Микроорганизмы - что это такое, где они живут и их функции

(Общий текст)
После изучения темы, протестируйте себя и дайте ответы на следующие вопросы:
Что такое микроб?
Какие 2 царства микроорганизмов выделяют в биологии?
Строение микроорганизмов?
Виды микроорганизмов по воздействию на человека?
Функции микроорганизмов в природу и жизни человека?
Что делает микробы очень устойчивыми организмами?
Микрооргани́змы, микро́бы («микроб» с греч. «малый» и «жизнь») — собирательное название группы живых организмов, которые слишком малы для того, чтобы быть видимыми невооруженным глазом.
Их характерный размер — менее 0,1 мм.
Все микроорганизмы подразделяются на 2 царства:
Эукариоты (клетки с ядром) - простейшие и грибы.
Прокариоты (безъядерные) - бактерии.
Большинство микроорганизмов состоят из одной клетки, но есть и многоклеточные микроорганизмы, точно также как существуют одноклеточные макроорганизмы, видимые невооружённым взглядом, например Thiomargarita namibiensis, представители рода Caulerpa (являются гигантскими поликарионами).
Микробиология - наука, занимается изучением этих организмов.
Бактерии – самые древние жители планеты Земля. Они появились, согласно научным данным, от трех до четырех миллиардов лет назад, и долгое время были единственными и полноправными хозяевами Земли. Можно сказать, что с бактерий все началось и родословная всех живых организмов ведется от них. Роль бактерий в жизни человека и природе (ее формировании) весьма значительна.
Их строение весьма примитивно - в большинстве своем это одноклеточные организмы, которые, очевидно, мало изменились за такое весьма продолжительное время. Они неприхотливы и могут выживать в экстремальных для других организмов условиях (нагревание до 90 градусов, замораживание, разреженная атмосфера, глубочайший океан). Живут они повсюду - в воде, почве, под землей, в воздухе, внутри других живых организмов. В одном грамме почвы, например, могут быть обнаружены сотни миллионов бактерий. Поистине почти идеальные создания, существующие рядом с нами. Велика роль бактерий в жизни человека и природе.
Создатели кислорода
Скорее всего, без существования этих мелких организмов мы бы просто задохнулись. Потому что они (в основном цианобактерии, способные в результате фотосинтеза выделять кислород) в силу своей многочисленности производят огромное количество кислорода, поступающего в атмосферу. Особенно это становится актуальным в связи с вырубкой стратегически важных для всей Земли лесов. А некоторые другие бактерии выделяют углекислый газ, который необходим для дыхания растений.
Санитары
В природе одна из функций бактерий – санитарная. Они поедают отмершие клетки и
организмы, утилизируя ненужное. Получается, что бактерии для всего живого на планете работают своеобразными дворниками. В науке это явление называется сапротрофией.
Круговорот веществ
Еще одна важная роль бактерий – участие в круговороте веществ в планетарном масштабе. В природе все вещества переходят от организма к организму. Иногда они находятся в атмосфере, иногда – в почве, поддерживая масштабный круговорот. Без бактерий эти составляющие могли бы концентрироваться где-нибудь в одном месте, а великие циклы прервались бы. Микроорганизмы, обитающие в различных средах, участвуют в круговороте серы, железа, фосфора и других элементов, осуществляют разложение органических веществ животного, растительного происхождения, а также абиогенного происхождения (метан, парафины), обеспечивают самоочищение воды в водоемах.
Великие повара
Есть много привычных уже нам продуктов, которые производятся при помощи данных организмов. Это квашеная капуста, соленые (бочковые) огурцы, любимые многими соления и другие продукты.
Молочнокислая продукция
Молоко – издавна известный людям продукт. Но длительное его хранение стало возможным только в последнее время с изобретением методов консервации и холодильных установок. А со времен зарождения скотоводства человек неосознанно использовал бактерии для сквашивания молока и производства кисломолочных продуктов более длительного хранения, чем само молоко. Так, например, кефир в сухом виде мог храниться месяцами и использоваться в качестве сытной пищи при длительных переходах через пустынные местности. В этом плане неоценима роль бактерий в жизни человека. Ведь если этим организмам «предложить» молоко, они смогут произвести из него массу вкусных и незаменимых продуктов питания. Среди них: йогурт, простокваша, ряженка, сметана, творог, сыры и другие продукты.
Производство нужных веществ
Ученые смогли так поработать с бактериями, что они в результате стали выделять нужные для человека вещества. Часто этими веществами являются лекарства. Так что лечебная роль бактерий в жизни человека также велика. Некоторые современные лекарства произведены ими или основаны на их действии.
Роль бактерий в промышленности
Бактерии – великие биохимики! В современной промышленности широко используется это их свойство. Так, например, в последние десятилетия производство биогаза в некоторых странах достигает серьезных масштабов.
Бактерии и Человек.
Человек и бактерии тысячелетия сосуществуют друг с другом. Они приносят колоссальную пользу человеку. Полезные бактерии составляют 99% всей популяции, которые заселяют организм человека и только 1% из них имеет плохую репутацию. Микробы живут во всех полостях человеческого организма (открытых и закрытых), слизистых оболочках и коже, в кишечнике и легких, мочевом пузыре и влагалище, слизистой полости рта, носа и его пазух, в ушах, под ногтями, на коже рук и т.д. В организме человека живет в 10 раз больше микроорганизмов, чем собственных клеток.
Пока поддерживается микробный баланс между полезными и вредными бактериями, заболевание не наступает.
Эти микроскопические одноклеточные организмы могут быть не только помощниками человека и сосуществовать с ними в полном согласии и мире. Самая большая опасность, которую они таят в себе – это инфекционные болезни, вызываемые бактериями. Поселяясь внутри нас, отравляя ткани нашего организма, они, безусловно, являются вредными, иногда смертельными для человека. Среди самых известных опасных болезней, вызываемых бактериями, - чума, холера. Менее опасны ангина и воспаление легких, например.
Некоторые микроорганизмы вызывают порчу сельскохозяйственной продукции, обедняют почву азотом, вызывают загрязнение водоемов, накопление в продуктах питания ядовитых веществ (например, микробных токсинов).
Поэтому ученые и врачи всех времен и народов стараются «держать под контролем» эти вредоносные микроорганизмы.
Виды микроорганизмов:
Безвредные для человека микроорганизмы.
Условно-патогенные микроорганизмы - до поры до времени не вызывают изменений в организме, но, если он ослаблен, эти микробы быстро превращаются в опасные для здоровья.
Патогенные (болезнетворные) - вызывают развитие инфекционного заболевания.
(ДЕТАЛЬНЕЕ - ТЕМА 2: https://docs.google.com/document/d/1kPJMkgIbldCA6Vt9iDObQkXi5SOnZxKxu8O82KRF-6w/edit )
Микроорганизмы отличаются хорошей приспособляемостью к действию факторов внешней среды. Различные микроорганизмы могут расти при температуре от −6° до +50—75°. Рекорд выживаемости при повышенной температуре поставили археи, некоторые изученные культуры которых растут на питательных средах свыше 110 °C, например, Methanopyrus kandleri (штамм 116) растёт при 122 °C, рекордно высокой температуре для всех известных организмов[3]. В природе среда обитания с такой температурой существует под давлением в горячих вулканических источниках на дне океанов (Черные курильщики).
Известны микроорганизмы, процветающие при гибельных для многоклеточных существ уровнях ионизирующего излучения, в широком интервале значений pH, при 25 % концентрации хлорида натрия, в условиях различного содержания кислорода вплоть до полного его отсутствия (анаэробные микроорганизмы).
Смерть микроорганизмов
Что же понимается под гибелью бактерий? Это необратимая утрата способности расти и размножаться. Подобное воздействие принято назвать бактерицидным, а сам процесс хорошо видно под микроскопом.
В ряде случаев микробы избегают гибели в результате внешнего воздействия – способность расти и размножаться восстанавливается. Такая способность бактерий называется реактивацией, а неблагоприятное воздействие называют бактериостатическим.
Причиной гибели спороносных бактерий и вирусов могут стать следующие факторы:
физические – температура, облучение, колебания электромагнитного поля;
химические – значение pH среды, окислительно-восстановительные процессы окружающее среды;
физико-химические – осмотическое давление и влажность окружающей среды;
биологические – межвидовые взаимоотношения и следствие воздействия антибиотиков и фитонцидов.
ТЕМПЕРАТУРА
Для различных микробов зоной температурного комфорта являются различные значения. Весьма условно все микроорганизмы подразделяют на 3 группы, где критерием является оптимальная температура развития и роста бактерий и вирусов, что определяется под микроскопом:
психрофилы – холодолюбивые, их температура жизнедеятельности от -2 до + 30°С, к ним относятся морские бактерии и микрофлора холодильников;
мезофилы – растут и размножаются при температуре от +5 до +50°С, и это – большинство микроорганизмов;
термофилы – любители тепла, лучшая температура окружающей среды для них – от +30 до +80°С, оптимальные условия жизни – горячие источники.
Следствие значительных тепловых воздействий
Когда температура превышает максимальные значения для данной группы микроорганизмов, последствия могут быть двоякими:
при непродолжительном воздействии высоких температур микробы получают тепловой шок и способны к реактивации;
значительный рост температуры и продолжительное воздействие приводят к гибели бактерий, что происходит вследствие разрушения клеточного белка (денатурации).
Температура, при которой бактерии гибнут, различна:
большинство бактерий погибнет при 70°С (15-минутная выдержка);
для спороносных эта температура составляет 120°С.
Существенное понижение теплового значения
В случае, когда температура значительно понижается, гибель спороносным микробам не грозит – они переходят в анабиоз, а при наступлении благоприятных условий начнут активно размножаться. Этот процесс наглядно просматривается под микроскопом.
Однако низкие температурные значения все же приводят к гибели микроорганизмов. Это в большей мере связано с вымораживанием клеточной воды, образованием структур льда, которые повреждают стенки клетки. Чем больше содержание воды в клетке микроба, тем более она подвержена влиянию температуры. Принято считать, что температура –12°С является гарантом гибели всех микроорганизмов. Вирусы, живущие в клетке, также погибают.
НО ЭТО НЕ КАСАЕТСЯ БАКТЕРИЙ НЕАКТИВНЫХ (ЛИОФИЛИЗИРОВАННЫХ, В ВИДЕ СПОР).
Радиационное воздействие
Солнечное облучение необходимо большей части микроорганизмов, бактериям и вирусам. Важными критериями являются интенсивность и продолжительность. Краткосрочное и слабоинтенсивное облучение способствует росту и стимулирует метаболизм бактерий как в аквариуме, так и на сухой поверхности. Более значительные дозы приводят к торможению процессов жизнедеятельности и мутациям микроорганизмов, что видно под микроскопом.
Причины летального воздействия облучения
Ультрафиолетовое и ионизирующее излучение провоцируют в клетках бактерий следующие необратимые процессы:
подавление деятельности клеточных ферментов;
деструкцию мембранных структур, нуклеиновых кислот;
образование пероксидных групп и свободных радикалов в теле клетки, активные реакции которых не совместимы с нормальной жизнью бактерии.
Наименее подвержены воздействию радиационного излучения представители спороносных бактерий, создающие себе защиту от неблагоприятных условий среды, что предотвращает их гибель.
Химическое негативное воздействие
Большинство микроорганизмов весьма критичны к кислотности среды, и рост кислотности (понижение значения рН) приводит к гибели. Примером может являться естественное подавление процессов роста и развития бактерий на коже человека.