2. Форма бактерий. Шаровидные бактерии (микрококки, диплококки, сарцины, стафилококки, стрептококки). Кокки. Палочковидные бактерии (бациллы, клостридии).
3. Извитые бактерии. Актиномицеты. Микоплазмы. Хламидии. Риккетсии. L-формы бактерий.
4. Нитевидные инволюционные формы бактерий. Размножение бактерий. Принципы размножения бактерий. Репликация бактерий.
5. Грибы. Рост грибов. Дрожжевой тип роста грибов. Мицелиальный рост.
6. Дрожжи. Дрожжеподобные грибы. Бластоконидии. Плесневые грибы. Рост плесневых грибов. Диморфизм грибов.
7. Размножение грибов. Бесполое размножение грибов. Конидии. Артроконидии. Хламидоконидии. Спорангиоспоры.
8. Половое размножение грибов. Аскоспоры. Базидиоспоры. Зигоспоры. Микозы.
9. Простейшие. Протисты. Пелликула. Эктоплазма. Цисты простейших.
Бактерии [от греч. bakterion, уменьш. от baktron, трость, посох] - представители царства Procariotae, включающего бактерии и сине-зелёные водоросли. Бактерии крупнее вирусов, большинство из них можно изучать светооптической микроскопией. Прокариотическая клетка меньше эукариотической , ДНК в ней не окружена ядерной мембраной, а органеллы типа митохондрий и хлоропластов отсутствуют.
Клетки бактерий окружены особо организованной клеточной стенкой, имеют ограниченное число отделов (компартментов) либо вообще лишены их (рис. 2-4). Они также имеют различия в синтезе ДНК, белков и продуктов клеточной стенки (табл. 2-1). Все известные бактерии разделяют на архебактерии (то есть древние бактерии) и эубактерии (к которым относят большинство современных видов).
Рис. 2-4. Основные различия между прокариотической и эукариотической клетками . Бактериальная (прокариотическая) клетка (А) окружена клеточной стенкой (КС). Цитоплазма обильно насыщена рибосомами (Р). Молекула ДНК обычно расположена в центре клетки. Цитоплазма эукариотической клетки (Б) окружена цитоплазматической мембраной (ЦПМ), включает митохондрии (М), вакуоли (В), шероховатую эндоплазматическую сеть с рибосомами (ШЭС), гладкую эндоплазмати-ческую сеть (ГЭС), запасные гранулы (ЗГ) и ядро (Я).Архебактерии
Архебактерии [от греч. arche, начало + бактерия] обитают в биотопах с экстремальными условиями. Вероятно, эти биотопы напоминают существовавшие на заре развития жизни на Земле. К архебактериям относят метанобразующие бактерии , экстремально галофильные бактерии (растут в присутствии 12-32% NaCl) и термоацидофильные бактерии (растут при 75-90 °С и низком рН).
Возможно, большинство архебактерии - потомки пробактерий, «научившихся» использовать неорганические доноры и акцепторы протонов. От эубактерий их отличают различия в строении клеточной стенки (отсутствие пептидогликанового слоя), рибосом, рибосомальных ферментов и транспортных РНК (тРНК). Поэтому архебактерии резистентны ко многим антибиотикам, к которым чувствительны эубактерий. Поскольку среди архебактерии патогенных для человека видов не обнаружено, их изучение не входит в задачи медицинской микробиологии.
Таблица 2-1. Основные различия клеток прокариотов (эубактерий) и эукариотов
Эубактерии
Большинство эубактерий - свободноживущие сапрофиты, но среди них имеются виды, вызывающие заболевания у растений и животных. Значительная часть патогенных бактерий способна покрывать свои энергетические и метаболические потребности путём расщепления различных субстратов. Их можно выращивать на синтетических средах.
Как уже упоминалось, весь органический мир делится на две части; прокариоты и эукариоты. Рассмотрим их более побробно.
Прокариоты
не имеют ядра с мембраной, и генетический материал сосредоточен в нуклиотиде. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) образует единственную нить, замкнутую в кольцо(генофор). Половой процесс отсутсвует, а обмен генетическим материалом осуществляется во время других процессов, называемых парасексуальными.
Отсутствуют центриоли и митотическое веретено, пластиды и митохондрии. Деление клеток амитотическое. Каркасообразующим элементом оболочки является глюкопептид. Прослойка его у разных микроорганизмов неодинакова, что связано с полиморфизмом, фильтруемостью и различным отношением к окраске по Граму. Он отсутствует у микоплазм и галлобактерий. Жгутиков нет, или они очень простые. Многие представители фиксируют молекулярный азот, питательные вещесива всасываются через клеточную стенку. Пищевые вакуоли отсутствуют, но часто встречаются газовые. К прокариотам относятся сине-зеленые водоросли, риккетсии, бактерии, актиномицеты и микоплазмы.
Эукариоты - организмы с настоящим ядром, окруженным ядерной мембраной. Генетический материал заключен в хромосомах, состоящих из нитей ДНК и белков. Для эукариотов характерен типичный половой процесс с чередующимся слиянием ядер и редукционным делением; иногда размножаются без оплодотворения, но при наличии половых органов (партеногенез). Клетка имеет центриоли, митотическое веретено, пластиды, митохондрии и хорошо развитую эндоплазматическую мембранную систему. Деление клеток митотическое. Если имеются жгутики или реснички, то они очень сложно устроены. Атмосферный азот они не фиксируют, как правило, аэробы, редко вторичные анаэробы. Питание абсорбтивное или автотрофное, когда пища заглатывается и переваривается внутри организма. Имеются пищевые вакуоли.
В лаборатории для определения вида микроорганизмов устанавливают его основные свойства: морфологию, рост, на питательных средах, биохимические свойства, патогенность и другое. По полученным данным проводят идентификацию по определению находят место микроба в классификационной таблице.
Видовое название является бинарным и состоит двух слов; первое означает род и пишется с прописной буквы, второе – вид и пишется со строчной буквы. Напроимер, возбудитель американского гнильца
– Bacillus larvae
, возбудитель септицемии
– Pseudomonas apisepticum
.
Бактериофаги . Это вирусы, развивающиеся в микроорганизмах. Подобного рода вирусы распространены в природе повсюду, где встречаются бактерии.
Микоплазмы (спироплазмы) . Размеры микоплазм колеблются от 100 до 700 нм, спор они не образуют. Растут на сложных питательных средах с высоким осмотическим давлением. Колонии врастают в плотные среды. Отсутствие истинной клеточной оболочки (её заменяет 3-х слойная мембрана из стериновых лепидов) у микоплазм ведёт к выраженному полиморфизму - шаровидным, зернистым, колцевидным и нитевидным формам. Способность проникать через бактериальные фильтры, свидетельствует об их морфологической пластичности. Микоплазмы широко распространены в природе и имеют важное значение в патологии животных, птиц и насекомых, к которым относятся пчёлы.
Испокон веков люди обращали взоры к звездам и размышляли, почему мы здесь и одни ли мы во Вселенной. Нам свойственно задумываться о том, почему существуют растения и животные, откуда мы пришли, кто были наши предки и что ждет нас впереди. Пусть ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и вообще всего не 42, как утверждал когда-то Дуглас Адамс, но он не менее краток и загадочен - митохондрии.
Они показывают нам, как возникла жизнь на нашей планете. Они объясняют, почему бактерии так долго царили на ней и почему эволюция, скорее всего, не поднялась выше уровня бактериальной слизи нигде во Вселенной. Они позволяют понять, как возникли первые сложные клетки и как земная жизнь взошла по лестнице восходящей сложности к вершинам славы. Они показывают нам, почему возникли теплокровные существа, стряхнувшие оковы окружающей среды; почему существуют мужчины и женщины, почему мы влюбляемся и заводим детей. Они говорят нам, почему наши дни в этом мире сочтены, почему мы стареем и умираем. Они могут подсказать нам лучший способ провести закатные годы жизни, избежав старости как обузы и проклятия. Может быть, митохондрии и не объясняют смысл жизни, но, по крайней мере, показывают, что она собой представляет. А разве можно понять смысл жизни, не зная, как она устроена?
Книга:
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Различия между бактериями и эукариотами
По сравнению с бактериями, большинство эукариотических клеток - великаны. Бактерии редко превышают несколько тысячных долей миллиметра (микронов) в длину. Напротив, хотя среди эукариот и встречаются малыши размером с бактерию (так называемые пикоэукариоты), большинство из них крупнее в десятки и сотни раз. Иными словами, объем клетки эукариот больше, чем у бактерий, в 10 000–100 000 раз.
Однако важен не только размер. Первостепенная черта эукариот, по которой они и получили свое греческое название, - это наличие «настоящего» ядра. Как правило, оно представляет собой сферическую плотную массу завернутой в белки ДНК, окруженную двойной мембраной. Вот вам уже три больших отличия от бактерий. Во-первых, у бактерий вообще нет ядра (или есть примитивное ядро, не окруженное мембраной). Поэтому бактерии и называют «прокариотами» (от греческого «до ядра»), В принципе не исключено, что ученые поторопились - есть мнение, что клетки с ядром ничуть не менее древние, чем без него. Однако большинство специалистов сходятся на том, что прокариотам вполне подходит их название, так как они действительно возникли раньше, чем клетки с ядром (эукариоты).
Второе большое различие между бактериями и эукариотами - размер их геномов (напомню, что геном - это совокупность генов). У бактерий обычно гораздо меньше ДНК, чем даже у самых простых одноклеточных эукариот, таких как дрожжи. Эту разницу можно выразить количественно либо через общее число генов (тогда разница составляет сотни или тысячи генов), либо через общее количество ДНК, так называемый C-уровень, который измеряется в «буквах» ДНК. Он включает не только гены, но и участки некодирующей ДНК - то есть те участки ДНК, которые не кодируют белки и поэтому не могут считаться «генами». Различия как в числе генов, так и в C-уровне говорят сами за себя. Одноклеточные эукариоты (например, дрожжи) имеют в несколько раз больше генов, чем большинство бактерий, а люди, наверное, раз в двадцать больше. Разница в общем количестве ДНК еще более значительна, так как эукариоты имеют гораздо больше некодирующей ДНК, чем бактерии. Общее количество ДНК у эукариот на пять порядков (!) выше, чем у бактерий. Геном крупной амебы Amoeba dubia более чем в 200 000 раз больше, чем геном мелкого эукариотического организма Encephalitozoon cuniculi. Столь широкий разброс не связан ни с общим числом генов, ни со сложностью организации. У Amoeba dubia в 200 раз больше ДНК, чем у человека, хотя генов у нее гораздо меньше, а устроена она (надеюсь, никто не станет спорить) значительно проще. Это странное явление получило название C-парадокса . Имеет ли некодирующая ДНК какое-либо значение для эволюции, непонятно. Некоторое ее количество, несомненно, имеет такое значение, но эволюционная роль огромной ее части остается загадкой, и совершенно непонятно, зачем амебе столько ДНК (мы вернемся к этому в четвертой части книги). Тем не менее факт остается фактом (и требует объяснения): у эукариот обычно на несколько порядков больше ДНК, чем у прокариот. Это влечет за собой определенные затраты. Энергия, необходимая для копирования всей этой «лишней» ДНК и обеспечения точности копирования, влияет на скорость и условия деления клеток. Последствия этого мы обсудим чуть позже.
Третье существенное отличие касается упаковки и организации ДНК. Как я уже говорил во введении, большинство бактерий имеет одну замкнутую в кольцо хромосому. Она заякорена на клеточной стенке, но при этом свободно плавает по клетке, готовая к быстрой репликации. Бактерии также держат в карманах генетическую мелочь в виде плазмид - мелких колечек ДНК. Они реплицируются независимо, и одна бактерия может передавать их другой. Ежедневно обмениваясь плазмидами, бактерии как бы расплачиваются мелочью. Это объясняет, например, то, почему гены, отвечающие за устойчивость к определенному лекарству, могут так быстро распространиться в популяции бактерий - одна монета может побывать за день в двадцати разных карманах. Возвращаясь к их главному банку генов (кольцевой хромосоме): бактерии редко «заворачивают» основную хромосому в белки, их гены - «голые», а значит, легкодоступные - так сказать, текущий, а не сберегательный счет. Бактериальные гены, как правило, организованы в группы, которые служат сходной цели и выступают в качестве функциональных единиц (оперонов ). Напротив, среди эукариотических генов порядка нет. Эукариотические клетки имеют довольно много отдельных линейных хромосом; обычно они двойные, то есть образуют пары эквивалентных хромосом (у человека, например, 23 пары хромосом). У эукариот гены расположены на этих хромосомах фактически случайным образом; хуже того, они часто разбиты на короткие участки, перемежаемые длинными участками некодирующей ДНК. Чтобы построить белок, часто приходится сначала считывать длинный отрезок, и только потом определенные последовательности вырезаются и соединяются вместе, так что получается осмысленная последовательность, кодирующая белок.
Эукариотические гены не только случайно расположены и разбиты на фрагменты, до них еще и не так просто добраться. Доступ к генам блокируют гистоны, в которые завернута хромосома. Если ДНК надо реплицировать во время деления клетки, или если гены надо скопировать во время изготовления матрицы для синтеза белков, конфигурация гистонов должна быть изменена так, чтобы ДНК стала доступной. Этот процесс контролируется белками, которые называются факторами транскрипции.
В целом геном эукариот устроен крайне сложно, и одни примечания к тому, что нам о нем известно, заполнили бы целую библиотеку. Еще один аспект его запутанной организации мы затронем в пятой части книги (это половой процесс, который у бактерий не встречается). Пока что, однако, нужно хорошо усвоить одну вещь - за всю эту сложность приходится расплачиваться энергетическими затратами. Если у бактерий все процессы, как правило, просты, эффективны и поставлены на поток, то эукариоты не ищут легких путей.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|