Бактерии обладают многими признаками и свойствами растительных организмов.
Однако отсутствие у них хлорофилла, наличие жгутиков и ряд физиологических особенностей дают основание считать их самостоятельной группой микроскопических организмов. Бактерии — это одноклеточные организмы, порой располагающиеся отдельно друг от друга, а иногда соединенные в цепочки или пакеты.
Известны три основные формы бактериальных клеток: шарообразная, палочковидная и извитая.
Величина бактерий колеблется в широких пределах. Размер самых мелких бактерий равен 0,1X0,3 микрона; самые крупные бактерии имеют 16—45 микрон в ширину и образуют длинные нити до нескольких сантиметров в длину. Однако размеры наиболее часто встречающихся бактерий, в том числе и болезнетворных, приблизительно равны 0,5X3,0 микрона. Они очень малы: в одной капле воды их свободно умещается несколько сотен миллионов!
Если поместить бактерии в температуру свыше 100° и высушивать несколько часов, можно определить количество воды (по потере веса), входящей в их состав. Оказалось, что бактериальная клетка содержит 80% воды. Часть ее связана, а часть находится в свободном состоянии, образуя коллоидные растворы высокомолекулярных соединений; она служит средой; в которой протекают многочисленные жизненно важные химические реакции. Отсюда понятно, почему недостаток воды вызывает угнетение, а затем и нарушение жизнедеятельности бактерии. Вот почему такие продукты, как сухари, сушки, сухофрукты, сушеные грибы и др., не подвергаются гнилостному воздействию бактерий. Вот почему высушивание есть способ консервирования продуктов.
В состав бактериальной клетки входит большое количество белка — до 50% сухого веса клетки. Основная часть белков связана с небелковыми компонентами. Такой комплекс белков с нуклеиновыми кислотами (к нуклеиновым кислотам мы еще вернемся в разделе, посвященном клеточному ядру), полисахаридами или жирами образуют сложные белки-протеиды: нуклеопротеиды, глюкопротеиды и липопротеиды. Все эти сложные органические соединения играют очень важную роль в жизни бактериальной клетки. От характера и свойств протеидов, входящих в ее состав, зависит устойчивость бактерии к действию различных физических и химических факторов, ее токсичность.
В состав бактериальной клетки входит до 25% полисахаридов — сложных углеводов. У некоторых бактериальных клеток полисахариды отлагаются на поверхности мощным слоем и образуют капсулу — наружную защитную оболочку. Полисахариды бактерий отличаются тонкой специфичностью: каждому виду бактерий соответствует своей особый полисахарид.
Каждый тип бактериальной клетки содержит специфические, то есть присущие только этому типу бактерий антигены. Антигены — белковые частички, которые и являются врагами нашего организма, вызывая в нем болезненные явления. Организм как противоядие, защиту против антигенов, проникших в него, вырабатывает собственные белковые контрчастички — антитела. Антитела, образова1вшиеся в организме в ответ на введение брюшнотифозных бактерий, способны соединяться только с брюшнотифозными бактериями и ни с какими другими больше.
Специфичность антител широко используется для лечения и диагностики инфекционных болезней.
…Больной поступил в больницу с жалобами на общую слабость, отсутствие аппетита, боли в животе, понос. У больного температура 38,5°. Из его испражнения выделены бактерии, которые имеют вид палочек. Чем же он болен? Ясно, что он страдает заболеванием желудочно-кишечного тракта. Но это может быть и дизентерия, и брюшной тиф, и паратиф А, и паратиф Б, и пищевая токсикоинфекция, и множество других кишечных заболеваний, тем более, что все они вызываются бактериями, имеющими вид палочек. Как быть?
И вот тут на помощь врачу приходит замечательное свойство бактерий: их антигены не только вызывают в организме образование и накопление специфических антител, но и соединяются с этими и только с этими антителами, образуя кучку склеенных между собой бактерий.
…Врач-бактериолог наносит на маленькое чистое стекло по капле различных сывороток, содержащих антитела к дизентерии, брюшному тифу, паратифам и т. д. Затем добавляет по капле бактерии, выделенные от нашего больного, перемешивает смесь стеклянной палочкой и… через 1—2 секунды в той смеси, где находятся противодизентерийные антитела, бактерии начинают склеиваться в кучки…
А так как мы знаем, что противодизентерийные антитела могут реагировать только с дизентерийными бактериями, то для нас уже нет сомнений, что у больного выделены дизентерийные палочки.
Количество жиров и жироподобных веществ у бактерий колеблется от 2 до 40% и зависит от вида бактерий и от условий ее питания. Жиры участвуют в окислительно-восстановительных реакциях клетки, определяют ее устойчивость к внешним воздействиям и помогают регулировать поступление в нее питательных веществ. Туберкулезная палочка содержит наибольшее количество жиров и жироподобных веществ (воск), которые находятся в ее оболочках. Это придает туберкулезной палочке большую устойчивость к действию таких веществ, как спирт, кислоты, щелочи.
Липиды входят в состав бактериальных ядов-токсинов, которые образуются в теле бактериальной клетки. У одних бактерий токсины накапливаются внутри тела клетки (эндотоксины, то есть внутренние токсины), у других постоянно выделяются наружу (экзотоксины, то есть наружные токсины). Как проявляют себя эти токсины?
Ранения, при которых в рану может попасть земля, очень опасны. Ведь в земле, кроме других бактерий, находятся палочки столбняка. Эти бактерии выделяют сильнейший токсин — столбнячный экзотоксин, который разносится кровью по всему организму и поражает центральную нервную систему. У человека начинаются судороги лица, затем шеи, рук, спины, ног. Больной лежит на кровати, опираясь только на пятки и затылок. Заболевание заканчивается смертью. Чтобы предупредить его, в организм вводят антитоксическую сыворотку, содержащую готовые противостолбнячные антитела. Антитела соединяются с токсином и обезвреживают его.
Опасный экзотоксин вырабатывают палочки дифтерии. Поселившись в носоглотке ребенка, бактерии выделяют экзотоксин, который разносится по всему организму, но наиболее сильно поражает сердечную мышцу. Вот почему осложнения при дифтерии связаны с заболеваниями сердца.
Сильнейшие экзотоксины выделяют палочки газовой гангрены, ботулизма (возбудителя так называемого колбасного отравления) и другие бактерии. Надежное средство борьбы со всеми этими экзотоксинами — антитоксические сыворотки.
Эндотоксины выделяются наружу только после гибели бактериальной клетки, но они не менее опасны, чем экзотоксины.
…Холера. Больной лежит на спине, подтянув ноги к животу. Лицо бледное, худое, нос заострился, температура 35°. Пульс настолько слабый, что прощупывается с трудом («нитевидный пульс»). Больной изнурен непрекращающейся рвотой и поносом. От огромной потери воды — до 6 литров в день — кожа становится дряблой и сухой. Больной слабеет на глазах…
Кто в этом виноват?
Маленькие холерные вибрионы — бактерии в форме запятой — в огромных количествах размножаются в кишечнике зараженного человека. Но жизнь бактерий коротка, появление новых бактерий сопровождается одновременной гибелью старых. И вот тогда-то и выходят наружу токсины, которые были заключены внутри бактериальной клетки. Холерный эндотоксин вызывает общее отравление организма и, кроме того, резкие нарушения водного обмена. Это заболевание часто приводит к смерти.
Для борьбы с бактериями, вырабатывающими эндотоксин, используют лекарственные вещества, которые убивают или повреждают клетки и приостанавливают их размножение. Тем самым в организме больного прекращается накопление бактериального эндотоксина.
В бактерии, как и в клетках высших организмов, обнаружены минеральные элементы: фосфор, натрий, калий, кальций, магний, железо, медь, кремний, сера и хлор, причем больше всего в бактериальной клетке фосфора — до 45%, а у туберкулезной палочки — до 75%. Кроме того, в ее теле находят следы фтора, марганца, никеля, цинка и кобальта.