Общая характеристика микроорганизмов
Общая характеристика микроорганизмов
Биосфера заселена огромным числом живых существ.
Одни из них составляют макромир, другие . микромир. К макромиру относятся животные,
птицы, растения, насекомые и другие видимые невооруженным глазом существа; микромиру
принадлежат не видимые невооруженным глазом мельчайшие живые существа, имеющие как растительное, так и животное происхождение; это главным образом бактерии, грибы,
простейшие и вирусы. По ориентировочным подсчетам, в биосфере обитает не менее 1030
бактерий, а число вирусов, простейших не поддается учету.
Микроорганизмы в зависимости от молекулярно-биологичес-кой организации подразделяют на прокариотов и эукариотов. Прокариоты (от греч. karyon . ядро) . доядерные простейшие
одноклеточные формы жизни, не имеющие ядерной мембраны и высокоорганизованных органелл.
Это бактерии, в том числе актиномицеты и сине-зеленые водоросли. К эукариотам, имеющим оформленное ядро и высокоорганизованные органел-лы, относятся одноклеточные и многоклеточные организмы . простейшие, грибы, водоросли (кроме сине-зеленых).
Прокариоты и эукариоты имеют определенное строение, формы жизнедеятельности и находятся в биоценотическом (от греч. bios . жизнь и koinos . общий) отношении с другими живыми существами, а также неживой природой.
Как прокариоты, так и эукариоты состоят из структур, обеспечивающих их жизненные процессы, направленные на выживание и размножение.
Особое место среди микроорганизмов занимают вирусы (от лат. virus . яд) . мельчайшие и
простейшие формы жизни, стоящие на грани между живым и неживым, неспособные жить и размножаться вне животной, растительной или иной клетки. В состав вирусов входят нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК), белки, ферменты. Еще более просто устроены прионы .(инфекционные белковые частицы, лишенные генетического материала, т.е. нуклеиновой кислоты.)
Вирусы и прионы являются облигатными (обязательными) внутриклеточными паразитами.
Прокариоты, как правило, размножаются вне клетки, однако могут являться факультативными внутриклеточными паразитами; только некоторые из бактерий (риккетсии, хламидии) являются облигатными внутриклеточными паразитами. Эукариоты устроены значительно сложнее, чем прокариоты. Об этом можно судить по объему генома, т.е.
числу генов, составляющих генетический аппарат клетки. У эука-риотов его объем в десятки и сотни раз больше, чем у прокариотов. Так, если у вирусов объем генома состоит примерно из 10.100 генов, у бактерий . из 1000.5000 генов, то у простейших . из 10 000 генов и более. Размеры отдельных представителей микромира колеблются от 0,01.0,4 мкм, или 10.
400 нм (вирусы), до 10 мкм и более (бактерии, грибы, простейшие).
Микроорганизмы играют огромную роль в природе и жизни человека. Они обеспечивают
круговорот веществ и энергии в природе, плодородие почв, поддержание газового состава
атмосферы и других природных процессов.
Подавляющее большинство микроорганизмов безвредно для человека, а многие из них полезны.
В частности, микроорганизмы, населяющие кожу и слизистые оболочки, желудочно-кишечный и урогенитальный тракты, составляют экологическое единство с организмом человека и поддерживают постоянство некоторых процессов его жизнедеятельности (эндоэкология).
Многие микроорганизмы используются человеком при получении жизненно необходимых
продуктов и материалов.
Микроорганизмы, которые не оказывают неблагоприятных влияний на организм человека и не вызывают у него заболеваний, называют непатогенными, или сапрофитами (от греч. sapros . гнилой и phyton . растение), т.е. питающимися органическими веществами от отмерших организмов. Однако имеется группа микроорганизмов, вызывающих у человека различные заболевания, патологические процессы. Эти микроорганизмы называют патогенными (от греч. pathos .болезнь); они живут и питаются за счет органических субстратов. Количество патогенных микроорганизмов огромно . более 3000 видов (бактерии, вирусы, грибы), из них более 1000 составляют вирусы. При соответствующих условиях, главным образом снижении сопротивляемости организма, сапрофиты могут вызывать болезни, г.е. вести себя как патогенные микроорганизмы. Такие микроорганизмы называют условно-патогенными. Микроорганизмы изучает наука, которая получила название микробиологии. Задачи и цели микробиологии.
Источник: http://www.microbiologu.ru/mikroorganizmyi/mikrobiologiya-i-ee-razvitie/obschaya-harakteristika-mikroorgan.html
Медицинская микробиология. Медицинская микробиология
Показать все связанные файлы
Микробиология как самостоятельная наука, имеющая свои объекты и методы исследования, сформировалась во второй половине 19 века благодаря работам Пастера, Коха, Эрлиха, Мечникова, Ру и др., но и в настоящее время, также как и тесно связанные с ней, биотехнология и генная инженерия, постоянно и интенсивно развивается.
Зародившись, как наука овозбудителях болезней, т.е. как отрасль медицины, к настоящему времени в зависимости от решаемых задач делится на:· общую; · промышленную; · сельскохозяйственную; · ветеринарную; · санитарную; · медицинскую микробиологию.
Предметом изучения медицинской микробиологии являются микроорганизмы – представители нормальной микрофлоры тела человека и возбудители различных заболеваний человека, а также методы лабораторной диагностики, специфической профилактики и этиотропной терапии вызываемых ими заболеваний.
Микроорганизмы – это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий – единственный, который их объединяет. В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов. Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к трем царствам:
· Vira – к ним относятся вирусы;
· Eucariotae – к ним относятся простейшие и грибы;
· Procariotae – к ним относятся истинные бактерии, риккетсии, хламидии,
микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.
Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют:
· морфологически оформленного ядра(нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, или генофор, представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией;
· сетчатого аппарата Гольджи;
· эндоплазматической сети;
· митохондрий.
Имеется также ряд признаков или органелл, характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариотов:
· многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомы, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании, и дыхании бактериальной клетки;
· специфический компонент клеточной стенки – муреин, по химической структуре – это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота);
· плазмиды– автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде. Наиболее известны плазмиды:
– (F-плазмиды), обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;
– (R-плазмиды) – плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.
Также как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура, – то есть родовое и видовое название, но если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин “species”. Чаще всего это имеет место при идентификации микроорганизмов имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.
Название рода обычно или основано на морфологическом признаке соответствующего микроорганизма (например, Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) либо являются производными от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (например, Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).
Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (например, Vibrio cholerae – холеры, Shigella dysenteriae – дизентерии, Mycobacterium tuberculosis – туберкулеза) или с основным местом обитания (например, Escherihia coli – кишечная палочка).
Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (например, вместо Staphylococcus epidermidis – эпидермальный стафилококк; Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк и т. д.).
Царство прокариот включает в себя отдел цианобактерий и отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки:· собственно бактерии (отделы Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes); · актиномицетов; · спирохет; · риккетсий; · хламидий.
Бактерии – это прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.
Порядки подразделяются на группы. Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе, являются:· морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые); · отношение к окраске по Граму – тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные); · тип биологического окисления – аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы; · способность к спорообразованию.
Дальнейшая дифференциация групп на семейства, рода и виды, которые являются основной таксономической категорией, проводится на основании изучения биохимических свойств. Этот принцип положен в основу классификации бактерий, приведенной в специальных руководствах – определителях бактерий.
Вид является эволюционно сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками. Для патогенных бактерий определение “вид” дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний. Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:· по биологическим свойствам (биовары или биотипы); · по биохимической активности (ферментовары); · по антигенному строению (серовары или серотипы); · по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы); · по устойчивости к антибиотикам (резистентовары). В микробиологии широко применяют специальные термины – культура, штамм, клон.
Культура – это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).
Штамм – это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.
Клон – это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.
перейти в каталог файлов
Источник: http://biologo.ru/medicinskaya-mikrobiologiya/index2.html
Общая характеристика бактерий
В царство прокариот, или доядерных, объединяют самых древних обитателей нашей планеты – бактерии, которых в обиходе часто называют микробами. Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, около 3 млрд. лет назад.
Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал неотделен от плазматической оболочки, другими словами они лишены оформленного ядра. По размерам большинство из них значительно крупнее вирусов.
Царство прокариот на основе важных особенностей жизнедеятельности, и прежде всего, обмена веществ ученые подразделяют на три подцарства: архибактерии, настоящие бактерии оксифото бактерии.
Изучение строения и жизнедеятельности микроорганизмов занимается наука – микробиология.
Диаметр большинства бактериальных клеток равен 1 мкм (иногда 0,1 мкм), в длину некоторые бактерии достигают 10 мкм (редко 30 мкм). Хотя каждая бактериальная клетка очень мала, тем не менее общая масса бактерий, обитающих на Земле, превышает массу всех других живых организмов вместе взятых. Сейчас известно около 2500 видов бактерий.
Трудно найти место на земном шаре, где не было бы мельчайших живых существ – бактерий. Их находили в струях гейзеров с температурой около 105°С , сверхсоленых озерах, например в знаменитом Мертвом море.
Живые бактерии были обнаружены в вечной мерзлоте Арктики, где они пробыли 2-3 млн. лет.
В океане, на глубине 11км; на высоте 41км в атмосфере; в недрах земной коры на глубине нескольких километров – везде находили бактерии.
Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации в 10 тыс. раз превышающую смертельную для человека. Они выдерживали двухнедельное пребывание в глубоком вакууме; не погибали и в открытом космосе, помещенные туда на 18 часов, под смертоносным воздействием солнечной радиации.
Способы питания бактерий столь же разнообразны, как и условия их жизни. Пожалуй, нет такого органического вещества, которое не подошло бы в пищу тем или иным бактериям. Некоторые бактерии, как и зеленые растения, сами производят органические вещества с помощью солнечных лучей. Только кислород в отличие от растений они при этом процессе (фотосинтезе) не выделяют.
Среди бактерий есть паразиты, которые, поселяясь в чужих организмах, могут стать причиной болезни. Есть и бактерии-хищники, которые из множества своих тел «плетут» приспособления, чем-то напоминающие паутину, и ловят туда свою добычу (например, простейших). Некоторые бактерии питаются такими «малосъедобными» веществами, как аммиак, соединения железа, серы, сурьмы.
Недавно ученые исследовали пределы выносливости бактерий, чтобы понять, может ли существовать жизнь на других планетах с различной атмосферой. например, полагали, что в щелочной атмосфере Юпитера жизнь невозможна, однако некоторые бактерии из долины Ливермор в Калифорнии способны расти и размножаться в щелочной среде при ph=11,5.
Другие бактерии могут выдержать не только высокие концентрации щелочи, но и аммония, т. е. условия, напоминающие атмосферу Венеры. С этой точки зрения можно допустить существование бактерий на других планетах. Однако большинство бактерий не выживает в кислой среде, вот почему уксус, т. е.
разбавленная уксусная кислота, хорошо защищает пищу от бактериального заражения.
Размножаются бактерии простым делением надвое. Каждые 20 минут в благоприятных условиях количество некоторых бактерий может удваиваться. Если, например, в организм человека попала всего одна такая бактерия, то через 12 часов их может стать уже несколько миллиардов.
Долгое время люди жили, так сказать, «бок о бок» с бактериями, не подозревая об их существовании. Первым человеком, наблюдавшим бактерии в микроскоп, был Антонии Ван Левенгук, и было это в 1676 году (см. ст. «Антонии Ван Левенгук»).
А можно ли увидеть бактерии невооруженным глазом? Есть среди бактерий и настоящие гиганты, например, пурпурная серобактерия – длиной до 1/20мм. Пару таких бактерий вполне можно увидеть невооруженным глазом.
Большинство бактерий в десятки раз меньше. Но даже самые мелкие бактерии, когда они образуют большие скопления, увидеть ничего не стоит.
На месте одной-единственной бактерии, попавшей на поверхность питательной среды, уже через несколько часов образуется видимая невооруженным глазом колония-бугорок.
Взглянув на цвет и форму колонии, опытный специалист сразу определит, с бактериями какого вида он имеет дело.
Бывают желтые, красные, сини бактерии. Выдающийся английский биолог Александр Флеминг любил в свободное время делать цветные рисунки, причем в качестве красок он использовал … бактерии. Он наносил на контуры рисунка питательный бульон с соответствующими бактериями, помещал рисунок в тепло и получал цветное изображение.
Места обитания
Бактерии обитают в почве, воде, организме человека и животных. Разнообразные группы бактерий могут развиваться в условиях, не доступных, для других организмов.
Качественный и количественный состав бактерий, обитающих во внешней среде, зависит от многих условий: pH среды, температура, наличие питательных веществ, влажности, аэрации, присутствия других микроорганизмов. Чем больше в среде содержится разнообразных органических соединений, тем большее количество бактерий можно в ней обнаружить.
В незагрязненных почвах и водах встречается сравнительно небольшое количество сапрофитных форм бактерий, микробактерии, кокковые формы. В воде встречаются различные спорообразующие и неспорообразующие бактерии и специфические водные бактерии – водные виброны, нитчатые бактерии и др. В иле, на дне водоемов, обитают различные анаэробные бактерии.
Среди бактерий обитающих в воде и почве, имеются азотфиксирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие целлюлозу бактерии и др. В морях и океанах обитают бактерии, растущие при высоких концентрациях солей и повышенном давлении, встречаются светящиеся виды.
В загрязненных водах и почве, кроме почвенных и водных сапрофитов, в большом количестве встречаются бактерии, обитающие в организме человека и животных – энтеробактерии, клостридии и др. Показателем фекального загрязнения обычно является наличие кишечной палочки.
В связи с широким распространением бактерий и своеобразием метаболической активности многих их видов они имеют исключительно большое значение в круговороте веществ в природе (в круговороте азота участвуют многие виды бактерий – от видов расщепляющих белковые продукты растительного и животного происхождения, до видов образующих нитраты, которые устанавливаются высшими растениями).
В древнейших осадочных породах Гренландии, имеющих возраст 3,9 млрд. лет, ископаемые бактерии не обнаружены. Они найдены в Западной Австралии и Южной Африке (возраст пород 3,5 млрд. лет). Органические тельце, напоминающие цианобактерии, обнаружены в южноафриканских породах возрастом около 3,2 млрд. лет.
Химический анализ ископаемых отложений, а также отпечатки указывают на то, что фотосинтез возник около 3,3 млрд. лет назад. С другой стороны, первые эукариоты появились около 1,5 млрд. лет назад. Ископаемые бактерии были найдены при исследовании ультратонких срезов пород с помощью электронного микроскопа только в 50-х годах, Местообитания бактерий чрезвычайно разнообразны.
В силу специфики обмена веществ некоторые группы способны выжить там, где не может существовать ни один другой организм. некоторые бактерии являются облигатными анаэробами, т. е. они живут только в отсутствие кислорода. Другие факультативные анаэробы – могут существовать без кислорода, но лучше развиваются в его присутствии. При этом в процессе дыхания выделяется больше энергии, чем в процессе.
Бактерии обнаружены в самых удивительных местах. Они действительно распространены по всему земному шару. Например, бактерия Thermoanaerobacter ethanolicus, найденная в горячих источниках Йеллоустонского национального парка (США), может выдержать температуру, превышающую 780°С. Известны бактерии, обитающие при высоком давлении около глубоководных вулканических кратеров при температуре выше 3600°С.
Бактерии, живущие там, можно культивировать в лаборатории только при высоком давлении. При этом некоторые формы активно растут и удваиваются в числе при температуре 2500°С в течение 40 мин! (Столь высокая температура водной среды может поддерживаться длительное время только при высоком давлении, т .е. на дне океана).
Другие глубоководные бактерии, например, обитающие в кишечнике морских животных, для роста и развития тоже нуждаются в высоком давлении.
Разнообразные бактерии обнаружены в Антарктике, например в образцах пород и льда, взятых с глубины более 430 м. Эти бактерии имеют возраст не менее 10 000 лет (а возможно, миллион лет).
От -70°С до -140°С они пребывают в состоянии покоя, но становятся активными при повышении температуры. Подобные примеры свидетельствуют о том, что некоторые бактерии способны чрезвычайно долго пребывать в состоянии, при котором приостановлены процессы жизнедеятельности.
Роль бактерий на планете
Бактерии играют немаловажную роль в функционировании экосистем земного шара. Некоторые бактерии – автотрофы и поэтому вносят большой вклад в круговорот углерода. Некоторые из них, выращиваемые экспериментально. могут быть коммерческими источниками белка. Способность бактерий к фиксации атмосферного азота имеет решающее экологическое значение.
гетеротрофные бактерии, подобно грибам, являются редуцентами. Благодаря им вещества, утилизированные когда-то живыми организмами, высвобождаются и становятся доступными для последующих поколений. В 1 г плодородной почвы сельскохозяйственных угодий может содержаться 2,5 млрд. бактерий, 400 000 грибов, 50 000 водорослей и 300 000 простейших.
на всех этапах круговорота элементов в экосистемах земного шара бактерии играют существенную роль. Бактерии в изобилии обитают в море; например, установлено, что 90% всей биомассы океана составляют организмы, имеющие размер менее 10 мкм, т. е. бактерии.
В зависимости от географического расположения моря от 20 до 60% первичной продукции органического вещества проходит через свободно живущих гетеротрофных бактерий. Бактерии могут разлагать различные органические вещества.
Именно поэтому интенсивно исследуются их способность разлагать нежелательные синтетические вещества, такие как пестициды, красители, а также нефть (причем не важно, поступили ли эти вещества в окружающую среду). например, найлон, впервые выпущенный в 1939 г.
, разлагается бактерией рода Flavobacterium, у которой за такой короткий срок, очевидно, возникли два новых фермента. некоторые бактерии разлагают пестициды столь быстро, что ограничивают их воздействие на вредителей. Другие бактерии, по-видимому, могут быть использованы для извлечения нефти из различных пород.
Кроме экологической роли бактерий необходимо отметить, что многие из них являются возбудителями очень серьезных заболеваний человека и животных, включая туберкулез, холеру, сибирскую язву, гонорею, дифтерит, столбняк. Они вызывают болезни растений, нанося экономический урон. Только в США известно более 200 видов бактерий, которые признаны патогенами растений.
Например, бактериальный ожог поразил тысячи грушевых деревьев, распространившись по всем США, начиная с восточного побережья, куда был завезен в 1880 г. К 30-м годам эта болезнь практически уничтожила все грушевые посадки. Сейчас выращивание груш в США ограничено несколькими районами.
Бактерии используются как коммерческие источники разнообразных антибиотиков, таких ,как тиротрицин, бацитрацин, субтилин и полимиксин В. Многие бактерии необходимы для получения лекарств и других химических соединений, например уксусной кислоты, аминокислот и ферментов. Кроме того, производство большинства сыров предполагает бактериальное сбраживание лактозы до молочной кислоты. которая осаждает белки молока. Те же самые бактерии используются и для получения простокваши. Кроме того, молочная кислота играет защитную роль в процессе квашения капусты и огурцов.
См. так же:
Строение клетки, жгутики
Фазы размножения бактерий, споры
Особенности деления, роста бактерий
Особенности бактериофагов, фаготипирование
Принципы культивирования бактерий, питательные среды
Культуральные, морфологические свойства бактерий
Выделение чистых культур, ферментативная активность
Наблюдение в микроскоп, работа с посевами
Применение бактериофагов, токсины
Методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам
Патогенность, наследственность и мутации бактерий
Ферменты, среды, питание бактерий
Методы окраски бактерий
Структура и элементы бактериальной клетки
Методы получения энергии бактериями
Источник: http://biofile.ru/bio/4388.html
Предмет и задачи микробиологии
Предмет и задачи микробиологии
Микробиологией называется наука о малых (невидимых невооруженным глазом) организмах – микробах, об их строении и жизнедеятельности.
Микробиология изучает морфологию, систематику и физиологию микроорганизмов, исследует общие условия, выясняет роль, которую они играют в превращении различных веществ окружающей нас природы.Многие микроорганизмы одноклеточные, но имеются и многоклеточные.
Они легко приспосабливаются к условиям существования, высокая выносливость к теплу, холоду, недостатку влаги, способность к быстрому размножению. Активно участвуют в различных превращениях веществ в природе.С жизнедеятельностью микроорганизмов на планете связано образование каменного угля, нефти, некоторых руд, торфа.
Играют большую роль в почвообразовательных процессах, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур.Многие микроорганизмы имеют и отрицательное значение. Они могут являться возбудителями болезней человека, животных и растений, вызывать порчу пищевых продуктов, нанося большой ущерб народному хозяйству.
Достижения современной микробиологии базируются на развитии физики, химии, биологии, биохимии.Задачи современной микробиологии разнообразны, специфичны, что из нее выделился ряд специализированных дисциплин – медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная и промышленная.
^ – это наука о важнейших микробиологических процессах и их практическом применении для получения индустриальным способом ценных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, их биомассы как важнейшего белкового продукта, о получении отдельных полезных веществ, используемых в различных отраслях н/х.
В основе этой науки лежит микробиологическая (биоценология) .
Биоценология рассматривает теоретически и практически проблемы, связанные с производством большого числа продуктов, которые образуются в результате микробиологического синтеза.
^
С глубокой древности человечество использовало такие микробиологические процессы, как сбраживание виноградного сока, скисание молока, приготовление теста.Микробиология является сравнительно молодой наукой. Начало развития относится к концу 17 века. Первым кто описал микроорганизмы был Анатолий Левенгук, который сам изготовил линзы (первый микроскоп).
Однако в связи со слабым развитием промышленности наука о микробах носила описательный характер и лишь в 19 веке когда произошел прогресс промышленности, возросло и практическое значение м/биологии. Появились более совершенные микроскопы. Начало нового направления в развитии микробиологии- физиологического периода связанного с работой французского ученого Луи Пастера.
Он опроверг теорию Либаха о химической природе процесса брожения. Обнаружил бактерии которые могут развиваться и без кислорода, открыл природу заразных болезней человека и животных, изготовил вакцины против бешенства, сибирской язвы.Другой микробиолог Роберт Кох ввел в микробиологическую практику плотные питательные Среды для выращивания м/организмов. Известны работы и отечественных ученых. И.И.
Мечников впервые разработал фагоцитарную теорию иммунитета.
^
Отличительный признак микроорганизмов – крайне малые размеры отдельной особи.
Диаметр б. бактерий не превышает 0,001 мм. В микробиологии пользуются единицей измерения – микрон, 1 мкм = 10-3 мм). Детали структуры микроорганизмов измеряют в нанометрах (1 нм = 10-3 мкм = 10-6 мм).
Микробиология -3- Лекция1Благодаря небольшим размерам микроорганизмы легко перемещаются с током воздуха, по воде. Быстро распространяются.
Одной из важнейших свойств микроорганизмов является их способностью к размножению. Возможности м/организмов к быстрому размножению намного превосходят животных и растения. Некоторые бактерии могут делится каждые 8-10 мин. Так из одной клетки массой 2,5· 10-12 гр. за 2-4 сутки в благоприятных условиях могла бы образоваться биомасса порядка 1010 тонн.
Другой отличительной характеристикой м/организмов является разнообразие их физиологических и биохимических свойств .
Некоторые м/организмы могут расти в экстремальных условиях. Значительное число м/организмов могут жить при температуре – 1960С (температура жидкого азота). Другие виды м/организмов- термофильные м/организмы, рост которых наблюдается при 800С и выше.
Многие микроорганизмы устойчивы к высокому гидростатическому давлению (в глубинах морей и океанов; месторождениях нефти). Также многие м/организмы сохраняют жизнедеятельность в условиях глубокого вакуума. Некоторые м/организмы выдерживают высокие дозы ультрафиолетовой или ионизирующей радиации.
^
Различия во внешнем виде и строении животных и растений прослеживают четко. Эти различия вытекают из разницы в способе питания.Животные относятся к гетеротрофам, питающимися готовыми органическими веществами. Растения относятся к автотрофам. Они используют в качестве источника энергии солнечный свет.
Другие различия между животными и растениями наличие клеточных стенок, способность к движению, к синтезу определенных веществ.Для третьего царства животных существ Геккело предложил в 1866 г. собирательное название – протисты.Большинство – одноклеточные.
По особенности строения клетки протисты делятся на 2 группы:
– Высшие протисты, клетки которых сходны с животными и растительными клетками – эукариоты (входят водоросли, грибы, простейшие)
– Низшие протисты – к ним относятся бактерии сине-зеленые водоросли – прокариоты.
По химическому составу все живое вещество практически сходны: важнейшим компонентом для всех организмов является ДНК ( дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота) и белок. Основная физическая единица живого – клетка.
Однако строение клеток между бактериями и сине-зелеными водорослями с одной стороны и животными и растениями с другой различны. Различия существенны и эти группы противопоставляют друг другу.
Прокариоты рассматриваются как реликтовые формы, сохранившиеся с давних времен, а появление эукариотов (развившихся из прокариотов) – гигантский скачок в эволюции организмов.Морфологические прокариоты мало дифференцированы – либо сферической формы, либо прямые и изогнутые палочки.
Животные и растения зависят от кислорода то многие группы прокариотов способны жить в отсутствии воздуха, получая энергию за счет брожжения или анаэробного дыхания.
^
Для обозначения микроорганизмов принята двойная (бинарная) номенклатура, которая включает названия рода и вида. Родовое название пишется с прописной буквы, видовое, даже происходящее от фамилии- со строчной. Пример: бациллу сибирской язвы называют Bacillus anthracis. Основной (низшей) таксономической единицей является вид.
Виды объединяются в роды, роды- в семейства, семейства- в порядки, порядки в классы, классы- в отделы, отделы- в царства.Вид- это совокупность популяций, имеющих общее происхождение и генотип, морфологические, физиологические и др.признаки, способные в определенных условиях вызывать одинаковые процессы.
Культура- м/организмы, полученные от животного, человека, растения или субстрата внешней среды и выращенные на питательной среде. Чистые культуры состоят из особей одного вида, смешанные представляют собой скопления клеток разных видовШтамм- это культура одного и того же вида, выделенная из разных сред и отличающаяся незначительными изменениями свойств.
(чувствительность к лекарственным препаратам, неодинаковая биохимическая активность) . Например, кишечная палочка, выделенная от человека, и такая же палочка, выделенная от свиней, могут быть разными штаммами.Клон- культура микроорганизмов, выделенная из одной клетки. По Международному кодексу номенклатуры бактерий (1980) вид может быть разделен на подвиды и варианты.
В названиях микробов, различающихся по некторым свойствам, вместо суффикса «тип» введен суффикс «вар» –фаговар.
^
Микробы – это в основном одноклеточные бесхлорофилльные организмы прокариотического типа. По форме различают шаровидные, палочковидные и извитые микробы. Между этими группами имеются многочисленные и часто незаметные переходы. Большая часть относится к группе бактерий.
Шаровидные микробы – кокки в форме единичных шариков, или шариков, сцепленных между собой в цепочку – стрептокков, или шарики сцепленных по четыре – тетракокки; из 8 клеток расположенных в два яруса один над другим – сарцины; в виде гроздей винограда – стафилоккоки.
Палочковидные или цилиндрические формы принято делить на бактерии и бациллы. Все палочковидные формы, не образующие спор, называются бактериями, а образующие споры-бациллыами.
Парные соединения клеток- диплобактерии или диплобациллы, соединенные в цепочки- стрептобактерии или стрептобациллыИзвитые или изогнутые, бактерии различаются по длине, толщине и степени изогнутости.Палочки, изогнутые в виде запятой называют вибрионами.
палочки с одним или несколькими завитками – спириллами, а с многочисленными завитками наподобие длинной спирали- спирохеты.
Размеры бактерий очень малы. В среднем диаметр тела б. бактерий 0,5 – 1 мкм. (микрон), а длина 1-5 мкм. Масса бактериальной клетки 4 · 10-3 г.
Формы тела бактерий, как и размеры, может изменяться под влиянием условий развития.
Строение клетки бактерий
В качестве примера прокариотической клетки рассмотрим палочковидную бактерию.Бактериальная клетка состоит из протопласта, окруженного наружной клеточной оболочкой, вакуолей, различных включений, имеющихся в составе протоплазмы.
Такое неограниченное мембраной ядро называют нуклеотидом, а в генетике-геномом или хромосомой. Обычно в покоящихся бактериях содержится один нуклеотид. Разные формы бактерий имеет различный тип ядерного аппарата. У одних ядерное вещество находится в дисперсном состоянии обособлено от цитоплазмы.
У других в протоплазме содержатся отдельные зерна хроматина, участвующие в образование некоторых структур клетки. Химическая природа ядерных веществ довольно сложная. Основное место занимает нуклеопротеидный комплекс и состоит из двух основных компонентов6 особого белка и тимонуклеиновой кислоты.
Клеточная оболочка плотная, бесцветная, обладает упругостью и эластичностью, служит защитой от неблагоприятных внешних воздействий, участвует в обмене веществ в клетке. Оболочка проницаема для воды и низкомолекулярных веществ, имеет слоистое строение. Толщина клеточной стенки 10-35 нм.
Химический состав оболочки неоднороден, резко отличен от оболочек высших растений. В ее состав входят специфические полимерные комплексы. Главным компонентом клеточной стенки бактерии является особый только им присущий гетерополимер- пептидогликан.
Этот полимер состоит из параллельно чередующихся полисахаридных цепей, которые скреплены пептидными связями. Количествееое содержание пептидогликана определяет характер окраски бактерий и других прокариот по Грамму.
Те из них, котрые содержат в клеточной стенке большое количество (около90% пептидогликана) окрашиваются по Грамму в сине- фиолетовый цвет и их называют грамположительными, все другие, содержащие в оболочке 5-20% пептидогликана,- в розовый цвет и их называют грамотрицательными. Толщина слоя пептидогликана в клеточной стенке грамположительных бактерий в несколько раз больше, чем у грамотрицательных.
Из азотистых веществ в состав бактериальных оболочек входят белковые вещества, аминокислоты. Соотношение веществ варьирует, оболочка у некоторых бактерий может подвергаться разбуханию и ослизнению . Слизистый слой, бывает очень тонким, но может достигать и значительной толщины, образуя капсулу.
Размер капсулы может превышать величину бактериальной клетки. Капсулы легко обнаруживаются при окраске фуксином. Химический состав слизей различен у отдельных видов. В составе бактериальных слизей обнаружены полисахариды, азотсодержащие вещества.
Интенсивность образования слизи у капсул зависит от условий (питательная среда) окружающей среды. Ослезнению подвергаются мясо, колбасы, творог, рассолы квашеных овощей.
Цитоплазма –содержимое клетки, за исключением ядра. Цитоплазма имеет сложный изменяющийся химический состав.
Основными химическими соединениями являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды, Н2О. В цитоплазме содержатся рибосомы, мезосомы, включения (липиды, углеводы, сера и др.)
Поверхностный слой цитоплазмы более плотный, обладает полупроницаемостью – цитоплазмотическая мембрана. Выполняет важную роль в обмене веществ между клеткой и окружающей средой. Цитоплазмотическая мембрана состоит из трех слоев: одного липидного и двух, примыкающих к нему с обеих сторон, белковых. Содержит 60-65% белка и 35-40% липидов, локализовано ферменты.
Цитоплазма пегомогенна. Помимо бесструктурной полужидкой массы колоидного состояния, она местами пронизана мембранами, в которой находятся различные по форме и величине частички – рибосомы. Рибосомы состоят на 60% из РНК и на 40% из белка. В одной бак. клетке содержится десятки тысяч рибосом. В рибосоме осуществляется
синтез белка.
Кроме рибосом в цитоплазме имеются пластинчатые структуры – мезосомы, они образуются путем ответвления и впячивания в полость клетки цитоплазмотической мембраны. В мезосомах происходят процессы окисления органических веществ.
Помимо этих образований в цитоплазме также содержатся разнообразные включения, являющиеся запасными питательными веществами: крупинки гликогена, капли жира, гранулы волютина.
Длина жгутиков больше самих бактерий и колеблется от 5 до 10 мкм в длину. По типу расположения и числу жгутиков бактерии делят на четыре группы: монотрихи- имеют один жгутик на полюсе клетки; лофотрихи- с пучком жгутиков на одном из концов палочки; амфитрихи- с двумя пучками жгутиков на полюсах; перитрихи- с моножеством жгутиков вокруг бактерии.
Жгутикование характерно, например, для кишечных бактерий, столбняка и ботулизма, холерного вибриона. Характер и скорость движения неодинаковы у отдельных видов бактерий. Подвижность бактерий может быть утрачена под влиянием неблагоприятных условий жизни, при старении клеток и при механических воздействий.
Спорообразование. Споры- это покоящиеся клетки, обладающиеся устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды, служащие для
сохранения вида. Спорообразование происходит почти исключительно у палочковидных бактерий. В клетке бактерий образуется только одна спора. Спорообразование обычно наступает при обеднении среды питательными веществами или при накоплении в ней продуктов обмена. Перед спорообразованием в клетке накапливаются запасные питальные вещества (белки, липиды), образуются специфическое для спор вещество- дипиколиновая кислота. Спора развивается из части протопласта (цитоплазмы с ядерным материалом) материнской вегетативной клетки. По мере развития и сзревания закладываются ее оболочки. Число и толщина котрых варьирует у разных бактерий. Поверхность наружной оболочки может быть гладкой либо с выростами. Процесс спорообразования происходит с течение нескольких часов.Обычно споры имеют круглую или овальную форму., располагаются в центре клетки, ближе к концу и на самом конце клеткт. Диаметр спор может превыщать ширину клетки. После созревания споры материнская вегетативная клетка отмирает, оболочка ее разрушается и спора высвобождается. Плотная оболочка, малое содержание свободной воды, наличие дипиколиновой кислоты создают большую устойчивость спор к физико-химическим воздействиям. Так, ссоры некотрых бактерий выдерживают кипячение в течение нескольких часов, могут длительное время сохраняться (десятки и сотни лет) в сухом состоянии, более устойчивы по отношению к действию химических ядов, радиации и других факторов внешней среды.В благоприятных условиях споры прорастают в вегетативные клетки. При этом они набухают вследствие поглощения воды, активизируются их ферменты, усиливаются биохимические процессы, приводящие к росту. Затем происходит растворение внешней оболочки и через образовавшееся отверстие молодая бактериальная клетка выходит наружу.Спорообразующие бактерии аэробные и факультативно-анаэробные- бациллы, анаэробные- клостридии. Помимо истинных бактерии имеются и другие более или менее отличающиеся от них. Это актиномицеты, нитчатые бактерии, спирохеты, риккетсии, микоплазмы, миксобактерии.
Источник: http://www.userdocs.ru/biolog/26077/index.html
Загрузка...
