Výskyt a význam bakterií v přírodě

Z WikiSkript

Základní charakteristika bakterií[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Bakterie řadíme mezi jednobuněčné prokaryotické organismy. Obor, který se zabývá jejich studiem se nazývá bakteriologie. Bakterie patří mezi nejrozšířenější mikroorganismy naší planety, jsou všudypřítomné a dokáží přežít v tak extrémních podmínkách, kde jiné organismy hynou. Tvoří významnou součást biosféry – přibližně polovinu živé hmoty na Zemi. Jejich výskyt pozorujeme nejvíce v půdě a ve vodním prostředí, osídlují těla jiných organismů, člověka, rostlin a živočichů, najdeme je v potravinách, prachových částečkách atd. Hojně se vyskytují ve vzduchu, jímž se také šíří. Jejich množství se v různých oblastech liší.

Typická řádová množství baktérií vyskytujících se v některých prostředích
Prostředí Množství bakterií
Stolice zdravého člověka 109/g
Obdělávaná půda 108/g
Lidská slina 108/ml
Mléko (konzumní) 105/ml
Pitná voda z vodovodu 102/ml
Pitná voda ze studně 103/ml
Vzduch – chirurgické sály 102/m³

Bakterie se liší různými nároky na prostředí, které obývají – důležitým parametrem je obsah kyslíku, kyselost, teplota, vlhkost, hydrostatický a osmotický tlak prostředí. Některé druhy bakterií jsou natolik specializované, že se dokáží adaptovat a přežívat ve velmi extrémních podmínkách, jako například nejvyšší vrstvy atmosféry, vroucí voda, sopečná jezera, Antarktida a solná jezera. Prostředí, v němž tyto mikroorganismy žijí, pro ně představuje hlavní zdroj živin, které rozkládají. Z rozložených látek využijí uhlík a dusík k tvorbě bílkovin, nukleových kyselin a polysacharidů, které použijí na stavbu své buňky. Jsou jedinou skupinou organismů, u níž se setkáváme se všemi hlavními typy získávání energie a zdroje uhlíkaté výživy (fotoautotrofní, fotoheterotrofní, chemoautotrofní, chemoheterotrofní).

Živá příroda z komplexního hlediska je v dynamické rovnováze a charakterizuje ji koloběh hmoty v uzavřeném cyklu. Jednotlivé části tohoto systému tvoří navzájem provázané vztahy a funkční vazby. Díky tomu se příroda vyvíjí a spolupracuje jako jeden celek a bakterie zde mají nezastupitelný význam nejen pro koloběh látek, ale také jako symbiotické oboustranně prospěšné organismy, či jako výrobní prostředek v biotechnologiích. Pak zde můžeme zařadit bakterie, způsobující různé nemoci a v neposlední řadě bakterie, podílející se na rozkladu mrtvé organické hmoty (destruenti). Hydrolytické bakterie zodpovídají za hydrolýzu organických látek.

Půda[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

V přírodě bakterie osidlují z největší části půdu. Tvoří zde společenstva, podílející se na látkových přeměnách a tím ovlivňují úrodnost půdy. Mohou rozkládat (mineralizovat) zbytky rostlinných a živočišných těl a transformovat je na látky využitelné vyššími rostlinami. Dále se zde tyto mikroorganismy podílejí na koloběhu dusíku, uhlíku a síry. Bakterie živící se bílkovinami rostlinných pletiv a tkání živočichů nazýváme saprofytické. Během rozkladu bílkovin je uvolňován amoniak a ten je ve formě amonných solí oxidován nitrifikačními bakteriemi na dusitany a dusičnany, jež rostliny užijí jako zdroj dusíkaté výživy. Na koloběhu dusíku v půdě mají svůj podíl i dusík vázající bakterie – azotobakter, hlízkovité bakterie.

Vzduch[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Do vzduchu přicházejí bakterie z půdy větrem, který přenáší prachové částice obsahující tyto mikroorganismy. Nad pevninou (suchá atmosféra) se vyskytuje daleko více bakterií než nad mořem (vlhká atmosféra), protože jsou bakterie sráženy kapénkami deště k zemi. Nejvíce bakterií se vyskytuje nad průmyslovými oblastmi, díky velké koncentraci prachu. Mnohem méně baktérie naopak nalézáme nad vesnicemi a neobydlenými oblastmi. Nad místy pokrytými sněhem, s výjimkou průmyslových oblastí, se bakterie téměř nevyskytují (př. vzduch nad Antarktidou). V místnostech s velkou koncentrací osob (kina, divadla, školy, nádraží, se vířením zvedá prach se spoustou baktérií. Na rozdíl od venkovního vzduchu obsahuje vzduch v uzavřených místnostech více bakterií v zimě než v létě. V místnostech převažují saprofytické bakterie a můžeme zde nalézt i patogenní mikroorganismy. V místnostech jsou neustálým zdrojem bakterií ve vzduchu nemocní, ale také zdraví lidé, kteří mluvením, kašláním a kýcháním permanentně vylučují v kapénkách slin a hlenu bakterie do prostředí. Zaschlé kapénky tvoří infekční prach a jeho vířením se mohou infikovat všechny osoby vdechující tento prach.

Voda[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Díky absenci organických látek v pramenitých vodách a horských potocích je zde velmi nízká přítomnost baktérií. Za zdravotně závadnou vodu považujeme tu, která je znečištěna splašky z kanalizace a z průmyslových odpadních vod. Touto vodou se přenášejí některá infekční onemocnění – př. úplavice, tyfus, cholera. Mořská voda obsahuje bakterie ve všech hloubkách, avšak nejvíce se nacházejí poblíž pobřeží ve znečištěných oblastech. Méně ve větších hloubkách a v otevřeném oceáně.

Lidské tělo a organismy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Streptococcus

Bakterie osídlující organismy rozlišujeme podle jejich vztahu ke svému hostiteli na symbiotické (oboustranně prospěšné), patogenní (vyvolávající nemoci) a ty, které s daným organismem žijí a nijak jej neovlivňují.

Kůže a sliznice[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

V lidském těle najdeme bohatou mikroflóru na kůži a sliznici člověka, které se nacházejí v přímém kontaktu s vnějším prostředím. Kůže není vhodným prostředím pro rozvoj bakterií kvůli vysychání. Každá dutina a každá část povrchu těla má svou charakteristickou mikroflóru, která je vlastní člověku po celý život. Na lidském těle jsou jen určitá místa vhodná,díky své vlhkosti, pro množení bakterií a to: vlasy, obličej, uši, podpaží, močové cesty, konečník a prostory mezi prsty na nohou. Výměšky kožních žláz obsahují značné množství živin pro bakterie – jako je močovina, aminokyseliny, soli, mléčná kyselina a lipidy, ty je rozkládají, čímž se tvoří zapáchající produkty. Reakce kůže je vždy kyselá – pohybuje se v rozmezí pH 4–6. Nepříjemný zápach způsobují zejména stafylokoky, mikrokoky a bakterie, které rozkladem tuků tvoří zapáchající mastné kyseliny. Pokožka lidského plodu v děloze je sterilní a bakterie jí začínají osídlovat až při porodu – hlavní zdroj mikroflóry je matka, vzduch a předměty, se kterými přijde plod do styku. Kůže novorozence je více náchylná k infekcím způsobeným stafylokoky a dalšími patogeny, a to z toho důvodu, že nemá zdaleka vyvinutou normální mikrofloru, která by soupeřila se zmíněnými patogeny.

Ústa[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Ústa vytvářejí teplé a vlhké prostředí opravdu velmi příznivé pro osídlení bakteriemi. Zdrojem živin zde jsou sliny obsahující bílkoviny a jiné látky. Mikroflóra v ústech závisí na stavu zubů – bezzubá ústa se liší svou mikroflórou od úst s chrupem. U kojenců do jednoho roku pozorujeme převážně streptokoky a laktobacily. S růstem zubů se mikroflóra liší, a to směrem od aerobních k anaerobním bakteriím. Rozvíjí se hlavně bakterie, schopné přežívat na povrchu zubů a v záhybech sliznice. Na povrchu zubů se tvoří tenký film, natolik pevně přisedlý, že jej nelze odstranit ani čištěním zubním kartáčkem – tento film obsahuje zejména gramnegativní vláknité anaerobní bakterie zkvašující cukry na kyselinu mléčnou.S těmito bakteriemi žijí ve společenství streptokoky, mikrokoky a další. Negativní roli v dutině ústní zastávají mléčné bakterie (laktobacily), protože tvoří z cukrů mléčnou kyselinu, která způsobuje odvápnění zubní skloviny a to vede k tvorbě zubního kazu. Všechny organismy žijící v dutině ústní jsou normálně neškodné, ale až při poškození sliznice pronikají do tkáně a vyvolávají onemocnění. Mikroflóru v dutině ústní významně ovlivňuje kouření – přímé i nepřímé. Na základě studie, která se zabývá právě vlivem expozice kouření na stav mikroflóry v ústech se zjistilo, že kuřáci mají v dutině ústní méně aerobních a anaerobních organismů se schopností pozitivně zasahovat do daného prostředí, naopak obsahují více potenciálních patogenů ve srovnání s nekuřáky. Vysoký počet patogenů se nachází v nosohltanu kuřáků – tento stav se vrátí na normální úroveň až po úplném ukončení kouření. Flóra u zdravých dětí rodičů kuřáků obsahuje vysoké množství potenciálních patogenů podobných jako u jejich rodičů. Byla pozorována vysoká shoda mezi patogeny rodičů a dětí rodičů kuřáků. Rodiče kuřáci v sobě ukrývají více potenciálních patogenních mikroorganismů, které mohou dále sloužit jako zdroj nákazy – může kolonizovat nebo infikovat děti. Tyto studie dokládají jak neblahý účinek má přímé či nepřímé kouření na kolonizaci úst potenciálními patogeny.

Dýchací cesty[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Staphylococcus aureus – Gramovo barvení

Do dýchacích cest se každým vdechnutím dostane velké množství prachových částeček obsahující usazené bakterie a ty se usazují v dýchacích cestách – v nosohltanu a průduškách. U zdravých lidí bakterie nejsou přítomny v plicích, protože většina ulpí v hlenu vylučovaném sliznicí dýchacích cest a ten zamezí jejich prostupu dále do plic. Naopak dutina ústní a nosohltan jsou bakteriemi hojně osídleny, a to jak nepatogenními, tak patogenními – stafylokoky, streptokoky, mikrokoky. Těmto podobné bakterie se nacházejí i na mandlích (při infekčních onemocněních bývají mandle obvykle zvětšeny a jsou bolestivé).

Gastrointestinální trakt[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Gastrointestinální trakt je primární místo trávení potravy, které začíná již v ústech a pokračuje do žaludku a do střev. Žaludek díky své vysoké aciditě působí jako první linie obrany proti pronikání nežádoucí mikroflóry do střev. I přes vysoké pH se v žaludku bakterie vyskytují (hlavně acidotolerantní laktobacily a streptokoky). Ty se objevují již v žaludku novorozence první týden po narození. Mezi nejznámější bakterii osidlující tlusté střevo patří Escherichia coli. Ta kvasí celou řadu cukrů s tvorbou kyseliny mléčné. Dále se podílí na produkci vitamínu skupiny B a látky s antibiotickým účinkem. Tímto ovlivňuje i ostatní bakteriální flóru střeva. Ve střevě nenacházíme pouze tuto bakterii, ale i další a jejich množství a druhové zastoupení závisí na věku člověka, skladbě potravy, jeho stavu a zdraví. Nejvíce však ovlivňuje bakteriální flóru střeva výživa. U zdravých jedinců existuje ve střevech přirozená rovnováha mezi jednotlivými druhy bakterií, ta je narušena podáváním antibiotik, či radikální změnou výživy. Při nevhodné výživě je umožněn rozvoj nežádoucích bakterií a tím dojde ke značnému poškození trávicího procesu a ke střevním potížím (trvají do doby, než se obnoví přirozená bakteriální mikroflóra). Baktérie tvoří asi 1 třetinu váhy fekálií.


Přítomnost patogenních bakterií u organismů může způsobit rozvoj bakteriálních infekcí, které vznikají vstupem a pomnožením bakterií v organismu svého hostitele. Výsledkem tohoto procesu je onemocnění, které se může viditelně projevit nebo probíhá bez zjevných příznaků.

Využití bakterií v průmyslu[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Bakterie pro člověka nepředstavují pouze patogenní mikrorganismy, ale mohou pro něj být v mnoha ohledech prospěšné – např. v potravinářství, ve farmaceutickém průmyslu, v genetice atd. Mléčné bakterie využíváme v průmyslové výrobě k tvorbě kyseliny mléčné díky jejich vlastnosti zkvašovat některé sacharidy na kyselinu mléčnou. Máselné bakterie zkvašují cukry na kyselinu máselnou a octovou. Kyselinu máselnou pak zkvašují na butanol a aceton, což využijeme v průmyslu na přípravu těchto látek. Kultury bakterií využíváme při výrobě sýrů (zrání) a také ke kysání mléka (tím vzniká kefír). Některé bakterie jsou schopny syntetizovat vitamíny a aminokyseliny. V průmyslu tyto bakterie kultivujeme v tancích, kde pro ně udržujeme vhodné prostředí pro produkci těchto látek. Znečištěné vody představují pro bakterie výživu (zdroj uhlíku nebo energie) a toho využíváme k čištění odpadních vod. Některé bakterie mají zase schopnost vytvářet antibiotika. K výrobě kyseliny octové pak využíváme octové bakterie, které ji vyrábějí z etanolu. V genovém inženýrství nám bakterie mohou posloužit díky tomu, že obsahují malé množství DNA – plazmidy. Plazmidy z bakterie izolujeme, napojíme na ně části DNA z chromozomů živočichů a rostlin a použijeme k produkci bílkovin, které bakterie samy nejsou schopny produkovat. Takto lze například pomocí bakterií nasyntetizovat inzulin a další důležité látky. V zahraničí tímto způsobem průmyslově vyrábějí inzulin a růstový hormon.

Závěr[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Existují stovky tisíc bakterií, ze kterých je podrobně popsáno pouze 5500 druhů. Z hlediska medicíny má ovšem význam pouze zlomek z tohoto počtu, a to zejména ty, které mohou kolonizovat lidské tělo, ať již fyziologicky nebo druhy, které se podílejí na vzniku různých onemocnění. V současné době jsou bakterie hojně využívány i v průmyslu – a to v zemědělském, potravinářském, farmaceutickém nebo chemickém a také našly své uplatnění v genovém inženýrství.

Odkazy

Související články

Použitá literatura

  • ROSYPAL, Stanislav. Bakteriologie a virologie. 1. v ČR vydání. Praha. 1994. ISBN 80-85827-16-6.
  • BETINA, V. a P. NEMEC. Všeobecná mikrobiologie. Bratislava : Vydavatelství technické a ekonomické literatury, 1977. ISBN 80-227-0576-4.
  • KAPRÁLEK, František. Fyziologie baktérií. Praha : Státní pedagogické nakladatelství, 1986. ISBN 80-7184-811-5.