Польза и вред бактерий гниения

Смрад выгребных ям и свалок, гниющие органические останки – все это вызывает у людей стойкое чувство отвращения. Но, когда первая реакция проходит, и включается здравый смысл, приходит понимание, что это обязательный процесс жизни. За любым гниением можно увидеть зарождающуюся новую жизнь. Это вечный круговорот веществ в природе. И как ни разнообразны живые организмы на планете, удивительно, что единственные из них, которые отвечают за разложение – это бактерии гниения.

Что разлагается

Процессы разложения – это весь спектр реакций, в результате которых сложные вещества разлагаются до простых и более стойких. Процессом гниения (аммонификацией) называют разложение до простых молекул органических веществ, содержащих азот и серу. Сходный процесс – брожение – это разложение безазотистых органических веществ – сахаров или углеводов. И тот и другой процессы осуществляют микроорганизмы. Выяснение механизма данных процессов началось с опытов Луи Пастера (1822-1895). Если же посмотреть на бактерии гниения исключительно с химической точки зрения, то мы увидим, что причинами этих процессов является нестойкость органических соединений и микроорганизмы выступают лишь как возбудители химических реакций. Но и белок, и кровь, и животные под воздействием бактерий подвергаются разным типам гниения, то главенствующая роль именно микроорганизмов неоспорима.

Изучение предмета продолжается

Гниение имеет огромное значение как в экономии природы, так и в человеческой деятельности: от технических производств до развития болезней. Прикладная бактериология родилась всего порядка 50 лет назад, трудности изучения и сегодня громадны. Но перспективы огромны:

• Гниение и брожение активно используется в различных производствах – разделение растительных веществ, растительных волокон и стебля, зерен от мякоти и многое другое. Изучение процессов и микроорганизмов сулит новые технологии.
• Удаление органики необходимо при придании прочности растительным материалам (бумаги, древесины, ткани). И новые технологии этих производств уже в пути.
• Бактерии незаменимы в технологиях генной инженерии и производстве биологических лекарств. а их способности захватывать и выводить болезнетворные организмы сулит прорыв в медицине.

  

Кто же они – эти деструкторы?

Бактерии – это целое царство одноклеточных прокариотических (не имеющих ядра) организмов, которое начитывает порядка 10 тысяч видов. Но это нам известных, а вообще предполагается существование более миллиона видов. Они появились на планете задолго до нас (3-4 миллиона лет назад), были первыми ее обитателями и во многом именно благодаря им Земля стала пригодной для развития других форм жизни. Впервые в собственноручно деланный микроскоп «анималькули» увидел в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Только в 1828 году они получили свое название благодаря работам Христиана Эренберга. Развитие увеличительной техники позволило Луи Пастеру в 1850 году описать физиологию и метаболизм бактерий гниения и брожения, в том числе болезнетворных. Именно Пастер, изобретатель вакцины против сибирской язвы и бешенства, читается основателем бактериологии – науки о бактериях. Второй выдающийся бактериолог – немецкий врач Роберт Кох (1843-1910), открывший холерный вибрион и туберкулезную палочку.

Такие простые и такие сложные

По форме бактерии могут быть шаровидные (кокки), прямые палочки (бациллы), выгнутые (вибрионы), спиральные (спириллы). Они могут объединяться – диплококки (два кокка), стрептококки (цепочка кокков), стафилококки (гроздь кокков). Клеточная стенка из муреина (полисахарида в соединении аминокислотами) придает форму организму и защищает содержимое клетки. Мембрана клетки из фосфолипидов может впячиваться и одержит комплексы органов движения (жгутиков). В клетках нет ядра, а в цитоплазме находятся рибосомы и кольцевая ДНК (плазмид). Органелл нет, а функции митохондрий, хлоропластов выполняют мезосомы – выпячивания мембраны. У некоторых имеются вакуоли: газовые выполняют функцию перемещения в толще воды, а в запасающих находятся гликоген или крахмал, жиры, полифосфаты.

Как они питаются

По типу питания бактерии бывают автотрофные (сами синтезируют органические вещества) и гетеротрофные (потребляют готовые органические вещества). Автотрофы могут быть фотосинтетиками (зеленые и пурпурные) и хемосинтетиками (нитрифицирующие, серобактерии, железобактерии). Гетеротрофы бывают сапротрофами (используют продукты жизнедеятельности, отмершие останки животных и растений) и симбионты (используют органику живых организмов). Гниение и брожение осуществляют сапротрофные бактерии. Для осуществления обмена веществ одним бактериям необходим кислород (аэробы), а другим он не нужен (анаэробы).

Армии нашей не счесть

Бактерии обитают везде. Буквально. В каждой капле воды, в каждой луже, на камнях, в воздухе и почве. Перечислим лишь некоторые группы:

• Почвообразующие бактерии гниения – среда обитания почва, именно они обеспечивают круговорот веществ и без них планета покрылась бы трупами.
• Азотфикирующие бактерии – усваивают азот из воздуха, симбионты бобовых растений.
• Молочнокислые – предпочитают в пищу молочные продукты.
• Группа бактерий кишечных палочек – живут в нашем кишечнике и помогают в расщеплении углеводов.
• Болезнетворные – это все бактерии-возбудители заболеваний.
• Метанобактерии – бактерии, которые сделали для нас тот самый метан, на котором вы подогреете борщ.

  

Оптимальные условия

Для гниения необходимы определенные условия, и именно лишение бактерий этих условий лежит в основе нашей кулинарии (стерилизация, пастеризация, консервирование и так далее). Для интенсивного процесса гниения необходимо:

• Наличие самих бактерий.
• Внешние условия – влажная среда, температура +30-40 °С.

Варианты возможны различные. Но вода является неотъемлемым атрибутом гидролиза органических веществ. А ферменты работают только в определенном температурном режиме.

Главные аммонификаторы

Бактерии гниения, живущие в почве земли, это самая распространенная группа прокариот. Они играют важную роль в круговороте азота и возвращают в почву минеральные вещества (минерализуют) так необходимые растениям для процессов фотосинтеза. Форма бактерий, их отношение к наличию кислорода и способы питания разнообразны. Основные представители данной группы это спорообразующие клостридии, бациллы и неспорообразующие энтеробактерии.

Этапы разложения органики

Стадии разложения органических веществ бактериями гниения с химической точки зрения довольно сложны. В целом этот процесс осуществляется следующим образом:

• Метаболизм бактерий (ферментативная составляющая) основан на их возможности разорвать связи в молекулах азотсодержащих органических соединений. В процессе своего питания они захватывают белки и аминокислоты.
• В конечном итоге при воздействии ферментов-протеаз, в процессе гидролиза они разлагают их до простых неорганических веществ.
• Продукты. Полученные в результате этих химических реакций идут на постройку собственного организма и используются для накопления энергии в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

  

Сенная палочка

Самая изученная бактерия – Bacillus subtilis, очень эффективный аммонификатор. Лучше нее изучена только кишечная палочка (Escherichia coli), наш кишечный симбионт. Сенная палочка – это аэробная бактерия гниения. На ее поверхности находятся ферменты-катализаторы протеазы, выработанные бактерией и используемые для получения жизненной энергии. Протеазы вступают в реакции гидролиза с белками внешней среды и разрушают его пептидные вязи с высвобождением начала крупных цепочек аминокислот, а потом все более мелких. Все, что ей необходимо, поступает в клетку, а что не нужно, отдается. И остаются токсичные вещества – сероводород и аммиак. Именно из-за этих газов места обитания сенных палочек так неприятно пахнут.

Наши соседи

В нашем кишечнике живет примерно 50 триллионов различных микроорганизмов, это где-то два килограмма. А это в 1,5 раза больше, чем общее количество клеток всего организма человека. И кто здесь хозяин, а кто симбионт? Это, конечно, шутка. Но среди этого многообразия соседей есть и бактерии гниения. Польза и вред для организма от них зависит от их количества и патогенности. В нашей ротовой полоти обитает до сорока тысяч бактерий. Кислую среду нашего желудка могут выдержать лактобациллы, некоторые стрептококки и сарцины. В двенадцатиперстную кишку выделяется сок поджелудочной железы с агрессивными пищеварительными ферментами (липазы и амилазы) и делают ее почти полностью стерильной.

В тонком и толстом кишечнике среда щелочная, тут сосредоточена вся масса микрофлоры. Именно тут бактерии помогают нам усваивать витамины (бифидобактерии), синтезировать витамины (К и В) и подавлять патогенную флору (кишечная палочка), расщеплять крахмал и целлюлозу, белки и жиры (аммонифицирующие бактерии) и это далеко не весь список полезных функций наших соседей. С калом каждый человек выделяет порядка 18 миллиардов бактерий, а это больше, чем людей на всей планете. Но те же бактерии могут при определенных условиях вызвать болезни. Именно поэтому многие из них считаются условно патогенными.

Значение бактерий гниения

Первые живые организмы этой планеты, самые эффективные в части занятия всех существующих на планете Земля экологических ниш – бактерии. Они минерализуют почву, делая ее плодородной. Возвращают в круговорот неорганические вещества. Утилизируют трупы и продукты жизнедеятельности всех живых организмов планеты. Обеспечивают человечество природными ресурсами. Делают нашу жизнь легче и помогают в усвоении пищевых компонентов. Этот список можно продолжать еще долго. Конечно, негативное значение гнилостных бактерий также велико. Но природа знала, что делала и наша задача на этой планете не нарушить то хрупкое равновесие, к которому пришел за эти почти четыре миллиона лет мир вокруг нас.

В человеческом теле живет более 2 килограмм этих микроскопических созданий! Причем большинство из них не приносят никакого вреда, а живут в мире и гармонии с хозяином тела. Но для чего они нужны? Какую пользу и какой вред приносят бактерии человеку?

Роль бактерий, живущих внутри нас

Все микроорганизмы, населяющие человека изнутри, можно разделить на две категории:

1. Бактерии, приносящие вред здоровью человека. Чаще всего болезнетворные микробы попадают в организм человека воздушно-капельным путем. Но это далеко не единственный способ заражения. Грязная или несвежая еда, плохая вода, плохо помытые руки, различные кровососущие насекомые (блохи, вши, комары), рана на коже – все это может стать причиной заражения плохими микроорганизмами. Такие организмы наносят ощутимый вред здоровью. А именно становятся причиной серьезных заболеваний:
2. Бактерии, приносящие ощутимую пользу своему хозяину. Они помогают человеку усваивать и переваривать пищу, а также синтезировать полезные витамины. Наиболее известная бактерия с такими свойствами – кишечная палочка. А еще микрофлору кишечника населяют различные бактероиды, лакто- и бифидобактерии. Их польза заключается в укреплении иммунитета. Также они снижают риск проникновения опасных микробов.Чрезмерное употребление антибиотиков или других химических веществ может привести к гибели полезных бактерий. В результате развивается дисбактериоз (понос, запоры, тошнота) и страдает иммунная система человека.
   • гонорея;
   • коклюш;
   • дифтерия;
   • холера;
   • чума и многие другие болезни.

Попадая в организм животных, микробы опять же приносят большой вред. Они становятся причиной заражения такими болезнями, как сибирская язва и бруцеллез (и множества других). Употребление в пищу мяса зараженного животного может нанести серьезный вред здоровью человека.

Значение бактерий в различных областях жизни

Есть микроорганизмы, которые косвенно влияют на человеческую жизнь. Они обитают в почвах и водоемах и занимаются расщеплением органических отходов, обеспечивают гниение погибших растений, насыщают почву необходимыми минеральными веществами и кислородом. Благодаря им планета Земля не испытывает недостатка в кислороде.

Еще в древние времена люди поняли, какую неоценимую пользу приносят бактерии человеку в повседневной жизни. Многие продукты питания нельзя изготовить без применения полезных бактерий. Кисломолочная продукция (кефир, йогурт), уксусная кислота, кондитерские изделия, какао, кофе – результат активной жизнедеятельности микроорганизмов. Даже производство дубленой кожи или, например, льняного волокна не обходится без их участия.

Существует множество бактериальных препаратов, которые помогают бороться с вредителями сельского и лесного хозяйства. Некоторые из этих микроскопических созданий используют для силосования зеленых кормов. А для очищения сточных вод используют специальный вид бактерий, которые разлагают органические остатки и помогают контролировать уровень загрязненности водоемов. И даже в современной медицине активно применяют микроорганизмы для изготовления различных витаминов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Не все бактерии приносят пользу и служат на благо людей. Есть и такие, которые наносят вред продуктам питания, становятся причиной гниения органических веществ и вырабатывают при этом яд. Употребление в пищу некачественной еды приводит к отравлению организма. В некоторых случаях итог и вовсе печальный – летальный исход. Чтобы защитить себя и своих близких от вреда, наносимого плохими бактериями, а также поддержать естественный баланс полезных созданий в организме, необходимо:

• Регулярно употреблять в пищу кисломолочные продукты, обогащенные бифидо- и лактобактериями.
• Употреблять в пищу только свежие и качественные продукты.
• Мыть руки перед едой, а также тщательно мыть все фрукты и овощи.
• Подвергать мясо термической обработке.
• Пить антибиотики строго по назначению врача. И стараться не злоупотреблять различными лекарствами. Иначе вместо пользы можно нанести ощутимый вред своему здоровью.

Соблюдение этих нехитрых правил – залог здоровой жизни.