Характеристика дробянок

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. И.И. МЕЧНИКОВА

Биологический факультет

Реферат на тему: «Дробянки»

Выполнил:

II курса I группы

Специальность: «Биология»

Добряков В.Ю.

Преподаватель: Ткаченко Ф.П.

Одесса 2013

Дробянки (Schizophyta), общее название бактерий и синезелёных водорослей. Большинство систематиков рассматривает указанные группы как самостоятельные отделы, или типы. Для дробянок характерно отсутствие морфологически оформленного клеточного ядра и настоящего полового процесса, размножаются они только бесполым путём. Дробянки вместе с вирусами, микоплазмами, спирохетами и др. объединяют понятием прокариота, в отличие от эукариота -- организмов с морфологически оформленным ядром. Вместо ядра у дробянок имеется хроматиновое образование -- "нуклеоид", не ограниченный дифференцированной мембраной и изменчивый по форме.

Бактерии.

Размеры бактерий в значительной степени зависят от внешних условий и колеблются в пределах от долей микрометра до нескольких микрометров. Длина их составляет 1-10 мкм (редко больше), ширина - 0, 2-1 мкм. Большинство из них одноклеточные, но есть нитчатые и многоклеточные виды.

По форме одноклеточные бактерии разделяют на кокки, или шаровидные; палочки (бациллы), имеющие форму цилиндра; вибрионы (имеют форму запятой); спириллы - спиральное изогнутые палочки (рис. 1).

Некоторые бактерии обладают способностью двигаться с помощью жгутиков, которые бывают больше самой клетки и являются тонкими выростами цитоплазмы. Количество жгутиков у разных видов неодинаково. Часть бактерий (миксобактерии) движутся благодаря выделению слизи ("реактивное " движение). Спириллам свойственны поступательные, маятниковые, штопоро- и волнообразные движения.

Бактериальная клетка окружена плотной оболочкой, которая состоит из гемицеллюлозы и пектина, а иногда из белковых веществ. Чаще всего оболочка покрыта слизистой капсулой, которая защищает бактерию от неблагоприятных условий окружающей среды. Под оболочкой находится цитоплазматическая мембрана, которая окружает цитоплазму клетки. Цитоплазма бактерий содержит углеводы - гликоген и крахмал, жиры, белки, минеральные вещества, рибосомы, большое количество мембран и мембранных структур и т.п. ДНК бактерий находится в особой ядерной области клетки, которую называют нуклеоидом. Вокруг нуклеоида не образуется ядерной мембраны. Кокки имеют по одному такому " ядру ", а бациллы - по два и более. Все бактерии лишены ядрышек.

Большинство бактерий бесцветны, некоторые из них имеют красный, зеленый и пурпурный окрас, что связано с наличием в них специфического бактериохлорофилла и бактериопурпурина.

По характеру питания бактерии делятся на гетеротрофных и автотрофных.

Гетеротрофные бактерии (их большинство), в свою очередь делят на сапрофитов и симбионтов. Бактериосапрофиты питаются органическими остатками отмерших растений и животных, продуктами питания человека. Они вызывают гниение и брожение (ферментацию) органических веществ.

Рис. 1 Формы бактерий (а) и схема строения бактериальной клетки (б): 1 - бациллы, 2 - спириллы 3 - кокки, 4 - вибрионы, 5 - оболочка, 6 - нуклеоид, 7 - спора, 8 - слой слизи, 9 - цитоплазматическая мембрана, 10 - жгутик, 11 - включения, 12 - частицы РНК

Гниение - это расщепление белков, жиров и других азотсодержащих соединений под действием гнилостных бактерий. В результате гниения выделяются азот и серосодержащие соединения, имеющие неприятный запах. Этот процесс в природе играет огромную роль, поскольку очищает поверхность Земли от трупов животных и растительных остатков.

Создаваемые при гниения ядовитые вещества могут вызвать отравление или даже смерть людей и животных. В связи с этим запрещено использовать в пищу или на корм животным продукты, в которых есть признаки гниения (специфический запах, в частности). Чтобы предотвратить гниение продуктов и зеленой массы, их стерилизуют, сушат, маринуют, коптят, солят, замораживают, силосуют т.п.. Эти методы обработки уничтожают гнилостные бактерии и их споры и (или) создают такие условия, при которых бактерии не размножаются.

Брожение, или ферментация - это анаэробное расщепление углеводов под действием ферментов бактерий. Этот процесс давно был известен людям. На протяжении тысячелетий люди изготовляли вино, используя спиртовое брожение, квасили плоды и овощи с помощью молочнокислого брожения и т.п.

Бактериопаразиты (одна из форм симбиоза) живут за счет живых организмов. Одни из них - болезнетворные и могут вызвать заболевание животных и человека (чума, тиф, туберкулез, перитонит, менингит, ангину, ботулизм, газовую гангрену и др..). Другие являются причиной болезней растений. Эти бактерии образуют споры, которые могут сохранять способность к заражению длительное время (десятки лет).

Некоторые гетеротрофные бактерии в процессе эволюции выработали способность к симбиозу (мутуализму) с высшими растениями. Это, например, азотфиксирующие бактерии, живущие на корнях бобовых растений - клубеньковые бактерии. Они поглощают азот из почвы и воздуха и превращают его в соединения, доступные для использования бобовыми растениями, которые, в свою очередь, поставляют бактериям углеводы и минеральные соли. За один вегетационный период клубеньковые бактерии накапливают до 100 кг азота на 1 га. Это учитывают при составлении планов севооборотов.

Автотрофные бактерии - это бактерии, которые могут синтезировать органические вещества из неорганических в результате фотосинтеза (фототрофы) или хемосинтеза (хемотрофы). К фототрофным относятся пурпурные и зеленые серобактерии, синтезирующие составные части своего тела из минеральных веществ и углекислого газа, а энергию используют световую. Хемотрофные бактерии, или хемосинтетики, питаются с помощью хемосинтеза, поскольку органические вещества синтезируются из неорганических за счет энергии химических реакций. К ним относятся нитрифицирующие, железо и серобактерии. Явление хемосинтеза у бактерий открыл в 1887 С. М. Виноградский.

Нитрифицирующие бактерии расщепляют аммиак и аммонийные соли к нитратам, которые усваиваются растениями. Эти бактерии распространены в водоемах и почвах. Деятельность железобактерий заключается в преобразовании оксида железа (II) (Fe2 +; FeC03) на оксид железа (III) (Fe3 +; Fe (OH) 3). Они живут в соленых и пресных водоемах, участвуя в круговороте железа в природе. Серобактерии также живут в соленых и пресных водоемах. Они окисляют сероводород и другие соединения серы.

По отношению к кислороду бактерии разделяют на две группы: аэробы и анаэробы. Аэробные используют для дыхания свободный кислород атмосферы. Анаэробы растут и размножаются в среде без кислорода. Они получают энергию в процессе анаэробного расщепления органических веществ, накапливая различные промежуточные продукты - спирт, молочную кислоту, глицерин и другие вещества.

Размножение бактерий. Бактерии размножаются, как правило, бесполым путем - делением материнской клетки на две дочерние. Разделение происходит очень быстро и ему предшествует репликация ДНК. При благоприятных условиях некоторые бактерии делятся каждые 20-30 мин. Иногда две бактерии соединяются друг с другом. Во время такого слияния между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому вещества одной клетки переходят в другую. Такой процесс напоминает половое размножение.

При неблагоприятных условиях (недостаток пищи, погодные условия, отравление среды продуктами жизнедеятельности бактерий) многие бактерии способны сжиматься, терять воду и переходить в состояние покоя до наступления благоприятных условий. Некоторые виды бактерий при неблагоприятных условиях формируют споры, которые характеризуются значительной устойчивостью. Эти формы бактерий выдерживают длительное кипячение, высушивание, замораживание, воздействие различных химических веществ. Как аэробные, так и анаэробные бактерии чрезвычайно распространены в природе. Они встречаются в почве, живых и мертвых организмах. Число бактерий в окружающей среде изменяется под влиянием различных факторов (инсоляция, обработка почвы и т.п.).

Количество бактерий в 1 г почвы может достигать сотен миллионов и нескольких миллиардов и зависит от типа почвы. Меньше всего их содержится в подзолистых целинных почвах, больше всего - в окультуренном черноземе. Бактерии проникают в почву на глубину до 5 метров. Микрофлора является одним из факторов, способствующих образованию почвы.

В воде различных водоемов количество бактерий бывает несколько меньше, чем в почве. Так, в 1 мл воды содержится от 5 до 100 тыс. бактериальных клеток. Меньше бактерий в воде артезианских скважин и источников, многие - в открытых водоемах и реках. Больше бактерий наблюдается вблизи берега в верхних слоях воды. Особенно загрязнена вода открытых водоемов в местах, куда попадают сточные воды. Именно здесь часто встречаются болезнетворные бактерии (возбудители дизентерии, брюшного тифа, паратифа, холеры, бруцеллеза и др.).

В воздухе бактерий содержится еще меньше, чем в воде. Загрязнение воздуха бактериями зависит от многих причин (времени года, географической зоны, характера растительности, загрязнения пылью и т.п.). Больше бактерий насчитывают в закрытых помещениях, где их может скапливаться до 300 тыс. в 1 мм3. В сельской местности воздух чище, чем в городе. Практически нет бактерий в сосновых и кедровых лесах, поскольку выделяемые хвойными деревьями фитонциды убивают или подавляют рост и размножение всех видов бактерий.

На теле здоровых людей и животных, а также в их органах всегда встречается много видов бактерий. Подсчитано, что на коже человека может быть огромное количество бактерий (от 85 * 106 до 1212 * 106 экземпляров). Особенно много бактерий, в том числе и болезнетворных, на коже человека, если он не соблюдает правила гигиены. Открытые части тела человека загрязняются различными видами сапрофитных и патогенных (болезнетворных) бактерий значительно чаще, чем закрытые. Многие бактерии оказываются на руках, в ротовой полости и кишечнике человека. Из организма одного взрослого человека ежедневно с фекалиями выделяется около 18 млрд бактерий. Практически свободны от бактерий те органы здоровых людей и животных, которые не имеют связи с внешней средой (мышцы, головной и спинной мозг, кровь и т.д.).

Роль бактерий в природе и народном хозяйстве. Выше уже отмечалась важная роль многих видов бактерий в процессах гниения и различных типов брожения, т.е. в выполнении санитарной роли на Земле. Бактерии также имеют большое значение в круговороте углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора, серы, кальция и других элементов. Многие виды бактерий способствуют активной фиксации атмосферного азота и переводят его в органическую форму, повышает плодородие почв. Особенно большое значение имеют бактерии, разлагающие целлюлозу и пектиновые вещества, которые являются основным источником углерода для жизнедеятельности микроорганизмов почвы. Сульфатредуцирующие бактерии участвуют в образовании нефти и сероводорода в лечебных грязях, почвах и морях. Так, насыщенный сероводородом слой воды в Черном море является результатом жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий. Деятельность этих бактерий в почвах приводит к образованию соды и содовой засолки почв. Сульфатредуцирующие бактерии переводят питательные вещества в почвах рисовых плантаций в форму, доступную для корней этой культуры. Эти бактерии могут вызывать коррозию металлических подземных и подводных сооружений.

Благодаря успехам генной инженерии сейчас появилась возможность широко использовать кишечную палочку для выработки инсулина, интерферона, а водородные бактерии - для получения кормового и пищевого белков. Без бактерий невозможны процессы дубления кожи, сушки листьев табака, изготовления шелка, каучука, обработки какао, кофе, мочки конопли, льна и других лубоволокнистых растений, квашения капусты, очистки воды, выщелачивание металлов и т.д.

Синезелёные водоросли или цианобактерии (лат. Cyanobacteria, - сине - зеленый) - значительная группа крупных грамотрицательных эубактерий, способных к фотосинтезу, который сопровождается выделением кислорода.

Цианобактерии наиболее близки к древнейшим микроорганизмов, остатки которых (строматолиты, возраст более 3, 5 млрд. лет) обнаружены на Земле. Единственные, наряду с прохлорофитами, бактерии, способные к кислородному фотосинтезу, предки цианобактерий рассматриваются в теории эндосимбиогенеза как наиболее вероятные предки хроматофоров красных водорослей (прохлорофиты согласно этой теории имеют общих предков с хлоропластами других водорослей и высших растений).

Сравнительно большие размеры клеток и физиологическая сходство с водорослями было причиной их рассмотрения ранее в составе водорослей. За это время было описано более 1000 видов в почти 175 родах. Бактериологическими методами в настоящее время подтверждено существование не более 400 штаммов. Биохимическое, молекулярно - генетическое сходство цианобактерий с другими бактериями в настоящее время подтверждено солидным корпусом доказательств, однако до сих пор некоторые ботаники, отдавая дань традиции, склонны относить цианобактерий к водорослям.

Жизненные формы - одноклеточные, колониальные, многоклеточные организмы. Их клетка покрыта слоем пектина, расположенного поверх клеточной мембраны. Ядро не выражено, хромосомы расположены в центральной части цитоплазмы, образуя центроплазму. Из органелл имеются рибосомы и парахроматофоры (фотосинтезирующие мембраны), содержащие хлорофилл, каротиноиды, фикоциан и фикоэритрин. Вакуоли только газовые, клеточный сок не накапливается. Запасные вещества представлены зёрнышками гликогена. Цианобактерии размножаются только вегетативно - частями таллома или специальными участками нити - гормогониями. К представителям относятся: осцилятория, лингбия, анабена, носток. Обитают в воде, на почве, в снегу, горячих источниках, на коре деревьев, на скалах, входят в состав тела некоторых лишайников. Цианобактерии представляют собой древнейшую в морфологическом и физиологическом отношении группу организмов. Многие свойства цианобактерий (фиксация азота, прижизненные выделения органических веществ, особый тип фотосинтеза) определяют их важнейшую роль в почве и водоёмах.

Anabaena spiroides

Отдел включает одноклеточные, колониальные и многоклеточные (нитчатые) от микроскопических до видимых глазом организмы различной морфологической структуры. В цитоплазме расположены фотосинтезирующие ламеллярные структуры и пигменты: хлорофилл А, каротиноиды, фикоцианин, фикоэритрин и аллофикоцианин, поглощающие свет в области 540-630 нм, которая другими фотосинтезирующими организмами используется меньше. Благодаря такому разнообразию пигментов цианобактерии способны к поглощению света различных длин волн. У ряда нитчатых цианобактерий имеются специализированные клетки - гетероцисты - с сильно утолщёнными бесцветными двухслойными оболочками. Они принимают участие в процессах размножения и фиксации азота. Размножаются цианобактерии вегетативно (одноклеточные - делением клеток, колониальные и нитчатые - распадениям на отдельные участки, способные прорастать в отдельные организмы) и спорами. Половой процесс и подвижные жгутиковые стадии не выявлены.

Размножение.

Самым простым типом размножения у сине-зелёных бактерий является деление клетки пополам. Для одноклеточных форм этот способ является единственным; в колониях и нитях он приводит к росту нити или колонии.

Трихом образуется тогда, когда делящиеся в одном направлении клетки не отходят друг от друга. При нарушении линейного расположения возникает колония с беспорядочно расположенными клетками. При делении в двух перпендикулярных направлениях в одной плоскости образуется пластинчатая колония с правильным расположением леток в виде тетрад (Merismopedia). Объёмные скопления в виде пакетов возникают в том случае, когда клетки делятся в трёх плоскостях (Eucapsis).

Представителям некоторых родов(Gloecapsa, Microcystis) свойственно также быстрое деление с образованием в материнской клетке множества мелких клеток - нанноцитов.

Сине-зелёные водоросли размножаются также образованием экзо- и эндоспор, гормогоний, гормоспор, гонидиев, кокков и планококков. Одним из самых распространённых видов размножения нитчатых форм является образование гормониев. Этот способ размножения столь характерен для части цианобактерий, что послужил названием целому классу гормогониевых (Hormogoniophyceae). Гормогониями называют части трихома, но которые он распадается. Гормогонии обособляются благодаря отмиранию некоторых некроидальных клеток, затем при помощи выделяющейся слизи они выскальзывают из влагалища(если оно имеется), и, совершая колебательные движения, перемещаются в воде или по субстрату. Каждый гормогоний может дат начало новой особи. Если группа клеток, похожая на гормогоний, одета толстой оболочкой, её называют гормоцистой, которая одновременно выполняет функции размножения и перенесения неблагоприятных условий.

Довольно распространён способ распространения спорами.

Споры покрыты толстой, двухслойной оболочкой, внутренний слой которой называют эндоспорием, а наружный - экзоспорием. Оболочки гладкие или усеяны сосочками, бесцветные, жёлтые или коричневатые. Благодаря толстым оболочкам и физиологическим изменениям в протопласте (накопление запасных веществ, исчезновение ассимиляционных пигментов) споры могут долго сохранят жизнеспособность в неблагоприятных условиях и при разных сильных внешних воздействиях(при низких и высоких температурах, высыхании, облучении). В благоприятных условиях спора прорастает, её содержимое делится на клетки - образуются спорогормогонии, оболочка покрывается слизью, разрывается или открывается крышкой и гормогонии выходят.

Цианобактерии, по общепринятой версии, являются «творцами» современной кислородсодержащие атмосферы на Земле (согласно другой теории, кислород атмосферы имеет геологическое происхождение), что привело к первой глобальной экологической катастрофе в естественной истории и драматической смене биосферы. В настоящее время, являясь значительной составляющей океанического планктона, цианобактерии стоят в начале большей части пищевых цепей и производят большую часть кислорода (вклад признается не всеми исследователями). Цианобактерия Synechocystis стала первым фотосинтезирующими организмом, чей геном был полностью расшифрован. В настоящее время цианобактерии служат важнейшими объектами исследований в биологии. В Южной Америке и Китае бактерии родов Spirulina и Nostoc из-за недостатка других видов продовольствия используют в пищу, высушивая и готовя муку. Им приписывают целебные и оздоравливающие свойства, что, однако, в настоящее время не нашло подтверждения. Рассматривается возможное применение цианобактерий в создании замкнутых циклов или жизнеобеспечения как массовой кормовой и пищевой добавки.

Миксобактерии (Myxobacteria) (от греч. myха -- слизь и бактерии), аэробные бактерии палочковидной формы (0, 5ґ3--15 мкм); большинство видов, в отличие от истинных бактерий (Eubacteriales), имеет ядро, легко окрашиваемое основными красителями без предварительного гидролиза клеток соляной кислотой. Размножаются перетяжкой или поперечным делением. Миксобактерии подвижны, но не имеют жгутиков, их движение носит "реактивный" характер и происходит в результате выделения слизи. Плоские слизистые колонии миксобактерий могут перемещаться по плотной поверхности. В старых культурах клетки миксобактерий превращаются в округлые формы -- микроцисты, скапливающиеся в плодовые тела (до 0, 5--1, 5 мм) разной формы и окрашенные в жёлтый, оранжевый, зелёный или другой цвет. Миксобактерии обитают в почве, навозе, растительных остатках, участвуют в их аэробном разрушении.

Миксобактерии представляют собой группу бактерий, которые в основном живут в почве и питаются нерастворимыми органическими веществами. Миксобактерии имеют очень большие геномы по сравнению с другими бактериями, например, 9-10 миллионов нуклеотидов. Sorangium cellulosum имеет самый большой (по состоянию на 2008 год) бактериальный геном, состоящий из 13 млн. нуклеотидов. Миксобактерии входят в число дельта группа протобактерий, большой таксон грамотрицательных форм.

Миксобактерии могут активно двигаться при помощи скольжения. Как правило, они путешествуют в стаях (также известных, как волчьи стаи), содержа в своём составе множество клеток, которые удерживаются вместе межклеточными молекулярными сигналами. Личная выгода от агрегации в том, что накапливаются внеклеточных ферментов, которые используются для переваривания пищи, в свою очередь, увеличивается эффективность питания. Миксобактерии производят ряд биомедицинских и промышленно полезных химических веществ, таких как антибиотики, а также экспортируют эти вещества из клетки.

Спирохеты

Спирохеты - группа одноклеточных хемогетеротрофных бактерий с очень характерной морфологией. Строением своих клеток и способом передвижения они отличаются от всех других бактерий. Клетка спиралевидная, как у спириллы, но не ригидная, а чрезвычайно гибкая. В сравнении с длиной (5-500 мкм) толщина ее необычно мала (0, 1-0, 6 мкм). Поэтому спирохеты проходят через мелкопористые фильтры (с отверстиями 0, 2-0, 45 мкм), задерживающие большинство бактерий, и путем фильтрования можно получать их накопительные культуры. Из-за малой толщины клетки спирохет трудно увидеть в светлом поле, и их обычно наблюдают в условиях фазового контраста или в темном поле.

Строение клетки. В клетках спирохет можно различать три главных компонента: протоплазматический цилиндр, осевые фибриллы и наружную оболочку (рис. 3.10). Спирально извитой протоплазматический цилиндр снаружи окружен комплексом из плазматической мембраны и клеточной стенки. Вокруг цилиндра обвиваются нити, называемые по отдельности осевыми фибриллами, а в совокупности-аксостилем. Каждая фибрилла одним концом прикреплена вблизи конца клетки, а другой ее конец свободен. Число фибрилл варьирует от вида к виду: у Treponema pallidum и Leptospira имеется чаще всего 4 фибриллы, у Borrelia до 18, а у Cristispira более сотни. На обоих концах клетки прикреплено примерно одинаковое число фибрилл; в середине или по всей длине клетки фибриллы перекрывают друг друга. Наружная мембрана охватывает протоплазматический цилиндр и фибриллы.

Способ передвижения. Хотя спирохеты не обладают жгутиками, они способны плавать, не соприкасаясь с твердыми поверхностями и не скользя по ним. Вероятнее всего, в движении участвуют фибриллы. Фибриллы сходны с жгутиками по своему составу (состоят из белка флагеллина), способу прикрепления к телу клетки и спиральному расположению рядов субъединиц. По-видимому, фибриллы, вращаясь или же сокращаясь, обусловливают характерное для спирохет движение: эти бактерии могут изгибаться и передвигаться змееобразно или толчками.

Распространение, места обитания и важнейшие представители. Свободноживущие спирохеты могут быть обнаружены во многих водоемах (в лужах, прудах и в море). Другие относятся к нормальной автохтонной микрофлоре животных. Они встречаются в кишечнике млекопитающих, на поверхности жгутиковых, в кишечнике термитов, переваривающих древесину, и тараканов, в кристаллическом стебельке моллюсков, в рубце жвачных и в других местообитаниях. Лишь немногие из них патогенны (вызывают сифилис, возвратный тиф, лептоспирозы).

Различают пять родов: Spirochaeta, Cristispira, Treponema, Borrelia и Leptospira.

Spirochaeta plicatilis- обычный обитатель ила пресных и соленых водоемов. Она никогда не растет в очистных илах, но неизменно присутствует в мезосапробных зонах водоемов, в деревенских прудах и лужицах, а также в иле с большим количеством пурпурных бактерий. S. plicatilis обращает на себя внимание своим характерным безостановочным движением. В лаборатории ее удается культивировать лишь в течение короткого времени. Spirochaeta zuelzerae встречается в гниющих илах водоемов. Она строго анаэробна, может расти на питательной среде с дрожжевым экстрактом и глюкозой, способна использовать многие сахара и крахмал; лучше всего она растет при 37-40°С. Как по внешнему виду, так и по антигенной структуре эта бактерия сходна с Treponema pallidum и дает положительную реакцию связывания комплемента с сифилитической сывороткой. S. zuelzerae, так же как и спирохеты из рубца жвачных, сбраживает глюкозу до лактата, ацетата, сукци-ната, С02 и Н2, т.е. сходна по типу брожения с Escherichia coli.

Cristispira живет в кристаллическом стебельке и желудочно-кишечном тракте пресноводных и морских двустворчатых моллюсков {Anodonta, Pecten, Venus и др.). Витки спирали более крутые, чем у Spirochaeta plicatilis; толщина тела клетки составляет 0, 5-3 мкм; вокруг клетки - нежная оборка, винтообразно обвивающая цилиндр. Эта оборка (crista) по своему расположению соответствует аксиальной нити. Она состоит более чем из 100 отдельных фибрилл.

К Treponemaceae относятся более мелкие формы спирохет, в том числе Treponema pallidum (возбудитель сифилиса) и Т. pertenue (возбудитель тропической болезни фрамбезии). Некоторые трепонемы-относительно безобидные паразиты ротовой полости; Т. macrodentum легко можно выделить из слюны и налета на зубах. Т. pallidum еще никогда не удавалось надежно выращивать на искусственных средах.

К роду Borrelia относят анаэробных спирохет, легко окрашиваемых анилиновыми красителями. Это паразиты различных членистоногих, а также возбудители болезней человека и других позвоночных («спирохеты крови»). В. recurrentis - возбудитель возвратного тифа. На В. anserina Эрлих и Гата испытывали мышьяковистые препараты против сифилиса, пока не достигли успеха, найдя весьма действенное химиоте-рапевтическое средство - сальварсан.

К роду Leptospira относятся самые мелкие аэробные спирохеты; толщина их 0, 1-0, 25 мкм, а длина 4-8 мкм. Они отличаются крючкообразно загнутыми концами клеток. L. biflexa- аэробная бактерия, обитает в пресной воде (прудах, лужах; ее можно выделить из водопроводной воды), растет на обычных питательных средах. Из патогенных лептос-пир были исследованы Leptospira icterohaemorrhagiae (возбудитель «болезни Вейля»), L. ротопа (возбудитель болезни свинопасов) и L. canicola (возбудитель инфекционной желтухи). Эти лептоспиры попадают в организм с водой или пищей, проникают в кровь, почки и печень и нарушают функцию этих органов, что приводит к кровоизлияниям и желтухе.

Вирусы: распространение и структура

Название «вирус» (лат. virus-яд) применяли сначала для обозначения различных малоизученных болезнетворных агентов. Позднее оно закрепилось за группой возбудителей, открытых в 1892 г. Ивановским, которые оказались способными проходить через бактериальные фильтры. Их стали называть «фильтрующимися вирусами» или просто «вирусами». Вирусы отличаются от микроорганизмов следующими особенностями: 1) они содержат нуклеиновую кислоту только одного типа-или ДНК, или РНК; 2) для их репродукции необходима только нуклеиновая кислота; 3) они не способны размножаться вне живой клетки. Вирусы, таким образом, не являются самостоятельными организмами, а используют для своего размножения живые клетки: их репродукция происходит в клетке-хозяине. Клеточные механизмы нужны как для репликации нуклеиновой кислоты, так и для синтеза белковой оболочки вируса. Развитие вируса приводит к гибели клетки-хозяина. Вне клетки вирус существует в виде вирусной частицы (вириона), которая состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки-капсида. Поэтому вирусную частицу называют также нуклеокапсидом.

Вирусы распознаются по последствиям своего развития в клетках хозяина. Они разрушают целые комплексы клеток и вызывают поражения тканей, что ведет к появлению некротических пятен или зон лизиса (рис. 4.1). Обычные хозяева вирусов-это растения, животные и микроорганизмы.

Вирусы растений (фитопатогенные вирусы). Эти вирусы попадают внутрь растительных клеток через повреждения, а не в результате активного внедрения. Количественное определение фитопатогенных вирусов основано на учете некрозов, возникающих в тех местах, где искусственно были созданы первичные повреждения. В естественных условиях распространение фитопатогенных вирусов происходит путем прямого контакта или через переносчиков. Нередко вирусы попадают в лист через повреждения, возникшие в результате трения листьев друг о друга. Передаче вирусов могут способствовать и растения-паразиты. Например, повилика (Cuscuta), проникая в растения своими гаусториями, создает прямую связь между растениями через систему своих проводящих пучков, по которой вирусы могут распространяться.

Переносчиками многих вирусов служат насекомые. Иногда вирусы размножаются в пищеварительном тракте насекомого (персистентные нового растения возможно лишь после некоторого инкубационного периода в насекомом.

Неперси-стентные вирусы передаются прямо при механическом повреждении растения ротовыми частями насекомого. Вирусы вызывают у растений множество болезней. Большое хозяйственное значение имеют вирусы, поражающие картофель. Лучше всего изучен вирус табачной мозаики. Генетическим материалом фитопатогенных вирусов чаще всего служит РНК.

Вирусы, патогенные для животных и человека. У людей и животных вирусы вызывают такие болезни, как оспа, ветрянка, корь, бешенство, полиомиелит (детский паралич), гриппозные инфекции, насморк, ящур и т.п. Так же как и вирусы растений, они передаются либо при контакте, либо через насекомых и попадают в клетки, по-видимому, в результате фагоцитоза или пиноцитоза. В лабораторных исследованиях для размножения вирусов приходится использовать подопытных животных или куриных эмбрионов. Некоторые вирусы животных удается выращивать и количественно определять на тканевых культурах. Генетическим материалом этих вирусов может быть либо ДНК, либо РНК. В то время как ДНК почти всегда представлена двойной спиралью, вирусная РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи.

Вирусы бактерий. Вирусы, поражающие бактерии, называются бактериофагами. Вряд ли существуют бактерии, для которых при достаточно усердных поисках нельзя было бы найти соответствующего фага. Бактериофаги выявляются по образованию «стерильных пятен» («бляшек») в сплошном бактериальном газоне. В бактериальной взвеси они размножаются так быстро, что за короткое время способны лизировать все клетки. Нуклеиновая кислота фага-это либо двухцепочечная или одно-цепочечная ДНК, либо одноцепочечная РНК. В качестве модельных объектов служат бактериофаги Escherichia coll Исследование фагов и различных циклов их развития существенно помогло выяснению механизмов передачи генетического материала от клетки к клетке.

Особенности микоплазмы

Представители группы микоплазм (класс Mollicutes)-самые мелкие прокариоты, способные самостоятельно размножаться. Они не имеют клеточных стенок. Так как протопласт снаружи ограничен только плазматической мембраной, клетки осмотически чрезвычайно лабильны. У большинства микоплазм (Mycoplasma и Ureaplasma) геном в четыре раза меньше, чем у Escherichia coli (всего лишь 0, 5-109 Да); таким образом, среди прокариот, способных к самостоятельной репродукции, они обладают самым малым геномом. Порядок Mycoplasmatales выделили в отдельный класс бактерий, получивший наименование Mollicutes («мягкокожие»); этим подчеркивается филогенетическое отличие микоплазм от всех остальных бактерий.

Первый из описанных представителей группы микоплазм-возбудитель плевропневмонии крупного рогатого скота. На агаризованных питательных средах с сывороткой он образует небольшие колонии, похожие на яичницу-глазунью. Формы, растущие подобным образом, называли PPLO (от англ. pleuropneumonia-like organisms). Микоплазмы оказались также возбудителями многих других болезней; они инфицируют культуры тканей, но среди них встречаются и безвредные паразиты.

Колонии состоят из отдельных клеток и агрегатов разной величины, которые можно описать как коккоидные клетки, нити, диски и розетки. Размножение происходит путем обычного деления клеток, распада нитей и колен на кокковидные клетки, а также процесса, сходного с почкованием. В жидких средах, кроме того, появляются клетки очень неправильной формы, часто даже разветвленные (рис. 3.18), которые, подобно вирусам, проходят через мембранные фильтры.

Распространение и виды. Представители группы микоплазм (роды Mycoplasma, Acholeplasma и Spiroplasma) - паразитические бактерии. Они, однако, не убивают своих хозяев, а вызывают обычно хронические инфекции, и в этом отношении их можно считать весьма хорошо приспособившимися паразитами.

У животных они встречаются, по-видимому, как относительно безвредные паразиты на слизистых оболочках дыхательных путей и половых органов (у млекопитающих и птиц).

Эти организмы являются мембранными паразитами, т. е. прочно прикрепляются к эпителиальным клеткам слизистых. Они не выделяют токсинов, но благодаря их тесному контакту с лишенными стенок клетками хозяина даже такие слаботоксичные продукты обмена, как ионы аммония и перекись водорода, оказывают неблагоприятное действие на мембрану пораженных клеток.

Различают два рода микоплазм, паразитирующих на животных. Представители рода Mycoplasma могут расти в чистой культуре лишь на средах с холестеролом или комплексными добавками, содержащими стероиды (например, с сывороткой крови). Виды, не нуждающиеся в хо-лестероле, выделены в род Acholeplasma. Заражение микоплазмами у одних животных не вызывает никаких болезненных симптомов, у других же развивается воспаление дыхательных путей, легких или вымени. Специфичность в отношении хозяина отражена в видовых названиях, таких как Mycoplasma canis, M. gallisepticum, M. hominis и др.

У растений микоплазмы являются возбудителями болезней этиолирования. Они преимущественно локализуются во флоэме и в связи с их внешним сходством со спириллами объединены в род Spiroplasma. SpiroplaSma citri- возбудитель болезни этиолирования цитрусовых. Сходные формы были найдены у других растений (кукурузы, опунции, бермудской травы, риса). Spiroplasma была обнаружена также у пчел и кузнечиков; можно думать, что насекомые служат не только переносчиками, но и хозяевами видов Spiroplasma.

Биохимические особенности. Микоплазмы отличаются от большинства других бактерий не только отсутствием клеточной стенки, но и рядом биохимических признаков. Они растут только в изотонических или гипертонических средах (с добавлением сорбитола или сахарозы) и нуждаются в пуринах, пиримидинах и липидах, в том числе стероидах. Отсутствие у микоплазм хинонов и цитохромов дает основание заключить, что у них весьма ограниченная цепь дыхания.

Отношение к L-формам. Из одной клеточной популяции Streptobacillus moniliformis в 1934 г. был выделен штамм, размножавшийся в виде протопластов неправильной формы. Эти клетки были названы L-формами в честь Института Листера. Клетки, растущие как голые протопласты, удается выделить и из культур Salmonella, Escherichia, Proteus и других бактерий, если выращивать их на агаре с сывороткой в присутствии пенициллина (100 мкг/мл). При этом вырастают колонии в форме яичницы-глазуньи, чрезвычайно сходные с колониями микоплазм. Были выделены два типа L-форм: лабильные L-формы, которые в отсутствие пенициллина вновь превращаются в нормальные клетки, и стабильные L-формы, которые и без пенициллина не образуют клеточных стенок. Вначале предполагали, что виды Mycoplasma возникли из обычных бактерий в результате мутации, приведшей к образованию стабильных L-форм; однако данные о величине генома и содержании GC в ДНК микоплазм противоречат гипотезе об их происхождении от эубактерий и указывают на то, что это отдельный класс бактерий.

Общая характеристика актиномицетов

Актиномицеты (Actinomicetes) - лучистые грибки; группа микроорганизмов, соединяющая в себе черты бактерий и грибов. Для актиномицетов характерно нитевидное или палочковидное и кокковидное строение и наличие боковых выростов; все они окрашиваются по Граму. К актиномицетам относятся: собственно актиномицеты (род Actinomyces), образующие споры на спороносцах, формирующиеся в виде длинных цепочек путём сегментации или фрагментации спороносцев; проактиномицеты (Proactinomyces) с хорошо развитым мицелием, распадающимся на палочки и кокки; микобактерии (Mycobacterium) с типичным ветвлением мицелия в виде палочковидных клеток, размножающихся делением (перешнуровыванием); микококки (Mycococcus) в виде округлых неправильно очерченных клеток (часто с боковыми выростами -- почками), размножающихся перешнуровыванием и почкованием; микромоноспоры (Micromonospora) -- группа, объединяющая 4 рода (Micromonospora, Microbispora, Micropolyspora и Actinobifida); формы со сложными органами плодоношения -- спорангиями со спорами внутри (Streptosporangium, Actinosporangium и др.); формы, образующие споры со жгутиками (Actinoplanes, Dermatophilus и др.).

Косвенные данные позволят предположить у актиномицетов апикальный рост.

Дифференциация мицелия -- процесс усложнения в процессе развития колонии актиномицета. Прежде всего она проявляется в делении на первичный (субстратный) и вторичный (воздушный) мицелий. Воздушный толще, он гидрофобен, содержит больше ДНК и ферментов, на поверхности его клеток имеются различные структуры (палочковидные, фиблиллы).

Мицелий с редкими перегородками, практически ценоцитный у спорообразующих, с частыми перегородками (септами) у форм, для которых мицелий распадается и близких к ним. Вегетативные клетки большинства форм делятся поперечными перегородками, Geodermatophilus и Dermatophilus -- во взаимно перпендикулярных направлениях, некоторые актиномицеты содержат клетки с септами, проходящими в совершенно разных направлениях (спорангии Micromonospora, везикулы Frankia). Ветвление происходит по механизму почкования.

Часто дифференциация проявляется в образовании амицелиарных структур:

коремии -- тесное переплетение слившихся гиф, склеенных слизью с оксидами железа;

агрегаты клеток;

кристаллы вторичных метаболитов;

«серные гранулы»;

склероции -- утолщённые гифы с вакуолями, заполненными липидами, может прорастать как спора;

везикулы -- инкапсулированные азотфиксирующие образования у Frankia.

В процессе старения цитоплазма клеток приобретает неравномерную электронную плотность, в ней перестают различаться рибосомы, граница нуклеоида расплывается, клеточная стенка становится тонкой и рыхлой, образуется микрокапсула. При автолизисе в цитоплазме образуются обширные светлые участки, нуклеоид распадается, в клеточной стенке образуются отверстия, клетка заполняется мембранными структурами, разрушающимися последними.

Актиномицеты широко распространены в почвах, в иле водоёмов, в воздухе и на растительных остатках. Среди актиномицетов имеются патогенные формы, вызывающие актиномикоз, туберкулёз (Mycobacterium tuberculosis), дифтерию (Corynebacterium diphtheriae); некоторые виды микобактерии поражают растения; проактиномицеты образуют клубеньки на корнях ольхи и др. растений, способствуя их росту. Большинство актиномицетов питается белковыми или небелковыми органическими веществами. Среди них есть и автотрофы, а также формы, для которых источником углерода могут служить воски, смолы, парафины, нефть.

Источником азота для них служат нитраты, аммонийные соли, мочевина, аминокислоты и др. Живут актиномицеты в самых разных условиях: в аэробных и анаэробных, при t 5--7 и 45--70°C. Актиномицеты участвуют в разнообразных почвенных процессах (аммонификация, разложение клетчатки, синтез и разложение перегноя). Многие актиномицеты продуцируют антибиотики, витамины, пигменты, аминокислоты и др. биологически активные вещества.

По числу спор актиномицеты делят на моно- (например, Saccaromonospora, Micromonospora) олиго- (Actinomadura) и полиспоровые (Streptomyces), выделяя особо те, которые образуют спорангии. Спорообразование преимущественно экзогенное (Thermoactinomyces образует настоящие эндоспоры, однако в настоящее время этот род на основании хемотаксономических и генетических признаков, несмотря на выраженную мицелиальную стадию склонны относить к бациллам), реже псевдоэндогенное (Planomonospora, Dactylosporangium).

Актиномицеты могут быть подвижны на стадии споры (актинопланы, Geodermatophilus и Dermatophilus), иногда подвижны части мицелия (эрсковия).

дробянка бактерия гетеротрофный

Список литературы

1. http://microbiologu.ru/obschaya-mikrobiologiya/prokariotyi/spirohetyi-gruppa-5.html ;

2. http://microbiologu.ru/obschaya-mikrobiologiya/prokariotyi/mikoplazmyi-gruppa-19.html ;

3. http://bigmeden.ru/article/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8;

4. Биологический энциклопедический словарь, Ред. Гиляров М.С. - Советская энциклопедия, 1986 г. ;

5. Красильников Н. А.. Лучистые грибки и родственные им организмы. Actinomycetales, М. -- Л., 1938; Waksman S. A., The actinomycetes, v. 1 -- 2, Baltimore, 1959 -- 61.

Размещено на Allbest.ru