Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Строение прокариотической клетки
Все живые организмы распределяются в трех сферах обитания: животный мир, растительный мир и мир простейших. На нашей планете насчитывается до 3 млн. видов животных и около полумиллиона видов растений. В 1886 г. немецкий биолог Э. Геккель пред- ложил выделить все одноклеточные микроорганизмы (простейшие, грибы, бактерии), у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани, в отдельное цар- ство — Protista (протисты, первосущества), включив в него организмы, во многих отношениях занимающие промежуточное положение между растениями и жи- вотными. В дальнейшем с учетом строения клеток протисты были подразделены на две четко разграни- ченные группы — низшие (прокариоты) (рис. 1) и выс-
Капсула Клеточная стенка Плазматическая мембрана Цитоплазма Рибосомы Плазмида Пили
Жгутик ДНК шие (эукариоты) (рис. 2).
Размеры отдельных представителей живого мира Таблица 1. Организм Размер, мкм Нанобактерии d <0,05 Поксвирусы d~ 0,3 Микоплазмы d = 0,3 Nanochlorum eukaryotum d~ 1,0-2,0 Е. coli 1,1-1,5×2,0-6,0 Спирохеты 1,5×50,0 Oscillatoria sp. d~ 7,0 Эритроцит d~ 7,0 Epulopiscium fishelsoni 100,0×600,0 Thiomargarita namibiensis d~ 750,0
Величина клеток большинства прокариот находит- ся в пределах 0,2-10,0 мкм (Таблица 1). Самыми круп- ными из до сих пор выделенных прокариот являются клетки Epulopiscium flshelsoni, обитающие в кишечни- ке глубоководной рыбы-хирурга, — до 600 мкм в дли- ну и до 100 мкм в диаметре, и клетки Thiomargarita namibiensis, найденные в прибрежных водах Чили и Намибии, — от 400 до 750 мкм в диаметре. В то же время есть очень маленькая морская водоросль Nanochlorum eukaryotum, имеющая, однако, настоя- щее ядро, хлоропласты и митохондрии. Резюмируя эти данные, можно сказать, что на сегодняшний день раз- меры известных прокариотических микроорганизмов колеблются от 0,05 до 750 мкм.
Рис. 1. Схема строения прокариотической клетки [1].
К низшим отнесены протисты, клетки которых по строению существенно отличаются от всех дру- гих организмов (бактерии и сине-зеленые водоросли), это — прокариоты (доядерные). У высших протистов клетки сходны с рас- тительными и животными клетками, это — эукарио- ты, т. е. микроорганизмы, имеющие истинное ядро (от греч. эу — истинный, карио — ядро). Ядро от- делено от окружающей его цитоплазмы двухслой- ной ядерной мембраной с порами. В ядре находятся 1…2 ядрышка — центры синтеза рибосомальной РНК и хромосомы — основные носители наследственной информации, состоящие из ДНК и белка. При делении хромосомы распределяются между дочерними клетка- ми в результате сложных процессов — митоза и мей- оза. Цитоплазма эукариот содержит митохондрии, а фотосинтезирующих организмов — хлоропласты. Цитоплазматическая мембрана, окружающая клетку, переходит внутри цитоплазмы в эндоплазматическую сеть; имеется также мембранная органелла — аппарат Гольджи, как компонент цитоплазмы (рис. 2). К эукариотам отнесены микроскопические водо- росли (кроме сине-зеленых), микроскопические грибы (плесени и дрожжи). Бактерии освоили самые разнообразные среды обитания: они живут в почве, пыли, воде, воздухе, на внешних покровах животных и растений и внутри
организма. Их можно обнаружить даже в горячих ис- точниках, где они живут при температуре около 60°С или выше. Численность бактерий трудно определить: в 1 г плодородной почвы может находиться до 100 млн., а в 1 см3 парного молока — 3000 бактерий. Жизнеде- ятельность микроорганизмов имеет важное значение для всех остальных живых существ, т. к. бактерии и грибы разрушают органическое вещество и уча- ствуют в круговороте веществ в природе. К тому же бактерии приобретают все большее значение в жизни людей, и не потому, что они вызывают различные за- болевания, а потому, что их можно использовать для получения многих необходимых продуктов. Прокариотические клетки устроены проще, чем эукариотические клетки. В них нет четкой границы между ядром и цитоплазмой, отсутствует ядерная мембрана; ДНК не образует структур, похожих на хро- мосомы эукариот, поэтому у прокариот происходят только процессы митоза. У большинства прокариот отсутствуют внутриклеточные органеллы, ограничен- ные мембранами, а также митохондрии и хлоропла- сты; рибосомы свободно лежат в цитоплазме.
К прокариотическим организмам отнесены сине- зеленые водоросли, бактерии, риккетсии, актиномице- ты и микоплазмы [2, 3]. В настоящее время описано более 3,5 тыс. видов бактерий, но их число постоянно возрастает. Разо- браться в этом поразительном многообразии воз- можно благодаря систематике. Систем а тик а (от греч. systema — целое, составленное из частей; systematicus — упорядоченный) — наука о классифи- кации организмов, их эволюционном родстве и взаи- моотношениях друг с другом. Классифик ация (от лат. classis — разряд, группа) — это распределение множества организмов на основе учета их общих признаков на классы, груп- пы (таксоны); составная часть систематики. Т а к соно мия (от греч. taxis — расположение по порядку, закон) — теория классификации, система- тизации живой природы. Термины «систематика» и «таксономия» часто употребляют как синонимы, однако систематика пред- ставляет собой более широкое понятие. Рис. 2. Модель организа- ции эукариотиче- ской клетки [1]. Систематика включает в себя три самостоятельные составные части: классификацию, идентификацию и номенклатуру. Классификация, как уже упомина- лось, — это распределение организмов на таксономи- ческие группы. Идентифик ация — это определение при- надлежности изучаемого организма к тому или иному таксону (классу, порядку, семейству, роду, виду и пр.). Но менкла т ура — это свод правил присвое- ния названий таксонам и список этих названий. Но- менклатура — это заключительный этап систематики после классификации, выполняет функции «информа- ционного языка» и до некоторой степени независима от классификации. До второй половины XIX в. классификация ос- новывалась на внешних проявлениях организма — фено типах (морфология, подвижность, окраска по Граму, наличие капсулы, способность образова- ния эндоспор, культурально-биохимические свойства и некоторые другие признаки), так как наследственная структура организмов — г ено типы — была еще недоступна для исследования. Следовательно, т радиционная, или классиче ск ая, систем а тик а, основанная на изучении внешних, проявляющихся в процессе жизнедеятельности признаков, — целиком фено - типиче ск ая систем а тик а (фено систе - м а тик а). Расширение доступной исследователю информации о фенотипе и использование вычисли- тельной техники для ее обработки привело к появле- нию нового направления — численной (число - во й, или ну мериче ск ой) т а к соно мии. Возникновение (в 50-х гг. XX в.) и успешное раз- витие молекулярной биологии способствовали ста- новлению нового направления в систематике, назван- ного отечественными учеными геносистематикой. Гено систем а тик а, в отличие от феносистема- тики, занимающейся изучением множества призна- ков, базируется на исследовании только одного ве- щества — наследственного материала (ДНК) клетки, в котором запрограммировано индивидуальное разви- тие организма. Иначе говоря, геносистематика — это раздел систематики, предметом исследования которого
являются генотипы, или генетические программы, соз- данные в процессе биологической эволюции на Земле. Разница между феносистематикой и геносистематикой заключается в том, что они принципиально отличают- ся объектами исследования. В классификации родственных микроорганизмов используют следующие таксономические категории: царство (regnum), отдел (divisio), секция (section), класс (classis), порядок или отряд (ordo), семейство (familia), род (genus), вид (species). Название микро- организмам присваивают в соответствии с правилами Международного кодекса номенклатуры бактерий. В микробиологии, как и в биологии, для обозна- чения видов бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура, предложенная еще в XVIII в. К. Лин- неем. Согласно номенклатуре название рода пишется латинскими буквами с прописной: первое слово обо- значает родовую принадлежность микроба (какой- либо морфологический признак, фамилию ученого, открывшего этот микроб, и др.); второе слово — на- звание вида — пишется со строчной буквы. Видовое название микроорганизма, как правило, представляет собой производное от существительного, дающего описание либо цвета колонии, либо источника оби- тания микроорганизма, вызываемого им процесса или болезни и других отличительных признаков. На- пример, Escherichia coli указывает, что микроб от- крыл Эшерих, coli — обитатель кишечника; Bacillus anthracis — микроб образует спору, anthracis — возбу- дитель сибирской язвы; Azotobacter — микроорганизм, фиксирующий атмосферный азот. Основной номенклатурной единицей служит вид. В. Д. Тимаков (1973) дает ему следующее определе- ние: «Вид — это совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по морфологическим и биологическим свойствам, обладающих наследственно закрепленной способ- ностью вызывать в среде естественного обитания ка- чественно определенные специфические процессы». Вид подразделяют на подвиды или варианты. Если при изучении выделенных бактерий обнаруживают отклонение от типичных видовых свойств, то такую культуру рассматривают как подвид. Существуют также и инфраподвидовые подразделения, обуслов- ленные отклонением какого-либо небольшого на- следственного признака: антигенного — серовар, биохимического — биовар, отношения к фагам — фаговар, патогенности — патовар и др. Введение в слова общей части «вар» (вариант) рекомендовано во избежание возможных недоразумений, ранее при- менявшийся термин «тип» использован для обозначе- ния номенклатурного типа.
В микробиологии используют следующие тер- мины: «чистая и смешанная культура», «клон» и «штамм». Под термином «культура» понимают ми- кроорганизмы, выращенные на плотной или в жидкой питательной среде в условиях лаборатории. Культуру микроорганизмов состоящую из особей одного вида называют чистой культурой. Смешанной культурой называют смесь неоднородных организмов, вырос- ших в питательной среде при посеве исследуемого материала (молока, почвы, воды, патологического материала) или при попадании в питательную среду, засеянную одним видом микроба, еще и другого вида микроба из внешней среды. Клон — это культура, по- лученная из одной популяции клетки определенного вида микроба. Штамм — чистая культура опреде- ленного вида микроба, выделенная из того или ино- го объекта и отличающаяся от эталонного штамма незначительными изменениями свойств (например, чувствительностью к антибиотикам, ферментацией углеводов и др.). Следовательно, прокариоты составляют отдель- ную классификационную группу микроорганизмов, они существенно отличаются от эукариотных микро- организмов, к которым принадлежат грибы, растения, животные и человек (табл. 2). В литературе тради- ционно принято называть представителей прокари- от «бактериями» [4]. В зависимости от особенностей клеточной оболочки бактерии подразделяют на четы- ре основные категории: (1) грамотрицательные бакте- рии, (2) грамположительные бактерии, (3) бактерии, лишенные клеточных стенок, (4) архебактерии. Пер- вые две группы имеют ригидные клеточные стенки, жесткий каркас которых составляет пептидогликан муреин, содержащий мурамовую кислоту. К ним от- носится большинство возбудителей инфекционных заболеваний и сапротрофных микроорганизмов. Бак- терии, лишенные ригидной клеточной стенки и поэто- му не имеющие постоянной формы клеток, называют микоплазмами. Среди них имеются виды, патогенные для человека (Mycoplasma pneumoniae, M. hominis, M. fermentans), животных и растений. Архебактерии не содержат муреина в клеточной стенке, что делает их устойчивыми к β-лактамным антибиотикам. По особенностям молекулярного стро- ения они значительно отличаются от других прока- риот. Преимущественно это почвенные или водные микроорганизмы, обитающие в экстремальных усло- виях (в среде с высоким содержанием солей, сильно- кислой, при высокой температуре). Кроме того, среди них имеются симбионты в пищеварительном тракте теплокровных.
Морфология Прокариоты — это одноклеточные микроорга- низмы, диаметр клеток которых обычно составляет от 0,2 до 2 мкм (рис. 1). По форме клеток их подраз- деляют на три основные группы: сферические (кокки), цилиндрические (бактерии, бациллы) и спиралевид- ные (спириллы, спирохеты) (рис. 3).
По форме клеток их подразделяют на три основ- ные группы: сферические (кокки), цилиндрические (бактерии, бациллы) и спиралевидные (спириллы, спирохеты) (рис. 4). Кокки по своей форме могут быть сферическими, эллипсовидными, бобовидными и лан- цетовидными. По расположению клеток различают диплококки, стрептококки, тетракокки, сардины, ста- филококки. Микрококки (micrococcus) характеризуются оди- ночным, парным или беспорядочным расположением клеток. Род включает условно-патогенные (M. luteus) и сапротрофные виды. Рис. 4. Морфология бактерий. А. Сферические клетки, располагающиеся группами (1 — Staphylococcus), парами (2, 3 — Neisseria), цепочками (4 — Streptococcus), тетрадами (5 — Micrococcus), кубическими пакетами (6 — Sarcina). В. Цилиндрические (палочковидные) клетки. С. Вибрионы. D. Спириллы. Е. Спиро- хета — схема строения: а — наружная мем- брана, b — протоплазматический цилиндр, с — периплазматические жгутики [2].
Рис. 3. Представители мира прокариот. Диплококки образуют пары. К ним относятся воз- будители менингита и гонореи. Стрептококки (streptos — извитой) располагают- ся цепочками. Среди них имеются патогенные виды (S. pyogenes). Тетракокки располагаются по четыре, сарцины (sarcio — соединяю) образуют пакеты по 8, 16 и более клеток. В основном это сапротрофные виды. Стафилококки (staphylos — гроздь) образуют ско- пления в виде виноградной грозди. Среди них имеют- ся патогенные (S. aureus) виды. Цилиндрические (палочковидные) формы микро- организмов включают бактерии (палочки, не образу- ющие споры), бациллы и клостридии (спорообразу- ющие формы). Они различаются по размерам, форме и расположению клеток. Среди них имеются предста- вители нормальной микробиоты человека (Escherichia coli) и патогенные виды (возбудители кишечных ин- фекций, столбняка, сибирской язвы, анаэробной ин- фекции и др. Спиралевидные формы включают спириллы, име- ющие жесткую клеточную стенку, и спирохеты, кле- точная стенка которых эластична и обеспечивает их подвижность. Spirillum minor — возбудитель содо- ку — болезни, передающейся через укус грызунов. Спирохеты — возбудители многих инфекционных за- болеваний (см. ниже). Кроме указанных основных форм, среди прока- риот имеются виды, отличающиеся более сложным строением. Это актиномицеты, к которым относится большинство продуцентов антибиотиков и некоторые патогенные виды.
Актиномицеты Актиномицетов относят к грамположительным бактериям. С бактериями их сближает отсутствие на- стоящего ядра (прокариоты), их относят к мицели- альным прокариотам. Однако по морфологическим, физиологическим, биологическим и экологическим признакам актиномицеты составляют самостоятель- ную группу. Вегетативное тело актиномицетов (мице- лий) представлено очень тонкими (в 5-7 раз тоньше, чем грибные, ветвящимися гифами (рис. 5).
Рис. 5. Актиномицеты. Схема роста воздушного и субстратного мицелия родов: 1 — Nocardia, 2 — Actinoplanes, 3-5 — Streptomyces, 6 — Streptoverticillium [2].
Размножаются актиномицеты участками мицелия или спорами. На питательных средах актиномицеты образуют сначала кожистые колонии (субстратный мицелий), которые затем покрываются воздушным мицелием. Сама колония врастает в агар субстратным мицелием. Питание актиномицетов не специализиро- вано. Они используют различные животные и расти- тельные остатки. Большинство актиномицетов ведут сапротрофный образ жизни, и только некоторые из них приспособи- лись к паразитическому существованию на растениях. Среди патогенных актиномицетов наибольший интерес представляют виды рода Streptomyces, вызы- вающие паршу у растений. Наиболее известны обык- новенная парша клубней картофеля и парша корнепло- дов свеклы, моркови. Паршу картофеля вызывает Streptomyces scabies. Заболевание развивается на клубнях во время вегета- ции растения. В местах заражения появляются трещи- ны, небольшие бородавки, происходит опробковение пораженной ткани, образуются язвы. Оксигенные фототрофные бактерии (цианобак- терии) — обитатели воды и почвы, вызывают цвете- ние водоемов, некоторые виды образуют токсины, опасные при употреблении цветущей воды. Могут служить источником биологически активных веществ (фикоцианин) или употребляться как пищевая добавка (Spirulina maxima). В микробиологии существуют два различных подхода к систематике, обусловливающие два вида классификации. В основе первого лежит идея созда- ния естественной (филогенетической) классификации прокариот, т. е. построения единой системы, объек- тивно отражающей родственные отношения между разными группами микробов и историю их эволюци- онного развития. Второй подход к систематике пресле- дует практические цели и служит для идентификации, т. е. установления принадлежности микроорганизма к определенному виду. Это искусственная классифи- кация (традиционная). Современные системы клас- сификации микроорганизмов, по существу, все ис- кусственные. На их основе созданы определители для идентификации того или иного микроорганизма: «Определитель бактерий и актиномицетов» Н. А. Кра- сильникова (1949).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; просмотров: 214; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.216.201.32 (0.045 с.) |