БАЦИЛЛЫ

Бациллы относятся к отделу Frmicutes, Группе палочки и кокки, образующие эндоспоры, роду Bacillus.

Бациллы – это прямые палочки, чаще крупные, 2-10 мкм, с закругленными или обрубленными концами, располагаются в мазке часто цепочками. Отличительная особенность бактерий рода Bacillus – способность к образованию эндоспор, характеризующихся высокой термоустойчивостью, непроницаемостью для многих красителей и дезинфицирующих веществ, устойчивостью к УФ-лучам, ионизирующей радиации. Споры овальные или цилиндрические, не толще вегетативной клетки. Расположены центрально, субтерминально или терминально. Внутри каждой вегетативной клетки образуется одна эндоспора, которая после созревания освобождается при лизисе клетки. Свободные эндоспоры метаболически не активны. В течение десятков лет они могут находиться в состоянии криптобиоза (полного покоя). Образование эндоспор часто сопровождается недостатком в среде питательных веществ, накоплением продуктов метаболизма и т.п. Это одна из форм существования данных видов микроорганизмов. Наиболее интенсивно спорообразование осуществляют биологически полноценные зрелые клетки, выросшие в благоприятных условиях.

Бактерии рода Bacillus имеют большое практическое значение. Некоторые почвенные бациллы способны к несимбиотической фиксации атмосферного азота. Среди бацилл имеются виды, нашедшие широкое применение в текстильной промышленности, при получении шелка, бумаги, кофе, при выделке кож. Продуценты антибиотических веществ используются в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве. Ряд бацилл вызывают порчу продуктов, в том числе консервированных (бактерии группы сенной и картофельной палочек), молочных и кулинарных изделий (B. cereus). Спороносным бактериям, особенно их термофильным формам, отводится значительная роль в процессах самосогревания зерна. Многие виды обладают фитопатогенными свойствами (в основном бактерии группы картофельной палочки). Встречаются патогенные виды, в том числе возбудитель сибирской язвы – Bacillus anthracis.

Вacillus subtilis – сенная палочка - типичный представитель рода Bacillus – обнаруживается повсюду в осевшей пыли, в почве, на растениях. На питательных средах образует длинные цепочки. На жидких средах растет в виде морщинистой белой или серой пленки на поверности. На плотных средах образует плоские, сухие, матовые серые колонии с неровными волнистыми краями. Активно расщепляет органические азотистые соединения (культура пахнет аммиаком). Споры выдерживают кипячение до 30 минут, что используется при выделении культуры. Бактерии подгруппы В. subtilis имеют большое значение как продуценты антибиотиков субтилина и бацитрацина. Эти бациллы содержатся в препарате защиты растений фитоспорине.

Bacillus mesentericus - картофельная палочка. Имеет вид тонкой палочки размером 0,5-0,6/3-10 мк, часто образующей длинные нити. Вегетативные клетки подвижны, грамположительны, образуют овальные споры, при этом клетки не раздуваются, а сохраняют свою цилиндрическую форму. Колонии желто-бурые, сухие, морщинистые. На поверхности жидких сред картофельная палочка образует мощную складчатую пленку, на ломтиках картофеля - складчатый налет (отсюда название). Желатину разжижает, молоко подщелачивает и пептонизирует, образует кислоту из глюкозы, сахарозы и мальтозы, крахмал не разлагает. Картофельная палочка широко распространена в природе (в почве, пищевых продуктах и пр.). Споры ее, попадая вместе с мукой или дрожжами в тесто, не погибают при выпечке хлеба и, прорастая, могут вызвать "тягучую", или "картофельную", болезнь хлеба (мякиш хлеба становится слизистым и тягучим, и хлеб приобретает неприятный запах).

Bacillus thuringiensis. По морфологическим и культурально-биохимическим свойствам близка к Bacillus mesentericus. Представляют собой крупную (5 х 1 мкм) бациллу. Подвижны, образуют термоустойчивую спору, расположенную субтерминально. В центре клетки располагается кристалл токсина, прокрашивающийся красителем анилиновым чёрным (систематический признак). Для В. thuringiensis характерно образование продуктов, проявляющих избирательную энтомоцидную активность. Ядовитые свойства образующихся токсинов сказываются только в том случае, если они попадают в пищеварительный тракт насекомого (для человека и млекопитающих безвредны). Кристалл токсина представляет собой агрегат, состоящий из высокомолекулярного органического соединения. Является протоксином (необходима предварительная активация), практически нерастворим в воде и безопасен для всех позвоночных (включая человека) и большинства насекомых (в том числе пчёл и шмелей), проявляя высокую специфичность по отношению к насекомому - хозяину. После растворения в кишечнике подвергается расщеплению протеазами с образованием активного δ-токсина. Активный токсин прикрепляется к мембранам эпителия среднего кишечника насекомых, вызывая уравнивание концентраций ионов снаружи и внутри клеток, что приводит к нарушению боты пищеварительной системы личинки, постепенно вызывая голодную смерть. Штаммы В. thuringiensis вызывают гибель насекомых вредителей леса (в частности, сибирского шелкопряда), многих вредителей сада и сельскохозяйственных культур (капустной белянки, хлопковой совки и т. д.), а также некоторых видов мух. В настоящее время различные варианты культуры В. thuringiensis широко используются для изготовления энтомоцидных препаратов (энтобактерин, инсектин, лепидоцид, битоксибациллин и др.). Их применение позволяет в короткие сроки уничтожить вредителей на значительных площадях без ущерба для окружающей среды.

В cereus - восковидная палочка. Типичный почвенный микроорганизм. Возбудитель процессов гниения. Иногда вызывает болезни растений. Может вызывать микробную порчу пищевых продуктов. При накоплении в пищевых продуктах может явиться причиной пищевого отравления людей - токсикоинфекции. B.cereus - крупные грамположительные, подвижные, спорообразующие палочки. Капсулу не образуют. В мазках располагаются в виде длинных цепочек и нитей. Хорошо растут на простых питательных средах. На МПБ образуют помутнение, плёнку на поверхности и осадок. На МПА - средние и крупные, серые, плоские колонии, похожие на застывшие капли воска. На кровяном агаре вокруг колоний образуется зона гемолиза. Проявляют сильную протеолитическую активность (пептонизируют молоко, разжижают желатину, ферментируют мочевину). В. cereus проявляет сильную антагонистическую активность по отношению к энтеробактериям (возбудителям острых кишечных инфекций). Поэтому специальные штаммы этого микроорганизма используют в составе лекарственных пробиотических препаратов, таких как «бактисубтил». В. cereus сходны по свойствам с возбудителем сибирской язвы В. anthracis, поэтому их называют антракоидами и дифференцируют при бактериологической диагностике сибирской язвы.

Bacillus anthracis - грамположительная, крупная, неподвижная спорообразующая, капсулообразующая бацилла. Возбудитель сибирской язвы. Первый доказанный возбудитель заболеваний человека, выделен в чистую культуру Р. Кохом в 1877 г.

Сибирская язва

Сибирская язва (антракс) - известная с древности, особо опасная ифекционная болезнь сельскохозяйственных и диких животных всех видов, а также человека. Общепринятое на сегодняшний день наименование сибирской язвы -антракс , что в переводе с греческого означает «уголь»: такое название было дано по характерному угольно-чёрному цвету сибиреязвенного струпа (центра нарыва) при кожной форме болезни. Название «сибирская язва» было дано русским исследователем Андриевским в 18 веке, так как в Западной Сибири наиболее часто свирепствовали эпидемии и эпизоотии этой болезни.

Эпизоотии и эпидемии сибирской язвы территориально привязаны к почвенным очагам - хранилищам возбудителей. Первичные почвенные очаги образуются в результате непосредственного инфицирования почвы выделениями больных животных на пастбищах, в местах стойлового содержания животных, в местах захоронения трупов (скотомогильники) и т. п. Вторичные почвенные очаги возникают путем смыва и заноса спор на новые территории дождевыми, талыми и сточными водами.

Сибиреязвенная бактерия вне организма при доступе кислорода воздуха образует споры, вследствие чего обладает большой устойчивостью к высокой температуре, высушиванию и дезинфицирующим веществам. Споры могут сохраняться годами; местность, заражённая кровью, испражнениями и мочой больных животных, может долгие годы сохранять сибиреязвенные споры.

Заражение может произойти при участии большого числа факторов передачи. К ним относятся выделения и шкуры больных животных, их внутренние органы, мясные и другие пищевые продукты, почва, вода, воздух, предметы внешней среды, обсеменённые сибиреязвенными спорами. Заражение сибирской язвой происходит при контакте, при ранениях, укусах насекомых, алиментарно (с пищей), аэрогенно (при вдыхании пыли, содержащей шоры возбудителя).

Условно различают 3 формы сибирской язвы: кожная – образование отёков и карбункулов (нарывов с чёрным центром) в местах проникновения возбудителя, кишечная и лёгочная (в этих случаях очаги воспаления образуются в кишечнике или лёгких, быстро возникает септицемия, что ведёт к гибели). Наиболее восприимчивы к сибирской язве овцы, козы, крупный рогатый скот. Могут болеть верблюды, дикие травоядные, лошади. Сибирская язва у животных характеризуется следующими особенностями:

1) короткий инкубационный период, обычно не превышающий 3-4 дня;

2) развитие тяжёлого лихорадочного состояния, отёков и карбункулов головы, шеи, подгрудка;

3) упадка сердечно-сосудистой деятельности, кровавого поноса и рвоты заканчивающегося гибелью животных в течение, как правило, первых 2-3 суток.

У свиней чаще встречается атипичная форма в виде ангины, плотоядные малочувствительны. У человека чаще развивается карбункулёзная, кожная форма сибирской язвы.

Диагностика сибирской язвы.

Материал для исследования: В ветеринарии вскрывать трупы при подозрении на сибирскую язву запрещено законодательством, чтобы уменьшить опасность распространения спорообразующего возбудителя во внешней среде!! Поэтому от трупа павшего животного на исследование берут ухо, отрезанное с той стороны, на которой лежит труп. При подозрении на сибирскую язву в ходе вскрытия трупа - вскрытие прекращают, берут для исследования кусочки селезёнки, печени, изменённые лимфоузлы, кровь.

Микроскопия: Окраска по Граму, на капсулу и на спору. Морфология Bacillus anthracis зависит от материала, из которого деланы мазки.

В мазках из крови и свежего пат.материала - крупные Гр+ палочки в виде коротких цепочек, по 2-3. Концы клеток, обращенные в цепочке друг к другу как бы «обрублены», а снаружи - закруглены. Имеется капсула, общая для всей цепочки. Неподвижные.

В молодой к-ре с МПА или МПБ длинные, переплетающиеся цепочки из крупных Гр+ палочек, иногда утолщен, на концах и напомин. «бамбуковую трость».

В старых культурах при доступе О 2 образуются округлые эндоспоры, затем вегетативные части микробных клеток отмирают, остаются споры.

Культуральные свойства: В.anthracis- хемоорганогетеротроф, факультативный анаэроб. На МПБ - среда прозрачная , на дне осадок в виде «комочка ваты». На МПА - крупные, матовые серо-белые колонии в R-форме с локонообразным, бахромчатым краем; под малым увелич. микроскопа характеризуются как «голова Медузы», «львиная грива». На кровяном агаре гемолиза нет.

Для дифференциации Bacillus anthracis от других почвенных бацилл применяют различные тесты, в том числе тест «жемчужного ожерелья». Для этого делают посев испытуемой культуры на «пенициллиновый агар», то есть МПА, содержащий антибиотик пенициллин. Выращивают колонии, затем просматривают препарат под микроскопом. Под действием пенициллина у возбудителей сибирской язвы разрушается клеточная стенка. Они раздуваются в виде шариков. Поэтому при микроскопировании такого препарата наблюдают цепочки не из палочек, а из шариков, похожих на «жемчужинки». Для установления вирулентности культуры проводят биопробу, т.е. заражают белых мышей (мышки погибают). Для постановки диагноза на сибирскую язву применяют также фагодиагностику, серологический, аллергический и молекулярно-генетический методы.

Бактерии представляют собой преимущественно одноклеточные организмы. Являясь древнейшей формой жизни, они освоили все экологические ниши планеты. Что делают в тех или иных экосистемах, лучше рассматривать на конкретных примерах.

По воздействию на окружающую среду выделяют три группы микробов:

• полезные,
• нейтральные,
• вредные или болезнетворные.

Деление условно, так как микроб может быть нейтральным для одного организма и болезнетворным для другого. Более того, воздействие штамма может зависеть от конкретных условий.

Большинство бактерий способно передвигаться, но их малые размеры (в среднем 0,0005-0,005 мм) позволяют обнаружить это только на видео, которое делают с помощью электронного микроскопа.

Бактерии в организме человека

Практически нет среды, не содержащей бактериальную флору. Не является исключением и наш организм. Все органы человека, имеющие контакт с внешней средой, заселены бактериями. Это кожа, слизистые оболочки, органы дыхания, кишечник и т.д. Микрофлора человека начинает формироваться еще в утробе матери в период беременности.

Состав бактерий в организме человека относительно постоянный и саморегулируемый. Если происходит значительное изменение условий, то равновесие кишечника нарушается, что может вызвать различные заболевания.

Микрофлору кишечника принято подразделять на четыре группы:

1. Облигатная. Это постоянно живущие в кишечнике микробы, которые являются полезными симбионтами. Они помогают пищеварению, обогащают организм человека ферментами и витаминами, выполняют защитную функцию и делают иммунную систему более устойчивой. Членами группы являются бифидо-, лакто- и , некоторые штаммы кишечной палочки. Количество молочнокислых бактерий особенно велико у новорожденных, но с возрастом оно сокращается.
2. Факультативная. Это условно вредные микробы. Они не патогенны в обычных условиях, но если иммунитет ослабевает, то могут вызвать различные заболевания. К этой группе относятся некоторые представители стафилококков (Staphylococcus), клостридий (Clostridium), протей (Proteus), энтеробактеров (Enterobacter), клебсиелл (Klebsiella) и дрожжевых грибов, например, вид кандида (Candida).
3. Транзиторная. Состоит из случайно попавших клеток, не приспособленных к жизни в организме человека.
4. Патогенная. Это целый ряд , обычно не живущих в кишечнике. Являются причиной инфекций в организме.

Заражение человека

Инфекции, вызываемые болезнетворными бактериями, могут привести к тяжелым осложнениям. Последствия заражения бациллами туберкулеза, брюшного тифа, сибирской язвы настолько серьезны, что делают этих возбудителей наиболее опасными.

Микробы, вызывающие бактериальные инфекции, могут попасть в организм через порезы и мелкие трещины кожи, с пищей, водой или воздушным путем. Можно заразиться при контакте с почвой, где они находятся в виде спор, что делает их невосприимчивыми к внешним факторам. Особенно много болезнетворных микробов в экологически грязных городских почвах, выгребных ямах, больничных мусоросборниках.

Большинство видов бактериальных инфекций определяется во время анализов мочи и кала. В норме допускается содержание в моче незначительного . Его превышение может быть признаком инфекции. Если плохие анализы обнаружены при беременности, то требуется особое внимание, поскольку болезнь может угрожать даже жизни плода.

Если в моче содержатся непатогенные микробы, то это признак дисбаланса микрофлоры кишечника. При беременности происходит гормональная перестройка организма, что делает равновесие бактериальной флоры кишечника очень шатким и нарушает пропорцию видов и количества бактерий и грибов. Снижение иммунитета, что характерно для беременности, может активизировать факультативные микробы – это скажется и на составе мочи. Поэтому на протяжении всей беременности результаты анализов мочи могут сильно отличаться.

Для подтверждения наличия инфекции делают повторный анализ мочи. О факте инфекции говорят в случае стойкого увеличения бактерий в моче. На этапе беременности анализы мочи делают достаточно часто для раннего обнаружения инфекции.

Заражение животных

Многие инфекции, вызываемые бактериями и грибами, являются общими для животных и человека. Это делает особенно опасными следующие микробы:

• антрацис () – сибирская язва;
• бруцеллы (Brucella) – бруцеллез;
• палочки Коха, или микобактерии туберкулезис (Mycobacterium tuberculosis) – туберкулез;
• лептоспиры (Leptospira) – лептоспироз;
• бактерии Burkholderia mallei – сап.

Следует быть осторожным при контакте с животными и при покупке продуктов животноводства. Особенно актуально это для женщин в период беременности.

Микробы в почве

Огромное количество микробов, живущих в почве и на поверхности, делают ее наиболее заселенной из всех сред обитания. Бактериальная среда плодородной почвы очень разнообразна. Здесь живет много полезных бактерий, обогащающих почву азотом, железом, сульфатами и т.д. Есть уксусно-, масляно- и молочнокислые микробы, синтезирующие кислоты и участвующие в процессах брожения вместе с дрожжевыми грибами. Присутствуют и бактерии-сапрофиты, разлагающие остатки растений и животных и обогащающие почву питательными веществами, что делает ее более плодородной. Кроме того, в почве содержатся и патогенные микробы.

На многих дачных участках хозяева делают выгребные ямы. Они сами по себе являются источником инфекций и неприятного запаха, а при нарушении технологии могут стать причиной бактериального заражения почвы.

Особенную опасность несут выгребные ямы без дна. Любые осадки приводят к тому, что содержимое не успевает впитываться в почву и перерабатываться бактериями. Происходит резкий рост патогенной флоры. Она из выгребной ямы попадает в почву и воздух. Это делает риск заражения более вероятным. Герметичные выгребные ямы при несвоевременной очистке могут переполняться. Результат тот же. Кроме того, неплотно прилегающая крышка приводит к заражению воздуха.

Для решения проблем с выгребными ямами лучше использовать специальные бактерии. Они ускоряют разложение отходов без выделения газов. При этом микробы для выгребных ям не патогенны, что делает их использование безопасным.

Микробы в воде

В воде микробы живут в основном в придонном иле и в меньших количествах ближе к поверхности. Содержатся они и в подземных водах. Водные микробы тоже бывают вредными и полезными. Всевозможные экологические загрязнения или, например, попадание в воду содержимого выгребных ям делают воду более опасной для здоровья.

На примере аквариума можно рассмотреть бактериальную флору закрытого водоема. Полезные водные микробы вступают в симбиотические отношения с рыбами, уничтожают мертвые водоросли, отходы жизнедеятельности рыб и остатки корма, очищают воду аквариума и т.д. Так, нитрозомонады (Nitrosomonas) и нитробактеры (Nitrobacter) последовательно превращают появляющийся в аквариуме метан в нитраты, обогащая грунт и воду азотом. Патогенные микробы приводят к болезни рыб и к угрозе их жизни.

Для профилактики необходимо своевременно чистить аквариум с заменой воды. Как это правильно делать, можно посмотреть на видео.

Использование бактерий

Микробы и то, что они делают, широко используются человеком. Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении сыров, квашении капусты, ферментации овощей при засолке, получении силоса. С их помощью делают кефир, йогурт, сметану и другие молочнокислые продукты. используются для получения уксуса, витамина С. С помощью микробов делают лекарства и витамины, получают красители, производят удобрения. Применяются они и в пищевой промышленности, например, молочнокислые бактерии и дрожжевые грибы используются для приготовления теста. Микробы нужны и для ученых, которые делают научные исследования.

Рассмотрим использование микробов на примере производства шампанского. В зависимости от содержания сахара (г/дм3) различают следующие сорта напитка:

• 80-85 – сладкое шампанское;
• 60-65 – полусладкий сорт;
• 40-45 – полусухое шампанское;
• 20-25 – сухое шампанское;
• не более 15 – полностью сухое шампанское (брют).

Из легко отжатого виноградного сока делают сухое вино. Неизменные участники процесса – молочнокислые и уксуснокислые бактерии. Затем, смешивая вина, подбирают букет будущего шампанского. Далее добавляют стимулятор брожения, составной частью которого являются дрожжевые грибы и молочнокислые бактерии. Смесь разливают в бутылки для шампанского, плотно укупоривают и закладывают для повторного брожения в горизонтальном положении.

Через длительное время грибы образуют осадок. Для лучшего насыщения выдержка шампанского продолжается. После созревания остаток удаляется. Шампанское готово.