Olasılıksızlık teorisi: yeni bir probiyotik olarak bebek dışkı bakterileri. Pasteur'ün biyolojideki mikrobiyal teorisi

Bakteriler şu anda Dünya üzerinde var olan en eski organizma grubudur. İlk bakteriler muhtemelen 3,5 milyar yıldan fazla bir süre önce ortaya çıktı ve neredeyse bir milyar yıl boyunca gezegenimizdeki tek canlı canlılardı. Bunlar canlı doğanın ilk temsilcileri olduğundan vücutları ilkel bir yapıya sahipti.

Zamanla yapıları daha karmaşık hale geldi, ancak bugüne kadar bakteriler en ilkel tek hücreli organizmalar olarak kabul ediliyor. Bazı bakterilerin hala eski atalarının ilkel özelliklerini taşıması ilginçtir. Bu, sıcak kükürt kaynaklarında ve rezervuarların dibindeki anoksik çamurda yaşayan bakterilerde gözlenir.

Çoğu bakteri renksizdir. Sadece birkaçı mor veya yeşildir. Ancak birçok bakterinin kolonileri, çevreye renkli bir maddenin salınmasından veya hücrelerin pigmentasyonundan kaynaklanan parlak bir renge sahiptir.

Bakteriler dünyasının kaşifi, nesneleri 160-270 kat büyüten mükemmel bir büyüteç mikroskobu yaratan, 17. yüzyılda Hollandalı doğa bilimci Antony Leeuwenhoek'du.

Bakteriler prokaryotlar olarak sınıflandırılır ve ayrı bir krallık olan Bakteriler olarak sınıflandırılır.

Vücut Şekli

Bakteriler çok sayıda ve çeşitli organizmalardır. Şekil olarak farklılık gösterirler.

Bakterinin adı	Bakteri şekli	Bakteri resmi
Kok		Top şeklinde
Basil		Çubuk şekilli
Vibrio		Virgül şeklinde
Spirilyum		Sarmal
Streptokoklar		Kok zinciri
Stafilokok		Kok kümeleri
Diplokok		Bir mukoza kapsülünün içine yerleştirilmiş iki yuvarlak bakteri

Taşıma yöntemleri

Bakteriler arasında hareketli ve hareketsiz formlar vardır. Hareketler dalga benzeri kasılmalar nedeniyle veya flagellin adı verilen özel bir proteinden oluşan flagella (bükülmüş sarmal iplikler) yardımıyla hareket eder. Bir veya daha fazla flagella bulunabilir. Bazı bakterilerde hücrenin bir ucunda, diğerlerinde ise iki ucunda veya tüm yüzeyde bulunurlar.

Ancak hareket, kamçısı olmayan diğer birçok bakterinin de doğasında vardır. Böylece dışı mukusla kaplı bakteriler kayma hareketi yapabilmektedirler.

Flagella içermeyen bazı su ve toprak bakterilerinin sitoplazmasında gaz vakuolleri bulunur. Bir hücrede 40-60 vakuol bulunabilir. Her biri gazla (muhtemelen nitrojen) doludur. Vakuollerdeki gaz miktarının düzenlenmesiyle suda yaşayan bakteriler su kolonuna batabilir veya yüzeye çıkabilir ve toprak bakterileri toprağın kılcal damarlarında hareket edebilir.

Doğal ortam

Organizasyon basitlikleri ve iddiasızlıkları nedeniyle bakteriler doğada yaygındır. Bakteriler her yerde bulunur: En saf kaynak suyundan bir damlada, toprak tanelerinde, havada, kayalarda, kutup karlarında, çöl kumlarında, okyanus tabanında, çok derinlerden çıkarılan petrolde ve hatta okyanuslarda. Sıcaklığı yaklaşık 80°C olan kaplıca suyu. Bitkilerde, meyvelerde, çeşitli hayvanlarda ve insanlarda bağırsaklarda, ağız boşluğunda, uzuvlarda ve vücut yüzeyinde yaşarlar.

Bakteriler en küçük ve sayıları en fazla olan canlılardır. Küçük boyutları nedeniyle her türlü çatlak, yarık veya gözeneklere kolayca nüfuz ederler. Çok dayanıklı ve çeşitli yaşam koşullarına uyarlanmıştır. Canlılıklarını kaybetmeden kurumayı, aşırı soğuğu ve 90°C'ye kadar ısınmayı tolere ederler.

Dünya üzerinde değişen miktarlarda bakterilerin bulunmadığı neredeyse hiçbir yer yoktur. Bakterilerin yaşam koşulları çeşitlidir. Bazıları atmosferik oksijene ihtiyaç duyarken bazıları buna ihtiyaç duymaz ve oksijensiz bir ortamda yaşayabilirler.

Havada: Bakteriler atmosferin üst kısmına 30 km'ye kadar yükselir. ve dahası.

Özellikle toprakta birçoğu var. 1 gr toprakta yüz milyonlarca bakteri bulunabilir.

Suda: Açık rezervuarlardaki suyun yüzey katmanlarında. Yararlı su bakterileri organik kalıntıları mineralize eder.

Canlı organizmalarda: patojen bakteriler vücuda dış ortamdan girerler, ancak yalnızca uygun koşullar altında hastalıklara neden olurlar. Simbiyotikler sindirim organlarında yaşar, yiyeceklerin parçalanmasına, emilmesine ve vitaminlerin sentezlenmesine yardımcı olur.

Dış yapı

Bakteri hücresi, koruyucu ve destekleyici işlevleri yerine getiren ve aynı zamanda bakteriye kalıcı, karakteristik bir şekil veren bir hücre duvarı olan özel, yoğun bir kabukla kaplıdır. Bakterinin hücre duvarı bitki hücresinin duvarına benzer. Geçirgendir: onun aracılığıyla besinler serbestçe hücreye girer ve metabolik ürünler çevreye çıkar. Çoğu zaman bakteriler, hücre duvarının üstünde ek bir koruyucu mukus tabakası (bir kapsül) üretir. Kapsülün kalınlığı hücrenin çapından kat kat fazla olabilir ama aynı zamanda çok küçük de olabilir. Kapsül hücrenin önemli bir parçası değildir, bakterilerin bulunduğu koşullara bağlı olarak oluşur. Bakterilerin kurumasını önler.

Bazı bakterilerin yüzeyinde uzun flagella (bir, iki veya daha fazla) veya kısa ince villuslar bulunur. Flagella'nın uzunluğu, bakteri gövdesinin boyutundan birçok kez daha büyük olabilir. Bakteriler flagella ve villusların yardımıyla hareket ederler.

İç yapı

Bakteri hücresinin içinde yoğun, hareketsiz sitoplazma vardır. Katmanlı bir yapıya sahiptir, boşluk yoktur, bu nedenle sitoplazmanın kendi maddesinde çeşitli proteinler (enzimler) ve yedek besinler bulunur. Bakteri hücrelerinin çekirdeği yoktur. Kalıtsal bilgi taşıyan bir madde, hücrelerinin orta kısmında yoğunlaşmıştır. Bakteriler, - nükleik asit - DNA. Ancak bu madde çekirdek haline gelmemiştir.

Bir bakteri hücresinin iç organizasyonu karmaşıktır ve kendine özgü özelliklere sahiptir. Sitoplazma hücre duvarından sitoplazmik membran ile ayrılır. Sitoplazmada bir ana madde veya matris, ribozomlar ve çeşitli işlevleri yerine getiren az sayıda membran yapısı vardır (mitokondri analogları, endoplazmik retikulum, Golgi aparatı). Bakteri hücrelerinin sitoplazması genellikle çeşitli şekil ve boyutlarda granüller içerir. Granüller, enerji ve karbon kaynağı olarak hizmet eden bileşiklerden oluşabilir. Bakteri hücresinde yağ damlacıkları da bulunur.

Hücrenin orta kısmında, nükleer madde lokalizedir - sitoplazmadan bir zarla sınırlandırılmayan DNA. Bu çekirdeğin bir analoğudur - bir nükleoid. Nükleoidin bir zarı, bir nükleolusu veya bir kromozom seti yoktur.

Yeme yöntemleri

Bakterilerin farklı beslenme yöntemleri vardır. Bunlar arasında ototroflar ve heterotroflar vardır. Ototroflar, beslenmeleri için bağımsız olarak organik maddeler üretebilen organizmalardır.

Bitkiler nitrojene ihtiyaç duyar ancak nitrojeni havadan kendileri ememezler. Bazı bakteriler havadaki nitrojen moleküllerini diğer moleküllerle birleştirerek bitkilerin kullanabileceği maddeler oluşturur.

Bu bakteriler genç köklerin hücrelerine yerleşerek köklerde nodül adı verilen kalınlaşmaların oluşmasına yol açar. Bu tür nodüller baklagil familyasının bitkilerinin ve diğer bazı bitkilerin köklerinde oluşur.

Kökler bakterilere karbonhidrat sağlar, bakteriler de köklere bitki tarafından emilebilecek nitrojen içeren maddeler sağlar. Birlikte yaşamaları karşılıklı olarak faydalıdır.

Bitki kökleri, bakterilerin beslendiği birçok organik maddeyi (şekerler, amino asitler ve diğerleri) salgılar. Bu nedenle özellikle kökleri çevreleyen toprak tabakasına çok sayıda bakteri yerleşir. Bu bakteriler ölü bitki artıklarını bitki tarafından kullanılabilen maddelere dönüştürür. Bu toprak tabakasına rizosfer denir.

Nodül bakterilerinin kök dokusuna nüfuz etmesiyle ilgili birkaç hipotez vardır:

epidermal ve korteks dokusuna zarar vererek;
kök kılları aracılığıyla;
yalnızca genç hücre zarı yoluyla;
pektinolitik enzimler üreten eşlik eden bakteriler sayesinde;
Her zaman bitki kök salgılarında bulunan triptofandan B-indoleasetik asit sentezinin uyarılması nedeniyle.

Nodül bakterilerinin kök dokusuna giriş süreci iki aşamadan oluşur:

kök kıllarının enfeksiyonu;
nodül oluşumu süreci.

Çoğu durumda istilacı hücre aktif olarak çoğalır, enfeksiyon iplikçikleri adı verilen iplikçikleri oluşturur ve bu iplikçikler formunda bitki dokusuna doğru hareket eder. Enfeksiyon ipliğinden çıkan nodül bakterileri konak dokuda çoğalmaya devam eder.

Hızla çoğalan nodül bakteri hücreleriyle dolu bitki hücreleri hızla bölünmeye başlar. Genç bir nodülün baklagil bitkisinin kökü ile bağlantısı, damar-lifli demetler sayesinde gerçekleştirilir. İşleyiş döneminde nodüller genellikle yoğundur. Optimum aktivite oluştuğunda nodüller pembe bir renk alır (leghemoglobin pigmenti sayesinde). Yalnızca leghemoglobin içeren bakteriler nitrojeni sabitleyebilir.

Nodül bakterileri hektar toprak başına onlarca, yüzlerce kilogram azotlu gübre oluşturur.

Metabolizma

Bakteriler metabolizmaları bakımından birbirlerinden farklıdırlar. Bazılarında oksijenin katılımıyla, bazılarında ise onsuz meydana gelir.

Bakterilerin çoğu hazır organik maddelerle beslenir. Bunlardan yalnızca birkaçı (mavi-yeşil veya siyanobakteriler) inorganik maddelerden organik maddeler oluşturma yeteneğine sahiptir. Dünya atmosferindeki oksijenin birikmesinde önemli rol oynadılar.

Bakteriler dışarıdan madde emer, moleküllerini parçalara ayırır, bu parçalardan kabuklarını toplayıp içeriklerini yenilerler (böylece büyürler) ve gereksiz molekülleri dışarı atarlar. Bakterinin kabuğu ve zarı, yalnızca gerekli maddeleri emmesine izin verir.

Eğer bir bakterinin kabuğu ve zarı tamamen geçirimsiz olsaydı, hücrenin içine hiçbir madde giremezdi. Eğer tüm maddelere karşı geçirgen olsaydı, hücrenin içeriği bakterinin yaşadığı ortamla, yani çözeltiyle karışırdı. Bakterilerin hayatta kalabilmesi için gerekli maddelerin geçmesine izin veren ancak gereksiz maddelerin geçmesine izin vermeyen bir kabuğa ihtiyacı vardır.

Bakteri yakınında bulunan besinleri emer. Sonra ne olur? Bağımsız olarak hareket edebiliyorsa (kamçıyı hareket ettirerek veya mukusu geri iterek), gerekli maddeleri bulana kadar hareket eder.

Hareket edemiyorsa, difüzyonun (bir maddenin moleküllerinin başka bir maddenin moleküllerinin kalınlığına nüfuz etme yeteneği) gerekli molekülleri kendisine getirmesini bekler.

Bakteriler, diğer mikroorganizma gruplarıyla birlikte çok büyük kimyasal işler gerçekleştirirler. Çeşitli bileşikleri dönüştürerek yaşamları için gerekli olan enerji ve besin maddelerini alırlar. Bakterilerde metabolik süreçler, enerji elde etme yöntemleri ve vücutlarındaki maddeleri oluşturmak için malzeme ihtiyaçları çeşitlilik gösterir.

Diğer bakteriler vücuttaki organik maddelerin sentezi için gerekli olan karbon ihtiyaçlarının tamamını inorganik bileşikler pahasına karşılarlar. Onlara ototrof denir. Ototrofik bakteriler inorganik maddelerden organik maddeleri sentezleme yeteneğine sahiptir. Aralarında:

Kemosentez

Radyant enerjinin kullanımı karbondioksit ve sudan organik madde yaratmanın en önemli yoludur ancak tek yolu değildir. Bakterilerin böyle bir sentez için enerji kaynağı olarak güneş ışığını değil, bazı inorganik bileşiklerin (hidrojen sülfür, kükürt, amonyak, hidrojen, nitrik asit, demir bileşikleri) oksidasyonu sırasında organizma hücrelerinde oluşan kimyasal bağların enerjisini kullandıkları bilinmektedir. demir ve manganez. Bu kimyasal enerjiyi kullanarak oluşan organik maddeyi vücut hücrelerini oluşturmak için kullanırlar. Bu nedenle bu sürece kemosentez denir.

Kemosentetik mikroorganizmaların en önemli grubu nitrifikasyon bakterileridir. Bu bakteriler toprakta yaşar ve organik kalıntıların çürümesi sırasında oluşan amonyağı nitrik asite oksitler. İkincisi toprağın mineral bileşikleriyle reaksiyona girerek nitrik asit tuzlarına dönüşür. Bu süreç iki aşamada gerçekleşir.

Demir bakterileri demirli demiri oksit demire dönüştürür. Ortaya çıkan demir hidroksit çöker ve sözde bataklık demir cevherini oluşturur.

Bazı mikroorganizmalar moleküler hidrojenin oksidasyonu nedeniyle var olur ve böylece ototrofik bir beslenme yöntemi sağlanır.

Hidrojen bakterilerinin karakteristik bir özelliği, organik bileşiklerle sağlandığında ve hidrojenin yokluğunda heterotrofik bir yaşam tarzına geçebilme yeteneğidir.

Bu nedenle kemoototroflar, gerekli organik bileşikleri inorganik maddelerden bağımsız olarak sentezledikleri ve bunları heterotroflar gibi diğer organizmalardan hazır olarak almadıkları için tipik ototroflardır. Kemoototrofik bakteriler, bir enerji kaynağı olarak ışıktan tamamen bağımsız olmaları nedeniyle fototrofik bitkilerden farklıdır.

Bakteriyel fotosentez

Spesifik pigmentler - bakteriyoklorofiller içeren bazı pigment içeren kükürt bakterileri (mor, yeşil), vücutlarındaki hidrojen sülfürün parçalandığı ve karşılık gelen bileşikleri geri yüklemek için hidrojen atomlarını serbest bıraktığı güneş enerjisini emebilir. Bu sürecin fotosentezle pek çok ortak yanı vardır ve yalnızca mor ve yeşil bakterilerde hidrojen donörünün hidrojen sülfit (bazen karboksilik asitler) ve yeşil bitkilerde ise su olmasıyla farklılık gösterir. Her ikisinde de hidrojenin ayrılması ve transferi, emilen güneş ışınlarının enerjisi nedeniyle gerçekleştirilir.

Oksijen açığa çıkmadan gerçekleşen bu bakteriyel fotosenteze fotoredüksiyon denir. Karbondioksitin fotoredüksiyonu, hidrojenin sudan değil hidrojen sülfürden aktarılmasıyla ilişkilidir:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Kemosentezin ve bakteriyel fotosentezin gezegensel ölçekte biyolojik önemi nispeten küçüktür. Doğadaki kükürt döngüsü sürecinde yalnızca kemosentetik bakteriler önemli bir rol oynar. Yeşil bitkiler tarafından sülfürik asit tuzları şeklinde emilen sülfür indirgenir ve protein moleküllerinin bir parçası haline gelir. Ayrıca, ölü bitki ve hayvan kalıntıları paslandırıcı bakteriler tarafından yok edildiğinde, kükürt bakterileri tarafından serbest kükürde (veya sülfürik asit) oksitlenen ve toprakta bitkilerin erişebileceği sülfitler oluşturan hidrojen sülfit formunda kükürt açığa çıkar. Kemo ve fotoototrofik bakteriler nitrojen ve kükürt döngüsünde gereklidir.

Sporlanma

Sporlar bakteri hücresinin içinde oluşur. Sporlanma süreci sırasında bakteri hücresi bir takım biyokimyasal işlemlerden geçer. İçerisindeki serbest su miktarı azalır ve enzimatik aktivite azalır. Bu, sporların olumsuz çevre koşullarına (yüksek sıcaklık, yüksek tuz konsantrasyonu, kurutma vb.) karşı direncini sağlar. Sporlanma yalnızca küçük bir bakteri grubunun karakteristik özelliğidir.

Sporlar bakterilerin yaşam döngüsünde isteğe bağlı bir aşamadır. Sporülasyon yalnızca besin eksikliği veya metabolik ürünlerin birikmesiyle başlar. Spor şeklindeki bakteriler uzun süre uykuda kalabilir. Bakteri sporları uzun süreli kaynamaya ve çok uzun süre donmaya dayanabilir. Uygun koşullar oluştuğunda spor filizlenir ve yaşayabilir hale gelir. Bakteri sporları, olumsuz koşullarda hayatta kalabilmek için bir adaptasyondur.

Üreme

Bakteriler bir hücreyi ikiye bölerek çoğalırlar. Belli bir büyüklüğe ulaşan bakteri iki özdeş bakteriye bölünür. Daha sonra her biri beslenmeye başlar, büyür, bölünür vb.

Hücre uzamasından sonra yavaş yavaş enine bir septum oluşur ve ardından yavru hücreler ayrılır; Birçok bakteride, belirli koşullar altında, bölündükten sonra hücreler karakteristik gruplar halinde birbirine bağlı kalır. Bu durumda bölme düzleminin yönüne ve bölme sayısına bağlı olarak farklı şekiller ortaya çıkar. Bakterilerde tomurcuklanarak üreme bir istisnadır.

Uygun koşullar altında birçok bakteride hücre bölünmesi her 20-30 dakikada bir gerçekleşir. Bu kadar hızlı üreme ile bir bakterinin 5 günde meydana gelen yavruları, tüm denizleri ve okyanusları doldurabilecek bir kütle oluşturabilmektedir. Basit bir hesaplama, günde 72 neslin (720.000.000.000.000.000.000 hücre) oluşabileceğini göstermektedir. Ağırlığa dönüştürülürse - 4720 ton. Ancak doğada bu olmaz, çünkü bakterilerin çoğu güneş ışığının, kurumanın, yiyecek eksikliğinin, 65-100°C'ye ısınmanın etkisi altında, türler arasındaki mücadele vb. sonucunda hızla ölür.

Yeterli besini emen bakteri (1), boyut olarak (2) büyür ve üremeye (hücre bölünmesi) hazırlanmaya başlar. DNA'sı (bakteride DNA molekülü bir halka şeklinde kapalıdır) iki katına çıkar (bakteri bu molekülün bir kopyasını üretir). Her iki DNA molekülü de (3,4) kendilerini bakterinin duvarına bağlı bulur ve bakteri uzadıkça ayrılır (5,6). Önce nükleotid bölünür, sonra sitoplazma.

İki DNA molekülünün ayrılmasından sonra bakteri üzerinde bir daralma meydana gelir ve bu daralma, bakterinin gövdesini yavaş yavaş her biri bir DNA molekülü içeren iki parçaya böler (7).

(Bacillus subtilis'te) iki bakteri birbirine yapışarak aralarında bir köprü oluşur (1,2).

Jumper, DNA'yı bir bakteriden diğerine taşır (3). Bir bakteride DNA molekülleri iç içe geçer, bazı yerlerde birbirine yapışır (4) ve ardından bölümler değişir (5).

Bakterilerin doğadaki rolü

Girdap

Bakteriler doğadaki maddelerin genel döngüsünün en önemli halkasıdır. Bitkiler topraktaki karbondioksit, su ve mineral tuzlarından karmaşık organik maddeler oluşturur. Bu maddeler ölü mantarlar, bitkiler ve hayvan cesetleriyle birlikte toprağa geri döner. Bakteriler karmaşık maddeleri basit maddelere ayırır ve bunlar daha sonra bitkiler tarafından kullanılır.

Bakteriler ölü bitki ve hayvan cesetlerindeki karmaşık organik maddeleri, canlı organizmaların dışkılarını ve çeşitli atıklarını yok eder. Bu organik maddelerle beslenen saprofit çürük bakteriler onları humusa dönüştürür. Bunlar gezegenimizin bir nevi emirleri. Böylece bakteriler doğadaki madde döngüsüne aktif olarak katılmaktadır.

Toprak oluşumu

Bakteriler hemen hemen her yere dağıldıkları ve çok sayıda oluştukları için doğada meydana gelen çeşitli süreçleri büyük ölçüde belirlerler. Sonbaharda ağaçların ve çalıların yaprakları düşer, çimlerin yer üstü sürgünleri ölür, eski dallar dökülür ve zaman zaman yaşlı ağaçların gövdeleri düşer. Bütün bunlar yavaş yavaş humusa dönüşüyor. 1 cm3'te. Orman toprağının yüzey tabakası, çeşitli türlerden yüz milyonlarca saprofitik toprak bakterisini içerir. Bu bakteriler humusu bitki kökleri tarafından topraktan emilebilecek çeşitli minerallere dönüştürür.

Bazı toprak bakterileri, havadaki nitrojeni hayati işlemlerde kullanarak emebilir. Azot sabitleyen bu bakteriler bağımsız olarak yaşar veya baklagil bitkilerinin köklerine yerleşir. Baklagillerin köklerine nüfuz eden bu bakteriler, kök hücrelerinin büyümesine ve üzerlerinde nodül oluşumuna neden olur.

Bu bakteriler bitkilerin kullandığı nitrojen bileşiklerini üretir. Bakteriler karbonhidratları ve mineral tuzlarını bitkilerden elde ederler. Dolayısıyla baklagil bitkisi ile nodül bakterileri arasında hem birine hem de diğerine faydalı olan yakın bir ilişki vardır. Bu olaya simbiyoz denir.

Nodül bakterileri ile simbiyoz sayesinde baklagil bitkileri toprağı azotla zenginleştirerek verimin artmasına yardımcı olur.

Doğada dağılım

Mikroorganizmalar her yerde bulunur. Bunun tek istisnası, aktif volkanların kraterleri ve patlayan atom bombalarının merkez üslerindeki küçük alanlardır. Ne Antarktika'nın düşük sıcaklıkları, ne kaynayan gayzer akıntıları, ne tuz havuzlarındaki doymuş tuz çözeltileri, ne dağ zirvelerinin güçlü güneş ışığı, ne de nükleer reaktörlerin şiddetli ışınlaması mikrofloranın varlığını ve gelişimini engellemez. Tüm canlılar mikroorganizmalarla sürekli etkileşim halindedir ve genellikle onların yalnızca depoları değil aynı zamanda dağıtıcıları da olurlar. Mikroorganizmalar gezegenimizin yerlileridir ve en inanılmaz doğal substratları aktif olarak keşfederler.

Toprak mikroflorası

Topraktaki bakteri sayısı son derece fazladır; gram başına yüz milyonlarca ve milyarlarca birey. Toprakta su ve havadan çok daha fazlası var. Topraktaki toplam bakteri sayısı değişir. Bakteri sayısı toprağın türüne, durumuna ve katmanların derinliğine bağlıdır.

Toprak parçacıklarının yüzeyinde mikroorganizmalar küçük mikrokoloniler halinde (her biri 20-100 hücre) bulunur. Genellikle organik madde pıhtılarının kalınlığında, yaşayan ve ölmekte olan bitki köklerinde, ince kılcal damarlarda ve iç topaklarda gelişirler.

Toprak mikroflorası çok çeşitlidir. Burada farklı fizyolojik bakteri grupları vardır: çürüme bakterileri, nitrifikasyon bakterileri, nitrojen sabitleyici bakteriler, kükürt bakterileri vb. Bunların arasında aeroblar ve anaeroblar, spor ve spor olmayan formlar vardır. Mikroflora toprak oluşumundaki faktörlerden biridir.

Toprakta mikroorganizmaların gelişme alanı, canlı bitkilerin köklerine bitişik bölgedir. Buna rizosfer denir ve içinde bulunan mikroorganizmaların toplamına rizosfer mikroflorası denir.

Rezervuarların mikroflorası

Su, mikroorganizmaların çok sayıda geliştiği doğal bir ortamdır. Bunların büyük kısmı suya topraktan giriyor. Sudaki bakteri sayısını ve içindeki besin maddelerinin varlığını belirleyen bir faktör. En temiz sular artezyen kuyularından ve kaynaklardan gelmektedir. Açık rezervuarlar ve nehirler bakteri açısından çok zengindir. En fazla sayıda bakteri kıyıya yakın suyun yüzey katmanlarında bulunur. Kıyıdan uzaklaştıkça ve derinlik arttıkça bakteri sayısı azalır.

Temiz su ml'sinde 100-200 bakteri, kirli su ise 100-300 bin ve daha fazla bakteri içerir. Dipteki çamurda, özellikle bakterilerin film oluşturduğu yüzey tabakasında çok sayıda bakteri bulunur. Bu film, hidrojen sülfürü sülfürik asite oksitleyen ve böylece balıkların ölmesini önleyen çok sayıda kükürt ve demir bakterisi içerir. Siltte daha çok spor taşıyan formlar bulunurken, suda spor taşımayan formlar çoğunluktadır.

Tür kompozisyonu açısından suyun mikroflorası toprağın mikroflorasına benzer, ancak kendine özgü formları da vardır. Suya giren çeşitli atıkları yok eden mikroorganizmalar, suyun biyolojik olarak arıtılması adı verilen işlemi yavaş yavaş gerçekleştirir.

Hava mikroflorası

Havanın mikroflorası, toprak ve suyun mikroflorasından daha az sayıdadır. Bakteriler tozla birlikte havaya yükselir, bir süre orada kalabilir, daha sonra yeryüzüne yerleşerek beslenme yetersizliğinden veya ultraviyole ışınlarının etkisi altında ölürler. Havadaki mikroorganizmaların sayısı coğrafi bölgeye, araziye, yılın zamanına, toz kirliliğine vb. bağlıdır. Her toz zerresi mikroorganizmaların taşıyıcısıdır. Bakterilerin çoğu endüstriyel işletmelerin üzerindeki havada bulunmaktadır. Kırsal bölgelerde hava daha temizdir. En temiz hava ormanların, dağların ve karlı alanların üzerindedir. Havanın üst katmanları daha az mikrop içerir. Havanın mikroflorası, ultraviyole ışınlarına karşı diğerlerinden daha dirençli olan birçok pigmentli ve spor taşıyan bakteri içerir.

İnsan vücudunun mikroflorası

Tamamen sağlıklı olsa bile insan vücudu her zaman mikrofloranın taşıyıcısıdır. İnsan vücudu hava ve toprakla temas ettiğinde, patojenik olanlar (tetanoz basili, gazlı kangren vb.) dahil olmak üzere çeşitli mikroorganizmalar giysilere ve cilde yerleşir. İnsan vücudunun en sık maruz kalan kısımları kontaminedir. Ellerde E. coli ve stafilokoklar bulunur. Ağız boşluğunda 100'ün üzerinde mikrop türü bulunmaktadır. Ağız, sıcaklığı, nemi ve besin kalıntılarıyla mikroorganizmaların gelişimi için mükemmel bir ortamdır.

Mide asidik bir reaksiyona sahiptir, dolayısıyla içindeki mikroorganizmaların çoğu ölür. İnce bağırsaktan başlayarak reaksiyon alkali hale gelir, yani. mikroplara elverişlidir. Kalın bağırsaktaki mikroflora çok çeşitlidir. Her yetişkin dışkıyla günde yaklaşık 18 milyar bakteri salgılar. dünya üzerindeki insanlardan daha fazla birey.

Dış ortama bağlı olmayan iç organlar (beyin, kalp, karaciğer, mesane vb.) genellikle mikroplardan arındırılmıştır. Mikroplar bu organlara ancak hastalık sırasında girer.

Madde döngüsündeki bakteriler

Genel olarak mikroorganizmalar ve özel olarak bakteriler, bitkilerin veya hayvanların tamamen erişemeyeceği kimyasal dönüşümleri gerçekleştirerek, Dünya üzerindeki biyolojik açıdan önemli madde döngülerinde büyük bir rol oynarlar. Element döngüsünün farklı aşamaları, farklı türdeki organizmalar tarafından gerçekleştirilir. Her bir organizma grubunun varlığı, diğer gruplar tarafından gerçekleştirilen elementlerin kimyasal dönüşümüne bağlıdır.

Nitrojen döngüsü

Azotlu bileşiklerin döngüsel dönüşümü, biyosferdeki farklı beslenme ihtiyaçları olan organizmalara gerekli azot formlarının sağlanmasında birincil rol oynar. Toplam nitrojen fiksasyonunun %90'ından fazlası belirli bakterilerin metabolik aktivitesinden kaynaklanmaktadır.

Karbon döngüsü

Organik karbonun karbondioksite biyolojik dönüşümü, moleküler oksijenin indirgenmesiyle birlikte, çeşitli mikroorganizmaların ortak metabolik aktivitesini gerektirir. Birçok aerobik bakteri, organik maddelerin tamamen oksidasyonunu gerçekleştirir. Aerobik koşullar altında, organik bileşikler başlangıçta fermantasyon yoluyla parçalanır ve inorganik hidrojen alıcılarının (nitrat, sülfat veya C02) mevcut olması durumunda, fermantasyonun organik son ürünleri anaerobik solunum yoluyla daha da oksitlenir.

Kükürt döngüsü

Kükürt, canlı organizmalar için esas olarak çözünebilir sülfatlar veya indirgenmiş organik kükürt bileşikleri formunda mevcuttur.

Demir döngüsü

Bazı tatlı su kütleleri yüksek konsantrasyonlarda indirgenmiş demir tuzları içerir. Bu gibi yerlerde, indirgenmiş demiri oksitleyen demir bakterileri gibi spesifik bir bakteriyel mikroflora gelişir. Bataklıktaki demir cevherlerinin ve demir tuzları bakımından zengin su kaynaklarının oluşumuna katılırlar.

Bakteriler, yaklaşık 3,5 milyar yıl önce Archean'da ortaya çıkan en eski organizmalardır. Yaklaşık 2,5 milyar yıl boyunca Dünya'ya hakim oldular, biyosferi oluşturdular ve oksijen atmosferinin oluşumuna katıldılar.

Bakteriler en basit yapılı canlı organizmalardan biridir (virüsler hariç). Bunların Dünya'da ortaya çıkan ilk organizmalar olduğuna inanılıyor.

Şu anda Dünya'da 2,5 milyondan fazla canlı organizma türü tanımlanmıştır. Bununla birlikte, birçok mikroorganizma, böcek vb. türü dikkate alınmadığından, Dünya üzerindeki türlerin gerçek sayısı birkaç kat daha fazladır. Ayrıca mevcut tür kompozisyonunun, yaşamın Dünya'daki varlığı sırasındaki tür çeşitliliğinin yalnızca %5'i kadar olduğuna inanılmaktadır.
Canlı organizmaların bu çeşitliliğini organize etmek için sistematik, sınıflandırma ve taksonomiden yararlanılır.

Taksonomi - Mevcut ve soyu tükenmiş organizmaların tanımlanması, belirlenmesi ve taksonlara göre sınıflandırılmasıyla ilgilenen bir biyoloji dalı.
sınıflandırma - tüm canlı organizmalar kümesinin belirli bir hiyerarşik olarak alt gruplar sistemine - taksonlara göre dağılımı.
Taksonomi - Sınıflandırmanın teorik temellerini geliştiren bir taksonomi bölümü. Takson, insan tarafından yapay olarak tanımlanan, şu ya da bu derecede akrabalık derecesine sahip ve aynı zamanda şu ya da bu düzeyde belirli bir taksonomik kategoriye atanabilecek kadar izole edilmiş bir organizmalar grubudur.

Modern sınıflandırmada taksonların aşağıdaki hiyerarşisi vardır:

krallık;
bölüm (hayvan taksonomisini yazın);
Sınıf;
düzen (hayvanların taksonomisindeki sıra);
aile;

Ek olarak, ara taksonlar da ayırt edilir: süper ve alt krallıklar, üst ve alt bölümler, üst ve alt sınıflar vb.

Canlı organizmaların taksonomisi sürekli değişmekte ve güncellenmektedir. Şu anda şöyle görünüyor:

Hücresel olmayan formlar

Krallık Virüsleri

Hücresel formlar

Prokaryota Krallığı:

krallık Bakteriler ( Bakteriler, Bakteriobionta),
krallık Arkebakteriler ( Arkebakteriler, Arkebakteriobionta),
krallık Prokaryotik algler

bölüm Mavi-yeşil algler veya Cyanea ( Siyanobionta);
bölüm Proklorofit algleri veya Proklorofitler ( Proklorofit).

Süper Krallık Ökaryotları (Eycariota)

Bitkiler Krallığı ( Vegetabilia, Phitobiota veya Plantae):

Bagryanka alt krallığı ( Rodobionta);
alt krallık Gerçek algler ( Phycobionta);
alt krallık Daha yüksek bitkiler ( Embriyobiyota);

Mantar Krallığı ( Mantarlar, Mycobionta, Mycetalia veya Mycota):

alt krallık Alt mantarlar (tek hücreli) ( Miksobionta);
alt krallık Yüksek mantarlar (çok hücreli) ( Mikobiyota);

krallık Hayvanlar ( Animalia, Zoobionta)

alt krallık Protozoa veya Tek Hücreli ( Protozoa, Protozoobionta);
alt krallık Çok Hücreli ( Metazoa, Metazoobionta).

Bir dizi bilim adamı, Prokaryotların süper krallığında, üç alt krallığı içeren bir Drobyanka krallığını ayırt ediyor: Bakteriler, Arkebakteriler ve Siyanobakteriler.

Virüsler, bakteriler, mantarlar, likenler

Virüs krallığı

Virüsler iki biçimde bulunur: dinlenmede(hücre dışı), canlı sistemler olarak özellikleri ortaya çıkmadığında ve hücre içi virüsler çoğaldığında. Basit virüsler (örneğin tütün mozaik virüsü) bir nükleik asit molekülünden ve bir protein kabuğundan oluşur. kapsid.

Kapsid proteinleri ve nükleik asitin yanı sıra bazı daha karmaşık virüsler (grip, herpes vb.) bir lipoprotein membranı, karbonhidratlar ve bir dizi enzim içerebilir. Proteinler nükleik asitleri korur ve virüslerin enzimatik ve antijenik özelliklerini belirler. Kapsidin şekli çubuk şeklinde, filamentli, küresel vb. olabilir.

Virüste bulunan nükleik asite bağlı olarak RNA içeren ve DNA içeren virüsler ayırt edilir. Nükleik asit, genellikle kapsid proteinlerinin yapısı hakkında genetik bilgi içerir. Tek veya çift sarmallı DNA, tek veya çift sarmallı RNA şeklinde doğrusal veya dairesel olabilir.

AIDS'e (edinilmiş bağışıklık yetersizliği sendromu) neden olan virüs, vücudun bağışıklığını sağlayan kan hücrelerine saldırır. Sonuç olarak bir AIDS hastası herhangi bir enfeksiyondan ölebilir. AIDS virüsleri cinsel ilişki sırasında, enjeksiyon veya operasyonlar sırasında sterilizasyon şartlarına uyulmadığı takdirde insan vücuduna girebilmektedir. AIDS'in önlenmesi gündelik seksten kaçınmak, prezervatif kullanmak ve tek kullanımlık şırınga kullanmaktan oluşur.

Bakteriler

Tüm prokaryotlar aynı krallık Drobyanka'ya aittir. Bakteriler ve mavi-yeşil algler içerir.

Bakterilerin yapısı ve aktivitesi.

Prokaryotik hücrelerin çekirdeği yoktur, DNA'nın sitoplazmada bulunduğu bölgeye nükleoid denir, tek DNA molekülü halka şeklinde kapalıdır ve proteinlerle bağlantısı yoktur, hücreler ökaryotik hücrelerden daha küçüktür, hücre duvarı şunları içerir: bir glikopeptid - murein, hücre duvarının üstünde koruyucu bir işlev gören bir mukoza tabakası bulunur, membran organelleri yoktur (kloroplastlar, mitokondri, endoplazmik retikulum, Golgi kompleksi), işlevleri plazma zarının istilaları ile gerçekleştirilir (mezozomlar), ribozomlar küçüktür, mikrotübüller yoktur, bu nedenle sitoplazma hareketsizdir, merkezcil ve iğ yoktur, kirpikler ve flagella özel bir yapıya sahiptir. Hücre bölünmesi daralma ile gerçekleştirilir (mitoz veya mayoz yoktur). Bunun öncesinde DNA replikasyonu gerçekleşir, daha sonra iki kopya birbirinden ayrılır ve büyüyen hücre zarı tarafından taşınır.

Üç bakteri grubu vardır: arkebakteriler, öbakteriler ve siyanobakteriler.

Arkebakteriler- eski bakteriler (metan üreten vb., toplamda yaklaşık 40 tür bilinmektedir). Prokaryotlarla ortak yapısal özelliklere sahiptirler, ancak bazı fizyolojik ve biyokimyasal özellikler bakımından öbakterilerden önemli ölçüde farklılık gösterirler. Öbakteriler- gerçek bakteriler, evrimsel açıdan daha sonraki bir form. Siyanobakteriler (siyanobakteriler, mavi-yeşil algler)- yüksek bitkiler ve algler gibi moleküler oksijen salınımıyla fotosentez yapan fototrofik prokaryotik organizmalar.

Hücrelerin şekline bağlı olarak aşağıdaki bakteri grupları ayırt edilir: küresel - kok, Çubuk şekilli - basil, kemerli - vibriolar, sarmal - spirilla ve spiroketler. Birçok bakteri flagella veya hücre kasılması nedeniyle bağımsız hareket etme yeteneğine sahiptir. Bakteriler tek hücreli organizmalardır. Bazıları koloni oluşturma yeteneğine sahiptir ancak içlerindeki hücreler birbirlerinden bağımsız olarak var olurlar.

Olumsuz koşullar altında bazı bakteriler, sitoplazmanın bir kısmı ile bir DNA molekülünün etrafında yoğun bir kabuk oluşması nedeniyle spor oluşturma yeteneğine sahiptir. Bakteri sporları bitkilerde ve mantarlarda olduğu gibi üremeye değil, vücudu olumsuz koşulların (kuraklık, sıcaklık vb.) etkilerinden korumaya hizmet eder.

Oksijenle ilgili olarak bakteriler ikiye ayrılır: aeroblar(mutlaka oksijen gerektiren), anaeroblar(oksijen varlığında ölmek) ve isteğe bağlı formlar.

Bakteriler beslenme şekillerine göre ikiye ayrılır. ototrofik(Karbon kaynağı olarak karbondioksit kullanılır) ve heterotrofik(organik maddeler kullanın). Ototroflar sırasıyla ikiye ayrılır: fototroflar(güneş ışığından enerji kullanın) ve kemotroflar(inorganik maddelerin oksidasyon enerjisini kullanın). Fototroflar şunları içerir: siyanobakteriler(mavi-yeşil algler) bitkiler gibi fotosentez yapan, oksijen salan ve yeşil ve mor bakteriler Oksijen açığa çıkarmadan fotosentez yapanlar. Kemotroflar inorganik maddeleri oksitler ( nitrifikasyon bakterileri, nitrojen sabitleyici bakteriler, demir bakterileri, kükürt bakterileri vb.).

Bakterilerin üremesi.

Bakteriler eşeysiz olarak çoğalır - hücre bölünmesi(prokaryotlarda mitoz ve mayoz yoktur) daralma veya septa yardımıyla, tomurcuklanarak daha az sıklıkla. Bu işlemlerden önce dairesel DNA molekülünün ikiye katlanması gelir.

Ayrıca bakteriler cinsel bir süreçle de karakterize edilir. birleşme. İki hücre arasında oluşturulan özel bir kanal aracılığıyla konjugasyon sırasında, bir hücrenin DNA parçası başka bir hücreye aktarılır, yani her iki hücrenin DNA'sında bulunan kalıtsal bilgiler değişir. Bakteri sayısı artmadığı için doğruluk adına “cinsel üreme” değil “cinsel süreç” kavramı kullanılmaktadır.

Bakterilerin doğadaki rolü ve insanlar için önemi

Bakteriler çok çeşitli metabolizmaları sayesinde çok çeşitli çevresel koşullarda var olabilir: su, hava, toprak, canlı organizmalar. Petrol, kömür, turba, doğalgazın oluşumunda, toprak oluşumunda, doğadaki azot, fosfor, kükürt ve diğer elementlerin döngülerinde bakterilerin rolü büyüktür. Saprotrofik bakteriler bitki ve hayvanların organik kalıntılarının ayrışmasına ve bunların CO 2, H 2 O, H 2 S, NH 3 ve diğer inorganik maddelere mineralizasyonuna katılır. Mantarlarla birlikte ayrıştırıcılardır. Nodül bakterileri(azot sabitleme) baklagil bitkileri ile bir simbiyoz oluşturur ve atmosferik nitrojenin bitkilerin kullanabileceği mineral bileşiklere sabitlenmesine katılır. Bitkilerin kendileri bu yeteneğe sahip değildir.

İnsanlar bakterileri mikrobiyolojik sentezlerde, kanalizasyon arıtma tesislerinde, bir dizi ilaç (streptomisin) üretmek için, günlük yaşamda ve gıda endüstrisinde (fermente süt ürünleri üretimi, şarap yapımı) kullanır.

krallık mantarları

Mantarların genel özellikleri. Mantarlar, yaklaşık 100 bin türden oluşan özel bir krallığa ayrılmıştır.

Mantarlar ve bitkiler arasındaki farklar:

heterotrofik beslenme şekli
besin glikojeninin depolanması
hücre duvarlarında kitin bulunması

Mantarlar ve hayvanlar arasındaki farklar:

sınırsız büyüme
gıdanın emme yoluyla emilmesi
sporları kullanarak üreme
hücre duvarının varlığı
aktif olarak hareket etme yeteneğinin eksikliği
Mantarların yapısı tek hücreli formlardan karmaşık başlık formlarına kadar çeşitlilik gösterir.

Likenler

Likenlerin yapısı. Likenlerin 20 binden fazla türü vardır. Bunlar bir mantar ve bir algden oluşan simbiyotik organizmalardır. Ayrıca likenler morfolojik ve fizyolojik açıdan bütünleyici bir organizmadır. Likenin gövdesi, aralarında alglerin (yeşil veya mavi-yeşil) bulunduğu iç içe geçmiş mantar hiphalarından oluşur. Algler organik maddeleri sentezler ve mantarlar su ve mineral tuzlarını emer. Vücut yapısına bağlı olarak ( tahalli ) üç grup liken vardır: ölçek , veya kortikal(thallus, alt tabaka ile sıkı bir şekilde birleşen plak veya kabuk görünümüne sahiptir); yaprak şeklinde (alt tabakaya hif demetleri ile tutturulmuş plakalar şeklinde); gür (gövdeler veya şeritler şeklinde, genellikle dallanmış ve alt tabaka ile yalnızca tabanda kaynaşmış). Likenler son derece yavaş büyürler; yılda yalnızca birkaç milimetre.

Likenlerin çoğaltılması cinsel olarak (mantar bileşeni nedeniyle) veya aseksüel olarak (spor oluşumu veya thallus parçalarının kırılması) gerçekleştirilir.
Likenlerin anlamı. Likenler "ikili" doğaları nedeniyle çok dayanıklıdır. Bu, hem ototrofik hem de heterotrofik beslenme olasılığının yanı sıra vücudun ciddi şekilde susuz kaldığı askıya alınmış bir animasyon durumuna düşme yeteneği ile açıklanmaktadır. Bu durumda likenler, çeşitli olumsuz çevresel faktörlerin (şiddetli aşırı ısınma veya hipotermi, neredeyse tamamen nem yokluğu vb.) etkilerini tolere edebilir. Biyolojik özellikler likenlerin en elverişsiz habitatları kolonileştirmesine olanak tanır. Genellikle belirli bir arazi alanına yerleşmenin, kayaları yok etmenin ve daha sonra diğer organizmalar tarafından kolonileştirilen birincil toprak katmanını oluşturmanın öncüleridirler.
Aynı zamanda likenler, çeşitli kimyasalların neden olduğu çevre kirliliğine karşı da oldukça hassastır ve bu da onların gıda olarak kullanılmasına olanak sağlar. biyoindikatörlerÇevre koşulları.
Likenler ilaç, turnusol, tanen ve boya elde etmek için kullanılır. Ren geyiği yosunu (ren geyiği yosunu) ren geyiğinin ana besinidir. Bazı insanlar likenleri yiyecek olarak yerler. Likenlerin büyümesi çok yavaş olduğundan onu korumak için önlemler gereklidir: geyik otlatmanın düzenlenmesi, araçların düzenli hareketi vb.

TEORİK MALZEME
BAKTERİLER KRALLIĞI (= c. prokaryotlar).

Tek hücrelidirler mikroskobik oluşturulmuş bir çekirdeğe sahip olmayan organizmalar. En eski organizmalar 3 milyar yıldan daha önce ortaya çıktı. Her yere dağıtılır: en önemlisi - toprakta, daha azı - suda, hatta daha azı - havada. Canlı organizmalarda bunlardan birçoğu var

1. Hücre yapısı:

Hücre, bir plazma zarı ve ardından bir hücre duvarı ile kaplıdır ( Mureina).

Çoğunun hücreyi kurumasını önleyen ve toksinler içeren bir mukoza kapsülü vardır;

Membran organelleri yoktur (işlevleri mezozomlar tarafından gerçekleştirilir - membran istilaları)

Ökaryotik hücrelerdekilerden daha küçük ribozomlar vardır;

- genetik aparat - NÜKLEOİD- proteinlerle ilişkili olmayan dairesel bir DNA molekülü (bir kromozomun işlevini yerine getirir;

Sitoplazmada, bakterilerin bireysel özelliklerini belirleyen küçük DNA molekülleri olan plazmitler vardır.

Hareket organelleri flagella ve silia'dır.

2. Bakterilerin şekilleri

küresel - koklar (streptokoklar, stafilokoklar)

çubuk şeklinde - basiller (patates basili, laktik asit bakterileri)

spiral olarak kıvrılmış - spirilla ve spiroketler (soluk spiroket - frenginin etken maddesi)

virgül şeklinde - vibriolar (Vibrio cholerae)

Yaşam etkinliği

beslenme:

ototroflar

(organik maddeler oluşturur)

heterotroflar

(hazır organik maddelerle besleyin)

fototroflar

kemotroflar

saprofitler

ortakyaşarlar

(güneş enerjisi kullanır)

*siyanobakteriler

(mavi-yeşil algler)

(kimyasal bağların enerjisini kullanın)

bakteri

*demir bakterileri

Saprotroflar

(cansız organik maddelerle beslenir)

*laktik asit bakterisi

(organik kullanın

konakçı vücut maddeleri)

*patojenik bakteri

(diğer organizmaların pahasına, onlara fayda sağlayarak yaşamak)

*nodül bakterileri (baklagil bitkileri ile simbiyoz halinde yaşarlar),

* Escherichia coli (B, K vitaminlerini sentezler)

nefes:

üreme: her 20 dakikada bir yarıya indiriliyor
Sporlanma- anlaşmazlıkların oluşması. Spor - hücrenin yoğun bir zarla kaplı kısmı. Anlam: olumsuz koşullara (soğuk, kuraklık) dayanmak.

Spor onlarca yıl boyunca hareketsiz kalabilir ve su ve rüzgarla taşınabilir. Kurumaktan, soğuktan, sıcaktan korkmuyor. Sporlar için öldürücü faktör doğrudan güneş ışığı veya ultraviyole ışınlarla (UVR) yapay ışınlamadır. Uygun bir ortama maruz kaldığında spordan hızla bir bakteri oluşur.

Bakterilerin anlamı:

fayda:

Besin zincirindeki bağlantı (tek hücreli organizmalar için besin)

Çürüyen bakteriler humus oluşturur

Toprak bakterileri humusu mineral tuzlara dönüştürür

Nodül bakterileri (baklagil bitkilerinin köklerinde), havadaki nitrojeni, kökler tarafından çözünmüş halde emilen tuzlara dönüştürür.

Laktik asit bakterileri süt endüstrisinde, yem silajında kullanılır.

Kükürt yatakları kükürt bakterileri tarafından, demir cevheri yatakları ise demir bakterileri tarafından oluşturulur.

Biyoteknolojide (insülin sentezi)

zarar:

Yiyecekleri, kitap depolarındaki kitapları, yığınlardaki samanları bozuyorlar.

Patojenler hastalıklara neden olur: tifüs, kolera, difteri, tetanoz, tüberküloz, bademcik iltihabı, şarbon, bruselloz, veba, botulizm, boğmaca, zührevi hastalıklar

6. Bakterilerle savaşmanın yolları:

a) UFL işleme;

b) sıcak buhar işlemi;

c) sterilizasyon (basınç altında +1200C'ye ısıtma)

d) dezenfeksiyon (kimyasallarla tedavi - antiseptikler)

e) pastörizasyon - 60-70 0 C'de 20-30 dakika dezenfeksiyon.

f) evde: asetik asitle asitleme, gıdanın tuzlanması, soğutulması ve dondurulması;

g) antibiyotik kullanımı

VİRÜSLER KRALLIĞI

Virüsler (Latince virüs - zehirden), canlı ve cansız madde arasında geçiş formu olan ve hücresel bir yapıya sahip olmayan parçacıklardır.

1892'de açıldı Rus bilim adamı D. Ivanovsky. Tütün mozaik virüsünü keşfetti ve tanımladı. Bu virüs tütüne saldırarak klorofilin yok olmasına ve bazı bölgelerin daha açık renkte görünmesine neden olur.

Cansız maddeden farkları:

Benzer formları kendine yeniden üretme yeteneği (çoğaltma)
kalıtım ve değişkenliğe sahip olmak.

Virüslerin yapısı:

kapsid adı verilen bir protein kabuğunun içine alınmış bir RNA veya DNA molekülü (Şekil 16).

Pirinç. 18 Bakteriyofaj

Hayatın özellikleri

Hücreye nüfuz eden virüs, metabolizmasını değiştirerek tüm aktivitesini viral nükleik asit ve viral üretime yönlendirir. proteinler .
Hücrenin içinde, sentezlenen nükleik asit moleküllerinden ve proteinlerden viral parçacıkların kendiliğinden birleşmesi meydana gelir.
Bazen viral DNA, DNA'ya entegre edilir etki- Hücresel DNA'nın viral DNA üretmesine neden olarak konakçı.
Ölümden önce hücrede çok sayıda viral parçacık sentezlenmeyi başarır. Sonuçta hücre ölür, kabuğu patlar ve virüsler konakçı hücreyi terk eder (Şekil 17).

Viral hastalıklar:

Virüs anlamı:

Biyolojik mutajenler (mutasyonlara neden olur).

Bakteriyofajlar tıpta bakterilere karşı kullanılır.

Genetik mühendisliğinde kullanılır.

Hastalıkların patojenleri.

HIV, insan bağışıklık yetersizliği virüsüdür.

AIDS hastalığı 1981 ve 1983'te keşfedildi. Patojen tespit edildi - HIV. HIV, influenza virüsünün değişkenliğinden 5 kat, hepatit B virüsünün değişkenliğinden 100 kat daha fazla olan benzersiz bir değişkenliğe sahiptir. Virüsün insan popülasyonunda sürekli genetik ve antijenik çeşitliliği, yeni HIV virüslerinin ortaya çıkmasına neden olur. Bu da aşı bulma sorununu önemli ölçüde karmaşık hale getiriyor ve özel AIDS önleme tedbirlerinin uygulanmasını zorlaştırıyor.

AIDS'in kuluçka süresi oldukça uzundur. Yetişkinlerde ortalama 5 yıl. HIV'in insan vücudunda ömür boyu kalabileceği varsayılmaktadır.

HIV enfeksiyonunun bulaşma yolları:

1. Cinsel (sperm ve vajinal salgılarla) - düzenli olmayan bir cinsel partnerle ve eşcinsel ilişkilerle; suni tohumlama ile.

2. Uyuşturucu bağımlıları kontamine tıbbi aletleri kullanırken bir şırınga kullanır.

3. Anneden çocuğa: anne karnında, doğum sırasında, emzirme sırasında.

4. Kan yoluyla: Kan nakli, organ ve doku nakli sırasında.

Virüs, insan bağışıklık sisteminin bağışıklık sistemiyle ilişkili olan kısmına saldırır. T - lenfositler kan, hücresel ve humoral bağışıklık sağlar. Hastalığın sonucunda insan vücudu, normal bağışıklık sisteminin başa çıktığı enfeksiyon ve tümör hastalıklarına karşı savunmasız hale gelir.

AIDS hastalığının aşamaları.

BEN. HIV enfeksiyonu: haftalık ateş, şişmiş lenf düğümleri, döküntü. Bir ay sonra kanda HIV virüsüne karşı antikorlar tespit edilir.

II. Gizli dönem(birkaç haftadan birkaç yıla kadar): mukoza zarında ülserasyonlar, ciltte mantar enfeksiyonları, kilo kaybı, ishal, yüksek vücut ısısı.

III. AIDS: zatürre, tümörler (Kaposi sarkomu), sepsis ve diğer bulaşıcı hastalıklar.

AIDS patojeni şu şekilde öldürülür:

50 - 70o alkol → birkaç saniye.

Kaynatma → anında.

Daha sonra = 56oC → 30 dakika.

Dezenfektanlar (kloramin, çamaşır suyu) → anında.

Gastrointestinal sisteme girerse → sindirim enzimleri ve hidroklorik asit tarafından yok edilir.

OGE formatında test görevleri

Görev 3. Bakteri Krallığı. Virüs Krallığı.

3.1 Bakterilerin oluşturulmuş bir çekirdeği yoktur, bu nedenle şöyle sınıflandırılırlar:

1) ökaryotlar 2) prokaryotlar 3) ototroflar 4) heterotroflar

3.2. Bakteri hücreleri bitki ve hayvan hücrelerinden aşağıdakilerin yokluğunda farklılık gösterir:

1) hücre zarı 2) sitoplazma 3) çekirdek 4) ribozomlar

3.3. Hangi bakteriler “gezegenin hemşireleri” olarak kabul edilir?

1) çürüyen 2) asetik asit 3) laktik asit 4) nodül

3.4. Döngüdeki çoğu bakteri rol oynar

1) organik madde üreticileri 2) organik madde tüketicileri

3) organik madde yok ediciler 4) organik madde yoğunlaştırıcılar

3.5. İLE Luben bakterileri baklagil bitkileri ile simbiyoz yaparak beslenmelerini iyileştirir

1) potasyum 2) fosfor 3) azot 4) kalsiyum

3.6. Bakteriler çoğalır

1) sporlar 2) germ hücrelerinin yardımıyla 3) vejetatif olarak 4) hücre bölünmesiyle

3.7. Beslenme yöntemine göre çoğu bakteri

1) organik madde üreticileri 2) simbiyotik organizmalar

3) inorganik madde tüketicileri 4) organik madde yok edicileri

3.8. Baklagil bitkilerinin köklerinde yaşayan nodül bakterileri

3.9.Bakterinin genetik materyali içinde bulunur

çekirdek 3) birkaç kromozom oluşturdu

dairesel bir DNA molekülünde 4) dairesel bir RNA molekülünde

3.10. Nefes almak için oksijeni kullanan bakterilere denir

3.11. Diğer organizmalarla birlikte yaşayan bakteriler

3.12. Fotosentetik mavi-yeşil siyanobakteriler

3.13. Bakteri sporları sağlar

1) olumsuz koşullara katlanmak 2) cinsel üreme

3) bitkisel üreme 4) eşeysiz üreme

3.14. Resimde hangi biyolojik nesne gösterilmektedir?

1) bakteri hücresi 2) mantar sporu 3) HIV virüsü 4) bitki tohumu

3.15. Ameliyathanede patojen bakterilerle mücadelede hangi yöntem en etkilidir?

1) pastörizasyon 2) düzenli havalandırma

3) ultraviyole ışınlarla ışınlama 4) zeminleri sıcak suyla yıkamak

3.16. Şekilde gösterilen cisim hangi canlılar grubuna aittir?

1) ökaryotlar 2) nanorobotlar 3) prokaryotlar 4) virüsler

Görev 23. Altıdan üç doğru cevabı seçin ve bunların altında belirtildikleri sayıları yazın.

23.1. Saprofitik bakterilerin doğada gelişmesine izin veren koşulları seçin

1) iç yapının karmaşıklığı 4) fotosentez yeteneği

2) metabolizmanın karmaşıklığı 5) iç yapının basitliği

3) hızlı üreme yeteneği 6) organik maddelerle beslenme

23.2. Doğru ifadeleri seçin

1) nodül bakterileri toprağı nitrojenle zenginleştirir

2) bakteriler bitkilerin mineralleri emmesini zorlaştırır

4) çürüyen bakteriler bitki ve hayvanların kalıntılarıyla beslenir

5) Lahana turşusu ve yemin silajı laktik asit bakterilerinden kaynaklanır

6) Yiyeceklerin bozulmasını önlemek için oksijene erişmeleri gerekir

Görev 25. Eşleştirme: İlk sütunun her öğesi için ikinci sütundan karşılık gelen öğeyi seçin.

25.1. Kibrit

Organizmalar Krallığının İşaretleri

1) ökaryotlar

2) ekmek pişirmek için kullanılır A) mantarlar

3) tek hücreli ve çok hücreli B) bakteriler

4)hücrede bir kromozom var

5) bazıları kemosentez ve fotosentez yapabilir

6) çoğu patojendir

25.2. Kibrit

Özellikler Hücre tipi

1) oluşmuş bir çekirdek yok A) prokarytik

2) kromozomlar çekirdekte bulunur B) ökaryotik

3) Golgi aygıtı var

4) Hücrede bir halka kromozomu vardır

5) Mitokondride ATP oluşur

Görev 27. Önerilen listeden seçim yapın ve eksik kelimeleri sayısal işaretlerini kullanarak metne ekleyin. Seçilen kelimelerin numaralarını metindeki boşlukların yerine yazın.

27.1. VİRÜSLER

Virüsler - ---------- (A) canlı organizmaların bazı özelliklerini yalnızca diğer hücrelerde sergileyen yaşam formları. Bir virüs genetik materyalden ve -------(B)'den oluşur. Genetik materyal ------(B): DNA veya RNA tarafından oluşturulur. DNA virüsleri hücreye girdikten sonra DNA'larını hücrenin kendi genetik materyaline entegre eder. RNA içeren virüsler hücreye girdikten sonra önce RNA'larındaki bilgiyi -------(D) ile DNA'ya dönüştürür, daha sonra hücrenin genetik materyaline entegre olur.

Terimlerin listesi:

2) nükleik asit

3) hücre zarı

4) protein kapsid

5) ters transkripsiyon

6) yayın

7) tek hücreli

8) hücresel olmayan

Seçilen sayıları tabloda ilgili harflerin altına yazın. Cevap:

27.2. BAKTERİLER

Bakteriler temel olarak _______(A) organizmalardır. Uygun olmayan koşullar altında ______(B) oluşturabilirler. Birçok bakterinin birlikte hareket ettiği ______(B) vardır. Bu mikroorganizmalardaki kalıtsal bilgiler ______(D) formunda depolanır.

Terimlerin listesi:

2) nükleer madde

3) yalancı ayak

7) tek hücreli

8) çok hücreli

Seçilen sayıları tabloda ilgili harflerin altına yazın.

27.3. BİYOTEKNOLOJİ

Biyoteknoloji, gerekli özelliklere sahip canlı organizmalar yaratmak için biyolojik nesnelerin kullanılması olanaklarını inceleyen bir disiplindir. Bakterilerin genetik aparatının değiştirilmesi alanında en büyük başarılar elde edildi. Bakteriler, bakteri hücrelerinde bulunan küçük dairesel DNA moleküllerini (_______(A) kullanarak genoma yeni genler eklemeyi öğrenmişlerdir. Gerekli _______(B) bunlara "yapıştırılır" ve ardından bakteri kültürüne eklenirler, örneğin _______(B). Bundan sonra hücredeki hibrit dairesel DNA _______(G), düzinelerce kopyasını yeniden üreterek yeni proteinlerin sentezini sağlar. 3.7

AAABBBB

ABAB

Edebiyat

Zayats R.G., Butilovsky V.E., Davydov V.V. Biyoloji. Tüm okul müfredatı tablolar halindedir. Minsk: Açık Kitap, 2016.-448 s.

Zayats R.G., Rachkovskaya I.V., Butilovsky V.E., Davydov V.V. Başvuranlar için Biyoloji: sorular, cevaplar, testler, görevler - Minsk: Unipress, 2011. - 768 s.

“OGE'yi çözeceğim”: biyoloji. Dmitry Gushchin'in eğitim sistemi [Elektronik kaynak] - URL: http:// oge.sdamgia.ru

Biyolojide Birleşik Devlet Sınavının 4 numaralı bloğuna hazırlık teorisi: ile Organik dünyanın sistemi ve çeşitliliği.

Bakteriler

Bakteriler nükleer membranlara, plastidlere, mitokondriye ve diğer membran organellerine sahip olmayan prokaryotik organizmalara aittir. Bir dairesel DNA'nın varlığı ile karakterize edilirler. Bakterilerin boyutu oldukça küçüktür, 0,15-10 mikron. Hücrelerin şekline göre üç ana gruba ayrılabilirler: küresel , veya kok , Çubuk şekilli Ve kıvrımlı . Bakteriler prokaryotlara ait olmalarına rağmen oldukça karmaşık bir yapıya sahiptirler.

Bakterilerin yapısı

Bakteri hücresi birkaç dış katmanla kaplıdır. Hücre duvarı tüm bakteriler için gereklidir ve bakteri hücresinin ana bileşenidir. Bakteriyel hücre duvarı şekil ve sertlik verir ve ayrıca bir dizi önemli işlevi yerine getirir:

hücreyi hasardan korur
metabolizmaya katılır
birçok patojenik bakteri için toksik
ekzotoksinlerin taşınmasına katılır

Bakteri hücre duvarının ana bileşeni polisakkarittir mürein . Hücre duvarının yapısına bağlı olarak bakteriler iki gruba ayrılır: gram pozitif (mikroskopi için preparatlar hazırlanırken Gram ile boyanır) ve gram negatif (bu yöntemle boyanmaz) bakteriler.

Bakteri formları: 1 - mikrokoklar; 2 - diplokok ve tetrakok; 3 - sarsinler; 4 - streptokoklar; 5 - stafilokoklar; 6, 7 - çubuklar veya basiller; 8 - vibriyolar; 9 - sarmal; 10 - spiroketler

Bakteri hücresinin yapısı: I - kapsül; 2 - hücre duvarı; 3 - sitoplazmik membran;4 - nükleoid; 5 - sitoplazma; 6 - kromatoforlar; 7 - tilakoidler; 8 - mesozom; 9 - ribozomlar; 10 - flagella; II - bazal gövde; 12 - içti; 13 - yağ damlaları

Gram pozitif (a) ve gram negatif (b) bakterilerin hücre duvarları: 1 - membran; 2 - mukopeptitler (murein); 3 - lipoproteinler ve proteinler

Bakteriyel hücre zarının yapısının şeması: 1 - sitoplazmik zar; 2 - hücre duvarı; 3 - mikrokapsül; 4 - kapsül; 5 - mukoza tabakası

Bakterilerin üç zorunlu hücresel yapısı vardır:

nükleoid
ribozomlar
sitoplazmik membran (CPM)

Bakterilerin hareket organları, 1 ila 50 veya daha fazla olabilen flagelladır. Koklar flagellanın olmaması ile karakterize edilir. Bakteriler hareket biçimlerini (taksileri) yönlendirme yeteneğine sahiptir.

taksiler Hareket uyaranın kaynağına doğru yönlendirilirse pozitif, hareket uyaranın kaynağına doğru yönlendirilirse negatif olur. Aşağıdaki taksi türleri ayırt edilebilir.

Kemotaksis- Ortamdaki kimyasalların konsantrasyonundaki farklılıklara dayalı hareket.

Aerotaksi- oksijen konsantrasyonlarındaki fark hakkında.

Işığa ve manyetik alana tepki verirken sırasıyla ortaya çıkarlar fototaksi Ve manyetotaksis.

Bakterilerin yapısındaki önemli bir bileşen, plazma zarının türevleridir - pili (villi). Pili, bakterilerin büyük kompleksler halinde füzyonunda, bakterilerin substrata bağlanmasında ve maddelerin taşınmasında rol alır.

Bakterilerin beslenmesi

Beslenme türüne göre bakteriler iki gruba ayrılır: ototrofik ve heterotrofik. Ototrofik bakteriler inorganik maddelerden organik maddeleri sentezler. Ototrofların organik maddeleri sentezlemek için kullandıkları enerjiye bağlı olarak foto (yeşil ve mor kükürt bakterileri) ile kemosentetik bakteriler (nitrifikasyon bakterileri, demir bakterileri, renksiz kükürt bakterileri vb.) arasında ayrım yaparlar. Heterotrofik bakteriler ölü kalıntıların (saprotroflar) veya canlı bitkilerin, hayvanların ve insanların (simbiyotikler) hazır organik maddeleri ile beslenir.

Saprotroflar çürüyen ve fermantasyon bakterilerini içerir. Birincisi nitrojen içeren bileşikleri, ikincisi ise karbon içeren bileşikleri parçalar. Her iki durumda da yaşamları için gerekli olan enerji açığa çıkar.

Azot döngüsünde bakterilerin muazzam önemine dikkat edilmelidir. Yalnızca bakteriler ve siyanobakteriler atmosferik nitrojeni özümseme yeteneğine sahiptir. Daha sonra bakteriler, amonifikasyon (proteinlerin ölü organik maddeden amino asitlere ayrışması, daha sonra amonyak ve diğer basit nitrojen içeren bileşiklere deamine edilmesi), nitrifikasyon (amonyak nitritlere ve nitritler nitratlara oksitlenir) reaksiyonlarını gerçekleştirir. denitrifikasyon (nitratlar nitrojen gazına indirgenir).

Bakterilerin solunumu

Solunum türüne bağlı olarak bakteriler birkaç gruba ayrılabilir:

zorunlu aeroblar: oksijene serbest erişimle büyümek
fakültatif anaeroblar: hem atmosferik oksijene erişimle hem de onun yokluğunda gelişir
zorunlu anaeroblar: ortamda oksijenin tamamen yokluğunda gelişir

Bakteri üremesi

Bakteriler basit ikili hücre bölünmesiyle çoğalırlar. Bundan önce DNA'nın kendi kendini çoğaltması (çoğalması) gelir. Tomurcuklanma bir istisna olarak ortaya çıkar.

Bazı bakterilerde cinsel sürecin basitleştirilmiş biçimleri bulunmuştur. Örneğin E. coli'de cinsel süreç, genetik materyalin bir kısmının doğrudan temasla bir hücreden diğerine aktarıldığı konjugasyona benzer. Bundan sonra hücreler ayrılır. Cinsel sürecin bir sonucu olarak birey sayısı aynı kalır, ancak kalıtsal materyal değişimi meydana gelir, yani genetik rekombinasyon meydana gelir.

Sporülasyon, yalnızca iki tür sporun bilindiği küçük bir bakteri grubunun karakteristiğidir: hücre içinde oluşan endojen ve tüm hücreden oluşan mikrokistler. Bakteri hücresinde sporlar (mikrokistler) oluştuğunda serbest su miktarı azalır, enzimatik aktivite azalır, protoplast büzülür ve çok yoğun bir kabukla kaplanır. Sporlar olumsuz koşullara dayanma yeteneği sağlar. Uzun süreli kurumaya, 100°C'nin üzerinde ısıtmaya ve neredeyse mutlak sıfıra kadar soğumaya dayanabilirler. Normal hallerinde bakteriler kurutulduğunda, doğrudan güneş ışığına maruz kaldığında, sıcaklığı 65-80°C'ye çıkarıldığında vb. kararsız hale gelir. Uygun koşullar altında sporlar şişer ve çimlenerek yeni bir bitkisel bakteri hücresi oluşturur.

Bakterilerin sürekli ölümüne rağmen (onları protozoalarla yeme, yüksek ve düşük sıcaklıklara maruz kalma ve diğer olumsuz faktörler), bu ilkel organizmalar hızlı çoğalma yetenekleri nedeniyle (hücreler her 20-30 dakikada bir bölünebilir) eski çağlardan beri hayatta kalmıştır. Çevresel faktörlere ve yaygın dağılıma son derece dayanıklı sporlar oluştururlar.

Aşılama

Evrim ve vitalizm sorunlarına ilişkin hararetli tartışmaları hatırlayarak, insanların teorik biyolojiye olan ilgisinin, tıp alanındaki yoğun çalışmalar ve vücuttaki fonksiyonel bozukluklar üzerine yapılan ısrarlı çalışmalar sonucunda ortaya çıktığını unutmamalıyız. Biyoloji bilimi teorik olarak ne kadar hızlı gelişirse gelişsin, günlük pratiğin ihtiyaçlarından ne kadar uzaklaşırsa uzaklaşsın, er ya da geç tıbbın ihtiyaçlarına geri dönmek zorunda kaldı.
Teorik bilimin başarılarının tanıtılması uygulamanın hızlı bir şekilde ilerlemesine izin verdiğinden, teorinin incelenmesi hiçbir şekilde soyut ve gerekçesiz bir şey değildir. Ve uygulamalı bilim tamamen ampirik olarak gelişebilse de, teori olmadan bu gelişme çok daha yavaş ve daha belirsizdir.
Örnek olarak bulaşıcı hastalıklarla ilgili çalışmaların tarihini düşünün. 19. yüzyılın başlarına kadar. Gezegenimizde zaman zaman ortaya çıkan veba salgınları veya diğer bulaşıcı hastalıklar sırasında doktorlar aslında tamamen çaresiz kaldı. Çiçek hastalığı insanlığın muzdarip olduğu hastalıklardan biridir. Trajik olan şey, bunun gerçek bir doğal afet gibi yayılmasıydı, hastalananların üçte biri öldü ve hayatta kalanlar hayatlarının geri kalanında şekilsiz kaldı: üvez kaplı yüzleri sevdiklerini bile yabancılaştırdı.
Ancak hastalığı atlatmanın bir sonraki salgında bağışıklık sağladığı gözlendi. Bu nedenle birçoğu hastalıktan kaçınmanın değil, ona katlanmanın, ancak çok zayıf bir biçimde, yaşamı tehdit etmeyecek ve hastanın şeklini bozmayacak şekilde daha uygun olduğunu düşünüyordu. Bu durumda kişi tekrarlayan hastalıklara karşı garanti altına alınmış olacaktır. Türkiye ve Çin gibi ülkeler uzun süredir çiçek hastalığının hafif bir formuna sahip hastalardan gelen püstüllerin içeriğini insanlara bulaştırmaya çalışıyor. Bazen hastalık çok şiddetli olduğundan risk büyüktü. 18. yüzyılın başında. İngiltere'de de benzer aşılar yapıldı ancak daha fazla fayda mı yoksa zarar mı sağladığını söylemek zor. İngiliz Edward Jenner (1749-1823) tıp mesleğini icra ederken, halk hekimliğinde bilinen inek çiçeği hastalığının koruyucu özelliklerini inceledi: buna sahip olan insanlar hem inek çiçeğine hem de insandaki çiçek hastalığına karşı bağışıklık kazandı. Uzun ve dikkatli gözlemlerden sonra, 14 Mayıs 1796'da Jenner, sığır çiçeği hastası bir kadından alınan materyali kullanarak ilk kez sekiz yaşındaki bir erkek çocuğa sığır çiçeği aşısı yaptı. Aşıya hastalık eşlik etti. Ve iki ay sonra, çocuğa çiçek hastalığı hastasının püstüllerinden irin bulaştı ve sağlıklı kaldı. Jenner, bu deneyi birçok kez tekrarladıktan sonra 1798 yılında çalışmasının sonuçlarını yayınladı. Yeni yönteme aşılama (Latin aşı - sığır çiçeğinden) adını vermeyi önerdi.
Çiçek hastalığı korkusu o kadar büyüktü ki Jenner'ın yöntemi coşkuyla kabul edildi ve en muhafazakarların direnci hızla kırıldı. Aşılama Avrupa'ya yayıldı ve hastalık geriledi. Tıbbın çok gelişmiş olduğu ülkelerde artık doktorlar çiçek hastalığıyla mücadelede kendilerini çaresiz hissetmiyorlardı. İnsanlık tarihinde bu, tehlikeli bir hastalığa karşı hızlı ve radikal bir zaferin ilk örneğiydi.
Ancak daha fazla başarı ancak teorinin geliştirilmesiyle sağlanabilirdi. O zamanlar bulaşıcı hastalıkların etkenlerini kimse bilmiyordu, hafif formların aşı amaçlı kullanımına güvenilmiyordu. Biyologlar, hastalığın hafif formlarının kendi "varyantlarını" nasıl "üreteceklerini" öğrenme göreviyle karşı karşıyaydı, ancak bu, Jenner'ın zamanında bilinenden çok daha fazlasını bilmeyi gerektiriyordu.

Hastalığın mikrop teorisi

Bakteriyoloji

İnsanları patojen mikroplardan tamamen izole etmenin mümkün olacağını ummak imkansızdır. Er ya da geç bir kişi enfeksiyon riski altındadır. Bir hasta nasıl tedavi edilir? Elbette vücudun mikroplarla savaşmak için kendine has bazı yolları vardır: Sonuçta, bildiğiniz gibi, bazen bir hasta yardım almadan bile iyileşir. Seçkin Rus biyolog Ilya Ilyich Mechnikov (1845–1916), vücudun böylesine "antibakteriyel mücadelesine" bir örnek göstermeyi başardı. Lökositlerin, hayvanların ve insanların vücuduna giren patojenik ajanlara karşı koruma işlevini yerine getirdiğini gösterdi: kan damarlarını terk ediyorlar ve beyaz kan hücrelerinin bakterilerle gerçek savaşının ortaya çıktığı enfeksiyon bölgesine koşuyorlar. Mechnikov, vücutta koruyucu rol oynayan hücreleri fagosit olarak adlandırdı.
Ayrıca birçok hastalıktan iyileşmeye, gözle görülür bir değişiklik tespit edilmese de, bağışıklık (bağışıklık) gelişimi eşlik eder. Bu, hastalıktan kurtulan bir kişinin vücudunun, istilacı mikropları öldürme veya etkisiz hale getirme yeteneğine sahip antikorlar üretmesi gerçeğiyle oldukça mantıklı bir şekilde açıklanabilir. Bu fikir aynı zamanda aşının etkisini de açıklıyor; Aşılanan kişinin vücudunda hem inek çiçeği mikrobuna hem de ona çok benzeyen çiçek hastalığı mikrobuna karşı aktif antikorlar oluşur. Artık zafer garantilendi, ama hastalığın kendisine değil, ona neden olan mikroplara karşı.
Pasteur, evcil hayvan sürülerini yok eden ölümcül bir hastalık olan şarbonla mücadelenin yollarını özetledi. Hastalığa neden olan etkeni buldu ve bunun özel bir bakteri türüne ait olduğunu kanıtladı. Pasteur, bakterilerin hastalığa neden olma (patojenlik) yeteneklerini yok etmek için bir preparatı ısıttı. Zayıflatılmış (zayıflamış) bakterilerin hayvanın vücuduna girmesi, orijinal patojenik bakterilere direnebilecek antikorların oluşmasına yol açmıştır.
1881'de Pasteur son derece aydınlatıcı bir deney gerçekleştirdi. Deney için, bir kısmına zayıflatılmış şarbon bakterisi enjekte edilmiş, diğer kısmına ise aşılanmamış kalan bir koyun sürüsü alındı. Bir süre sonra tüm koyunlara patojenik suşlar bulaştı. Aşılanan koyunlarda herhangi bir hastalık belirtisi görülmedi; aşılanmamış koyunlar şarbona yakalandı ve öldü.
Pasteur, tavuk kolerasıyla ve özellikle önemli olan, enfekte vahşi veya evcil hayvanlardan insanlara bulaşan en korkunç hastalıklardan biri olan kuduz (veya hidrofobi) ile savaşmak için benzer yöntemler kullandı.
Pasteur'ün mikrop teorisinin başarısı bakterilere olan ilgiyi yeniden canlandırdı. Alman botanikçi Ferdinand Julius Kohn (1828–1898) bitki hücrelerini mikroskop altında inceledi. Örneğin bitki ve hayvan hücrelerinin protoplazmalarının temelde aynı olduğunu gösterdi. 19. yüzyılın 60'lı yıllarında bakteri çalışmalarına yöneldi. Cohn'un en büyük başarısı bakterilerin bitkisel doğasını ortaya çıkarmaktı. Bakterileri protozoalardan açıkça ayıran ilk kişi oydu ve bakterileri cins ve türe göre sistematize etmeye çalıştı. Bu, Cohn'u modern bakteriyolojinin kurucusu olarak görmemizi sağlar.
Cohn, genç Alman doktor Robert Koch'un (1843–1910) yeteneğini fark eden ilk kişiydi. 1876'da Koch, şarbona neden olan bakteriyi izole etti ve onu yetiştirmeyi öğrendi. Koch'un çalışmalarına aşina olan Kohn'un desteği, büyük mikrobiyoloğun hayatında önemli bir rol oynadı. Koch, bakterileri test tüplerine dökülen bir sıvı yerine katı bir ortam olan jelatin (daha sonra bunun yerini deniz yosunundan elde edilen agar aldı) üzerinde yetiştirdi. Bu teknik gelişme birçok faydayı da beraberinde getirdi. Sıvı bir ortamda farklı türdeki bakteriler kolayca karışır ve hangisinin belirli bir hastalığa neden olduğunu belirlemek zordur. Kültürün katı bir besiyerine smear olarak uygulanması durumunda, tekrar tekrar bölünen tek tek bakteriler, konumlarına sıkı bir şekilde sabitlenmiş yeni hücre kolonileri oluşturur. Orijinal kültür farklı bakteri türlerinin bir karışımından oluşsa bile, her koloni saf bir hücre kültürüdür ve bu da patojenik mikropların türünün doğru bir şekilde belirlenmesini mümkün kılar. Koch başlangıçta ortamı düz bir cam parçasına döktü, ancak asistanı Julius Richard Petri (1852–1921) bardağı, biri kapak görevi gören iki düz, sığ cam tabakla değiştirdi. Petri kapları bakteriyolojide hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Saf mikrobiyal kültürleri izole etmek için geliştirilen yöntemi kullanan Koch ve meslektaşları, tüberküloz da dahil olmak üzere birçok hastalığın etkenlerini izole etti (1882).

Haşarat

Beslenme faktörleri

Geçen yüzyılın son üçte birlik kısmında, mikrop teorisi çoğu doktorun zihnine hakim oldu, ancak farklı bir görüşe sahip olanlar da vardı. Pasteur'ün teorisinin en ünlü muhalifi olan Alman patolog Virchow, hastalıkların dış etkenlerden ziyade vücudun kendisindeki bir bozukluktan kaynaklandığına inanıyordu. Virchow'un değeri, Berlin belediyesinde ve ulusal yasama organlarında onlarca yıldır yaptığı çalışmalarda, hijyen alanında içme suyunun arıtılması ve atık suyun dezenfekte edilmesi için etkili bir sistemin oluşturulması gibi önemli gelişmeler elde etmesiydi. Başka bir bilim adamı Pettenkofer de bu alanda çok şey yaptı. O ve Virchow, modern sosyal hijyenin (insan toplumunda hastalıkların önlenmesine yönelik çalışma) kurucuları olarak düşünülebilir.
Salgın hastalıkların yayılmasını önlemeye yönelik bu tür önlemler elbette mikropların doğrudan etkisinden daha az önemli değildi.
Elbette Hipokrat'ın öğütlediği temizlik meselesi, mikropların rolünün herkes tarafından anlaşılmasına rağmen önemini korudu. Hipokrat'ın besleyici ve çeşitli bir beslenmenin gerekliliğine ilişkin tavsiyesi de geçerliliğini korudu ve bu tavsiyelerin yalnızca genel sağlığın korunması açısından değil, aynı zamanda belirli hastalıkların önlenmesinde özel bir yöntem olarak da önemi ortaya çıktı. Yetersiz beslenmenin hastalığa yol açabileceği fikri "eski moda" olarak görülüyordu; bilim insanları mikroplardan etkileniyordu ama bunu destekleyen iyi kanıtlar vardı.
Büyük coğrafi keşifler döneminde, yapay soğuğun kullanımı henüz bilinmediğinden, insanlar gemilerde uzun aylar geçirdiler ve yalnızca iyi korunabilen yiyecekleri yediler. Denizcilerin korkunç belası iskorbüttü. İskoç doktor James Lind (1716–1794), hastalıkların yalnızca gemilerde değil, aynı zamanda kuşatılmış şehirlerde ve hapishanelerde, yani yemeğin monoton olduğu her yerde meydana geldiğine dikkat çekti. Belki hastalık, gıdada bazı ürünlerin bulunmamasından kaynaklanmaktadır? Lind, iskorbüt hastalığından muzdarip denizcilerin diyetini çeşitlendirmeye çalıştı ve kısa sürede turunçgillerin iyileştirici etkisini keşfetti. Büyük İngiliz denizci James Cook (1728-1779), 18. yüzyılın 70'lerinde Pasifik seferlerinin mürettebatının diyetine turunçgilleri ekledi. Sonuç olarak, iskorbüt nedeniyle yalnızca bir kişi öldü. 1795'te Fransa ile savaş sırasında İngiliz Donanması'ndaki denizcilere limon suyu verildi ve tek bir iskorbüt vakası bildirilmedi.
Ancak, gerekli teorik gerekçelerin yokluğunda, bu tür tamamen ampirik başarılar çok yavaş bir şekilde uygulamaya konuldu. 19. yüzyılda Beslenme alanında proteinin rolünün belirlenmesiyle ilgili önemli keşifler. Diyette bulunan bazı "tam" proteinlerin yaşamı destekleyebildiği, jelatin gibi "düşük" proteinlerin ise bunu yapamadığı bulundu. Ancak protein molekülünün doğası daha iyi bilindiğinde bir açıklama geldi. 1820'de karmaşık bir jelatin molekülünün asitle işlenmesinden sonra, ondan glisin adı verilen basit bir molekül izole edildi. Glisin amino asitler sınıfına aittir. İlk başta, tıpkı basit şeker olan glikozun, nişastanın oluşturulduğu yapı taşı olduğu gibi, proteinler için bir yapı taşı olarak hizmet ettiği varsayılıyordu. Ancak 19. yüzyılın sonlarında. Bu teorinin tutarsızlığı açıkça ortaya çıktı. Çok çeşitli proteinlerden başka basit moleküller elde edildi - hepsi yalnızca ayrıntılarda farklılık göstererek amino asitler sınıfına aitti. Protein molekülünün bir taneden değil, birkaç amino asitten oluştuğu ortaya çıktı. 1900 yılına gelindiğinde düzinelerce farklı amino asit “yapı taşı” biliniyordu. Artık proteinlerin içerdikleri amino asit oranlarının farklı olması artık inanılmaz gelmiyordu. Belirli bir proteinin, vücudun yaşamında önemli bir rol oynayan bir veya daha fazla amino asitten yoksun olabileceğini gösteren ilk bilim adamı, İngiliz biyokimyacı Frederick Gowland Hopkins (1861–1947) idi. 1903 yılında yeni bir amino asit olan triptofan keşfetti ve bunun tanımlanması için yöntemler geliştirdi. Mısırdan izole edilen bir protein olan Zein, negatif reaksiyon verdi ve bu nedenle triptofan içermiyordu. Diyetteki tek protein olduğu için vücudun hayati fonksiyonlarını sağlamadığı için eksik bir protein olduğu ortaya çıktı. Ancak küçük bir triptofan ilavesi bile deney hayvanlarının ömrünü uzatmayı mümkün kıldı.
20. yüzyılın ilk on yılında yapılan daha sonraki deneyler, bazı amino asitlerin memeli vücudunda genellikle dokularda bulunan maddelerden sentezlendiğini açıkça gösterdi. Ancak bazı amino asitlerin yiyeceklerden gelmesi gerekir. Bu "temel" amino asitlerden bir veya daha fazlasının yokluğu, proteinin eksik kalmasına neden olur, bu da hastalığa ve bazen ölüme yol açar. Ek besin faktörleri kavramı bu şekilde tanıtıldı - hayvanların ve insanların vücudunda sentezlenemeyen ve normal yaşam fonksiyonlarını sağlamak için gıdaya dahil edilmesi gereken bileşikler.
Açıkçası amino asitler beslenme uzmanları için ciddi bir tıbbi sorun değildir. Amino asit eksikliği genellikle yalnızca yapay ve monoton bir diyetle ortaya çıkar. Doğal gıdalar çok zengin olmasalar bile vücuda yeterli miktarda amino asit sağlar.
İskorbüt gibi bir hastalık limon suyuyla tedavi edilebildiğinden, limon suyunun vücuda bazı eksik besin faktörlerini sağladığını varsaymak mantıklıdır. Bir amino asit olması muhtemel değildir. Aslında hepsi 19. yüzyılın biyologları tarafından biliniyor. Limon suyunu oluşturan bileşenler birlikte veya ayrı ayrı alındığında iskorbütü iyileştiremez. Bu besin faktörünün yalnızca çok küçük miktarlarda ihtiyaç duyulan ve kimyasal olarak sıradan gıda bileşenlerinden farklı bir madde olması gerekiyordu.
Gizemli maddeyi keşfetmenin o kadar da zor olmadığı ortaya çıktı. Yaşam için gerekli olan amino asitler doktrininin geliştirilmesinden sonra, vücudun yalnızca çok küçük miktarlarda ihtiyaç duyduğu daha ince beslenme faktörleri belirlendi, ancak bu, iskorbüt hastalığının araştırılması sürecinde gerçekleşmedi.

Vitaminler

1886'da Hollandalı doktor Christian Eijkman (1858–1930), beriberi hastalığıyla mücadele etmek için Java'ya gönderildi. Bu hastalığın yetersiz beslenmenin bir sonucu olarak ortaya çıktığını düşünmek için nedenler vardı. Japon denizciler beriberi hastalığından büyük acı çektiler ve ancak 19. yüzyılın 80'lerinde neredeyse tamamı pirinç ve balıktan oluşan diyetlerine süt ve et dahil edildiğinde hastalanmayı bıraktılar. Ancak Pasteur'ün mikrop teorisine hayran kalan Eickman, beriberinin bakteriyel bir hastalık olduğuna ikna olmuştu. Tavuklara mikrop bulaştırmayı umarak yanında getirdi. Fakat bütün girişimleri başarısızlıkla sonuçlandı. Ancak 1896'da tavuklar birdenbire beriberiye benzer bir hastalığa yakalandı. Hastalığın koşullarını öğrenen bilim adamı, hastalığın ortaya çıkmasından hemen önce tavukların hastanenin yiyecek deposundan cilalı pirinçle beslendiğini keşfetti. Aynı yiyeceğe geçtiklerinde iyileşme başladı. Eijkman yavaş yavaş bu hastalığın beslenmedeki basit değişikliklerle ortaya çıkabileceğine ve tedavi edilebileceğine ikna oldu.
İlk başta bilim adamı, elde edilen verilerin gerçek önemini takdir etmedi. Pirinç tanelerinin, tahılın kabuğunda bulunan bir şey tarafından nötralize edilen bir tür toksin içerdiğini ve pirinç soyulurken kabuk çıkarıldığı için, nötrleştirilmemiş toksinlerin cilalı pirinçte kaldığını öne sürdü. Peki, çok küçük miktarlarda ihtiyaç duyulan bir tür besin faktörünün olduğunu varsaymak çok daha kolayken, neden iki bilinmeyen maddenin, bir toksinin ve bir antitoksinin varlığına dair bir hipotez yaratalım ki? Bu görüş Hopkins ve Amerikalı biyokimyacı Casimir Funk (1884 doğumlu) tarafından da paylaşıldı. Sadece beriberi değil, aynı zamanda iskorbüt, pellagra ve raşitizm gibi hastalıkların da yiyeceklerde belirli maddelerin az miktarda bulunmamasıyla açıklanabileceğini ileri sürdüler.
Hâlâ bu maddelerin amin sınıfına ait olduğu izlenimi altında olan Funk, 1912'de bunlara vitaminler (yaşamın aminleri) adını vermeyi önerdi. İsim bugüne kadar korunmuş ve korunmuştur, ancak o zamandan beri aminlerle hiçbir ilgilerinin olmadığı anlaşılmıştır.
Hopkins-Funk vitamin hipotezi tamamen formüle edildi ve 20. yüzyılın ilk üçte biri. makul bir diyet ve beslenme rejimi reçete edilerek çeşitli hastalıkların tedavi edilebileceğini gösterdi. Örneğin Amerikalı doktor Joseph Goldberger (1874–1929), Amerika Birleşik Devletleri'nin güney eyaletlerinde yaygın olan pellagra hastalığının mikrobiyal kökenli olmadığını keşfetti (1915). Aslında bazı vitaminlerin eksikliğinden kaynaklanıyordu ve hastaların diyetine süt eklendiğinde ortadan kayboluyordu. Başlangıçta vitaminler hakkında bilinen tek şey, bazı hastalıkları önleyebilecekleri ve tedavi edebilecekleriydi. 1913'te Amerikalı biyokimyacı Elmer Vernon McCollum (d. 1879), vitaminlerin alfabedeki harflerle adlandırılmasını önerdi; A, B, C ve D vitaminleri bu şekilde ortaya çıktı ve ardından bunlara E ve K vitaminleri eklendi.B vitamini içeren gıdaların aslında birden fazla semptom kompleksini etkileyebilecek birden fazla faktör içerdiği ortaya çıktı. Biyologlar B1, B2 vb. vitaminlerden bahsetmeye başladı.
Beriberi'ye B1 vitamini eksikliğinin, pellagraya da B2 vitamini eksikliğinin neden olduğu ortaya çıktı. C vitamini eksikliği iskorbüt hastalığına yol açtı (turunçgil suyunda az miktarda C vitamini bulunması, Lind'in iskorbüt hastalığını iyileştirmesine olanak tanıyan iyileştirici etkisini açıklıyor), D vitamini eksikliği raşitizme yol açtı. A vitamini eksikliği görmeyi etkileyerek gece körlüğüne neden oluyordu. B12 vitamini eksikliği malign anemiye neden oldu. Bunlar vitamin eksikliğinden kaynaklanan başlıca hastalıklardır. Vitaminler hakkında bilgi birikimi arttıkça tüm bu hastalıklar ciddi bir tıbbi sorun olmaktan çıktı. Zaten 20. yüzyılın 30'lu yıllarında vitaminleri saf haliyle izole etmeye ve sentezlerini gerçekleştirmeye başladılar.