Чего нет у бактерии. Все, что нужно знать о бактериях

Главная

Бунин

Наука и жизнь // Иллюстрации

Золотистый стафилококк.

Спириллы.

Трипаносома.

Ротавирусы.

Риккетсия.

Иерсинии.

Лейшмании.

Сальмонелла.

Легионеллы.

Ещё 3000 лет назад великий грек Гиппократ догадался, что заразные болезни вызываются и переносятся живыми существами. Назвал он их миазмами. Но глаз человека не мог их различить. В конце XVII века голландец А. Левенгук создал достаточно мощный микроскоп, и только тогда удалось описать и зарисовать самые разные формы бактерий - одноклеточных организмов, многие из которых являются возбудителями различных инфекционных заболеваний человека. Бактерии - один из видов микробов («микроб» - от греч. «микрос» - малый и «биос» - жизнь), правда, самый многочисленный.

После открытия микробов и изучения их роли в жизни человека оказалось, что мир этих мельчайших организмов весьма разнообразен и требует определённой систематизации и классификации. И сегодня специалисты используют систему, согласно которой первое слово в названии микроорганизма означает род, а второе - видовое название микроба. Эти имена (обычно латинские или греческие) - «говорящие». Так, в имени одних микроорганизмов отражены некоторые наиболее яркие особенности их строения, в частности формы. К этой группе, прежде всего, относятся бактерии. По форме все бактерии разделяются на шаровидные - кокки, палочковидные - собственно бактерии и извитые - спириллы и вибрионы.

Шаровидные бактерии - болезнетворные кокки (от греч. «коккус» - зерно, ягода), микроорганизмы, различающиеся друг от друга расположением клеток после их деления.

Наиболее часто из них встречаются:

- стафилококки (от греч. «стафиле» - виноградная гроздь и «коккус» - зерно, ягода), получившие такое название из-за характерной формы - скопления, напоминающего грозди винограда. Самым болезнетворным действием обладает вид этих бактерий стафилококкус ауреус («золотистый стафилококк», так как образует скопления золотистого цвета), вызывающий различные гнойные заболевания и пищевые интоксикации;

- стрептококки (от греч. «стрептос» - цепочка), клетки которых после деления не расходятся, а образуют цепочку. Эти бактерии - возбудители различных воспалительных заболеваний (ангина, бронхопневмония, отит, эндокардит и другие).

Палочковидные бактерии, или палочки, - это микроорганизмы цилиндрической формы (от греч. «бактерион» - палочка). От их имени и произошло название всех таких микроорганизмов. А вот те бактерии, которые образуют споры (защитный слой, предохраняющий от неблагоприятных воздействий окружающей среды), называются бациллами (от лат. «бациллюм» - палочка). К спорообразующим палочкам относится бацилла сибирской язвы, страшной болезни, известной с древних времен.

Извитые формы бактерий - это спирали. Например, спириллы (от лат. «спира» - изгиб) представляют собой бактерии, имеющие форму спирально изогнутых палочек с двумя-тремя завитками. Это безвредные микробы, за исключением возбудителя «болезни укуса крыс» (судоку) у человека.

Своеобразная форма отражена и в названии микроорганизмов, относящихся к семейству спирохет (от лат. «спира» - изгиб и «хатэ» - грива). Например, представители семейства лептоспиры отличаются необычной формой в виде тонкой нити с мелкими, тесно расположенными завитками, что делает их похожими на тонкую извитую спираль. Да и само название «лептоспира» так и переводится - «узкая спираль» или «узкий завиток» (от греч. «лептос» - узкий и «спера» - извилина, завиток).

Коринебактерии (возбудители дифтерии и листериоза) имеют на концах характерные булавовидные утолщения, на что и указывает название этих микроорганизмов: от лат. «корине» - булава.

Сегодня все известные вирусы также сгруппированы в роды и семейства, в том числе и на основании их строения. Вирусы такие маленькие, что, для того чтобы их разглядеть в микроскоп, он должен быть намного сильнее, чем обычный оптический. Электронный микроскоп увеличивает в сотни тысяч раз. Ротавирусы получили название от латинского слова «рота» - колесо, так как вирусные частицы под электронным микроскопом выглядят как маленькие колесики с толстой втулкой, короткими спицами и тонким ободом.

А название семейства коронавирусов объясняется наличием ворсинок, которые прикрепляются к вириону посредством узкого стебля и расширяются к отдалённому концу, напоминая солнечную корону во время затмения.

Название некоторых микроорганизмов связано с названием органа, который они поражают, или болезни, которую они вызывают. Например, название «менингококки» образовано от двух греческих слов: «менингос» - мозговая оболочка, так как именно её преимущественно поражают эти микробы, и «коккус» - зерно, указывающее на принадлежность их к шаровидным бактериям - коккам. От греческого слова «пневмон» (лёгкое) образовано название «пневмококки» - эти бактерии вызывают заболевания лёгких. Риновирусы - возбудители заразного насморка, отсюда и название (от греч. «ринос» - нос).

Происхождение названия у ряда микроорганизмов обусловлено и другими наиболее характерными их особенностями. Так, отличительная черта вибрионов - бактерий в форме короткой изогнутой палочки - способность к быстрым колебательным движениям. Их название образовано от французского слова «вибрер» - вибрировать, колебаться, извиваться. Среди вибрионов наиболее известен возбудитель холеры, который так и называется «холерный вибрион».

Бактерии рода протеус (протей) относятся к так называемым микробам, которые для кого-то опасны, а для кого-то нет. В связи с этим они были названы именем морского божества из древнегреческой мифологии - Протеуса, которому приписывалась способность произвольно менять свой облик.

Великим учёным устанавливают памятники. Но иногда памятниками становятся и названия микроорганизмов, открытых ими. Например, микроорганизмы, занимающие промежуточное положение между вирусами и бактериями, были названы «риккетсии» в честь американского исследователя Ховарда Тейлора Риккетса (1871-1910), погибшего от сыпного тифа при изучении возбудителя этого заболевания.

Возбудителей дизентерии основательно изучил японский учёный К. Шига в 1898 году, в его честь впоследствии они и получили свое родовое название - «шигеллы».

Бруцеллы (возбудители бруцеллёза) названы в честь английского военного врача Д. Брюса, который в 1886 году впервые сумел выделить эти бактерии.

Бактерии, объединённые в род «иерсинии», названы по имени известного швейцарского учёного А. Йерсена, открывшего, в частности, возбудителя чумы - иерсиния пестис.

По имени английского врача В. Лейшмана названы простейшие одноклеточные организмы (возбудители лейшманиоза) лейшмании, подробно описанные им в 1903 году.

С именем американского патолога Д. Сальмона связано родовое название «сальмонеллы» , палочковидной кишечной бактерии, вызывающей такие заболевания, как сальмонеллёз и брюшной тиф.

А немецкому учёному Т. Эшериху обязаны своим названием эшерихии - кишечные палочки, впервые выделенные и описанные им в 1886 году.

В происхождении названия некоторых микроорганизмов определённую роль сыграли обстоятельства, при которых они были обнаружены. Например, родовое название «легионеллы» появилось после вспышки в 1976 году в Филадельфии среди делегатов съезда Американского легиона (организация, объединяющая граждан США - участников международных войн) тяжёлого респираторного заболевания, причиной которого стали эти бактерии, - они передавались через кондиционер. А вирусы Коксаки были впервые выделены у больных полиомиелитом детей в 1948 году в посёлке Коксаки (США), отсюда и название.

Бактерии - одни из самых древних организмов на Земле. Несмотря на простоту своего строения, они живут во всех возможных средах обитания. Больше всего их насчитывается в почве (до нескольких миллиардов бактериальных клеток на 1 грамм почвы). Много бактерий в воздухе, воде, пищевых продуктах, внутри тел и на телах живых организмов. Бактерии были обнаружены в тех местах, где другие организмы жить не могут (на ледниках, в вулканах).

Обычно бактерия - это одна клетка (хотя бывают колониальные формы). Причем эта клетка очень мелкая (от долей мкм до нескольких десятков мкм). Но главной особенностью бактериальной клетки является отсутствие клеточного ядра. Другими словами, бактерии принадлежат прокариотам .

Бактерии бывают подвижными и неподвижными. В случае неподвижных форм передвижение осуществляется с помощью жгутиков. Их может быть несколько, а может быть только один.

Клетки разных видов бактерий могут сильно отличаться между собой по форме. Бывают шаровидные бактерии (кокки ), палочковидные (бациллы ), похожие на запятую (вибрионы ), извитые (спирохеты, спириллы ) и др.

Строение бактериальной клетки

У клеток многих бактерий имеется слизистая капсула . Она выполняет защитную функцию. В частности, защищает клетку от высыхания.

Как и у клеток растений, у бактериальных клеток есть клеточная стенка . Однако, в отличие от растений, ее строение и химический состав несколько иной. Клеточная стенка состоит из слоев сложного углевода. Ее строение таково, что позволяет проникать различным веществам внутрь клетки.

Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембра н а .

Бактерии относятся к прокариотам, так как в их клетках нет оформленного ядра. Они не имеют и хромосом, характерных для клеток эукариот. В состав хромосомы входит не только ДНК, но и белок. У бактерий же их хромосома состоит только из ДНК и представляет собой кольцевую молекулу. Такой генетический аппарат бактерий называется нуклеоид . Нуклеоид находится прямо в цитоплазме, обычно в центре клетки.

У бактерий нет настоящих митохондрий и ряда других клеточных органелл (комплекса Гольджи, эндоплазматической сети). Их функции выполняют впячивания клеточной цитоплазматической мембраны. Такие впячивания называются мезосомами .

В цитоплазме есть рибосомы , а также различные органические включения : белки, углеводы (гликоген), жиры. Также клетки бактерий могут содержать различные пигменты . В зависимости от наличия тех или иных пигментов или их отсутствия, бактерии могут быть бесцветными, зелеными, пурпурными.

Питание бактерий

Бактерии возникли на заре формирования жизни на Земле. Именно они «открыли» различные способы питания. Лишь потом, с усложнением организмов, четко выделились два крупных царства: Растения и Животные. Они отличаются между собой в первую очередь по способу питания. Растения являются автотрофами, а животные - гетеротрофами. У бактерий же встречаются оба типа питания.

Питание - это способ получения клеткой или организмом необходимых органических веществ. Их можно получить из вне или синтезировать самостоятельно из неорганических веществ.

Автотрофные бактерии

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Процесс синтеза требует энергии. В зависимости от того, откуда автотрофные бактерии получают эту энергию их делят на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.

Фотосинтезирующие бактерии используют энергию Солнца, улавливая его излучение. В этом они сходны с растениями. Однако, если у растений в процессе фотосинтеза выделяется кислород, то у большинства фотосинтезирующих бактерий он не выделяется. То есть бактериальный фотосинтез анаэробен. Также зеленый пигмент бактерий отличается от аналогичного пигмента растений и называется бактериохлорофиллом . У бактерий нет хлоропластов. В основном фотосинтезирующие бактерии обитают в водоемах (пресных и соленых).

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию различных химических реакций. Энергия выделяется не во всех реакциях, а только в экзотермических. Некоторые такие реакции протекают в бактериальных клетках. Так в нитрифицирующих бактериях протекает реакция окисления аммиака в нитриты и нитраты. Железобактерии окисляют закисное железо в окисное. Водородные бактерии окисляют молекулы водорода.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Поэтому вынуждены получать их из окружающей среды.

Бактерии, питающиеся органическими остатками других организмов (в том числе мертвыми телами), называются бактериями-сапрофитами . По-другому их называют бактериями гниения. Таких бактерий много в почве, где они разлагают перегной до неорганических веществ, которые впоследствии используются растениями. Молочнокислые бактерии питаются сахарами, превращая их в молочную кислоту. Маслянокислые бактерии разлагают органические кислоты, углеводы, спирты до масляной кислоты.

Клубеньковые бактерии живут в корнях растений и питаются за счет органических веществ живого растения. Однако они связывают азот из воздуха и обеспечивают им растение. То есть в данном случае имеет место симбиоз. Другие гетеротрофные бактерии-симбионты обитают в пищеварительном аппарате животных, помогая переваривать пищу.

В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ с высвобождением энергии. Эта энергия в последствии тратится на различные процессы жизнедеятельности (например, на движение).

Эффективным способом получения энергии является кислородное дыхание. Однако некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Таким образом, существуют аэробные и анаэробные бактерии.

Аэробным бактериям необходим кислород, поэтому они обитают в местах, где он есть. Кислород участвует в реакции окисления органических веществ до углекислого газа и воды. В процессе такого дыхания бактерии получают относительно большое количество энергии. Такой способ дыхания характерен для подавляющего числа организмов.

Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде для дыхания, поэтому могут обитать в бескислородной среде. Энергию они получают за счет реакции брожения . Данный способ окисления малоэффективен.

Размножение бактерий

В большинстве случаев для бактерий характерно размножение путем деления их клетки надвое. Перед этим происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Каждая дочерняя клетка получает одну из этих молекул и, следовательно, является генетической копией материнской клетки (клоном). Таким образом, для бактерий характерно бесполое размножение .

В благоприятных условиях (при достаточном количестве питательных веществ и благоприятных условиях окружающей среды) бактериальные клетки делятся очень быстро. Так от одной бактерии за сутки могут образоваться сотни миллионов клеток.

Хотя бактерии размножаются бесполым путем, в ряде случаев у них наблюдается так называемый половой процесс , который протекает в форме конъюгации . При конъюгации две разные бактериальные клетки сближаются, между их цитоплазмами устанавливается связь. Части ДНК одной клетки переходят во вторую, а части ДНК второй клетки - в первую. Таким образом, при половом процессе у бактерий происходит обмен генетической информации. Иногда при этом бактерии обмениваются не участками ДНК, а целыми молекулами ДНК.

Споры бактерий

Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий - это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.

При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течении длительного времени и способны переживать очень неблагоприятные условия (крайне высокие и низкие температуры, высыхание).

Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.

Значение бактерий

Огромна роль бактерий в круговороте веществ в природе. В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы . Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород).

Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В нитрифицирующих бактериях протекают реакции, в процессе которых из аммиака образуются нитриты, а из нитритов - нитраты. Клубеньковые бактерии способны усваивать атмосферный азот, синтезируя азотистые соединения. Они живут в корнях растений, образуя клубеньки. Благодаря этим бактериям, растения получают необходимые им азотистые соединения. В основном в симбиоз с клубеньковыми бактериями вступают бобовые растения. После их отмирания почва обогащается азотом. Это нередко используется в сельском хозяйстве.

В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению.

Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии.

В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты.

В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.

Однако бактерии могут приносить и вред. Они не просто портят продукты питания, но своими выделениями делают их ядовитыми.

Единственное, что спасает человека от заражения палочкой - желудочный сок, убивающий развитие бактерии. Если же споры начали образовываться, сдержать их рост очень тяжело. Они трудно выводятся даже при 10-минутном кипячении. Оптимальные условия для развития палочки ботулизма сохраняются, например, при холодном консервировании. При употреблении заражённой пищи только одного укуса продукта хватит, чтобы заразиться и умереть в течение одного дня. Ни один человек, ни одно животное на планете не имеет иммунитета к ботулизму. Всего один грамм на килограмм массы тела спороносной палочки становится гарантом развития ботулизма и летального исхода. Взрослый слон весит 5,5 тонн, он умрет менее чем за 3 дня при употреблении в пищу 0,005454 мг токсина.

10 фактов о микроорганизмах

1. Микробиологи считают, что на Земле всего 5*10 в тридцатой степени (5 нониллионов) бактерий. 2. Бактерия и бацилла - это одно и то же. Первое слово - греческого происхождения, а второе - латинского. 3. Внешний вид бактерий настолько удачен, что не менялся в течение миллиарда лет. Эволюция бактерий была исключительно внутренней. Этот феномен называется «синдромом Фольксвагена»: внешний вид знаменитого «Фольксвагена-жука» был таким удачным, что его сохраняли почти сорок лет. 4. Согласно идеям креационизма, все живые организмы были созданы во время сотворения мира и не могли появиться потом. Значит, Ной и его семьи должны были болеть чумой, холерой, менингитом, энцефалитом, амебной и бактериальной дизентерией, сыпным и брюшным тифом, сонной болезнью, малярией трехдневной, четырехдневной и тропической, и массой других болезней. Ведь все они оказались в его ковчеге! 5. Существуют бактерии, которые помогают чистить зубы. Ученые из шведского Каролинского института скрестили эти бактерии с обычными йогуртовыми и теперь пытаются сделать трансгенный йогурт, который позволит нам не чистить зубы. 6. Общий вес бактерий, живущих в организме человека, составляет 2 килограмма. 7. Во рту человека около 40 000 бактерий. Во время поцелуя от одного человека другому передается 278 различных культур бактерий. К счастью, 95 процентов из них не представляют опасности. 8. Самая большая бактерия - это открытая в 1999 году Thiomargarita namibiensis («серная жемчужина Намибии»). Она может достигать 0,75 мм в поперечнике. Это больше, чем стандартная точка (1/12 дюйма), равная 0,351 мм. 9. На минных полях Мозамбика живет бактерия, которая питается тринитротолуолом. Открытие может решить проблему разминирования. 10. Дворянские дети, которых приписывали к полкам, уходили в армию с серебряной посудой, что заключало в себе отнюдь не блажь богачей, а вполне прикладное значение: серебро уничтожало бактерии, что спасало юношей от различных массовых инфекционных заболеваний, например, холеры.

Человек на 90% состоит из микробов. Только в кишечнике содержится почти 2 кг бактерий

Человеческое тело, оказывается, почти целиком состоит из микроорганизмов. Однако пугаться прежде времени не стоит, пишет: эти существа - не чужеродные формы жизни. Для триллионов микроскопических жизненных форм человеческий организм является родным домом. «Мы, по сути, лишь на 10% люди, а все остальное - микробы», - уверяет доктор Рой Д. Слитор из ирландского Института Корка. За четыре года основательного изучения предмета он пришел к выводу о том, что истинная роль бактериальных популяций, проживающих в человеческом организме, незаслуженно умаляется. Наши взаимосвязи с одноклеточными существами оказались настолько тесными, что прогрессивные ученые теперь рассматривают человека и населяющих его бактерий в качестве единого сверхорганизма. «На сегодняшний день бактерии рассматриваются в качестве виртуального органа, продукты жизнедеятельности которого значительно выше, чем у печени», - объясняет доктор Слитор. По его данным, в человеческом теле содержится порядка 500 различных видов бактерий. Благодаря их непрестанному размножению в организме взрослого человека проживает около 100 трлн одноклеточных существ - почти в десять раз больше, чем те несколько триллионов клеток, из которых состоит собственно организм человека. К примеру, только в кишечнике содержится почти 2 кг бактерий. По словам доктора Слитора, бактерии не только наши спутники, но и незаменимые помощники. «Это бактериально-человеческое взаимодействие по большей части носит характер симбиоза, - рассказывает ученый. - Это означает, что в обмен на продовольствие бактерии участвуют в процессах пищеварения, производства витаминов и укрепления нашей иммунной системы». Кроме того, дружественные микроорганизмы защищают хозяина от возбудителей инфекционных заболеваний, сражаясь с «враждебными» бактериями. Для любителей йогуртов и других «живых» кисломолочных продуктов эта новость, безусловно, хорошая. Однако доктор Слитор предупреждает, что укрепляющие способности «пробиотических» продуктов весьма недолговечны. «Большая часть этих бактерий не задерживаются в нашем организме. Они проходят сквозь тело, не сумев организовать колонию», - с грустью констатирует он. С другой стороны, постоянное употребление такого рода продуктов может способствовать укреплению колоний полезных бактерий. Особенно это касается случаев, когда организм ослаблен приемом антибиотиков.

Самую большую из известных бактерий можно увидеть невооружённым глазом

Самая большая из известных бактерий - недавно открытый одноклеточный организм, обитающий в кишечном тракте рыбы у острова Ящериц в Квинслэнде. До этого бактерии считались столь мелкими, что их невозможно было увидеть невооруженным глазом. Однако эта новая гигантская бактерия достигает размера газетного дефиса. Доктор Эстер Энгерт, исследователь из Индианского университета в Блумингтоне и одна из тех, кто совершила открытие этой гигантской бактерии, рассказывает: «Бактерия такая большая, что мы можем прикрепить к ней электроды». Бактерию назвали Epulopiscium Fishelsoni, а рыба, в которой она живет, называется Acanthurus Nigrofuscus. Теоретически, если мы съедим эту рыбу, то можем стать домом для огромной бактерии. Однако это не значит, что она задержится в нас надолго. Вполне вероятно, она не сможет выжить в столь большом организме, как человеческий.

10 фактов о ВИЧ и СПИДе

На сегодня вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - самый изученный из всех вирусов. О ВИЧ опубликовано более 200 тыс. научных статей. За 30 лет мы узнали его строение, эпидемиологию, жизненный цикл, функции его белков и многое другое. Как тут выбрать 10 ключевых фактов? Я постарался охватить все области - от фундаментальной науки до медицины. 1. ВИЧ заражает лимфоциты-хелперы, которые регулируют иммунный ответ. Смерть этих клеток ведет к дерегуляции иммунитета - его чрезмерной активации и одновременно неспособности фокусироваться на патогенных микроорганизмах. 2. ВИЧ наносит удар по иммунной системе в течение первых недель инфекции, но симптомы нарушения иммунитета в среднем проявляются через 8 лет в виде синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). Это происходит, когда иммунная система, до этого лихорадочно восполняющая потери лимфоцитов-хелперов, истощается и проигрывает борьбу с вирусом. 3. ВИЧ принадлежит к семейству ретровирусов, роду лентивирусов. Частицы ВИЧ содержат геном в виде двух копий РНК, которые вирус превращает в ДНК после проникновения в клетку. Эта ДНК встраивается вирусом в ДНК клетки хозяина и остается там до смерти клетки. 4. Лентивирусы существуют миллионы лет и были найдены у кроликов, кошек, лошадей и ряда африканских обезьян. ВИЧ проник в человеческую популяцию от шимпанзе примерно 100 лет назад в западной Африке. 5. ВИЧ передается через кровь, при сексе или от матери к ребенку при родах. В быту, при поцелуях, укусах и рукопожатиях ВИЧ не передается. Не передается он и комарами. 6. Наиболее надежным способом предотвращения инфицирования ВИЧ при сексе является презерватив. За последние 2 года три новых способа предотвращения ВИЧ показали обнадеживающие результаты: вакцина, прием лекарств до секса и любрикационный гель с лекарствами, но эффективность всех трех пока слишком низка (30–50%), чтобы их можно было вводить в широкое употребление. 7. Было разработано более 20 лекарств, останавливающих репликацию ВИЧ (это больше, чем для любого другого вируса). Лекарства снижают количество вируса в крови до ничтожного уровня и предотвращают СПИД. Также лекарства позволяют предотвратить передачу вируса от матери к ребенку при родах и при грудном вскармливании. 8. Встроившись в ДНК клетки, ВИЧ иногда переходит в латентную форму, которая никак себя не проявляет, а потому ни лекарства, ни иммунная система не могут на него повлиять. В таком виде он может существовать десятки лет. Из-за латентных вирусов лекарства от ВИЧ приходится принимать всю жизнь. В организме переставшего принимать лекарства человека вирус выходит из латентной формы, и болезнь развивается снова. 9. ВИЧ очень гибок генетически, что позволяет ему уходить от иммунного ответа, а также приобретать устойчивость к лекарствам. Для предотвращения устойчивости к лекарствам при лечении их применяют по три одновременно. 10. В мире 33 миллиона человек живут с ВИЧ, из них больше половины - женщины. Несмотря на огромный прогресс в предотвращении ВИЧ-инфекции (во многих странах эпидемия идет на спад) и лечении СПИДа (больше 5 миллионов человек получают лекарства), каждый год 2 миллиона человек умирают от СПИДа, потому что не имеют доступа к лекарствам.

20 фактов о вирусах

Вирусы не являются живыми существами. У них нет клеток, они не умеют преобразовывать пищу в энергию, и без “хозяина” это всего лишь небольшие сгустки химических веществ. Вирусы, наоборот, не являются мертвыми – у них есть гены, они размножаются, для них действуют процессы естественного отбора. Ученые путались обнаружить вирусы до 1892 года, когда русский микробиолог Дмитрий Ивановский доказал, что заражение табачных растений происходит с помощью существ, намного меньших чем бактерии. Эти существа оказались вирусом, а конкретно – вирусом табачной мозаики. Американский биохимик Вендель Стэнли выделил вышеуказанный табачный вирус в чистом виде как игольчатые протеиновые кристаллы, за что получил Нобелевскую премию в 1946 году в области химии. Некоторые вирусы внедряют свою ДНК в бактерию через полые волоски, которые присутствуют у многих бактерий. Слово “вирус” (virus) произошло от латинского слова, означающего “яд” или “грязная жидкость”, что вполне логично для явления, вызывающего лихорадку и простуду. В 1992 году ученые проследили путь источник пневмонии, вспыхнувшей в Англии – оказалось, что это вирус, скрывавшийся внутри амебы, живущей в башнях градирни (охладительной башни). Он был настолько крупным, что вначале ученые приняли его за бактерию. Так называемый мимивирус назван так из-за того, что имитирует поведение и строение бактерии. Некоторые специалисты считают, что он является промежуточным звеном между бактериями и вирусами, другие уверены, что это отдельная форма жизни. Данный вирус характеризуется наиболее объемным и сложным набором ДНК среди всех вирусов. В теле мимивируса более 900 генов, которые кодируют протеины, не использующиеся в других вирусах. Его геном в два раза больше, чем у других известным вирусов и даже бактерий. Есть еще более крупные вирусы под названием мамавирус. Их размеры больше, чем у некоторых бактерий, и эти вирусы также обладают вирусами-спутниками, которые так и называются – Sputnik. Амебы для вирусов являются своеобразными песочницами и бесплатными столовыми – они поглощают крупные объекты в пределах своей досягаемости и являются источником питательных веществ для бактерий, которые внутри амебы обмениваются генами с другими бактериями и вирусами. Вирусы умеют заражать животных, растения, грибки, одноклеточные организмы и бактерии. Мамавирусы вместе со спутником заражают также другие вирусы. Мы все, возможно – результат работы вирусов, так как значительная часть нашего генома содержит “осколки” и целые части вирусов, которые внедрились в наших предков миллионы лет назад, и были “одомашнены”. Многие из образований в наших клетках являются на первый взгляд бесполезными, что объясняется в том числе тем, что это – вирусы, которые благополучно прижились внутри нас на разных этапах эволюции. Большинство из внедренных в наш геном древних вирусов не существуют в природе в наше время. В 2005 году французские ученые начали работу по “воскрешению” одного из таких вирусов. Один из воскрешенных таким образом вирусов под кодовым названием Феникс, оказался нежизнеспособным. Видимо, не все так просто. Некоторые вирусные осколки в нашем геноме, видимо, ответственны за работы автоимунной системы и развитие раковых заболеваний. Самой своей жизнью мы обязаны вирусам – часть из протеинов, закодированных вирусной ДНК в организме матери, “корректируют” имунную систему организма, чтобы она не атаковала эмбрион во время развития. Мы все на Земле являемся дальними родственниками Ученые имеют основания считать, что миллиард лет назад один из вирусов внедрился в клетку бактерии и из этого получилось клеточное ядро, которое впоследствии привело к образованию многообразия флоры и фауны, включая нас с вами.

Зараза побеждает

«Устойчивость к противомикробным препаратам создает угрозу возвращения к “доантибиотиковой эре”», - с паническими интонациями сообщает Всемирная организация здравоохранения. Тот факт, что появляется все больше микробов, которым наплевать на все наши лекарства, беспокоит медиков во всем мире. Это война. С нашей стороны счет идет на сотни миллионов погибших. Но противник потерял гораздо больше - миллиарды миллиардов. Еще недавно казалось, что мы выиграли эту битву. В 30-х годах прошлого века у нас в руках оказалось сокрушающее оружие - эта штука была помощнее, чем порох или атомная бомба. Хрестоматийная история: молчаливый шотландец Александр Флеминг как-то забыл закрыть в своей лаборатории емкость с бактериями. Бардак на рабочем месте был вознагражден Нобелевской премией, ибо к бактериям случайно попала плесень, что завершилось созданием первого антибиотика - пенициллина. В медицине случилась революция. Пневмонию и сифилис стало лечить не намного сложнее, чем насморк. Сейчас всевозможные «-цины» и «-лины» выстроились в ряд на полках аптек. И пока микробы отступают. Но, как это часто бывает, за революцией последовала ползучая контрреволюция. Маленькие тупые организмы, стремящиеся во что бы то ни стало поселиться в нашем симпатичном теле, научились бороться с лекарствами. «Мы живем в эпоху зависимости от антибиотиков и других противомикробных препаратов для лечения состояний, которые несколько десятилетий назад были бы смертельными. Но когда появляется устойчивость к противомикробным препаратам, известная также как лекарственная устойчивость, эти препараты становятся неэффективными», - сообщает Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). Про лекарственную устойчивость известно было давно. Но сейчас ее масштабы упорно ассоциируются со словами «угроза», «кризис» или даже «катастрофа». В нынешнем году самой актуальной проблемой ВОЗ объявила именно эту: теме лекарственной устойчивости посвящен Всемирный день здоровья, который будут отмечать 7 апреля. Вот только один факт из отчетов ВОЗ: «Ежегодно по меньшей мере 25 тысяч пациентов в одном лишь Европейском союзе умирают от инфекций, вызванных бактериями с множественной лекарственной устойчивостью». Бактерии, может быть, и не такие умные, как мы, но зато размножаются быстрее. Количество их поколений, живших после открытия Флеминга, оценивается числом с десятками, если не сотнями нулей. А значит, если появляется хоть один экземпляр-мутант, способный сопротивляться нашим лекарствам, то вскоре он может создать целую армию. Особенно тяжелые бои происходят на территории больниц, где цикл микроб - антибиотик повторяется максимально часто. Палаты и операционные становятся базами для самых закаленных бойцов античеловеческого фронта. Так называемые госпитальные инфекции становится лечить все труднее. В том, что лекарства перестают действовать, виновата не только логика эволюции. ВОЗ обвиняет фармацевтические корпорации в том, что они не торопятся создавать принципиально новые антибиотики, которые смогли бы убивать даже тренированных микробов. Их разработка требует больших денег, а прибыли они приносят не так уж и много: от инфекционных болезней можно быстро вылечиться - гораздо выгоднее делать те лекарства, которые нужно принимать всю жизнь. «Лишь 15 из 167 антибиотиков, находившихся в стадии разработки, имели новый механизм действия, потенциально способный противостоять множественной лекарственной устойчивости», - сообщается в отчете ВОЗ. Если продолжать военную метафору, то противник уже давно обзавелся бронетранспортерами, а его продолжает атаковать пехота с трехлинейками. Другой источник проблемы - неразборчивость врачей и их пациентов. «Высокая темпе-ратура? Болит голова? Уже третий день не проходит?» - этих симптомов достаточно, чтобы доктор или даже сам больной прибег к антибиотику. Но вполне вероятно, что болезнь вызвана вирусом гриппа, который глубоко равнодушен к этому классу лекарств (напомним: антибиотики бесполезны при вирусных заболеваниях!). Легче больному не станет, зато его микробы получат дополнительную тренировку. В некоторых западноевропейских странах даже проходила кампания под лозунгом «Антибиотики не назначаются автоматически». В результате во Франции количество случаев, когда выписывались эти препараты, снизилось на 27%, в Бельгии - на 36%. У нас пока таких кампаний не ведется. И я прошу считать эту колонку своим скромным вкладом в идеологическую борьбу с общим врагом. С микробами.

10 неизлечимых болезней

В современной медицине многое было сделано для того, чтобы искоренить и вылечить болезни, но, к сожалению, существует еще много ужасающих болезней, от которых не существует лечения. 1. Геморрагическая лихорадка Эбола Эбола - это вирус семейства филовирусов, который вызывает тяжелую и часто смертельную вирусную геморрагическую лихорадку. Вспышки этого заболевания наблюдались у приматов, таких как гориллы и шимпанзе, и у людей. Болезнь характеризуется сильной лихорадкой, сыпью, и обильным кровотечением. У людей, летальность составляет от 50 до 90 процентов. Название вируса происходит от реки Эбола, находящейся в северном бассейне реки Конго в центральной Африке, где он впервые появился в 1976 году. В тот год вспышки заболевания в Заире и в Судане привели к сотням смертей. Вирус Эбола тесно связан с вирусом Марбург, который был открыт в 1967 году, и оба эти вируса являются единственными представителями филовирусов, которые вызывают эпидемию у людей. Геморрагический вирус распространяется через телесные жидкости и так, как у пациентов часто наблюдается рвота кровью, люди которые ухаживают за пациентом, часто подхватывают болезнь. 2. Полиомиелит Полиомиелит или детский спинномозговой паралич является острым вирусным инфекционным заболеванием нервной системы, которое начинается с общих симптомов таких как высокая температура, головная боль, тошнота, усталость, боль и спазмы в мышцах, за которыми иногда следует более серьезный и постоянный паралич мышц одной или больше конечностей, горла или груди. Больше половины всех случаев полиомиелита встречаются у детей до 5 лет. Паралич, который так часто ассоциируется с болезнью, на самом деле поражает меньше одного процента людей, зараженных вирусом полиомиелита. Только у 5-10 процентов инфицированных людей проявляются вышеупомянутые общие симптомы, и более чем у 90 процентов людей нет никаких признаков заболевания. Для тех, кто заразился полиовирусом, лечения не существует. С середины 20 века каждый год от этого заболевания страдали сотни тысяч детей. Начиная с 1960 годов благодаря широкому распространению вакцины от полиомиелита, полиомиелит был устранен в большинстве стран мира и сейчас является эндемичным только в нескольких странах Африки и Южной Азии. Каждый год около 1000-2000 детей остаются парализованными от полиомиелита. 3. Красная волчанка Красное волчанка является аутоиммунным заболеванием, которое приводит к хроническому воспалению в разных частях тела. Существует три основные формы волчанки: дискоидная красная волчанка, системная красная волчанка и лекарственная волчанка. Дискоидная волчанка поражает только кожу и, как правило, не включает внутренние органы. Она характеризуется сыпью или различными участками покраснения, покрытых серовато-коричневыми чешуйками, которые могут появляться на лице, шее и голове. Примерно в 10 процентах случаев у людей с дискоидной волчанкой, болезнь разовьется в более тяжелую системную форму волчанки. Системная красная волчанка является наиболее распространенной формой этой болезни. Она может поразить практически любой орган или структуру тела, особенно кожу, почки, суставы, сердце, желудочно-кишечный тракт, мозг и серозные оболочки. И, несмотря на то, что системная волчанка может поразить любую область тела, большинство людей испытывают симптомы только в нескольких органах. Кожная сыпь может напоминать ту, что присутствует при дискоидной волчанке. Также известно, что редко кто из людей имеет одинаковые симптомы. Это заболевание весьма разнообразно по своей природе и отмечается периодами, когда болезнь становиться активной, и периодами, когда симптомы не так очевидны. 4. Грипп Грипп является острой вирусной инфекцией верхних и нижних дыхательных путей, которая характеризуется высокой температурой, ознобом, общим чувством слабости, болями в мышцах, а также разного рода болезненностью в области головы и живота. Грипп вызывается несколькими штаммами вирусов семейства Ortomyxoviridae, которые подразделяются на типы A,B и C. Три основных типа, как правило, вызывают похожие симптомы, хотя они никак не связаны антигенно. Так, если вы инфицированы одним типом, это не дает иммунитета против других типов. Типы вирусов А приводят к крупным эпидемиям гриппа, а тип В вызывает небольшие локальные вспышки, тогда как вирусы типа С, как правило, не являются причиной заболевания у людей. Между периодами пандемии, вирусы проходят постоянную быструю эволюцию (процесс, называемый антигенная изменчивость) в ответ на натиск иммунитета у людей. Периодически, вирусы гриппа проходят крупные эволюционные изменения за счет приобретения новых сегментов генома от другого вируса гриппа, фактически становясь новым подтипом, от которого нет иммунитета. 5. Болезнь Кройтфельдта-Якоба Болезнь Кройтфельдта-Якоба является редким фатальным дегенеративным заболеванием центральной нервной системы. Она встречается во всем мире и проявляется с вероятностью один случай на миллион, при этом среди определенных групп населения, таких как ливийские евреи, уровень заболеваемости несколько выше. Заболевание чаще всего встречается среди взрослого населения в возрасте от 40 до 70 лет, хотя были и случаи среди молодых людей. И мужчины и женщины страдают от него в равной степени. Начало заболевания, как правило, характеризуется неясными психиатрическими и поведенческими изменениями, за которыми следует прогрессивная деменция, сопровождающаяся нарушением зрения и непроизвольными движениями. От болезни не существует лечения, и она, как правило, имеет фатальный исход в течение года от начала симптомов. Впервые болезнь была описана в 1920 году немецким неврологом Ганцом Герхардом Кройтфельдом и Альфонсом Якобом. Болезнь Кройтфельдта-Якоба схожа с другими нейродегенеративными заболеваниями, такими как куру, которое встречается среди людей, и почесуха, встречающееся среди овец. Все три заболевания являются типами передающейся губчатой энцефалопатии из-за характерной губчатой структуры нейронного разрушения, при котором ткани мозга будто наполнены дырами. 6. Диабет Сахарный диабет является нарушением углеводного обмена, характеризующийся нарушением способности организма производить или реагировать на инсулин, и, тем самым, поддерживать нужный уровень сахара в крови. Существует две основные формы диабета. Сахарный диабет 1-го типа, раньше назывался инсулинозависимый диабет и ювенильный диабет, и он обычно возникает в детстве. Это аутоиммунное заболевание, при котором иммунная система человека, страдающего диабетом, производит антитела, которые разрушают бета-клетки, производящие инсулин. Так как организм больше не может производить инсулин, требуются ежедневные инъекции гормона. Сахарный диабет 2-го типа или инсулиннезависимый диабет обычно проявляется после 40 лет, и становиться более распространенным по мере увеличения возраста. Он возникает из-за вялой секреции инсулина поджелудочной железой или снижения реакции в клетках-мишенях, выделяющих инсулин. Он связан с наследственностью и ожирением, особенно ожирением верхней части тела. Люди с диабетом 2-го типа могут контролировать уровень сахара в крови с помощью диеты и упражнений, а также инъекций инсулина и других лекарств. 7. СПИД (ВИЧ) СПИД или синдром приобретенного иммунодефицита является передаваемой болезнью иммунной системы, которая вызвана ВИЧ (вирусом иммунодефицита). ВИЧ атакует медленно, разрушая иммунную систему, защитную систему организма против инфекций, что делает человека восприимчивым различным инфекциям и определенным злокачественным новообразованиям, что, в конце концов, ведет к смерти. СПИД - это конечная стадия ВИЧ инфекции, во время которой возникают смертельные инфекции и опухоли. ВИЧ/СПИД распространился в 1980-х годах, особенно в Африке, откуда по предположениям он взял свое начало. Распространению способствовало несколько факторов, включая рост урбанизации, и дальних путешествий в Африку, международные переезды, изменение сексуальной морали и внутривенное употребление наркотиков. Согласно отчету ООН за 2006 год по ВИЧ/СПИД, около 39,5 миллиона людей живут с ВИЧ, около 5 миллионов людей заражаются ежегодно и около 3 миллионов умирают от СПИДа ежегодно. 8. Астма Бронхиальная астма является хроническим заболеванием дыхательных путей, при котором воспаленные дыхательные пути склонны сжиматься, вызывая эпизоды удушья, затрудненное дыхание, кашель и стеснение в груди, которые варьируются по тяжести от легкой до угрожающей жизни. Воспаленные дыхательные пути становятся сверхчувствительными к разнообразным стимулам, включая пылевые клещи, шерсть животных, пыльца, загрязнение воздуха, сигаретный дым, лекарства, погодные условия и физические упражнения. При этом стресс может усугубить симптомы. Астматические эпизоды могут начаться внезапно или может потребоваться несколько дней, прежде чем они разовьются. Несмотря на то, что первый эпизод может проявиться в любом возрасте, половина случаев возникает у детей до 10 лет, при этом она чаще возникает у мальчиков, чем у девочек. Среди взрослых уровень заболеваемости у женщин и мужчин примерно одинаковая. Когда астма развивается в детстве, она чаще связанна с унаследованной восприимчивостью к аллергенам, таким как пыльца, пылевые клещи, шерсть животных, которые вызывают аллергическую реакцию. У взрослых, астма также может развиться в ответ на аллергены, но вирусные инфекции, аспирин и упражнения могут также вызвать болезнь. Также у взрослых с астмой часто наблюдаются полипы и синусит. 9. Рак Рак относится к группе из более чем 100 различных заболеваний, характеризующихся неконтролируемым ростом аномальных клеток в организме. Рак поражает одного из трех человек, родившихся в развитых странах, и является одной из основных причин заболевания и смерти во всем мире. Несмотря на то, что рак был известен еще с древних времен, существенные улучшения в лечении рака были сделаны в середине 20-го века, в основном с помощью своевременной и точной диагностики, хирургии, лучевой терапии и химиотерапевтических препаратов. Такие достижения привели к снижению смертности от рака, а также стали основанием для оптимизма в лабораторных исследованиях при выяснении причин и механизмов болезни. Благодаря постоянному прогрессу в клеточной биологии, генетике и биотехнологии, исследователи сейчас обладают фундаментальными знаниями о том, что происходит в раковых клетках и у больных раком, что способствует дальнейшему прогрессу в предотвращении, диагностике и лечении болезни. 10. Простуда Простуда - это острое вирусное заболевание, которое начинается в верхних дыхательных путях, иногда распространяется на нижние отделы и может вызвать вторичные инфекции в глазах или среднем ухе. Простуду могут вызвать более 100 вирусов, включая вирус парагриппа, гриппа, респираторный синцитиальный вирус, реовирусы и другие. Однако самой частой причиной считаются риновирусы. Термин простуда ассоциируется с ощущением холода или воздействием холодной окружающей среды. Изначально считалось, что простуду вызывает переохлаждение, но исследования показали, что это не так. Простуду подхватывают при контакте с инфицированными людьми, а не от холода, охлажденных мокрых ног или сквозняков. Люди могут быть носителями вируса и не испытывать симптомы. Инкубационный период обычно короткий, составляя от одного до четырех дней. Вирусы, начинают распространяться от инфицированного человека до того, как появятся симптомы и распространение достигает пика во время симптоматической фазы. Существует такое разнообразие вирусов, взывающих простуду, что человек практически не может выработать иммунитет к простуде. На сегодняшний день не существует лекарств, которые бы существенно сократили продолжительность болезни, а большая часть лечения направлена на то, чтобы смягчить симптомы.

Говоря о бактериях, чаще всего мы представляем нечто негативное. А между тем знаем мы о них очень мало. Строение и жизнедеятельность бактерий достаточно примитивны, но это, по предположениям некоторых ученых, самые древнейшие обитатели Земли, и за столько лет они не исчезли и не вымерли. Многие виды таких микроорганизмов человек использует для своего блага, другие же являются причиной серьезных заболеваний и даже эпидемий. Но вред одних бактерий порой не соизмерим с пользой других. Давайте поговорим об этих удивительных микроорганизмах и познакомимся с их строением, физиологией и классификацией.

Царство бактерий

Это безъядерные, чаще всего одноклеточные микроорганизмы. Их открытие в 1676 году - заслуга голландского ученого А. Левенгука, который впервые разглядел крошечные бактерии под лупой микроскопа. А вот изучать их природу, физиологию и роль в жизни человека впервые начал французский химик и микробиолог Луи Пастер в 1850-х годах. Строение бактерии стало активно исследоваться с появлением электронных микроскопов. Ее клетка состоит из цитоплазматической мембраны, рибосомы и нуклеотида. ДНК бактерии сосредоточена в одном месте (нуклеоплазме) и представляет собой клубок из тонких нитей. Цитоплазма отделена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной, в ней находятся нуклеотид, различные мембранные системы, клеточные включения. Рибосома бактерии состоит на 60% из РНК, остальное - белок. На фото ниже изображено строение сальмонеллы.

Клеточная стенка и ее компоненты

Бактерии имеют клеточное строение. Стенка клетки обладает толщиной около 20 нм и, в отличие от высших растений, не имеет фибриллярной структуры. Ее прочность обеспечивается специальным покровом, называемым мешком. Он состоит преимущественно из полимерного вещества - муреина. Его компоненты (субъединицы) соединены в определенной последовательности в особые полигликановые тяжи. Они совместно с короткими пептидами образуют макромолекулу, напоминающую сеть. Это и есть муреиновый мешок.

Органы передвижения

Эти микроорганизмы способны к активному передвижению. Осуществляется оно за счет плазматических жгутиков, имеющих винтообразное строение. Бактерии могут передвигаться со скоростью до 200 мкм в секунду и оборачиваться вокруг своей оси за секунду 13 раз. Способность жгутиков к движению обеспечивается специальным сократительным белком - флагеллином (аналог миозина в мышечных клетках).

Размеры они имеют следующие: длина - до 20 мкм, диаметр - 10-20 нм. Каждый жгутик отходит от базального тельца, которое погружено в оболочку клетки бактерии. Органы передвижения могут быть единичными или располагаться целыми пучками, как, например, у спириллы. Количество жгутиков может зависеть от условий внешней среды. Например, Протеус вульгарис при бедном питании имеет всего два субполярных жгутика, тогда как при нормальных условиях развития в пучках их может быть от 2 до 50.

Движение микроорганизмов

Строение бактерии (схема ниже) таково, что она может достаточно активно передвигаться. Движение в большинстве случаев происходит за счет толчка и осуществляется в основном в жидкой или влажной среде. В зависимости от действующего фактора, другими словами - вида внешнего раздражителя, оно может представлять собой:

хемотаксис - это направленное движение бактерии к питательным веществам или, напротив, от каких-либо токсинов;
аэротаксис - движение к кислороду (у аэробов) или от него (у анаэробов);
фототаксис - реакция на свет, проявляющаяся в движении, характерна прежде всего для фототрофов;
магнитотаксис - реакция на изменения в магнитном поле, объясняется наличием у некоторых микроорганизмов специальных частиц (магнетосом).

Одним из перечисленных способов бактерии, особенности строения клетки которых позволяют им передвигаться, могут создавать скопления в местах с оптимальными условиями для их жизнедеятельности. Кроме жгутиков, некоторые виды имеют многочисленные более тонкие нити - их называют "фимбрии" или "пили", но их функция в достаточной мере еще не изучена. Бактерии, которые не имеют специальных жгутиков, способны к скользящему движению, правда, оно характеризуется очень низкой скоростью: примерно 250 мкм в минуту.

Вторая малочисленная группа бактерий - автотрофы. Они способны синтезировать из неорганических веществ органические, частично могут усваивать атмосферный углекислый газ и являются хемотрофами. Эти бактерии занимают весьма важное место в круговороте химических элементов в природе.

Также существуют две группы настоящих фототрофов. Особенности строения бактерий этой категории заключаются в том, что они содержат вещество (пигмент) бактериохлорофилл, родственное по природе растительному хлорофиллу, а так как у них отсутствует фотосистема II, фотосинтез протекает без выделения кислорода.

Размножение делением

Основной способ размножения - это деление исходной материнской клетки надвое (амитоз). У форм, имеющих вытянутую форму, это всегда происходит перпендикулярно продольной оси. Строение бактерии претерпевает при этом кратковременные изменения: от края клетки к середине образуется поперечная перегородка, по которой затем и разделяется материнский организм. Это объясняет старое название царства - Дробянки. Клетки после деления могут оставаться соединенными в неустойчивые, рыхлые цепочки.

Вот такие можно выделить отличительные особенности строения бактерий некоторых видов, например, стрептококков.

Спорообразование и половое размножение

Второй способ размножения - спорообразование. Оно напрямую сопряжено со стремлением приспособиться к неблагоприятным условиям и направлено на то, чтобы их пережить. У некоторых палочковидных бактерий споры образуются эндогенно, то есть внутри клетки. Они очень устойчивы к нагреванию и могут сохраняться даже при длительном кипячении. Образование спор начинается с различных химических реакций в материнской клетке, при этом разлагается около 75% всех ее белков. Затем происходит деление. При этом образуются две дочерние клетки. Одна из них (меньшая) покрывается толстой оболочкой, которая по объему может занимать до 50% - это и есть спора. Она сохраняет жизнеспособность и готовность к прорастанию в течение 200-300 лет.

Некоторые виды способны к половому размножению. Впервые этот процесс открыли в 1946 году, когда изучали строение клетки бактерии Эшерихия коли. Оказалось, что возможен частичный перенос генетического материала. То есть фрагменты ДНК передаются от одной клетки (донора) к другой (реципиенту) в процессе конъюгации. Осуществляется это при помощи бактериофагов или путем трансформации.

Строение бактерии и особенности ее физиологии таковы, что в идеальных условиях процесс деления происходит постоянно и очень быстро (каждые 20-30 минут). Но в естественной среде он ограничен различными факторами (солнечным светом, питательной средой, температурой и др.).

В основу классификации этих микроорганизмов положено различное строение клеточной стенки бактерий, которое обуславливает сохранение анилинового красителя в клетке или его вымывание. Это было выявлено Х. К. Грамом, а впоследствии, в соответствии с его именем были выделены два больших отдела микроорганизмов, о которых мы поговорим ниже.

Грамположительные бактерии: особенности строения и жизнедеятельности

Эти микроорганизмы имеют многослойный муреиновый покров (30-70% от всей сухой массы клеточной стенки), благодаря чему из клеток не вымывается анилиновый краситель (на фото выше слева схематично изображено строение грамположительной бактерии, а справа - грамограмотрицательной). Их особенностью является и то, что диаминопимелиновая кислота часто заменяется лизином. Содержание белка значительно меньше, а полисахариды отсутствуют или связаны ковалентными связями. Все бактерии этого отдела разделены на несколько групп:

Грамположительные кокки. Они представляют собой одиночные клетки или группы по две, четыре и более клеток (до 64), скрепленных между собой целлюлозой. По типу питания это, как правило, облигатные или факультативные анаэробы, например, молочнокислые бактерии из семейства Стрептококковые, но могут быть и аэробы.
Неспорообразующие палочки. По названию уже можно понять строение клетки бактерии. К этой группе относят анаэробные или факультативно аэробные молочнокислые виды из семейства Лактобациллы.
Спорообразующие палочки. Они представлены всего одним семейством - Клостридии. Это облигатные анаэробы, способные образовывать споры. Многие из них формируют характерные цепочки или нити из отдельных клеток.
Коринеморфные микроорганизмы. Внешнее строение клетки бактерии этой группы может значительно меняться. Так, палочки могут становиться булавовидными, короткими, кокками или слабо разветвленными формами. Эндоспоры они не образуют. К ним относятся пропионовокислые, стрептомицетовые бактерии и т. д.
Микоплазмы. Если обратить внимание на строение бактерии (схема на рисунке ниже - стрелка указывает на цепочку ДНК), то можно отметить, что она не имеет клеточной стенки (вместо нее есть цитоплазматическая мембрана) и, следовательно, не окрашивается анилиновым красителем, поэтому ее нельзя отнести к данному отделу на основании окрашивания по Граму. Но согласно последним исследованиям микоплазмы произошли от грамположительных микроорганизмов.

Грамотрицательные бактерии: функции, строение

У таких микроорганизмов сеть муреина очень тонкая, ее доля от сухой массы всей клеточной стенки составляет всего лишь 10%, остальная часть - это липопротеины, липополисахариды т. д. Вещества, поступающие при окрашивании по методу Грама, легко вымываются. По типу питания грамотрицательные бактерии - фототрофы или хемотрофы, некоторые виды способны к фотосинтезу. Классификация внутри отдела находится в процессе формирования, различные семейства объединяют в 12 групп, исходя из особенностей морфологии, обмена веществ и других факторов.

Значение бактерий для человека

Несмотря на свою, казалось бы, незаметность, бактерии имеют огромное значение для человека, как положительное, так и отрицательное. Производство многих пищевых продуктов невозможно без участия отдельных представителей этого царства. Строение и жизнедеятельность бактерий позволяют получать нам многие молочные продукты (сыры, йогурты, кефир и многое другое). Эти микроорганизмы участвуют в процессах квашения, брожения.

Многочисленные виды бактерий являются возбудителями болезней у животных и человека, таких как сибирская язва, столбняк, дифтерия, туберкулез, чума и т. д. Но в то же время микроорганизмы участвуют в различных промышленных производствах: это генная инженерия, получение антибиотиков, ферментов и других белков, искусственное разложение отходов (например, метановое сбраживание сточных вод), обогащение металлов. Некоторые бактерии растут на субстратах, богатых нефтепродуктами, и это служит индикатором при поиске и разработке новых месторождений.

Разделы