Медицина / Патология / Патология (статья)

Микроорганизмы в природе

МикробыМикробиология – наука, изучающая мельчайшие микроорганизмы (микробы): биологические свойства, строение, роль в разных биологических процессах, использование в областях жизнедеятельности человека, взаимодействие микробов с более сложными организмами, а также методы устранения негативного действия микроорганизмов.

Микроорганизмы – невидимые невооруженным глазом живые клеточные и неклеточные микроорганизмы (неклеточные микроорганизмы называются вирусами). Как правило микробы состоят всего из одной клетки. Микроорганизмы делят на группы: простейшие, грибки, бактерии, спирохеты, микоплазмы, вирусы, риккетсии.

Большинство микробов выделяют токсины – ядовитые вещества. Эти токсины относят к сильнодействующим ядам. В природе микроорганизмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой. Питание бактерий осуществляется через полупроницаемую клеточную оболочку. Основной источник питания бактерий – кислород, углерод, водород, азот. Благодаря жизнедеятельности азотофиксирующих бактерий свободный азот воздуха включается в общий круговорот веществ. Существует много бактерий, которые успешно развиваются на основе мертвых органических веществ. Рост и деление (размножение, которое происходит простым поперечным делением клетки) микробов происходит благодаря действию витаминов.

Помимо питания, необходимого для роста и деления клеток, структура бактерии совершает процесс дыхания, что позволяет клетке получать необходимую энергию. Большинство бактерий для дыхания используют свободный кислород воздуха. Существуют бактерии, которые не нуждаются в кислороде – анаэробные микроорганизмы. Рост бактерии, при соответствующих условиях происходит очень быстро – несколько минут.

То есть, микробам свойственны следующие процессы: дыхание, питание, рос и размножение.

Распространение микроорганизмов и их деятельность

Микробы, которые находятся в огромном количестве как в окружающей среде (воздухе, воде, почве, одежде, разных предметах), так и в организме человека (кожа, полость рта, носоглотка, кишечник и др), принимают активное участие в круговороте веществ. Благодаря выделяемым бактериями ферментам происходит распад сложных органических веществ до простых соединений. Также, благодаря микроорганизмам синтезируются (образуются) новые соединения. Эти процессы способствуют очищению окружающей среды от мертвых растений и живых организмов, постоянному круговороту углерода, фосфора, азота, железа, серы и других веществ.

Отметим, что в почве содержится разное количество микроорганизмов, в зависимости от типа и глубины. Например, на глубине 10-20 см содержится максимальное количество бактерий, в более глубоких слоях их становится меньше. Микроорганизмы попадают в водоемы с воздуха и с поверхности земли, при этом, чем ближе водоем находится к населенному пункту, тем более загрязнена вода. Загрязнение воды фекалиями очень опасно, поскольку вместе с калом в нее попадают разного рода возбудители кишечных инфекций. В воздух микроорганизмы попадают из почвы с пылью. В теплую, сухую погоду в воздухе их содержится больше, чем в холодную и влажную погоду.

Многие микроорганизмы полезны для человека. Например, грибы и бактерии участвуют в процессе разложения остатков растений и трупов животных, возвращая в атмосферу углерод в форме углекислого газа, а в почву – азот в форме минеральных азотистых соединений доступных растениям. Даже тяжело представить, что было бы без этих сложных процессов, осуществляемых микроорганизмами.

Есть бактерии, которые, при проникновении в корни растений, вступают с ними в симбиоз – так называемое содружество. Например, клубеньковые бактерии за счет азота воздуха обеспечивают бобовые растения азотистым питанием.

Как и во внешней среде, в организме человека также обитает большое количество разнообразных бактерий. Больше всего микроорганизмов находится на коже и слизистых оболочках. При этом, на поверхности кожи человека обитают те же микроорганизмы, что и в окружающей его среде: разные палочки, кокки, грибки и др. В зависимости от гигиенических условий количество микробов на коже может быть разным – чем реже человек моется, тем больше количество микробов (поэтому нужно следить за чистотой рук).

На слизистой оболочке носоглотки постоянно обитают пневмококки, стрептококки и стафилококки. Хорошей средой для жизнедеятельности этих микроорганизмов является зубной налет и остатки пищи между зубами. Обильное развитие микробов в ротовой полости способствует быстрому разложению остатков пищи. Однако, в процессе жизнедеятельности этих бактерий происходит накопление токсинов (химических веществ, выделяемых в процессе этого распада), которые вызывают кариес (разрушение зубной эмали). Поэтому важно регулярно проводить гигиену ротовой полости (полоскание рта, чистка зубов щеткой и зубной нитью) после каждого приема пищи.

Кишечник также содержит огромное количество микроорганизмов, которые могут быть полезными или причинять вред организму. Например, бактерии, способствующие молочнокислому брожению в кишечнике, синтезируют витамины, аминокислоты, протеины и другие вещества, которые успешно усваиваются организмом и оказывают положительное действие на его жизнедеятельность. При этом молочнокислые бактерии разлагают углеводы с образованием молочной кислоты, тем самым создавая неблагоприятные условия для развития гнилостных (патогенных) микроорганизмов. Отметим, что хорошая среда для развития патогенных микроорганизмов может образовываться в результате переедания, потребления недоброкачественной пищи, длительного приема однообразных продуктов и др.

Кстати, такие привычные многим продукты, как квашенная капуста, кефир, йогурт, масло, сыр, пиво, вино, дрожжевое тесто и др готовятся благодаря деятельности микроорганизмов. Кроме этого, в процессе производства антибактериальных препаратов (стрептомицин, пенициллин и др) также используют плесневые грибки.

По характеру взаимодействия с растительным и животным миром микроорганизмы делят на паразитов и сапрофитов. К паразитам относят микроорганизмы, которые обеспечивают свою жизнедеятельность за счет другого организма, тем самым нанося ему вред (эта группа микробов вызывают инфекционные заболевания). Есть паразитирующие микробы, которые не причиняют вред организму. К сапрофитам относятся микробы, не вызывающие заболеваний.

Все болезнетворные микроорганизмы называются патогенными. То есть, они развиваются и размножаются за счет питательных компонентов животного или человека.

Изменчивость микроорганизмов

Под действием разных факторов окружающей среды микробы могут видоизменяться. Например, при действии раствора некоторых солей, антибактериальных препаратов, сульфаниламидных препаратов, температуры, ультрафиолетового излучения микроорганизмы могут менять форму, способность к образованию спор, жгутиков, к окраске, изменять ферментативную активность, структуру ядра и др. В результате, внешние факторы влияния на эти микробы могут вызвать их мутацию – устойчивому наследственному изменению свойств.

Способность микроорганизмов к изменению своих свойств и качеств позволяет ученым получать высокоэффективные вакцины из ослабленных микроорганизмов.