Сенная палочка польза и вред для человека
Сенная палочка — сапрофитный микроб, вызывающий большой интерес у микробиологов по причине повсеместного распространения, особенностей развития и необычной устойчивости спор к физико-химическим агентам. Латинское название бактерии – Bacillus subtilis. Изучением и описанием ее свойств в 1835 году занимался Эренберг, а в 1872 году Кон. Впервые микробы были выделены из прелого сена. Его экстракт необходим для накопления чистой культуры. Сено варили и выдерживали три дня, после чего в нем обнаруживали бактериальные клетки. Благодаря такой особенности палочка и получила свое название. Bacillus subtilis продуцирует некоторые антибактериальные вещества, полисахариды, аминокислоты и ферменты, а также целый набор химических микроэлементов – соединений азота, фосфора, калия в сбалансированном виде.
По своей микробиологической сущности сенная палочка является крупной бактериальной клеткой, которая положительно окрашивается по Грамму, растет и размножается в присутствии кислорода. Она обитает в почве и обладает способностью образовывать споры. Это безопасный микроорганизм, не обладающий патогенными свойствами.
Свойства
Молекулярно-биологические и структурно-функциональные особенности сенной палочки давно и подробно изучены. Бактерия относится к классу бацилл, семейству бацилиас, роду бацилус. Микроорганизмы, объединенные в вид бацилус субтилис, имеют ряд отличительных свойств: морфологических, тинкториальных, физиологических, культуральных, метаболических, биохимических.
Bacillus subtilis (споры окрашены в синий цвет)
Морфология. Bacillus subtilis – палочка, геном которой представлен кольцевой двуцепочечной ДНК. Штаммы бактерий отличаются сочетанием генов, кодирующих синтез антибиотиков, клеточной стенки и отвечающих за процесс споруляции и прорастания спор. Микроорганизм имеет прямую, слегка вытянутую форму с тупыми закругленными концами. Эта достаточно крупная палочка бесцветна. Овальные споры располагаются центрально. Их размер не превышает диаметр клетки. Бактерия благодаря перитрихиально расположенным жгутикам обладает подвижностью.
- Тинкториальные свойства. Клетки хорошо воспринимают обычные анилиновые красители. Микроорганизмы окрашиваются по Грамму в синий цвет — являются грамположительными. Под микроскопом бактерии имеют вид тонких нитевидных образований. В мазке бациллы располагаются по-разному — одиночно, скоплениями или длинными цепочками.
- Физиология. Бактерии распространены повсеместно. Они являются обитателями почвы, воздушной пыли и воды. Из почвы бациллы контактным путем распространяется на растения, с которыми в виде корма попадают в организм животных. Возможно и прямое обсеменение продуктов растительного или животного происхождения. Сенная палочка — представитель биоценоза кишечника здорового человека, препятствующий росту и размножению таких опасных микробов, как сальмонелла, протей, энтеробактер, стафилококк. Хищные животные, поедая растительную пищу, не только обогащают свой организм клетчаткой и витаминами, в него попадают споры сенной палочки, которые предупреждают развитие инфекционного процесса и укрепляют иммунитет. Размножение бактерий происходит путем простого бинарного деления с образованием двух дочерних клеток, между которыми сохраняется тонкая нить. Микробы также способны плодиться споровыми формациями.
- Метаболизм. Бацилла — сапрофит, питающийся мертвыми органическими веществами. Бактерии относятся к группе гетеротрофов, которые не могут продуцировать пищу самостоятельно. Источником энергии для сенной палочки являются природный и животный углеводы — крахмал и гликоген соответственно. Микробы аммонифицируют белки и синтезируют органические кислоты, микроэлементы, витамины, ферменты.
- Споруляция. Способность Bacillus subtilis к спорообразованию помогает ей выжить в критической обстановке. Эндоспоры выдерживают экстремальные температуры и сухие среды. Процесс образования спор довольно сложный. Структура клетки приобретает некоторую зернистость. Самое крупное зернышко непрерывно растет и покрывается плотной оболочкой. Это будущая спора. Негативное воздействие различных факторов приводит к разрушению наружной микробной оболочки. Бактериальная клетка погибает, а спора выходит во внешнюю среду. При оптимальных условиях она трансформируется в неподвижную активную бактерию, которая начинает работать – защищать почву и растения от болезней. Споры резистенты к нагреванию до 100°С и более. При кипячении сена, из которого выделяют Bacillus subtilis, они не погибают.
- Культуральные свойства. Сенная палочка растет в аэробных условиях в большом диапазоне температур — от +5 до +45°С. Температурный оптимум для бактерии — 20-30°С. Некоторые штаммы не нуждаются в кислороде и являются факультативными анаэробами. На плотных питательных средам образуются сухие, мелкие, морщинистые, бархатистые колонии с волнистым краем розового, серого цвета или полностью прозрачные. На поверхности жидких сред после инкубации появляется тонкая пленка с беловатым налетом, а на дно пробирки выпадает осадок. Бактерии неприхотливы и хорошо растут на простом агаре, в бульоне, на средах с растительными остатками и синтетических питательных средах для гетеротрофов. Для самостоятельного выделения бактерий необходимо прокипятить сено и выдержать полученный отвар в тепле двое суток. На поверхности настоя вскоре появится пленка, состоящая исключительно из бактерий.
- Биохимия. Бацилла расщепляет некоторые сахара, накапливает ацетоин — продукт анаэробного превращения глюкозы, разлагает полисахариды и белки до простых мономеров, разжижает желатин, продуцирует каталазу и лецитиназу, участвует в процессе денитрификации, дает положительную реакцию с цитратом натрия, образует аммиак и сероводород.
- Антибиотикорезистентность. Микроорганизмы устойчивы к антибиотикам из группы полимиксина, рифампицина, линкозамидов, пенициллина.
Сенная палочка не является патогенным микроорганизмом. Она относится к группе санитарно-гигиенических показателей загрязнения пищевых продуктов.
Биологическая роль
Сенная палочка играет важную роль в жизнедеятельности животных и человека. Она выполняет целый ряд функций:
- Пищеварительная — бактерия, попадая в живой организм вместе с растительной пищей, продуцирует в кишечнике ферменты, которые расщепляют пищевые ингредиенты: протеазы ферментируют белки, амилазы – полисахариды.
- Антагонистическая – подавление роста болезнетворных микробов в кишке и профилактика острых кишечных инфекций. Споры сенной палочки в толстом кишечнике превращаются в активные формы, которые вырабатывают органические кислоты. Они изменяют рН среды, тем самым, подавляя рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.
- Защитная – сенная палочка защищает растения от плесневых грибков и других вредных микроорганизмов.
- Сенная палочка является низшим звеном длинной пищевой цепочки, включающей простейших, рыб, человека.
- Бактерия насыщает живой организм сахарами и незаменимыми аминокислотами, которые образуются в ходе целого ряда химических реакций, протекающих под воздействием ферментов сенной палочки.
- Витаминообразующая — участие бактерии вместе с другими представителями микрофлоры кишечника в синтезе витаминов группы В.
- Омолаживающая – сенные бациллы выделяют оксид азота, который поступает в клетки и ускоряет обмен веществ в тканях.
- Иммуномодулирующая – укрепление иммунитета и повышение неспецифической резистентности организма человека.
- Противомикробная — бактерии подавляют размножение и вызывают гибель возбудителей гнойной инфекции.
- Bacillus subtilis оказывает позитивное влияние на течение раневого процесса: она изменяет рН среды в кислую сторону, подавляет размножение патогенных микробов, расщепляет гной и продукты распада, очищает и обеззараживает рану, в результате чего она быстрее заживает.
цикл развития сенной палочки
B.subtilis продуцирует ряд биологически активных веществ, эффективно уничтожающих бактериальные, вирусные и грибковые клетки. Причем устойчивость к данным противомикробным средствам возникает крайне редко. Они обладают избирательным действием, вызывая гибель условных и безусловных патогенов. Антимикробные вещества являются нейтральными по отношению к аутохтонной полезной микрофлоре. Бактерии стимулируют иммунитет путем активации клеток макрофагального звена, выброса цитокинов в кровь, секреции витаминов и аминокислот. Лимфоциты, активизируясь, вырабатывают IgG и IgA. В кишечнике ускоряется рост и размножение «полезных» микроорганизмов – лактобактерий и бифидобактерий. Протеолитические ферменты, синтезируемые прямо в кишке, улучшают процессы пищеварения и всасывания образовавшихся питательных веществ.
Все эти механизмы действия сенной палочки в организме человека делают обоснованным ее применение для:
- Лечения кишечных инфекций и дисбактериоза,
- Профилактики респираторных инфекций,
- Коррекции пищеварительных расстройств различного генеза.
B.subtilis не вызывает побочных эффектов, являясь довольно эффективным и практически безопасным микроорганизмом.
Не смотря на такое многообразие положительных свойств сенной палочки, существуют и негативные моменты для человека, из-за которых некоторые ученые относят бактерию к группе условно-патогенных.
- Бактерия при инфицировании роговицы и склеры приводит к развитию тяжелого воспаления.
- Сенная палочка вызывает порчу некоторых пищевых продуктов и отравление у людей, употребивших их.
- Bacillus subtilis — причина аллергических реакций, протекающих по типу крапивницы.
- Бацилла, расщепляя компоненты пищи, усугубляет течение кишечного гельминтоза. Паразиты получают достаточное количество питательных веществ и активизируют процессы своей жизнедеятельности.
Сенная палочка не вызывает смертельно опасных заболеваний у человека. Она относится к транзиторной микрофлоре кишечника. Спустя месяц после поступления в организм, она самостоятельно выводится. Авторитетные американские ученые отнесли Bacillus subtilis в категорию безопасных организмов. Но не смотря на это, нельзя допускать появления бациллы в рыбных, мясных и растительных консервах. Если в них оказались жизнеспособные споры, значит при благоприятной температуре начнут размножаться микроорганизмы. Этот процесс можно заметить визуально — по наличию серого налета, неприятного запаха и консистенции продукта. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо соблюдать все технологии и нормативы приготовления консервов.
Значение и применение
Огромное значение имеет Bacillus subtilis в различных отраслях промышленности. Сенная палочка представляет медицинский, хозяйственный и научный интерес. Она является сельскохозяйственным и защитным инструментом.
- Ферменты, синтезируемые ею, используют при производстве моющих средств, которые удаляют жир и белки в процессе обработки шкур.
- Сенная палочка обладает антагонистическими свойствами против фитопатогенов, что широко применяется в биологической защите растений.
-
Бактерии являются основным действующим веществом некоторых медикаментов, имеющих антимикробную направленность, а также пробиотиков и иммуномодуляторов. С помощью различных штаммов сенной палочки были получены лекарства для лечения инфекций, вызванных энтеробактериями, а также кишечного дисбиоза, гнойных осложнений у детей и лиц, которым запрещен прием антибиотиков. Наиболее популярные препараты – «Споробактерин», «Бактиспорин», «Биоспорин». - Защита растений от бактериальных и паразитарных болезней осуществляется с помощью препаратов на основе палочки, абсолютно безвредных для человека – «Алирин-Б», «Гамаир», «Фитоспорин». Не зря дачники прозвали бациллу «палочкой-выручалочкой». Этот природный антибиотик защищает урожай от гнили. Ферменты, синтезируемые микробом, расщепляют продукты гниения, а аминокислоты и витамины, образующиеся в результате жизнедеятельности бактерии, идут на пользу растениям. В сравнении с ядохимикатами безопасная сенная палочка имеет явные преимущества.
- Сенная палочка представляет особый интерес с точки зрения экологической безопасности. В настоящее время ведутся работы, оценивающие состояние окружающей среды экотопа, в котором распространен этот уникальный микроорганизм. Его применение – основной метод борьбы с отходами в рамках «зеленой» экономики.
- Отдельные штаммы Bacillus subtilis применяют в кулинарии. Их используют для ферментации овса и бобов. Сброженные соевые бобы – основа национальных блюд в Японии.
- С помощью микробов проводят сложные молекулярно-генетические исследования, целью которых является изучение влияния космического ультрафиолета и других экстремальных факторов на живой организм.
Представители рода Bacillus имеют ряд характерных особенностей и отличаются от других бактерий основными морфолого-физиологическими признаками – палочковидной формой, способностью к спорообразованию, потребностью в свободном кислороде. Это свободноживущие, одноклеточные, нефотосинтезирующие аэробы.
Сенная палочка — безвредный для человека микроорганизм, который широко применяется в различных отраслях медицины, промышленности, хозяйства. Благодаря высокой активности продуцируемых ферментов она регулирует и стимулирует работу ЖКТ. Бактерия оказывает противовирусное, антиаллергенное, противоонкогенное и дезинтоксикационное действие. Она не теряет своих свойств при хранении и позволяет использовать в процессе производства более экономичные технологии. Палочка обладает устойчивостью к некоторым антибиотикам, ферментам, широкому температурному диапазону. Bacillus subtilis является экологически безопасным организмом. Современные ученые-микробиологи вырастили множество штаммов этой бациллы с вполне определенными качествами.
Мнения, советы и обсуждение:
Сенная палочка была открыта еще в 1835 г. Именно тогда ее впервые экстрагировали из отвара прелого сена. Отсюда и название.
На сегодняшний день сенная палочка является одним из наиболее изученных микроорганизмов. В ходе научных исследований подтверждено ее биологическое, медицинское, и хозяйственное значение.
Свойства
Латинское название сенной палочки – Bacillus subtilis. Представляет собой палочковидную бактерию продолговатой формы с закругленными краями. Благодаря многочисленным жгутикам способна передвигаться. В этом отношении является перитрихом – жгутики расположены по всей поверхности бактерии.
Длина бактерий составляет 3-8 мкм, а толщина – 0,4-0,6 мкм. Благодаря таким относительно крупным размерам сенная палочка хорошо видна в микроскоп.
В лабораторных условиях бацилла произрастает на жидких и плотных питательных средах – на мясопептонном бульоне и мясопептонном агаре. На жидких средах образуют колонии в виде тонких беловатых пленок. Колонии на плотных средах имеют вид серых, бесцветных или розовых бархатистых образований с волнистыми краями.
Нахождение в природе
В естественных условиях сенная палочка является аэробом, сапрофитом и гетеротрофом. Говоря простым языком, это означает, что бактерия растет и размножается только в присутствии кислорода. Хотя некоторые бактериальные штаммы являются факультативными анаэробами – могут развиваться в бескислородной среде.
Будучи сапрофитом, сенная палочка не питается живыми тканями, а лишь отмершими органическими остатками. Как и всякий гетеротроф, палочка не в состоянии самостоятельно синтезировать органические соединения из неорганических.
Для поддержания жизнедеятельности микроорганизму нужно готовое органическое сырье.
Оптимальный для жизнедеятельности температурный режим находится в диапазоне +5-450С. При таких условиях бактерия размножается и растет. Размножение осуществляется путем продольного деления. После деления дочерние бактерии остаются соединенными тонкими нитями.
Из-за этого бактериальные скопления имеют вид тонких нитевидных образований.
При неблагоприятных условиях, например, при нагревании, сенная бацилла способна образовывать споры. Спорообразование происходит в несколько этапов. Вначале внутри бактериальной клетки, в т.н. протопласте, формируется зернистость. В последующем из множества зерен выделяется одно, наиболее крупное. Это и есть будущая спора.
Затем под влиянием неблагоприятных факторов бактериальная оболочка разрушается. Бактерия погибает, а спора выходит во внешнюю среду. Она имеет вид округлого или овоидного образования, окруженного оболочкой. В дальнейшем спора при оптимальных условиях трансформируется в бактерию.
Правда, образовавшиеся непосредственно из спор бактерии не могут передвигаться. Но у их дочерних клеток такая способность возобновляется.
Сенную палочку относят к почвенным микроорганизмам. Действительно, ее содержание в почве в виде бактериальных клеток и спор довольно велико. Из почвы бактерия контактным путем или с водой и пылью распространяется на растения, а с растениями в качестве корма попадает в организм животных.
Возможно и прямое обсеменение палочкой продуктов растительного или животного происхождения.
Биологическое значение
Биологическим сырьем для жизнедеятельности, или, образно говоря, пищей для микробов, служат белковые соединения и полисахариды (гликоген и крахмал). Для расщепления белков палочка вырабатывает ферменты-протеазы, а для расщепления полисахаридов – ферменты-амилазы.
Попадая в кишечник животных вместе с растительной пищей, бактерии расщепляют пищевые ингредиенты. Но этим их биологическая роль не ограничивается. Дело в том, что сенная бацилла подавляет рост патогенных (болезнетворных) микроорганизмов, и тем самым предотвращает развитие кишечных инфекций.
В растениях сенная палочка тоже играет позитивную роль. Бактерия защищает здоровые растительные ткани от губительного действия плесневых грибков и других микроорганизмов.
Это одна из причин, почему некоторые животные, например, кошки и собаки, не являясь травоядными, периодически употребляют в пищу травянистые растения. Так они не только насыщаются растительной клетчаткой и витаминами, но и оздоравливаются с помощью сенной палочки.
А еще эта бацилла является низшим звеном пищевой цепочки. Ее поглощает представитель простейших, инфузория-туфелька. В свою очередь, инфузория идет в пищу моллюскам. Моллюски – это корм для рыбы, а рыба – еда для человека.
Использование
В общих чертах сенная палочка на человека действует так же, как и на животных. Расщепляя компоненты пищи в кишечнике, бактерия насыщает наш организм сахарами и аминокислотами. Помимо этого она в составе физиологической микрофлоры кишечника синтезирует ряд витаминов группы В.
Причем многие из аминокислот, образующиеся при разложении белков под действием протеолитических ферментов, являются для нас незаменимыми.
А еще бактерия способствует омоложению. Суть омолаживающего действия заключается в том, что в процессе жизнедеятельности сенные бациллы выделяют оксид азота , NO. Это соединение поступает в клетки тканей, и оптимизирует обменные процессы.
Патогенную микрофлору кишечника сенная палочка подавляет. При этом она укрепляет иммунитет, и повышает противовирусную и антибактериальную защиту на уровне всего организма.
Примечательно влияние Bacillus subtilis на течение раневого процесса. В ранах, полученных во внебольничных, нестерильных, условиях, всегда присутствует эта бактерия. Она закисляет тканевую среду, и тем самым затрудняет размножение патогенных микробов. Под действием протеолитических ферментов, выделяемых бактерией, разлагается гной и другие продукты тканевого распада.
В результате рана очищается, обеззараживается, и заживает быстрее. Разумеется, сенную палочку ни в коей мере не следует рассматривать как альтернативу антисептическим средствам. Но при ранениях, полученных в полевых условиях, она может оказаться полезной.
Хотя в отдельных случаях сенная бацилла способна принести вред. Инфицирование роговицы и склеры при ранениях глаза сопровождается тяжелым воспалением. Прием пищевых продуктов, зараженных сенной палочкой, приводит к тяжелому отравлению по типу пищевого токсикоза.
Поступление в организм бактериальных антигенов сенной палочки иногда провоцирует аллергические реакции.
Правда, аллергии на компоненты этого микроорганизма возникают редко, и, как правило, протекают в виде крапивницы. По некоторым данным наличие сенной палочки в кишечнике усугубляет имеющийся гельминтоз. Ведь расщепленные компоненты пищи служат питательной средой для кишечных паразитов.
И все-таки в Bacillus subtilis больше плюсов, чем минусов. Сама по себе бактерия не вызывает заболеваний, и не является патогенной. Опасения по поводу того, что сенная бацилла по конкурентному принципу вытесняет молочнокислые бактерии, и в виде спор колонизирует кишечник, беспочвенны.
Эта палочка не является компонентом естественной микрофлоры кишечника, и по большому счету является чужеродной. Спустя месяц после поступления она выводится из организма.
Безопасность данного микроорганизма подтверждают авторитетные источники. Так, американское Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и лекарств отнесло Bacilus subtilis в категорию безопасных организмов. На основе сенной бациллы создан ряд фармацевтических средств и БАДов.
Среди них – Биоспорин, Бактиспорин, Споробактерин. Данные средства применяют в качестве иммуномодуляторов, пробиотиков, пищеварительных ферментов.
В Японии сенную палочку используют для ферментации соевых бобов. Таким способом получают пищевой продукт под названием натто. Низкокалорийный натто является источником питательных веществ (нутриентов), уменьшает холестерин, снижает риск онкозаболеваний, и обладает другими целебными свойствами.
Натто
Препараты сенной палочки используют в ветеринарии и животноводстве. В растениеводстве их применяют для защиты культур от патогенных грибков и бактерий. Здесь в сравнении с ядохимикатами безопасная сенная палочка имеет явные преимущества. Полученные из культур сенной бактерии ферментные соединения идут на изготовление моющих средств, препаратов для выделки шкур.
Сенная палочка представляет не только медицинский и хозяйственный, но и научный интерес. Ее используют в генно-молекулярных исследованиях. На примере этой спорообразующей бактерии изучается влияние на живые организмы космического ультрафиолетового излучения и других экстремальных факторов.