Наиболее распространенные и опасные патогенные микроорганизмы в почве

Содержание

Сколько времени споровые формы микроорганизмов могут сохранять жизнеспособность в почве. Наиболее распространенные и опасные патогенные микроорганизмы в почве Требования к качеству.

Наиболее распространенные и опасные патогенные микроорганизмы в почве

Болезнетворные микробы способны размножаться и проявлять свои патогенные свойства только в организме человека, животного или растения. Поэтому, попадая в почву, одни из них очень быстро погибают, другие же образуют споры и сохраняются в ней десятки лет. Это зависит не только от приспособляемости и строения микрофлоры, но также от состава грунта и климатических условий. Обратное попадание патогенных микроорганизмов почвы в организм хозяина происходит с обсемененными продуктами питания, при несоблюдении правил личной гигиены, вдыхании пыли, в которой сконцентрировано большое количество возбудителей определенных заболеваний.

Пути попадания микроорганизмов в почву

Почва не является обязательным звеном в цикле развития патогенных микроорганизмов. Поэтому она представляет собой только механический переносчик микробов от одного хозяина к другому. Попадание их происходит следующими путями:

с выделениями инфицированных людей и животных;
с трупами павших от болезней домашних и диких животных;
с пищевыми отходами или испорченными продуктами питания;
с подстилкой и отходами, которые имели контакт с заболевшими животными или вирусоносителями;
со сточными водами.

Отдельно стоит выделить старые заброшенные скотомогильники, в которых ранее зарывались трупы животных, умерших от опасных инфекционных или паразитарных заболеваний. Ликвидация государственных объектов агропромышленного комплекса привела к их обветшанию и негодности. Благодаря природным факторам происходит вымывание из земли спор возбудителя сибирской язвы, столбняка и других опасных заболеваний, которые вместе с травой попадают в корм животным и вызывают развитие патологий.

Деление патогенных почвенных микроорганизмов на группы

Большинство патогенных микроорганизмов длительно не живет в почве. Причиной этому может быть отсутствие питательного субстрата, низкие температуры, кислая или щелочная среда, высыхание или, наоборот, повышенная влажность, воздействие ультрафиолетовых лучей и другие природные факторы. Однако существуют микробы, не только выживающие в условиях внешней среды, но и становящиеся частью почвенного биоценоза.

По этому признаку все патогенные микроорганизмы, находящиеся в почве, можно разделить на следующие группы:

микрофлора, которая становится частью природной экосистемы (бактерия Clostridium botulinum, актиномицеты);
патогенные микробы, попадающие в почву с трупами и выделениями животных и человека, сохраняющиеся в ней длительное время (возбудитель столбняка, сибирской язвы, туберкулеза, бруцеллеза, газовой гангрены);
патогенные микроорганизмы, которые также попадают в почву с трупами и выделениями, но сохраняющиеся в ней короткий промежуток времени (сальмонелла, кишечная палочка, холерный вибрион и другие).

Опасные инфекционные агенты, сохраняющие жизнеспособность в почве

Следует знать общие характеристики и пути попадания в организм самых распространенных и опасных для человека патогенных микроорганизмов для того, чтобы предотвратить заражение.

Возбудитель ботулизма

Clostridium botulinum представляет собой бактерию рода клостридий, которая вырабатывает сильный токсин, поражающий нервную систему человека и животных и во многих случаях приводящий к летальному исходу. Особенность данной бактерии заключается в невозможности развиваться в присутствии кислорода.

Основной средой обитания C. botulinum является почва, а также ил на дне водоемов. В виде спор данные патогенные микроорганизмы хорошо переносят высушивание, замораживание, воздействие прямых УФ-лучей. Они сохраняются в почве до 30 дней, а при благоприятных условиях теплого и влажного климата переходят в вегетативную форму, способную к размножению.

При попадании из почвы в рану данные патогенные микроорганизмы вызывают заболевание, которое называется раневой ботулизм. В этом случае бактерии начинают активно размножаться и продуцировать токсины, приводящие к поражению нервной системы и дыхательного центра.

Актиномицеты

Актиномицеты, которые в устаревшей литературе могут называться лучистыми грибками, представляют собой бактерии, способные на определенной стадии своей жизнедеятельности образовывать ветвящийся мицелий.

Почва является основной средой обитания практически всех видов данных микроорганизмов. Однако для человека и животных наибольшую опасность представляет возбудитель актиномикоза. Он проникает в организм хозяина через поврежденную кожу и слизистые оболочки, разносится с кровью по всем органам и тканям, образуя метастазы.

Споры актиномицетов хорошо переносят высушивание, но погибают за 3 часа при воздействии прямого солнечного излучения.

Возбудитель столбняка

Споры Clostridium tetani чаще всего обнаруживаются во влажных почвах, загрязненных фекалиями людей и животных, где они могут сохраняться до 100 лет. При попадании в человеческий организм через поврежденные кожные покровы данные микроорганизмы выделяют очень сильный экзотоксин, вызывающий тонические сокращения скелетных мышц и судороги.

А вот заглатывание данных микроорганизмов не причиняет вреда, так как они не проникают в ткани и органы через слизистую оболочку ЖКТ и выходят с калом во внешнюю среду.

Некоторые бактерии рода клостридий вызывают такое опасное заболевание, как газовая гангрена. Возбудитель долгое время сохраняется в почве, проявляя свою патогенность даже через десятки лет.

Возбудитель сибирской язвы

Во внешней среде при температуре от +15⁰С до +42⁰С и наличии кислорода бацилла Bacillus anthracis образует споры, сохраняющиеся в почве несколько десятков лет. Животные заражаются при пастьбе на участках, где ранее регистрировались случаи заболевания сибирской язвой или размещались скотомогильники. Человек заражается данным заболеванием в случае контакта с инфицированным мясом или после его поедания.

Туберкулезная палочка

Палочка Коха способна сохраняться во влажной почве более года. Она хорошо переносит воздействие высоких температур, концентрированных кислот и щелочей. При -27⁰С данные микроорганизмы сохраняют свою жизнеспособность в течение 7 лет. Губительны для них только солнечные лучи, нейтрализующие возбудителя за 30 минут.

В организм человека Mycobacterium tuberculosis попадает воздушно-капельным путем, а также при непосредственном контакте с инфицированным.

Возбудитель бруцеллеза

Бруцеллы сохраняются в почве более трех месяцев, при отрицательных температурах этот срок увеличивается до 160 суток. Возбудитель не выдерживает нагревания свыше 85⁰С, а прямое воздействие УФ-лучей убивает его за 4,5 часа. Животные заражаются, поедая инфицированные корма. Человек заболевает при контакте с продуктами животного происхождения.

Сальмонелла и кишечная палочка

Наличие данных микроорганизмов в почве свидетельствует о сильном фекальном загрязнении. Так как эти бактерии не образуют спор, то во внешней среде они быстро погибают. Чтобы избежать заражения, человеку достаточно соблюдать правила личной гигиены.

Оценка санитарного состояния почвы

Определение патогенных микроорганизмов в почве затруднено несколькими факторами:

малым количеством микробов;
высокой скоростью их гибели;
трудоемкостью и высокими материальными затратами методов исследования.

Поэтому для получения достоверных результатов необходимо правильно произвести отбор проб грунта, своевременно доставить их в лабораторию и произвести посевы на определенные питательные среды.

Наибольшее значение исследователи уделяют Escherichia coli и Clostridium perfringens, наличие большого количества которых свидетельствует о санитарном неблагополучии почвы. Это имеет значение при разработке профилактических мер по предотвращению распространения кишечных инфекций.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Микроорганизм образующий в почве споры

Бактерии в процессе эволюции приспособились к выживанию в самых неблагоприятных условиях окружающей среды и сохранили наследственную информацию путем образования спор. Споры бактерий образуются внутри клетки.

Весь процесс прорастания (спорообразование) длится 18 — 20 часов. В ходе этого процесса в клетке бактерии изменяется целый ряд биохимических процессов. В спорообразном состоянии бактерии могут находиться длительное время — сотни лет.

При благоприятных условиях внешней среды споры прорастают. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.

Спорообразование происходит, когда:

истощается питательный субстрат,
отмечается недостаток углерода и азота,
накапливается во внутренней среде клетки ионы калия и марганца,
изменяется уровень кислотности среды и др.

Рис. 1. На фото спора внутри бактериальной клетки (фото сделано в свете электронного микроскопа — ЭМ).

Какие бактерии способны к спорообразованию

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они относятся к семейству Bacillaceae и представлены родом клостридиум Clostricdium, родом бациллюс (Bacillus) и родом десульфотомакулум (Desulfotomaculum). Все они грамм положительные анаэробные бактерии.

Род клостридиум насчитывает более 93 видов бактерий. Все они образуют споры. Патогенные бактерии рода клостридиум вызывают газовую гангрену, легочную гангрену, являются виновниками осложнений после абортов и родов, тяжелых токсикоинфекций, в том числе ботулизма. Споры бактерий этого вида превышают диаметр вегетативной клетки.

Род бациллюс насчитывает более 217 видов бактерий. Патогенные бактерии рода бациллюс вызывают ряд заболеваний у человека и животных, в том числе пищевые токсикоинфекции и сибирскую язву. Споры бактерий этого вида не превышают диаметр вегетативной клетки.

Рис. 2. На фото бактерии рода клостридиум. Слева — клостридии перфингенс. Являются возбудителями пищевой токсикоинфекции и газовой гангрены. Справа — клостридии ботулинум. Бактерии вызывают тяжелую пищевую токсикоинфекцию — ботулизм.

Рис. 3. На фото возбудитель сибирской язвы. Bacillus anthracis род Bacillus – крупная, неподвижная, с обрубленными концами (слева) и бактерия в спорообразном состоянии (справа).

Спорообразование у бактерий

Перед образованием самой споры в вегетативной бактериальной клетке снижается уровень метаболизма, прекращается репликация ДНК, в спорогенной зоне локализуется один из нуклеотидов, начинает синтезироваться дипиколиновая кислота.

Образование спорогенной зоны

Образование спорогенной зоны начинается с уплотнения участка цитоплазмы, в котором расположен нуклеотид (проспора). Изолирование спорогенной зоны происходит с помощью цитоплазматической мембраны, которая начинает врастать внутрь клетки.

Образование проспоры и споры

Между внутренним и наружным слоем мембраны образуется кортекс. Один из его компонентов — дипиколиновая кислота, которая обуславливает термоустойчивость споры.

Сторона мембраны, обращенная наружу, покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Обладает гидрофобностью.

Созревание споры

В период созревания споры заканчивается формирование всех ее структур. Спора приобретает термоустойчивость. Она принимает определенную форму и занимает особое положение в клетке. После полного созревания споры происходит аутолизис клетки.

Рис. 4. На фото видна образованная спора, по периферии которой находятся остатки цитоплазмы.

Рис. 5. На фото слева видна только что образованная спора (А), по периферии которой находится остатки цитоплазмы. Далее цитоплазма отмирает. На фото справа (В) спора, очищенная в лабораторных условиях.

Рис. 6. На фото вверху стадии спорообразования — от образования спорогенной зоны до полного формирования и лизиса остатков клетки. На фото внизу спора с лентовидными выростами. О — ее внешняя оболочка, К — кортекс, С — внутренняя часть.

Кортекс

Кортекс защищает спору от ферментов, которые в большом количестве продуцируются клеткой на завершающем этапе спорообразования. Их предназначение — полностью разрушить материнскую вегетативную клетку. При отсутствии кортекса споры бактерий лизируются. Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая обеспечивает термостабильность

Внутренняя сторона кортекса прилегает к внутренней стороне цитоплазматической мембраны. В период прорастания споры кортекс трансформируется в клеточную стенку вегетативной клетки.

Оболочка споры (экзоспориум)

Сторона цитоплазматической мембраны, обращенная наружу, при спорообразовании покрывается оболочкой (экзоспорицей).

Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Составляет около 50% объема самой споры. Обладает гидрофобностью.

Наружная стенка споры устойчива к воздействию ферментов. Она предохраняет спору от преждевременного прорастания.

Рис. 7. На фото спора с выростами. Ее сердцевина — покоящаяся вегетативная клетка.

Выросты на спорах

На некоторых спорах в процессе спорообразования образуются выросты. Они многообразны и специфичны. Этот признак для каждой бактерии наследственно закрепленен и постоянен. Выросты на спорах состоят в основном из белка. Аминокислоты белка сходны с таковыми у кератина и коллагена. Функция выростов на спорах окончательно еще не выяснена.

Рис. 8. Виды выростов на спорах: жгутики, трубки, ершиковидные палочки, широкие ленты, шипы, булавки, в виде оленьих рогов.

Рис. 9. На фото споры бактерий рода клостридиум. Выросты в виде трубок (1 и 5), выросты в виде жгутиков (2), лентовидные выросты(3), перистые выросты (4), споры, на поверхности которых имеются шипы (6).

Характеристика споры бактерий

В клетке, которая находится в спорообразном состоянии, отмечается:

полная репрессия генома,
почти полное отсутствие обмена веществ,
снижение количества воды в цитоплазме на 50% (значительная потеря воды клеткой приводит к ее гибели),
повышенное количество катионов кальция и магния в цитоплазме,
появление дипиколиновой кислоты и кортекса, отвечающих за термостабильность,
повышение количества белка цистеина и гидрофобных аминокислот,
сохраняет жизнеспособность сотни лет.

Устойчивость спор

В процессе спорообразования спора покрывается оболочками — внешней оболочкой и кортексом. Они защищают спору от неблагоприятных условий внешней среды.

Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая отвечает за термостабильность. Внешняя оболочка предохраняет спору от преждевременного прорастания и негативных факторов внешней среды.

В спорообразном состоянии бактерия устойчива к повышенной температуре окружающей среды и высушиванию. Она способна выжить в растворах, с повышенным содержанием солей, перенести длительное кипячение и промораживание, радиацию и вакуум, ультрафиолетовое облучение. Спора проявляет устойчивость к целому ряду токсических веществ и дезинфицирующих препаратов.

Устойчивость спор патогенных бактерий во внешней среде способствует сохранению инфекции и развитию тяжелых инфекционных заболеваний.

Вид, форма и расположение спор у бактерий

Споры бактерий имеют овальную и шаровидную форму. Они могут располагаться на концах клетки (возбудители столбняка), ближе к центру (возбудители ботулизма и газовой гангрены) или в центральной части клетки (сибиреязвенная бацилла). Реже споры бактерий располагаются латерально.

Рис. 10. На фото терминальные эндоспоры C. difficile и Clostridium tetani.

Рис. 11. На фото центрально расположенные споры бактерий Bacillus cereus.

Рис. 12. На фото концевое расположение споры у бактерии Bacillus subtilis.

Колпачки на спорах

На спорах рода клостридиум и бациллюс в процессе спорообразования образуются колпачки. Они имеют конусовидную или серповидную форму и ячеистое строение. Ячейки напоминают мешочки, которые заполнены газообразным веществом. Они имеют форму палочек или овалов.

Ячейки помогают споре сохранять в воде плавучесть. Даже при центрифугировании споры с колпачками невозможно осадить.

Колпачки на спорах образуются у почвенных бактерий гидроморфных почв, которые сформировались в условиях застоя поверхностных вод или при наличии грунтовых вод.

Рис. 13. На фото колпачки на спорах — конусовидные (слева) и серповидные (справа).

Рис. 14. На фото строение колпачка споры бактерии. Видны отдельные газовые ячейки (вакуоли, мешочки) овальной формы.

Параспоровые тельца

Такие бактерии, как B.anthracis (возбудитель сибирской язвы) и B.cereus (возбудитель токсикоинфекций) во время образования образуют параспоровые тельца. У B.

anthracis эти образования округлой формы, расположенные на поверхности спор или изолированно. У Bacillus thuringiensis параспоровые тельца в виде белковых кристаллов бипирамидальной формы.

Кристаллы токсичны для гусениц, насекомых и личинок нематод, мошек и москитов. Ген эндотоксина используется в биозащите растений.

Рис. 15. На фото параспоровые бипирамидальные кристаллы почвенной бактерии Bacillus thuringiensis morrisoni.

Прорастание спор

Попадая в благоприятные условия, спора начинает прорастать в вегетативную клетку. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.

Процесс активации

Способствуют прорастанию прогревание, глюкоза, аминокислоты, ионы некоторых веществ и механические повреждения стенки споры.

Процесс инициации

Процесс инициации начинается с дерепрессии генома. Активируются процессы дыхания и ферментные системы. Из клетки удаляется дипиколиновая кислота, ионы кальция, разрушается кортекс. В споре увеличивается количество воды.

Все эти изменения приводят к утрате спорой таких свойств, как термостабильность, устойчивости к радиации и химическим веществам. Отличительной особенностью данного процесса является уменьшение спорой величины преломления света.

Процесс собственно прорастания

Из споры начинает прорастать ростковая трубка, разрушающая ее оболочку. Формируется оболочка клетки. Регулируются процессы прорастания целым рядом специальных веществ — герминантами. После окончания прорастания споры клетка начинает делиться.

Рис. 16. На фото клетка бактерии, которая после прорастания споры начинает делиться.

Подробно о бактерияx читай в статьях:

«Рост и размножение бактерий»,

«Как питаются и дышат бактерии? Зачем бактериям ферменты и пигменты?».

Спорообразование служит цели сохранения вида бактерий. Споры бактерий необычайно устойчивы во внешней среде, что явилось поводом к развертыванию во многих странах мира интенсивных исследований учеными этого процесса.

Статьи раздела “Бактерии”Самое популярное

Патогенные микроорганизмы почвы: примеры бактерий

Это зависит не только от приспособляемости и строения микрофлоры, но также от состава грунта и климатических условий.

Обратное попадание патогенных микроорганизмов почвы в организм хозяина происходит с обсемененными продуктами питания, при несоблюдении правил личной гигиены, вдыхании пыли, в которой сконцентрировано большое количество возбудителей определенных заболеваний.

Патогенные микроорганизмы могут жить в почве

Пути попадания микроорганизмов в почву

с выделениями инфицированных людей и животных;
с трупами павших от болезней домашних и диких животных;
с пищевыми отходами или испорченными продуктами питания;
с подстилкой и отходами, которые имели контакт с заболевшими животными или вирусоносителями;
со сточными водами.

Отдельно стоит выделить старые заброшенные скотомогильники, в которых ранее зарывались трупы животных, умерших от опасных инфекционных или паразитарных заболеваний.

Ликвидация государственных объектов агропромышленного комплекса привела к их обветшанию и негодности.

Благодаря природным факторам происходит вымывание из земли спор возбудителя сибирской язвы, столбняка и других опасных заболеваний, которые вместе с травой попадают в корм животным и вызывают развитие патологий.

Трупы животных зарывают в специальных местах

Деление патогенных почвенных микроорганизмов на группы

Большинство патогенных микроорганизмов длительно не живет в почве.

Причиной этому может быть отсутствие питательного субстрата, низкие температуры, кислая или щелочная среда, высыхание или, наоборот, повышенная влажность, воздействие ультрафиолетовых лучей и другие природные факторы. Однако существуют микробы, не только выживающие в условиях внешней среды, но и становящиеся частью почвенного биоценоза.

По этому признаку все патогенные микроорганизмы, находящиеся в почве, можно разделить на следующие группы:

микрофлора, которая становится частью природной экосистемы (бактерия Clostridium botulinum, актиномицеты);
патогенные микробы, попадающие в почву с трупами и выделениями животных и человека, сохраняющиеся в ней длительное время (возбудитель столбняка, сибирской язвы, туберкулеза, бруцеллеза, газовой гангрены);
патогенные микроорганизмы, которые также попадают в почву с трупами и выделениями, но сохраняющиеся в ней короткий промежуток времени (сальмонелла, кишечная палочка, холерный вибрион и другие).

Опасные инфекционные агенты, сохраняющие жизнеспособность в почве

Возбудитель ботулизма

При попадании из почвы в рану данные патогенные микроорганизмы вызывают заболевание, которое называется раневой ботулизм. В этом случае бактерии начинают активно размножаться и продуцировать токсины, приводящие к поражению нервной системы и дыхательного центра.

Актиномицеты

Возбудитель столбняка

Возбудитель сибирской язвы

Во внешней среде при температуре от +15⁰С до +42⁰С и наличии кислорода бацилла Bacillus anthracis образует споры, сохраняющиеся в почве несколько десятков лет.

Животные заражаются при пастьбе на участках, где ранее регистрировались случаи заболевания сибирской язвой или размещались скотомогильники.

Человек заражается данным заболеванием в случае контакта с инфицированным мясом или после его поедания.

Туберкулезная палочка

В организм человека Mycobacterium tuberculosis попадает воздушно-капельным путем, а также при непосредственном контакте с инфицированным.

Возбудитель бруцеллеза

Сальмонелла и кишечная палочка

Кишечная палочка может вызвать пищевое отравление

Оценка санитарного состояния почвы

Определение патогенных микроорганизмов в почве затруднено несколькими факторами:

малым количеством микробов;
высокой скоростью их гибели;
трудоемкостью и высокими материальными затратами методов исследования.

Поэтому для получения достоверных результатов необходимо правильно произвести отбор проб грунта, своевременно доставить их в лабораторию и произвести посевы на определенные питательные среды.

Сенная палочка: свойства и характеристика, взаимодействие с человеком, роль

Свойства
Биологическая роль
Значение и применение

Сенная палочка — сапрофитный микроб, вызывающий большой интерес у микробиологов по причине повсеместного распространения, особенностей развития и необычной устойчивости спор к физико-химическим агентам. Латинское название бактерии – Bacillus subtilis.

Изучением и описанием ее свойств в 1835 году занимался Эренберг, а в 1872 году Кон. Впервые микробы были выделены из прелого сена. Его экстракт необходим для накопления чистой культуры.

Сено варили и выдерживали три дня, после чего в нем обнаруживали бактериальные клетки. Благодаря такой особенности палочка и получила свое название.

Bacillus subtilis продуцирует некоторые антибактериальные вещества, полисахариды, аминокислоты и ферменты, а также целый набор химических микроэлементов – соединений азота, фосфора, калия в сбалансированном виде.

По своей микробиологической сущности сенная палочка является крупной бактериальной клеткой, которая положительно окрашивается по Грамму, растет и размножается в присутствии кислорода. Она обитает в почве и обладает способностью образовывать споры. Это безопасный микроорганизм, не обладающий патогенными свойствами.

Свойства

Молекулярно-биологические и структурно-функциональные особенности сенной палочки давно и подробно изучены. Бактерия относится к классу бацилл, семейству бацилиас, роду бацилус. Микроорганизмы, объединенные в вид бацилус субтилис, имеют ряд отличительных свойств: морфологических, тинкториальных, физиологических, культуральных, метаболических, биохимических.

Bacillus subtilis (споры окрашены в синий цвет)Морфология. Bacillus subtilis – палочка, геном которой представлен кольцевой двуцепочечной ДНК. Штаммы бактерий отличаются сочетанием генов, кодирующих синтез антибиотиков, клеточной стенки и отвечающих за процесс споруляции и прорастания спор. Микроорганизм имеет прямую, слегка вытянутую форму с тупыми закругленными концами. Эта достаточно крупная палочка бесцветна. Овальные споры располагаются центрально. Их размер не превышает диаметр клетки. Бактерия благодаря перитрихиально расположенным жгутикам обладает подвижностью.
Тинкториальные свойства. Клетки хорошо воспринимают обычные анилиновые красители. Микроорганизмы окрашиваются по Грамму в синий цвет — являются грамположительными. Под микроскопом бактерии имеют вид тонких нитевидных образований. В мазке бациллы располагаются по-разному — одиночно, скоплениями или длинными цепочками.
Физиология. Бактерии распространены повсеместно. Они являются обитателями почвы, воздушной пыли и воды. Из почвы бациллы контактным путем распространяется на растения, с которыми в виде корма попадают в организм животных. Возможно и прямое обсеменение продуктов растительного или животного происхождения. Сенная палочка — представитель биоценоза кишечника здорового человека, препятствующий росту и размножению таких опасных микробов, как сальмонелла, протей, энтеробактер, стафилококк. Хищные животные, поедая растительную пищу, не только обогащают свой организм клетчаткой и витаминами, в него попадают споры сенной палочки, которые предупреждают развитие инфекционного процесса и укрепляют иммунитет. Размножение бактерий происходит путем простого бинарного деления с образованием двух дочерних клеток, между которыми сохраняется тонкая нить. Микробы также способны плодиться споровыми формациями.
Метаболизм. Бацилла — сапрофит, питающийся мертвыми органическими веществами. Бактерии относятся к группе гетеротрофов, которые не могут продуцировать пищу самостоятельно. Источником энергии для сенной палочки являются природный и животный углеводы — крахмал и гликоген соответственно. Микробы аммонифицируют белки и синтезируют органические кислоты, микроэлементы, витамины, ферменты.
Споруляция. Способность Bacillus subtilis к спорообразованию помогает ей выжить в критической обстановке. Эндоспоры выдерживают экстремальные температуры и сухие среды. Процесс образования спор довольно сложный. Структура клетки приобретает некоторую зернистость. Самое крупное зернышко непрерывно растет и покрывается плотной оболочкой. Это будущая спора. Негативное воздействие различных факторов приводит к разрушению наружной микробной оболочки. Бактериальная клетка погибает, а спора выходит во внешнюю среду. При оптимальных условиях она трансформируется в неподвижную активную бактерию, которая начинает работать – защищать почву и растения от болезней. Споры резистенты к нагреванию до 100°С и более. При кипячении сена, из которого выделяют Bacillus subtilis, они не погибают.
Культуральные свойства. Сенная палочка растет в аэробных условиях в большом диапазоне температур — от +5 до +45°С. Температурный оптимум для бактерии — 20-30°С. Некоторые штаммы не нуждаются в кислороде и являются факультативными анаэробами. На плотных питательных средам образуются сухие, мелкие, морщинистые, бархатистые колонии с волнистым краем розового, серого цвета или полностью прозрачные. На поверхности жидких сред после инкубации появляется тонкая пленка с беловатым налетом, а на дно пробирки выпадает осадок. Бактерии неприхотливы и хорошо растут на простом агаре, в бульоне, на средах с растительными остатками и синтетических питательных средах для гетеротрофов. Для самостоятельного выделения бактерий необходимо прокипятить сено и выдержать полученный отвар в тепле двое суток. На поверхности настоя вскоре появится пленка, состоящая исключительно из бактерий.
Биохимия. Бацилла расщепляет некоторые сахара, накапливает ацетоин — продукт анаэробного превращения глюкозы, разлагает полисахариды и белки до простых мономеров, разжижает желатин, продуцирует каталазу и лецитиназу, участвует в процессе денитрификации, дает положительную реакцию с цитратом натрия, образует аммиак и сероводород.
Антибиотикорезистентность. Микроорганизмы устойчивы к антибиотикам из группы полимиксина, рифампицина, линкозамидов, пенициллина.

Сенная палочка не является патогенным микроорганизмом. Она относится к группе санитарно-гигиенических показателей загрязнения пищевых продуктов.

Биологическая роль

Сенная палочка играет важную роль в жизнедеятельности животных и человека. Она выполняет целый ряд функций:

Пищеварительная — бактерия, попадая в живой организм вместе с растительной пищей, продуцирует в кишечнике ферменты, которые расщепляют пищевые ингредиенты: протеазы ферментируют белки, амилазы – полисахариды.
Антагонистическая – подавление роста болезнетворных микробов в кишке и профилактика острых кишечных инфекций. Споры сенной палочки в толстом кишечнике превращаются в активные формы, которые вырабатывают органические кислоты. Они изменяют рН среды, тем самым, подавляя рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.
Защитная – сенная палочка защищает растения от плесневых грибков и других вредных микроорганизмов.
Сенная палочка является низшим звеном длинной пищевой цепочки, включающей простейших, рыб, человека.
Бактерия насыщает живой организм сахарами и незаменимыми аминокислотами, которые образуются в ходе целого ряда химических реакций, протекающих под воздействием ферментов сенной палочки.
Витаминообразующая — участие бактерии вместе с другими представителями микрофлоры кишечника в синтезе витаминов группы В.
Омолаживающая – сенные бациллы выделяют оксид азота, который поступает в клетки и ускоряет обмен веществ в тканях.
Иммуномодулирующая – укрепление иммунитета и повышение неспецифической резистентности организма человека.
Противомикробная — бактерии подавляют размножение и вызывают гибель возбудителей гнойной инфекции.
Bacillus subtilis оказывает позитивное влияние на течение раневого процесса: она изменяет рН среды в кислую сторону, подавляет размножение патогенных микробов, расщепляет гной и продукты распада, очищает и обеззараживает рану, в результате чего она быстрее заживает.

цикл развития сенной палочки

B.subtilis продуцирует ряд биологически активных веществ, эффективно уничтожающих бактериальные, вирусные и грибковые клетки. Причем устойчивость к данным противомикробным средствам возникает крайне редко.

Они обладают избирательным действием, вызывая гибель условных и безусловных патогенов. Антимикробные вещества являются нейтральными по отношению к аутохтонной полезной микрофлоре.

Бактерии стимулируют иммунитет путем активации клеток макрофагального звена, выброса цитокинов в кровь, секреции витаминов и аминокислот. Лимфоциты, активизируясь, вырабатывают IgG и IgA.

В кишечнике ускоряется рост и размножение «полезных» микроорганизмов – лактобактерий и бифидобактерий. Протеолитические ферменты, синтезируемые прямо в кишке, улучшают процессы пищеварения и всасывания образовавшихся питательных веществ.

Все эти механизмы действия сенной палочки в организме человека делают обоснованным ее применение для:

Лечения кишечных инфекций и дисбактериоза,
Профилактики респираторных инфекций,
Коррекции пищеварительных расстройств различного генеза.

B.subtilis не вызывает побочных эффектов, являясь довольно эффективным и практически безопасным микроорганизмом.

Не смотря на такое многообразие положительных свойств сенной палочки, существуют и негативные моменты для человека, из-за которых некоторые ученые относят бактерию к группе условно-патогенных.

Бактерия при инфицировании роговицы и склеры приводит к развитию тяжелого воспаления.
Сенная палочка вызывает порчу некоторых пищевых продуктов и отравление у людей, употребивших их.
Bacillus subtilis — причина аллергических реакций, протекающих по типу крапивницы.
Бацилла, расщепляя компоненты пищи, усугубляет течение кишечного гельминтоза. Паразиты получают достаточное количество питательных веществ и активизируют процессы своей жизнедеятельности.

Сенная палочка не вызывает смертельно опасных заболеваний у человека. Она относится к транзиторной микрофлоре кишечника. Спустя месяц после поступления в организм, она самостоятельно выводится. Авторитетные американские ученые отнесли Bacillus subtilis в категорию безопасных организмов.

Но не смотря на это, нельзя допускать появления бациллы в рыбных, мясных и растительных консервах. Если в них оказались жизнеспособные споры, значит при благоприятной температуре начнут размножаться микроорганизмы. Этот процесс можно заметить визуально — по наличию серого налета, неприятного запаха и консистенции продукта.

Чтобы избежать подобных проблем, необходимо соблюдать все технологии и нормативы приготовления консервов.

Значение и применение

Огромное значение имеет Bacillus subtilis в различных отраслях промышленности. Сенная палочка представляет медицинский, хозяйственный и научный интерес. Она является сельскохозяйственным и защитным инструментом.

Ферменты, синтезируемые ею, используют при производстве моющих средств, которые удаляют жир и белки в процессе обработки шкур.
Сенная палочка обладает антагонистическими свойствами против фитопатогенов, что широко применяется в биологической защите растений.
Бактерии являются основным действующим веществом некоторых медикаментов, имеющих антимикробную направленность, а также пробиотиков и иммуномодуляторов. С помощью различных штаммов сенной палочки были получены лекарства для лечения инфекций, вызванных энтеробактериями, а также кишечного дисбиоза, гнойных осложнений у детей и лиц, которым запрещен прием антибиотиков. Наиболее популярные препараты – «Споробактерин», «Бактиспорин», «Биоспорин».
Защита растений от бактериальных и паразитарных болезней осуществляется с помощью препаратов на основе палочки, абсолютно безвредных для человека – «Алирин-Б», «Гамаир», «Фитоспорин». Не зря дачники прозвали бациллу «палочкой-выручалочкой». Этот природный антибиотик защищает урожай от гнили. Ферменты, синтезируемые микробом, расщепляют продукты гниения, а аминокислоты и витамины, образующиеся в результате жизнедеятельности бактерии, идут на пользу растениям. В сравнении с ядохимикатами безопасная сенная палочка имеет явные преимущества.
Сенная палочка представляет особый интерес с точки зрения экологической безопасности. В настоящее время ведутся работы, оценивающие состояние окружающей среды экотопа, в котором распространен этот уникальный микроорганизм. Его применение – основной метод борьбы с отходами в рамках «зеленой» экономики.
Отдельные штаммы Bacillus subtilis применяют в кулинарии. Их используют для ферментации овса и бобов. Сброженные соевые бобы – основа национальных блюд в Японии.
С помощью микробов проводят сложные молекулярно-генетические исследования, целью которых является изучение влияния космического ультрафиолета и других экстремальных факторов на живой организм.

Представители рода Bacillus имеют ряд характерных особенностей и отличаются от других бактерий основными морфолого-физиологическими признаками – палочковидной формой, способностью к спорообразованию, потребностью в свободном кислороде. Это свободноживущие, одноклеточные, нефотосинтезирующие аэробы.

Сенная палочка — безвредный для человека микроорганизм, который широко применяется в различных отраслях медицины, промышленности, хозяйства. Благодаря высокой активности продуцируемых ферментов она регулирует и стимулирует работу ЖКТ. Бактерия оказывает противовирусное, антиаллергенное, противоонкогенное и дезинтоксикационное действие.

Она не теряет своих свойств при хранении и позволяет использовать в процессе производства более экономичные технологии. Палочка обладает устойчивостью к некоторым антибиотикам, ферментам, широкому температурному диапазону. Bacillus subtilis является экологически безопасным организмом.

Современные ученые-микробиологи вырастили множество штаммов этой бациллы с вполне определенными качествами.

Мнения, советы и обсуждение:

СПОРЫ

Споры (греч. spora сеяние, посев) — микроскопические зачатки, образуемые некоторыми растениями и бактериями при бесполом размножении.

Споры растений

Споры образуют растения различных систематических групп — водоросли, грибы, многие виды высших растении.

У бактерий (см.) образование Спор служит лишь для выживания в неблагоприятных условиях окружающей среды. При наступлении благоприятных условий, в т. ч. при попадании в подходящую среду, С. прорастают, давая начало вегетативной стадии развития организма.

Рис. 1. Внешний вид спор некоторых видов растений: 1 и 2 — мохообразные (1 — Fossombronia angulosa, 2 — Anthoceros tuberculatus); 3, 4 и 5 — равноспорые папоротникообразные (3 — Pteridium aquilinum, 4 — Lycopodium clavatum; 5 — Dryopteris filixmas); 6 и 7 — разноспорые папоротникообразные (6 — Salvinia cucullata, 7 — Selaginella radiata).

Споры имеют защитную оболочку сложного строения, необходимый запас питательных веществ, способны долго сохранять жизнеспособность. По форме С.

бывают сферические, эллипсоидные, палочковидные (бациллярная форма) и т. д. (рис. 1).

Они могут образовываться эндогенно — внутри споровместилищ или экзогенно — в специальном спорогенном органе, могут быть неподвижными (апланоспоры) и активно подвижными, жгутиковыми (зооспоры).

По способу образования Споры делят на 3 группы: С., образованные без предварительного мейоза, обычно с одинарными гаплоидными и реже с диплоидными ядрами, или дикарионами (т. е. митоспоры); С., образованные при слиянии гамет (напр., ооспоры водорослей, оомицетов); гаплоидные С.

, образованные при мейозе, или мейосиоры (аплано- и зооспоры зеленых водорослей, зооспоры и тетрасиоры бурых и красных водорослей, безжгутиковые С. миксомицетов, аско- и базидиоспоры грибов, С. высших растений). У высших растений С. образуются четверками (тетрадами) из археспориальных клеток.

У моховидных, плауновидных, хвощевидных и папоротниковидных С. высеиваются, образуя гаплоидные гаметофиты (заростки). Равноспоровые папоротники образуют одинаковые С.

; у разноспоровых папоротников и семенных растений формируются микро-и мегаспоры; из микроспор развиваются мужские, из мегаспор — женские заростки.

Распространяются Споры либо активно, с помощью жгутиков (зооспоры водорослей и нек-рых грибов), либо пассивно — с текущей водой, воздушными течениями или с помощью насекомых и других животных.

С. плесневых и нек-рых других грибов, присутствующие иногда в воздухе в больших количествах, могут служить причиной аллергических заболеваний. У нек-рых паразитических простейших (см. Споровики) в жизненном цикле их развития имеет место стадия спорогонии (процесс развития зиготы), на протяжении к-рой происходит образование спор, служащих для переживания неблагоприятных условий.

Споры бактерий

Рис. 2. Схематическое изображение палочковидных бактерий, содержащих эндоспоры (образования овальной формы на одном из полюсов каждой бактериальной клетки).

Споры бактерий — особая форма существования нек-рых видов бактерий.

Способностью к образованию спор (эндоспор) обладают преимущественно палочковидные бактерии (рис. 2).

Спорообразование у бактерий происходит при попадании их в неблагоприятные условия окружающей среды и является средством сохранения вида в условиях, при которых невозможно размножение бактерии и сохранение вегетативными формами жизнеспособности.

Устойчивость Спор бактерий к воздействию разнообразных химических и физических факторов очень велика. Так, С. нек-рых бактерий не погибают при длительном кипячении или воздействии различных дезинфицирующих веществ. В частности, отмечалась возможность длительного сохранения спор в 96% этиловом спирте. В почве С. могут находиться без изменений в течение многих лет.

Образование С. начинается с появления внутри вегетативной клетки просиоры, представляющей собой уплотненный участок, сильно преломляющий свет и окрашивающийся более интенсивно, чем вся клетка.

Затем этот участок принимает круглую или овальную форму и перестает окрашиваться, обособляясь от остальной клетки плотной оболочкой. После образования такой зрелой С. тело вегетативной клетки отмирает.

Как правило, в бактериальной клетке образуется не больше одной С.

Рис. 4. Чистая культура Bacillus cereus; видны окрашенные в малиновый цвет центрально расположенные споры и окрашенные в голубой цвет вегетативные формы; окраска по Ауеске; X 800. Рис. 5. Чистая культура Clostridium botulinum; стрелками указаны субтерминально расположенные споры; окраска по Граму; X 800. Рис. 6. Чистая культура Clostridium perfringens: 1 — субтерминально расположенные споры; 2 — центрально расположенные споры (смешанное расположение спор); окраска карболовым фуксином и метиленовым синим; X 800. Рис. 7. Чистая-культура Clostridium tetani; стрелками указаны терминально расположенные споры; окраска карболовым фуксином и метиленовым синим; X 800.

Форма, величина и расположение Спор внутри клетки, так же как и сама способность к спорообразованию, являются таксономическими признаками (цветн. рис. 4—7). Бактерии, образующие С., относятся к сем. Bacillaceae, включающему пять родов, два из к-рых (Bacillus и Clostridium) имеют значение для медицины.

Из патогенных для человека бактерий к роду Bacillus относятся возбудители сибирской язвы (см.), к роду Clostridium — возбудители столбняка (см.), ботулизма (см.), газовой гангрены (см. Анаэробная инфекция). Эпидемиологическое значение бактериальных С.

определяется возможностью их длительного сохранения в почве (споры возбудителей столбняка, газовой гангрены, сибирской язвы), а также в плохо простерилизованных консервах и других пищевых продуктах (возбудитель ботулизма).

Высокая устойчивость Спор бактерий к различным воздействиям связана с наличием у них плотной многослойной оболочки, низким содержанием воды, отсутствием ферментативной активности. К факторам, об условливающим высокую устойчивость С., относится также содержащаяся в них кальциевая соль дипиколинвой к-ты (кальция в спорах значительно больше, чем в вегетативных телах тех же бактерий).

Для окраски С. пользуются специальными методами, предусматривающими предварительное разрыхление оболочки различными протравами и воздействием высокой температуры. Одним из наиболее распространенных способов окраски С. является метод Ауески.

По этому методу мазок спорулирующей культуры высушивают на воздухе, обрабатывают 0,5% р-ром соляной к-ты, вновь сушат, а затем окрашивают при нагревании карболовым фуксином Циля, погружают для обесцвечивания в 5% раствор серной кислоты, промывают, вновь окрашивают метиленовым синим по Леффлеру, промывают и сушат. С. окрашиваются в красный цвет, бактериальные тела — в синий. М. А. Пешков предложил более простой метод окраски: фиксированный мазок обрабатывают метиленовым синим (по Леффлеру), затем водным р-ром нейтрального красного, промывают дистиллированной водой и высушивают. Зрелые С. окрашиваются в голубой или синий цвет, молодые С.— в черно-синий, проспоры — в фиолетово-синий; цитоплазма вегетативных форм имеет розовую окраску, хроматиновые элементы цитоплазмы — фиолетовую. С. обнаруживают также с помощью фазово-контрастной микроскопии после адсорбции красителя на поверхности С. Существуют и методы обнаружения С. бактерий с помощью люминесцентной микроскопии.

Рис. 3. Схематическое изображение строения споры бактерий: 1 — сердцевина споры; 2 — ядерный материал; 3 — плазматическая мембрана; 4 — кортикальный слой; 5 — многослойная оболочка; 6 — цитоплазма материнской клетки.

Наиболее детально строение Спор бактерий было изучено с помощью электронной микроскопии. При исследовании ультратонкрьх срезов было показано, что зрелые С. состоят (рис.

3) из «сердцевины», содержащей ядерный материал, окружающего ее кортикального слоя, состоящего из пептидогликана, и многослойной оболочки. Так, оболочки спор Вас. cereus состоят из трех слоев, Bac. megatherium — из двух. Более детальное изучение оболочки С.

показало, что она имеет пластинчатое строение. Эта особенность, по-видимому, также играет большую роль в высокой устойчивости Спор бактерий.

См. также Споровые аэробы.

Библиография: Вилли К. А. и Детье В. Дж. Биология (Биологические процессы и законы), пер. с англ., с. 267, 660, М., 1974; Жизнь растений, под ред. А. А. Федорова, т. 1 — 4, М., 1974 — 1978; Корн М. Я. и Соловьев H. Н. Об использовании фазово-контрастной микроскопии для наблюдения спор в окрашенных мазках, Лаборат. дело, № 6, с.

51, 1961; Краткий определитель бактерий Берги, под ред. Дж. Хоулта, пер. с англ., с. 286, М., 1980; Работнова И. Л. Общая микробиология, с. 65, М., 1966; Руководство по микробиологической диагностике инфекционных болезней, под ред. К. И. Матвеева, с. 27, М., 1973; Стейниер Р., Эдельберг Э. и Ингрэм Дж. Мир микробов, пер. с англ., т. 3, с. 184, М., 1979; The bacterial spore, ed.

by G. W. Gould a. A. Hurst, L.—N. Y., 1969.

Т. В. Вещикова; М. Я. Корн (бакт.); М. Я. Корн и М. Ф. Култаев (цветн. рис.).

источники:

https://probakterii.ru/prokaryotes/species/patogennye-mikroorganizmy-pochvy.html

https://health-homedo.ru/mikroorganizm-obrazujushhij-v-pochve-spory.html