69. Основы экологии микроорганизмов. Круговорот углерода, водорода и кислорода.

Микроорганизмы – существенная часть любой экосистемы, выполняющая функции синтеза нового органического вещества в процессе первичной продукции и деструкции органических веществ.

Выведение углерода из системы круговорота осуществляется образованием неорганических отложений в виде известняка. В систему углерод возвращается либо с помощью выветривания пород, либо за счет деятельности микроорганизмов. Также в природе углерод может накапливаться в виде трудноразлагаемых органических веществ – ксенобиотиков, таких как пестициды, красители и др. Отложения углерода в виде полезных ископаемых – нефть, торф, газ – добываются человеком и снова возвращаются в круговорот после использования.

Кислород и водород входят в состав всех органических соединений. Они поглощаются продуцентами в составе воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза, всеми другими организмами, с органическим веществом, созданным продуцентами, во время дыхания (из атмосферы или водного раствора) и потребления питьевой воды. как конечные продукты биологического круговорота, водород и часть кислорода возвращается в неживую среду так же в виде воды, а кислород, кроме того, выделяется в молекулярной форме в атмосферу растениями-продуцентами как один из конечных продуктов фотосинтеза.

70. Основы экологии микроорганизмов. Круговорот азота, фосфора и серы.

Молекулярный азот составляет порядка 80 % газов земной атмосферы, однако в этой форме он недоступен для большинства земных организмов. Таким образом, без уникального проецсса азотфиксации цикл азота не мог бы замкнуться

Фосфор как элемент не имеет значения распространения в почве, поэтому может выступать в природных средах как лимитирующий фактор. Фосфор в отличии от углерода, азота и серы выбрасывается в атмосферу только в экстремальных случаях, присутствует в скальных породах и и при попадаении в морскую среду выводится из цикла. В этой связи крупнейшим резервуаром фосфора на Земле являются морские осадки. Растворимая форма органического фосфора представлена ортофосфатом или фосфатом. Минеральный фосфор представлен залежами апатитов.

Сера в природе встречается в виде молекулярной серы и наиболее часто в виде сульфатов или сульфидов. Многие бактерии включают серу или ее соединения в свой метаболизм.

Сероводород образуется везде под воздействием аммонифицирующих микроорганизмов. Достигая аэробной зоны, он попадает в зону действия микроорганизмов, окисляющих соросодержащие соединения, например Beggiatoa. Природные выходы серы на поверхности земли находятся в районах с вулканической активностью.

71. Основы экологии микроорганизмов. Симбионты организма человека. Пищеварительный тракт. Ротовая полость. Бактериальные заболевания.

Совокупность микробных биоценозов, встречающихся в организме здоровых людей, составляет нормальную микрофлору человека. Заселение бактериями различных частей тела, органов и систем организма начинается в момент рождения человека и продолжается на протяжении всей его жизни. Формирование качественного и количественного состава нормальной микрофлоры регулируется сложными антагонистическими и синергическими отношениями между отдельными ее представителями в составе биоценозов.

Состав микрофлоры может меняться в зависимости: от возраста, от условий внешней среды, от условий труда и социальной сферы, от рациона питания, от перенесенных заболеваний, от травм, от стрессовых ситуаций

Любой человеческий организм содержит две группы микроорганизмов

1. Постоянная (резидентная или естественная микробиота): Стабильный состав. Обычно обнаруживаются в определенных местах тела человека определенного возраста. После нарушений состав быстро спонтанно восстанавливается

2. Транзиторная (временная микробиота): Не обитает постоянно. Попадает на кожу или слизистые оболочки из окружающей среды, не вызывая заболеваний. Быстро отмирают

Присутствие транзиторной микрофлоры определяется:

*поступлением микробов из окружающей среды

*состоянием иммунной системы организма хозяина

*составом постоянной нормальной микробиоты

Однако, если в составе нормального ценоза и/или в состоянии иммунной системы макроорганизма происходят изменения, транзиторные микроорганизмы могут вызывать заболевания – эндогенные инфекции.

Микрофлора ЖКТ локализуется не только в просвете кишечника, но и в слизи, прокрывающей эпителий и в самой оболочке.

Экологические ниши для представителей автохтонной микрофлоры:

1. Пристеночная:

а) Облигатная группа анаэробных микроорганизмов располагается в глубоких слоях кишечной слизи и в криптах ворсинок

б) Факультативная группа – в поверхностных слоях слизи

2. Просветная: Транзиторная микрофлора находится в просвете кишечника

Полость рта является благоприятной средой обитания для многих видов бактерий; в ней имеется достаточное количество питательных веществ, оптимальная температура, слабощелочная реакция.

В ней находятся естественные обитатели: молочнокислые бактерии:

Lactobacillus acidophilus, L. salivarius, L. casei, L. plantarum, L. fermenti, L. buchneri;

Treponema macrodentium,

бактерии родов Micrococcus, Streptococcus (преобладают Str. salivarius), Corinebacterium, Entamoeba gingivalis

Иногда встречаются бактерии родов Bacterioides, Wolionella.

Энтерококки, по данным некоторых авторов, тоже относятся к резидентным микроорганизмам, а вот появление в ротовой полости бактерий родов Klebsiella и Escherichia свидетельствует о развитии серьезного дисбактериоза. В полости рта обнаруживают посторонние или заносные микробы, которые поступают из внешней среды вместе с пищей, водой и воздухом.

Большое количество микробов обнаруживают у шейки зубов, в промежутках между зубами, в участках, малодоступных обмыванию слюной и действию лизоцима, содержащегося в слюне и мокроте. В развитии микроорганизмов в органах полости рта важную роль играют химический состав твердых тканей и пульпы зуба, а также биохимические процессы, происходящие в них.

В миндалинах довольно часто обитают стрептококки, стафилококки, аденовирусы

В биохимических процессах, протекающих в эмали, особо важное значение имеет структура мягкого зубного налета (пленка), покрывающего зуб. В образовании налета принимают участие протеины слюны. Колонии различных видов микроорганизмов, составляющие основную массу зубного налета, заключены в органический матрикс, состоящий из глюкопротеидов слюны, белков и частично из внеклеточных микробных полисахаридов.

При проникновении в полость зуба бактерий и чужеродных веществ пульпа активно реагирует в виде воспаления, чаще с образованием соединительнотканной капсулы. Твердые ткани зуба также проницаемы для патогенных бактерий и токсических веществ.

В развитии заболеваний органов полости рта, челюстей и пограничных областей лица и шеи принимают участие непатогенные, условно-патогенные и патогенные бактерии, вирусы, грибы, простейшие.

Кариесом поражено 40–90% населения; его распространение приняло пандемический характер. Кариес – заболевание, которое проявляется в постепенном разрушении твердых тканей зуба (эмаль и дентин) с последующим образованием в нем дефекта в виде полости. В этом процессе, по мнению большинства исследователей, главную роль играют микробы, проникающие в периодонт по каналу зуба из очага воспаления пульпы, между стенкой альвеолы и корнем зуба при пародонтозе, а также при общей гематогенной инфекции.

Гингивит – воспаление слизистой оболочки десны. Оно может быть травматическим, инфекционным, аллергическим. Инфекционный гингивит вызывается микроорганизмами, содержащимися в зубном налете.

Пародонтоз (альвеолярная пиорея) – заболевание тканей, окружающих зуб, сопровождающееся рассасыванием костной ткани лунок альвеолярного отростка, гингивитом.

Стоматит – воспаление слизистой оболочки рта. Вызывается химическими, механическими, термическими факторами, лекарственными препаратами и микробными агентами (бактерии, грибы, вирусы).

В условиях физиологической нормы в содержимом желудка микробы не обнаруживаются вовсе, либо их количество в 1 мл не превышает 103, встречаются кислотоустойчивые бактерии. Наиболее часто встречаются: Lactobacillus, Streptococcus, Sarcina, грибы. Лактобактерии желудка представлены в основном L. acidophilus и L. fermenti, реже L. casei и L. bravis.

Обнаружение бактерий родов Escherichia и Bacterioides может свидетельствовать о патологии желудочно-кишечного тракта.

В тощей кишке здоровых людей среда может быть стерильной, хотя чаще в верхних отделах обнаруживают бактерии родов Streptococcus, Staphylococcus, молочнокислые палочки, грамположительные аэробы и грибы. Общее количество микроорганизмов в этом отделе не превышает 104–105 клеток в 1 мл кишечного содержимого. В дистальном отделе подвздошной кишки количество увеличивается до 107–108, появляются анаэробные бактерии.

В микробном биоценозе толстой кишки практически здорового взрослого человека преобладает анаэробная микрофлора (96–99 % от всего количества микроорганизмов в 1 мл кишечного содержимого)

Функции микроорганизмов желудочно-кишечного тракта:

*Антагонистическая функция

*Витаминообразующая функция.

*Иммунизирующая функция.

*Участие микрофлоры кишечника в обмене веществ.