיידקים, נוצר אזור חופשי מהם סביב הדיסק המקביל.

אנציקלופדיית קולייר. - חברה פתוחה. 2000 .

האורגניזם החי העתיק ביותר על הפלנטה שלנו. נציגיה לא רק שרדו מיליארדי שנים, אלא יש להם מספיק כוח להשמיד את כל המינים האחרים על פני כדור הארץ. במאמר זה, נבחן מהם חיידקים.

בואו נדבר על המבנה, הפונקציות שלהם, וגם נמנה כמה סוגים שימושיים ומזיקים.

גילוי של חיידקים

בואו נתחיל את הסיור שלנו בממלכת החיידקים עם הגדרה. מה זאת אומרת "חיידקים"?

המונח בא מהמילה היוונית העתיקה ל"מקל". הוא הוכנס ללקסיקון האקדמי על ידי כריסטיאן ארנברג. אלו הם מיקרואורגניזמים שאינם גרעיניים, ואין להם גרעין. בעבר הם נקראו גם "פרוקריוטים" (לא גרעיניים). אבל ב-1970 הייתה חלוקה לארכיאה ו-eubacteria. עם זאת, לעתים קרובות יותר מושג זה פירושו כל הפרוקריוטים.

מדע הבקטריולוגיה חוקר מהם חיידקים. מדענים אומרים שעד כה התגלו כעשרת אלפים סוגים שונים של יצורים חיים אלה. עם זאת, מאמינים שיש יותר ממיליון זנים.

אנטון לוונהוק, חוקר טבע, מיקרוביולוג הולנדי ועמית בחברה המלכותית של לונדון, בשנת 1676, במכתב לבריטניה הגדולה, מתאר מספר מהמיקרואורגניזמים הפשוטים ביותר שגילה. הודעתו זעזעה את הציבור; ועדה נשלחה מלונדון על מנת לבדוק שוב את הנתונים הללו.

לאחר שנחמיה גרו אישר את המידע, הפך לוונהוק למדען מפורסם בעולם, מגלה, אבל ברשימותיו הוא כינה אותם "חיות".

ארנברג המשיך בעבודתו. החוקר הזה הוא שטבע את המונח המודרני "חיידקים" ב-1828.

מיקרואורגניזמים משמשים גם למטרות צבאיות. בעזרת מינים שונים נוצרים קטלניים לשם כך משתמשים לא רק בחיידקים עצמם אלא גם ברעלים המופרשים מהם.

בדרך שלווה, המדע משתמש באורגניזמים חד-תאיים למחקר בתחומי הגנטיקה, ביוכימיה, הנדסה גנטית וביולוגיה מולקולרית. בעזרת ניסויים מוצלחים נוצרו אלגוריתמים לסינתזה של ויטמינים, חלבונים וחומרים אחרים הדרושים לאדם.

חיידקים משמשים גם באזורים אחרים. בעזרת מיקרואורגניזמים, עפרות מועשרות ומנקים מקווי מים וקרקעות.

מדענים אומרים גם כי החיידקים המרכיבים את המיקרופלורה במעי האנושי יכולים להיקרא איבר נפרד עם משימות משלו ותפקודים עצמאיים. לפי החוקרים, יש בערך קילוגרם אחד של מיקרואורגניזמים אלה בתוך הגוף!

בחיי היומיום אנו פוגשים חיידקים פתוגניים בכל מקום. לפי הסטטיסטיקה, המספר הגדול ביותר של מושבות נמצא בידיות של עגלות סופרמרקט, ואחריהן עכברי מחשב בבתי קפה אינטרנט, ורק במקום השלישי נמצאות ידיות השירותים הציבוריים.

חיידקים מועילים

אפילו בבית הספר מלמדים מה זה חיידקים. כיתה ג' מכירה כל מיני ציאנובקטריות ושאר אורגניזמים חד-תאיים, את המבנה והרבייה שלהם. כעת נדבר על הצד המעשי של הנושא.

לפני חצי מאה, אף אחד לא חשב על שאלה כזו כמו מצב המיקרופלורה במעיים. הכל היה בסדר. התזונה טבעית ובריאה יותר, מינימום הורמונים ואנטיביוטיקה, פחות פליטות כימיות לסביבה.

כיום, בתנאים של תזונה לקויה, מתח, ריבוי אנטיביוטי, דיסבקטריוזיס ובעיות נלוות באים לידי ביטוי. איך הרופאים מציעים להתמודד עם זה?

אחת התשובות העיקריות היא שימוש בפרוביוטיקה. זהו קומפלקס מיוחד שמאכלס מחדש את המעיים האנושיים בחיידקים מועילים.

התערבות כזו יכולה לעזור ברגעים לא נעימים כמו אלרגיות למזון, אי סבילות ללקטוז, הפרעות במערכת העיכול ומחלות אחרות.

בואו ניגע עכשיו במה הם חיידקים מועילים, וגם נלמד על השפעתם על הבריאות.

שלושה סוגים של מיקרואורגניזמים נחקרו בפירוט רב ביותר ונמצאים בשימוש נרחב להשפעה חיובית על גוף האדם - אסידופילוס, בצילוס בולגרי וביפידובקטריה.

השניים הראשונים נועדו לעורר את המערכת החיסונית, כמו גם להפחית את הצמיחה של כמה מיקרואורגניזמים מזיקים כמו שמרים, E. coli וכו'. Bifidobacteria אחראים על עיכול הלקטוז, ייצור ויטמינים מסוימים והפחתת כולסטרול.

חיידקים מזיקים

קודם דיברנו על מה זה חיידקים. הסוגים והשמות של המיקרואורגניזמים המועילים הנפוצים ביותר הוכרזו לעיל. בהמשך, נדבר על "האויבים החד-תאיים" של האדם.

יש כאלה שמזיקים רק לבני אדם, יש קטלניים לבעלי חיים או לצמחים. אנשים למדו להשתמש באחרון, במיוחד, כדי להשמיד עשבים שוטים וחרקים מעצבנים.

לפני שמתעמקים במה שיש, כדאי להחליט על דרכי הפצתם. ויש הרבה כאלה. ישנם מיקרואורגניזמים המועברים דרך מוצרים מזוהמים ולא שטופים, דרכי אוויר ומגע, דרך מים, אדמה או עקיצות חרקים.

הדבר הגרוע ביותר הוא שרק תא אחד, פעם בסביבה נוחה של גוף האדם, מסוגל להתרבות עד כמה מיליוני חיידקים תוך שעות ספורות.

אם אנחנו מדברים על מה הם חיידקים, קשה להבחין בשמות הפתוגניים והמועילים עבור מי שאינו מקצועי. במדע, מונחים לטיניים משמשים להתייחסות למיקרואורגניזמים. בדיבור הנפוץ, מילים תמוהות מוחלפות במושגים - "E. coli", "גורמים סיבתיים" של כולרה, שעלת, שחפת ואחרים.

אמצעי מניעה למניעת המחלה הם משלושה סוגים. מדובר בחיסונים וחיסונים, הפסקת דרכי העברה (תחבושות גזה, כפפות) והסגר.

מאיפה מגיעים חיידקים בשתן?

יש אנשים שמנסים לעקוב אחר בריאותם ולבצע בדיקות במרפאה. לעתים קרובות מאוד הסיבה לתוצאות גרועות היא נוכחות של מיקרואורגניזמים בדגימות.

על איזה חיידקים יש בשתן, נדבר קצת מאוחר יותר. כעת כדאי להתעכב בנפרד על היכן, למעשה, מופיעים שם יצורים חד-תאיים.

באופן אידיאלי, השתן של אדם הוא סטרילי. לא יכולים להיות אורגניזמים זרים. הדרך היחידה של חיידקים להיכנס להפרשות היא במקום בו מוציאים פסולת מהגוף. בפרט, במקרה זה זה יהיה השופכה.

אם הניתוח מראה מספר קטן של תכלילים של מיקרואורגניזמים בשתן, אז הכל תקין עד כה. אבל עם עלייה במדד מעל הגבולות המותרים, נתונים כאלה מצביעים על התפתחות של תהליכים דלקתיים במערכת גניטורינארית. זה עשוי לכלול פיילונפריטיס, פרוסטטיטיס, דלקת השופכה ומחלות לא נעימות אחרות.

לפיכך, השאלה איזה סוג של חיידקים נמצאים בשלפוחית ​​השתן אינה נכונה לחלוטין. מיקרואורגניזמים נכנסים להפרשות שלא מאיבר זה. מדענים מזהים היום מספר סיבות המובילות לנוכחותם של יצורים חד-תאיים בשתן.

• ראשית, מדובר בחיי מין מופקרים.
• שנית, מחלות של מערכת גניטורינארית.
• שלישית, הזנחה של כללי ההיגיינה האישית.
• רביעית, ירידה בחסינות, סוכרת ומספר הפרעות אחרות.

סוגי חיידקים בשתן

מוקדם יותר במאמר נאמר כי מיקרואורגניזמים במוצרי פסולת נמצאים רק במקרה של מחלות. הבטחנו לספר לכם מה זה חיידקים. שמות יינתנו רק לאותם מינים שנמצאים לרוב בתוצאות הניתוחים.

אז בואו נתחיל. לקטובצילוס הוא נציג של אורגניזמים אנאירוביים, חיידק גרם חיובי. זה חייב להיות במערכת העיכול האנושית. נוכחותו בשתן מעידה על כמה כשלים. אירוע כזה הוא לא קריטי, אבל הוא קריאה לא נעימה לעובדה שאתה צריך לטפל בעצמך ברצינות.

הפרוטאוס הוא גם תושב טבעי של מערכת העיכול. אבל נוכחותו בשתן מעידה על כשל בנסיגת הצואה. מיקרואורגניזם זה מגיע מהמזון לשתן רק בדרך זו. סימן להימצאות כמות גדולה של פרוטאוס בפסולת הוא תחושת צריבה בבטן התחתונה והטלת שתן כואבת עם צבע כהה של הנוזל.

דומה מאוד לחיידק הקודם הוא Enterococcus fecalis. זה חודר לשתן באותו אופן, מתרבה במהירות וקשה לטפל בו. בנוסף, חיידקי האנטרוקוקוס עמידים לרוב האנטיביוטיקה.

לפיכך, במאמר זה, הבנו מה הם חיידקים. דיברנו על המבנה שלהם, הרבייה. למדת שמות של כמה מינים מזיקים ומועילים.

בהצלחה, קוראים יקרים! זכור כי היגיינה אישית היא המניעה הטובה ביותר.