§ 46. Корисні бактерії в організмі людини. Використання бактерій людиною

Відомо, що бактерії можуть оселятися в організмах інших істот. В організмі людини можуть оселятися не лише паразитичні бактерії, які спричиняють важкі захворювання, але й корисні.

У тілі дорослої людини живе від 300 до 1000 видів бактерій, загальна маса яких складає близько 1 кг. За чисельністю переважають саме корисні бактерії. В кишечнику людини живе бактерія (кишкова паличка), яка сприяє процесам травлення, синтезує деякі вітаміни та перешкоджає діяльності хвороботворних мікроорганізмів.

Кишкова паличка

Особливе значення в житті людини мають бактерії, які викликають бродіння. Найвідоміші з них є біфідобактерії та молочнокислі бактерії.

Молочнокислі бактерії (мал. 39) використовують для приготування кислого молока, сметани і масла, кефіру, сиру, під час засолення огірків, капусти й інших видів овочів та фруктів.

Мал. 39. Молочнокислі бактерії. Біфідобактерії

Біфідобактерії використовують для того, щоб заселити ними кишечник людини в разі знищення корисних бактерій. Це відбувається у випадку застосування ліків — антибіотиків.

Навчальний проєкт

Підготуй проєкт на тему: «Кисломолочні продукти».

Бактерії корисні не лише для здоров’я, а й у практичній діяльності людини. Без бактерій неможливі процеси дублення шкіри, сушіння листків тютюну, виготовлення каучуку, порошку какао, кави. Бактерії використовують для обробки сировини (льону, шовку) у текстильній промисловості. У сільському господарстві їх застосовують для силосування зелених кормів, виробництва кормових добавок для свійських тварин.

Прадавні бактерії відіграли провідну роль в утворенні корисних копалин — залізної руди, нафти і газу. Здатність бактерій розкладати органічні рештки людина використовує для очищення забруднених водойм, а також побутових і промислових стоків, нерозчинені органічні рештки переробляються на біогаз.

Бродіння — процес розкладання складних речовин на прості під впливом мікроорганізмів.

Антибіотики — це речовини, які вбивають бактерії та інші мікроорганізми або не дають їм розмножуватися.

Вітаміни — це речовини, які в невеликій кількості необхідні для нормального функціонування організму.

Сьогодні з’явилася можливість широко використовувати кишкову паличку для отримання антибіотиків, вітамінів, препаратів, які підвищують родючість ґрунтів.

Мал. 40. Бактерії і промисловість

• Чому життя на Землі без бактерій було б неможливе?

Цікаві факти

Молоко — цінний продукт харчування, містить безліч корисних речовин. Але, постоявши день або два, воно скисає. Чому ж це відбувається?

У будь-якому молоці присутні у величезній кількості молочнокислі бактерії. Якщо молоко зберігається за кімнатної температури, то бактерії активно розмножуються. Для цього вони використовують основні складові частини молока: білки, жири, цукор. Тому молоко скисає.

Підсумки параграфа

Корисних бактерій набагато більше, ніж шкідливих. Особливо корисними для здоров’я людини є бактерії, які перешкоджають розвитку хвороботворних. Бактерії важливі в господарській діяльності людини. За їх участі отримують молочнокислі продукти, деякі ліки, вітаміни тощо. Важлива роль бактерій в очищенні водойм, забезпеченні родючості ґрунтів, утворенні покладів корисних копалин.

• 1. Які корисні бактерії є в організмі людини?
• 2. Яка роль молочнокислих бактерій?
• 3. Чим корисні біфідобактерії?
• 4. Яка роль бродіння?
• 5. Як людина використовує бактерії в різних галузях промисловості?

Робота у групі

Створіть ментальну карту про використання бактерій людиною.

Робота в парі

Використовуючи інтернет-джерела, презентуйте інформацію про молочнокислі та біфідобактерії.

§ 18. Бактерії: роль у природі та житті людини

Яке значення бактерій і ціанобактерій у природі? У це важко повірити, але існування життя на нашій планеті багато в чому залежить саме від бактерій. Ви вже знаєте, що певні групи бактерій у процесі фотосинтезу створюють запаси органічної речовини в природі, а ціанобактерії збагачують повітря киснем, яким дихають організми.

Ви також знаєте, що рослини отримують розчини поживних речовин з ґрунту. Але їхнє живлення було б неможливим, якби бактерії разом з грибами та тваринами не розкладали рештки організмів, очищуючи тим самим поверхню ґрунту та зберігаючи його родючість. Споживаючи органічні речовини, бактерії очищують водойми.

За участю певних бактерій відбувалося утворення нафти, природного газу, навіть покладів залізних руд.

Які зв’язки виникають між бактеріями та іншими організмами? Бактерії можуть оселятися в організмах інших істот. Ми вже згадували, що бульбочкові бактерії здатні вбирати Нітроген з повітря, повертаючи його в ґрунт. Вони оселяються на коренях таких рослин, як горох, квасоля, конюшина, утворюючи на них потовщення – бульбочки (мал. 71). Між рослинами й бактеріями існує тісний зв’язок: бактерії постачають рослині створені ними сполуки Нітрогену, а від рослин отримують розчини необхідних їм органічних речовин. Це приклад взаємовигідних відносин між різними організмами.

У кишечнику людини також живуть бактерії (наприклад, кишкова паличка, мал. 72), які сприяють процесам травлення, утворюють деякі вітаміни та перешкоджають діяльності хвороботворних мікроорганізмів. Уявіть: маса бактерій кишечнику людини може сягати до 1 кг. На жаль, якщо кишкова паличка потрапляє в інші частини нашого організму, наприклад у черевну порожнину, вона може викликати там запальні процеси.

Мал. 71. Бульбочки на коренях конюшини, у яких живуть бульбочкові бактерії

Мал. 72. Бактерія кишкова паличка

Утім, не всі бактерії, які мешкають в організмі інших істот, корисні. Серед них є багато паразитичних видів (пригадайте, які організми називають паразитичними). Бактерії спричиняють такі хвороби, як дифтерія, туберкульоз, ангіна, холера, дизентерія, тиф, чума, скарлатина, правець.

Цікаво знати, що в XIV столітті від епідемії бубонної чуми померло 75 млн людей, зокрема в Європі – від 1/4 до 1/2 її населення. Проблема ж туберкульозу (сухот) актуальна в Україні й нині. Тому, якщо у вас кашель триває кілька тижнів, слід негайно звернутися до лікаря.

Свійські тварини хворіють на сибірку, бруцельоз. Ці захворювання, спричинені бактеріями, можуть від тварин передаватися людині. Вони часто супроводжуються підвищенням температури, погіршенням самопочуття й потребують негайного лікування. Несвоєчасне звернення до лікаря та недотримання його порад може призвести до смерті хворої людини або тварини.

Бактерії можуть спричинювати різноманітні захворювання рослин, на уражених органах яких з’являються плями, пухлини тощо. Уражені рослини зрештою загнивають і відмирають.

Як хвороботворні бактерії потрапляють в організм людини? Один з найпоширеніших шляхів проникнення бактерій в організм людини є повітряно-крапельний. Під час кашлю та чхання хворих людей у повітря разом з дрібними краплинками рідини (слизу, слини) потрапляють мільйони бактеріальних клітин. Якщо поруч із хворою людиною перебуває здорова, бактерії можуть потрапити до неї через органи дихання і спричинити захворювання. Ось чому для захисту дихальних шляхів слід користуватися захисними марлевими пов’язками.

Деякі хвороботворні бактерії можуть потрапити в організм людини з неякісною їжею, забрудненою водою, під час укусу кровосисних комах або кліщів. Наприклад, збудника чуми переносять блохи, а висипного тифу – воші (мал. 73).

Як запобігти бактеріальним захворюванням? Бактеріальні захворювання лікують за допомогою антибіотиків. Це медичні препарати, які пригнічують ріст хвороботворних мікроорганізмів або вбивають їх.

Мал. 73. 1. Пацюкова блоха – переносник збудника бубонної чуми. 2. Воша людська – переносник збудника висипного тифу

Поширенню хвороботворних бактерій запобігають, ізолюючи хворих людей від здорових до моменту одужання. Ці заходи мають назву карантин. Інші заходи – це профілактичні щеплення, наприклад проти дифтерії, правця, туберкульозу.

Щоб підвищити стійкість організму до збудників захворювань, слід споживати продукти, багаті на вітаміни, загартовувати свій організм, пити лише кип’ячену воду, правильно кулінарно обробляти харчові продукти, дотримуватись особистої гігієни.

Як людина використовує бактерії у своєму господарстві? За участі бактерій отримують кисломолочні продукти (кефір, сири, йогурти тощо) (мал. 74), оцтову кислоту. Певні групи бактерій застосовують для отримання антибіотиків, вітамінів. У сільському господарстві бактерії використовують для виготовлення та зберігання зелених кормів для тварин. Застосовують бактерії і під час квашення капусти, дублення шкір тощо.

Якої шкоди бактерії можуть завдавати господарству людини? Багато бактерій можуть псувати продукти харчування, різноманітні вироби тощо. Оселяючись у харчових продуктах, вони виробляють шкідливі речовини – отруйні для людини або тварин. Наприклад, збудник ботулізму може розмножуватись у м’ясних і рослинних консервах, псувати рибу, ковбасу. Отрута, яку виробляє ця бактерія, насамперед діє на нервову систему та м’язи, спричиняє запаморочення, порушує зір, процеси травлення та дихання. Якщо своєчасно не застосувати спеціальну сироватку та препарати, отруєна людина може загинути. Тому під час консервування необхідно суворо дотримуватися технології цього процесу.

Не слід споживати здуті консерви – це може призвести до тяжкого отруєння і навіть до загибелі.

Для того щоб убезпечити продукти харчування від бактерій, здатних їх псувати, застосовують технології стерилізації чи пастеризації. Стерилізація – це процес повного знищення мікроорганізмів та їхніх спор. Поширеним методом стерилізації є дія високих температур (+ 100 °С і вище). Для стерилізації також застосовують ультрафіолетові промені, ультразвук, певні хімічні речовини тощо. Пастеризація полягає в тому, що для тривалого зберігання різноманітних продуктів (молочнокислих, соків тощо) їх піддають тепловій обробці за температури +60. +70 °С протягом півгодини, а потім швидко охолоджують. Це повторюють протягом 3 діб. У результаті спори мікроорганізмів, які могли утворитися за попередньої обробки, гинуть при наступному прогріванні.

Мал. 74. Харчові продукти, виготовлені за допомогою бактерій. Завдання. Продовжіть запропонований перелік продуктів своїми прикладами

Мал. 75. Луї Пастер (1822-1895)

Метод пастеризації запропонував видатний французький мікробіолог Луї Пастер (мал. 75), тому цей метод носить ім’я вченого.

Улітку ви могли помітити, що поверхню води неглибоких водойм, які добре прогріваються, часто вкрито зеленкувато-сизуватою плівкою. Це «цвітіння» води зумовлене масовим розмноженням ціанобактерій. Виділяючи отруйні речовини, вони можуть спричинювати загибель мешканців водойм. Вода з таких водойм непридатна для пиття, а купання в ній може призвести до різних захворювань.

УЗАГАЛЬНИМО ЗНАННЯ

• Важлива роль бактерій і ціанобактерій у природі полягає в забезпеченні родючості ґрунтів, очищенні водойм, утворенні покладів залізних руд, родовищ нафти, природного газу тощо.
• Оселяючися в організмах інших істот, одні види бактерій спричиняють різноманітні захворювання, інші, навпаки, можуть приносити їм користь.
• Поширення хвороботворних бактерій можливе повітряно-крапельним шляхом, із сирою водою, їжею або через укуси кровосисних комах чи кліщів.
• Для запобігання захворюванню на бактеріальні хвороби слід виявляти та лікувати хворих людей і тварин, зокрема за допомогою антибіотиків. Також запроваджують карантин та профілактичні щеплення.

Поповніть свій біологічний словник: взаємовигідні відносини, карантин, стерилізація, пастеризація.

ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

Виберіть одну правильну відповідь

• 1. Укажіть бактерії, які здатні засвоювати азот з повітря: а) зелені бактерії; б) пурпурні бактерії; в) бульбочкові бактерії; г) палички ботулізму.
• 2. Виберіть взаємовигідні зв’язки між організмами: а) паличка ботулізму та організм людини; б) конюшина і бульбочкові бактерії.

Дайте відповідь на запитання

• 1. Яка роль бактерій у процесах ґрунтоутворення?
• 2. Які захворювання людини та тварин спричиняють бактерії? Як убезпечити себе від бактеріальних захворювань?
• 3. Як людина використовує бактерії у своєму господарстві?

Поміркуйте. Чому життя на Землі без бактерій було б неможливе?

Завдання на порівняння: уважно розгляньте малюнок 76, де зображено клітини рослини та бактерії. Відзначте риси подібності й відмінності в їхній будові.

Мал. 76. А. Клітина рослини. Б. Клітина бактерії. 1 – ядро; 2 – клітинна оболонка; 3 – клітинна мембрана; 4 – ділянка з ДНК; 5 – цитоплазма; 6 – хлоропласт; 7 – мітохондрія

Користуючися різними джерелами інформації, підготуйте такі МІНІ-ПРОЕКТИ: Чому скисає молоко? Корисний йогурт. Живі фільтри.

Цю роботу можна виконувати групами. Групи готують міні-проекти у вигляді комп’ютерної або іншої презентації. Група експертів, серед яких і вчитель, оцінює їх.

§ 45. Бактерії, поширення та особливості життєдіяльності. Хвороботворні бактерії

Бактерії — мікроскопічні організми, яких можна побачити тільки за допомогою мікроскопа. Вони живуть у всіх середовищах життя: оселяються на поверхні чи всередині організмів, у ґрунті, у водоймах, повітрі. Бактерії мешкають на нашій шкірі і в тілі, їх знайдено в гарячих джерелах і льодових пустелях, нафтових родовищах і солоних озерах. Найбільше їх у ґрунті, у забрудненій воді відритих водойм. У повітрі бактерій значно менше, особливо в соснових лісах, де хвойні виділяють особливі речовини, що вбивають бактерії і затримують їхнє розмноження.

У попередньому параграфі ви ознайомилися з бактеріальною клітиною. Форма клітин бактерій різноманітна. Вони можуть бути кулястими, паличкоподібними або циліндричними, зігнутими у вигляді коми або спіральними. Часто клітини бактерій утворюють колонії, подібні до грона чи нитки. Одні з них нерухомі, інші рухаються за допомогою джгутиків.

Мал. 35. Форми клітин бактерій

Основні процеси обміну речовин у бактерій дуже спрощені. Більшість бактерій живляться, поглинаючи із зовнішнього середовища готові речовини. Бактерії швидко ростуть, виділяють шкідливі продукти життєдіяльності в зовнішнє середовище. Розмножуються внаслідок поділу клітини навпіл. Швидкість розмноження може бути просто вражаючою — їхні клітини за сприятливих умов здатні поділятися кожні 20-30 хв.

Мал. 36. Поділ бактеріальної клітини

За такої швидкості розмноження нащадки однієї бактерії за 10 днів могли б повністю вкрити поверхню Землі. Але в природі цього не трапляється з різних причин, наприклад через нестачу органічних речовин, несприятливі умови (відсутність вологи, несприятливу температуру).

Чимало бактерій активно рухаються за допомогою джгутиків або слизу.

Цікаві факти

За несприятливих умов у бактерій припиняється життєдіяльність і поділ. При цьому клітина оточується захисною оболонкою. Це дає змогу бактеріям у стані спокою залишатися життєздатними протягом десятків та сотень років. Так, життєздатні форми бактерій були виявлені в єгипетських муміях, трупах мамонтів та інших об’єктах, де вони збереглися протягом тисячоліть. Коли ж настають сприятливі умови, оболонка руйнується і бактерії знову відновлюють свою життєдіяльність.

• Чому бактерії, незважаючи на велику швидкість розмноження, досі не заполонили Землю?

Одним із середовищ існування бактерій є живі організми. Серед бактерій, що пристосувалися до життя в іншому організмі, є паразити. Вони здатні утворювати отруйні речовини, швидко розмножуватися і спричиняти захворювання.

Хвороботворні бактерії паразитують в організмі тварин і людини; культурних рослин.

Мал. 37. Бактеріальні хвороби рослин: 1. Гниль цибулі 2. Туберкульоз буряка 3. Плямистість плодів

Свійські тварини можуть хворіти на сибірку, бруцельоз, у рослин виникають гниль стебел, гомоз бавовни, плямистість плодів томатів, абрикосів, персиків, волоських горіхів, туберкульоз буряка, бактеріози моркви. У людини бактерії спричиняють такі захворювання, як дифтерія, туберкульоз, ангіна, холера, дизентерія, правець та багато інших (див. мал. 38). Ці бактерії здатні швидко вражати значну кількість людей — спричиняти епідемію, уміють долати захисні сили організму.

Мал. 38. Збудники бактеріальних захворювань людини

Цікаві факти

Найстрашнішою хворобою Середньовіччя була чума. У IV столітті від чуми померла половина населення Візантійської імперії, а в Європі в 1347-1350 роках — 25 млн людей. Її називали «чорною смертю». Вже тоді було зроблено одне важливе спостереження до того, як чумою починали хворіти люди, відбувалася масова загибель гризунів. Існує і такий факт. Єгипетський фараон із невеликою групою солдатів уночі перед битвою вийшли назустріч війську ассирійців і випустили велику кількість мишей. Ассирійські воїни в паніці відступили.

Паличка ботулізму псує погано законсервовані продукти (м’ясо, гриби, овочі). Накопичення отрути відбувається під час їхнього тривалого зберігання. Але ця отрута та збудники знешкоджуються внаслідок кип’ятіння протягом 15 хвилин, тому свіжоприготовлені продукти не можуть спричинити захворювання.

Один із найпоширеніших шляхів проникнення бактерій в організм людини є повітряно-крапельний, коли збудники передаються при чханні, кашлю (туберкульоз, кашлюк). Деякі бактерії можуть потрапити в організм із водою (збудник холери). Через немиті овочі передаються збудники дизентерії, а під час укусу кровосисних комах або кліщів — чуми, висипного тифу.

Щоб запобігти поширенню хвороботворних бактерій, хворих потрібно ізолювати від здорових. Ці заходи мають назву карантин. Інші заходи — це профілактичні щеплення, унаслідок яких в організмі формуються захисні реакції впродовж тривалого часу або навіть усього життя. Щоб підвищити стійкість організму до збудників захворювань, потрібно регулярно вживати вітаміни, загартовуватися, споживати кип’ячену воду, дотримуватись особистої гігієни.

Епідемія — масове поширення захворювання на певній території за короткий проміжок часу.

Карантин — комплекс обмежувальних заходів, спрямованих на запобігання поширенню захворювання.

Підсумки параграфа

Бактерії є найменшими організмами, що мають клітинну будову і поширені практично всюди. В них спрощені процеси обміну речовин, швидке розмноження і ріст, вони здатні виживати в несприятливих умовах. Серед бактерій є паразитичні форми, що спричиняють захворювання. Дотримання правил гігієни, здорового способу життя та профілактичних щеплень дає змогу знизити ризик захворювань.

• 1. Що таке бактерії? Де вони поширені?
• 2. Які ознаки бактерій?
• 3. Як бактерії переживають несприятливі умови?
• 4. Що таке хвороботворні бактерії?
• 5. Назвіть бактеріальні хвороби.
• 6. Що сприяє поширенню хвороботворних бактерій?
• 7. У чому полягає профілактика бактеріальних захворювань?

Робота у групі

Використовуючи інтернет-джерела, підготуйте інформацію про бактеріальні захворювання рослин (бактеріози).

Робота в парі

Складіть пам’ятку «Профілактика бактеріальних захворювань».