Биология и микробиология (стр. 26 )

Денитрификация. Процесс восстановления нитратов до молекулярного азота называется денитрификацией, а бактерии, осуществляющие его, — денитрифицирующими бактериями.

Денитрифицирующие бактерии - факультативные анаэробы. В аэробных условиях в процессе их дыхания конечным акцептором водорода является кислород. В анаэробных условиях в качестве акцептора водорода используются нитраты (некоторые используют нитриты), которые и восстанавливаются до молекулярного азота. Многие микроорганизмы восстанавливают нитраты только до нитритов.

Денитрифицирующие бактерии широко распространены в природе. Они живут в почве, природных водах. Деятельность денитрифицирующих бактерий в почве отрицательна, особенно при анаэробных условиях, так как азот нитратов, усваиваемый растениями, переходит в неиспользуемый ими свободный азот.

Фиксация молекулярного азота. Некоторые бактерии способны фиксировать свободный атмосферный азот, т. е. переводить его в связанное состояние. Они восстанавливают азот до аммиака; часть его используется самими микроорганизмами, а часть выделяется в окружающую среду.

Одни азотфиксирующие (азотусваивающие) бактерии живут свободно в почве и в воде; другие — в симбиотическом сожительстве с растениями, преимущественно бобовыми. Бактерии поселяются в бородавчатых вздутиях — клубеньках корней этих растений. Отсюда произошло и название этих бактерий — клубеньковые. Необходимую для фиксации азота энергию они получают в процессе окисления безазотистых органических соединений.

Среди свободно живущих азотфиксирующих бактерий наибольшее значение имеют следующие: аэробные бактерии рода азотобактер (Аzоtоbасtег) — слегка приплюснутые кокки, часто объединенные попарно, имеющие слизистую капсулу; анаэробные бактерии, открытые , Clostridium pasterianum — подвижные спорообразующие палочки, способные сбраживать углеводы по типу масляно - кислого брожения, которое и служит этим бактериям источником энергии для связывания молекулярного азота.

Азотфиксирующие бактерии имеют большое значение. В результате их деятельности почва обогащается доступной для растений формой азотистого питания.

В практике сельского хозяйства в качестве бактериального удобрения используют препараты азотфиксирующих бактерий — азотобактерин (из культур азотобактера) и нитрагин (из культур клубеньковых бактерий).

Лекция № 11. Инфекции и иммунитет. Пищевые заболевания (пищевые инфекции и пищевые отравления).

Окружающая среда, кожные покровы и слизистые оболочки верхних дыхательных путей и других органов человека и животных заселены многочисленными группами микроорганизмов. Их жизнь тесно связана с жизнью хозяина (макроорганизма). В большинстве случаев сложившийся симбиоз является выгодным для микро - и макроорганизмов. Например, пищеварительный тракт человека и животных заселен микрофлорой, которая питается за счет хозяина и одновременно помогает организму лучше переваривать пищу и корма, создавая при этом неблагоприятные условия для жизнедеятельности других микробов (мутуализм).

В отдельных случаях микроорганизм обладает способностью проникать во внутреннюю, среду организма - хозяина и размножаться, принося ему вред (паразитизм). Поскольку микроорганизмы - паразиты приспособились в процессе эволюции к обитанию в определенных тканях организма животных и людей, их присутствие и размножение приводит к повреждению клеток, нарушению функции органов и систем организма, а, следовательно, к заболеваниям

Роль микроорганизмов в формировании инфекции. Микроорганизмы, способные вызывать заболевания человека, растений и животных, называют патогенными (болезнетворными). Потенциальную способность микроорганизмов приживляться в тканях и полостях организма, а также размножаться в них называют патогенностью. Признак патогенности является потенциальным, так как он может быть реализован только в определенных условиях и при восприимчивости организма.

Патогенные микроорганизмы обладают специфичностью, т. е. вызывают характерные изменения в организме. Это обусловлено их биологическими признаками, местом приживления, распространением в организме и поражением соответствующих органов и тканей.

Степень патогенности микроорганизмов одного и того же вида, которую принято называть вирулентностью, может изменяться в значительных пределах. Вирулентность присуща только живым, активно развивающимся клеткам, и тесно связана с их способностью внедряться в ту или иную ткань, размножаться в ней и подавлять защитные функции организма. Большинство патогенных микроорганизмов при размножении вырабатывают особые вещества - токсины, характеризующиеся исключительно высокой ядовитостью. Различают две группы токсинов: экзотоксины и эндотоксины, которые имеют неодинаковые химический состав и свойства.

Экзотоксины представляют собой белки, выделяющиеся при жизни микробов в окружающую среду. Они обладают выраженной специфичностью, поражают определенные органы и ткани с проявлением характерных внешних признаков. Например, экзотоксин гемолизин растворяет эритроциты, некротоксин вызывает омертвление тканей. Большинство токсинов разрушается при 70-80 °С, т. е. они неустойчивы к действию высокой температуры (термолабильны).

Эндотоксины по химической природе являются липополисахаридными соединениями, прочно связанными с микробными клетками. При жизни микроба они в окружающую среду не выделяются. Выделение эндотоксинов в организм хозяина происходит после гибели и разрушения клеток микроорганизмов в результате действия защитных реакций макроорганизма (иммунитет). Эндотоксины не обладают специфичностью действия, при этом симптомы их воздействия напоминают признаки общей интоксикации организма. Эти вещества выдерживают нагревание до 80-100 °С, а некоторые и до более высоких температур.

Экзотоксины и эндотоксины, различные ферменты (нейрамидаза, гиалуронидаза, фибринолизин и др.), а также слизистые вещества (капсула) обусловливают патогенность микроорганизмов и поэтому их называют факторами патогенности.

Существует большая группа микроорганизмов, которые в обычных условиях обитания в организме человека или животных не причиняют вреда. Однако при ослаблении организма эти микроорганизмы проявляют свои патогенные свойства и могут вызывать заболевания. Такие микроорганизмы называют условно-патогенными.

Патогенные свойства микроорганизмов находятся под контролем групп генов или отдельных генов, локализованных в нуклеоиде или плазмидах. При определенных условиях существования в этих генах происходят изменения, в результате чего патогенность микроорганизмов может снизиться или, наоборот, повыситься.

Искусственное получение микроорганизмов с ослабленной патогенностью имеет большое практическое значение. Штаммы с ослабленной патогенностью используют в качестве живых вакцин, применяемых для предупреждения заразных болезней человека и животных.

Источники и пути передачи возбудителей инфекционных болезней. Инфекция или инфекционный процесс, - это совокупность физиологических и патологических процессов, возникающих в организме человека, животного или растения после внедрения и размножения в нем патогенных микроорганизмов. В возникновении инфекционного процесса решающее значение имеют состояние защитных сил макроорганизма, количество (доза) и качество (вирулентность) проникшего в организм микроорганизма, пути его внедрения в макроорганизм и условия окружающей среды, в которой протекает взаимодействие между микро – и макроорганизмами. Значение этих факторов неодинаково при различных инфекциях. Микроорганизмы, обладающие высокой вирулентностью (например, возбудитель чумы, кори, сибирской язвы и др.), играют главную роль в возникновении и исходе инфекционного процесса. В большинстве же случаев возникновение инфекционного процесса и особенно исход его определяются в основном состоянием макроорганизма.

С биологической точки зрения инфекционный процесс представляет собой разновидность паразитизма, когда «борются» два живых организма. При этом в макроорганизме развиваются патологические изменения в тканях, в которых размножаются микроорганизмы, а также происходит мобилизация защитных сил для уничтожения возбудителя и ликвидация последствий его болезнетворного действия. В том случае, когда патологические изменения в тканях макроорганизма прогрессируют, развивается инфекционная болезнь.

Инфекционную болезнь следует рассматривать как крайнюю степень инфекционного процесса, т. е. неудавшуюся попытку макроорганизма ликвидировать болезнетворное действие микроорганизма.

Инфекционные болезни отличаются от других заболеваний тем, что они вызываются живыми возбудителями и являются заразными, т. е. могут передаваться от больных здоровым, а также наличием скрытого периода, специфическими реакциями организма на внедренный возбудитель и выработкой у макроорганизма иммунитета. Период от момента проникновения микроорганизма в макроорганизм до появления первых признаков болезни или других изменений, обнаруживаемых с помощью биохимических или иммунологических методов, называют инкубационным.

Продолжительность инкубационного периода в зависимости от вирулентности и дозы возбудителя, места его проникновения, а также физиологического состояния организма может составлять от нескольких дней (сибирская язва, столбняк) до нескольких недель (брюшной, сыпной тиф, туберкулез, бруцеллез) и даже несколько лет (проказа).

Во время инкубационного периода возбудитель интенсивно размножается в организме, может происходить его выделение в окружающую среду. В этом случае человек или животное, не имея видимых признаков заболевания, уже опасны, как источник заражения других.

После инкубационного наступает клинический период, когда развивается симптомокомплекс, характерный для данного заболевания, после которого наступает выздоровление или гибель человека или животного. Переболевшие люди или животные могут в течение длительного времени выделять возбудителя во внешнюю среду при кашле, чихании, с мочой и фекалиями. Для них этот возбудитель не представляет опасности, так как в их организме выработалась устойчивость к нему (иммунитет). Однако у окружающих людей и животных выделенный возбудитель может вызвать инфекционный процесс.