Мельчайшими микроорганизмами являются вирусы

микроорганизмы

К микроорганизмам относятся живые существа, представленные в каждом из царств живой природы. Это бактерии, микроскопические грибы, водоросли и даже животные. Все они такие маленькие, что увидеть их можно только под микроскопом. Большинство из них состоят только из одной клетки. Количество микроорганизмов огромно. Они способны жить там, где другие животные гибнут, — в горячих источниках, на дне океана, куда не проникает солнечный свет, высоко в горах, где господствуют снега, а воздух сильно разреженных.

Наиболее распространенный среди микроорганизмов являются бактерии. Клетки бактерий могут иметь самую разную форму. Так, бактерии, в которых форма клетки напоминает шарик, называются коконами. Иногда палочки образуют цепочку. Это стрептококки. Палочку, изогнутые в виде запятой, называют вибрионы, а те, что напоминают спираль, — спиралями. Есть еще спирохеты - тонкие ниткоподобные бактерии с большим количеством длинных жгутиков.
Все эти непохожие друг на друга существа объединяет одна общая черта - они не имеют ядра. Вместо него в середине клетки — сгусток ядерного вещества нуклид, т.е. "похожий на ядро".

Большинство бактерий погибает под воздействием высоких температур, ультрафиолетового излучения и химических веществ. Однако среди них есть и чрезвычайно живучие. Много бактерий, если попадают в неблагоприятные условия, образуют споры - покрываются плотной, устойчивой к внешним воздействиям оболочкой. В таком "законсервированном" виде они могут существовать длительное время. Когда же ситуация меняется к лучшему, споры снова превращаются на обычные бактерии и начинают быстро размножаться. Такие бактерии называются бациллами.

Размножение бактерий

Размножаются бактерии чаще всего делением клеток. В среднем клетка делится каждые 20 минут. Это означает, что почти каждая бактерия за сутки может дать потомство весом в 1800 килограммов. К счастью, различные вредные для бактерий факторы, например недостаток влаги, питательных веществ, препятствуют их распространению. Иначе они могли бы вытеснить все другие формы земной жизни.

Многие бактерий является причиной тяжелых заболеваний — туберкулеза, холеры, тифа и других. Но есть и полезные бактерии. Без молочнокислых бактерий мы не имели бы вкусных йогуртов и кефира. Без дрожжевых бактерий невозможно было бы испечь пироги и приготовить квас или пиво. Благодаря некоторым микробам образовались нужные и полезные залежи, например, железной руды. А бактерии, которые питаются нефтью, способные очищать воду от нефтяного загрязнения.
К микроорганизмам относятся и одноклеточные животные, называемые простейшими, их организм состоит из одной клетки или колонии клеток. Среди них есть совсем маленькие, а есть и настоящие гиганты - размеры их клеток достигают одного сантиметра. Самыми известными из простейших являются инфузории. Они живут в морских и пресных водах и встречаются в почве.

Вирусы

Иногда к микроорганизмам относят и вирусы, которые очень отличаются от всех других живых существ. Они не имеют клеток и состоят из нуклеиновых кислот и белковой оболочки.

Вирусы - внутриклеточные паразиты, размножаются только в живых клетках и очень опасны. Самые известные среди них вирусы гриппа, вызывающих эпидемии. В начале XIX века эпидемия гриппа унесла жизни сотен тысяч людей. А в наши дни человеку и животным грозит вирус птичьего и свиного гриппа, которые быстро распространяется на планете. Его убойную силу узнали люди многих стран и континентов. Уничтожены миллионы животных, но до сих пор не найдено средств эффективной борьбы с этими разновидностями гриппа.

Разносчиками эпидемиологических заболеваний являются микроорганизмы.

Микроорганизмы – это мельчайшие, преимущественно одноклеточные существа, видимые только в микроскоп, характеризующиеся огромным разнообразием видов, способные существовать в различных условиях.

Большинство микроорганизмов выполняют полезную роль в круговороте веществ в природе, они широко используются в пищевой и микробиологической промышленности, при производстве пива, вин, лекарств. Тысячелетиями человек использовал молочнокислые бактерии для производства сыра, йогурта, кефира, уксуса, а также квашения.

Но некоторые виды микроорганизмов являются болезнетворными или патогенными. Они вызывают болезни растений, животных и человека.

Человечество долго не знало, что эти болезни вызываются микроорганизмами. Не было и средств борьбы с заразными болезнями. Поэтому инфекционные заболевания человека часто приобретали массовое распространение, которое назвали эпидемией или пандемией.

Заразные болезни среди животных назвали эпизоотиями, а среди растений – эпифитотиями.

На протяжении веков человечество настойчиво искало разгадку страшных болезней. Многие ученые древности высказывали идею о существовании мелких живых существ, попадающих в организм и вызывающих заболевания.

Впервые увидеть бактерии удалось голландцу Антони ван Левенгуку. Это случилось в 1676 г. Это открытие стало началом новой науки – микробиологии. Её основоположником признается выдающийся французский ученый Л. Пастер. (1822-1895 гг.). Он установил, что каждое инфекционное заболевание возникает в результате патогенной деятельности особого вида микробов, и предложил способы борьбы с ними. Он использовал принцип ослабления возбудителя, который не вызывая заболевания, вырабатывает в организме человека или животного иммунитет.

К биологически опасным веществам относятся: болезнетворные микробы, ядовитые продукты их жизнедеятельности ( токсины ), насекомые – переносчики инфекций и некоторые гербициды – вещества полученные синтетическим путем.

В 1972 г. была подписана Конвенция о запрещении разработки, производства и применения бактериологического оружия и о его уничтожении.

При стихийных бедствиях и крупных авариях происходит скапливание большого количества людей, нарушаются нормы и правила общежития, а это является причиной возникновения инфекционных заболеваний.

Поэтому люди, чтобы обезопасить себя должны знать характеристики болезнетворных микробов, пути их распространения, признаки инфекционных заболеваний и способы их предупреждения.

По своей природе микроорганизмы очень разнообразны. Их иногда называют просто микробами. Среди патогенных микроорганизмов различают: простейшие, бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты.

Простейшие состоят из одной клетки. Чаще всего они встречаются и обитают в водоемах. Примеры простейших животных: амеба, радиолярия, грегарина, эвглена, трипаносома, миксоспоридия, парамеция.

Трипаносомы имеют размер 12-100 мкм, являются паразитами крови и тканей человека и позвоночных животных. Они вызывают заболевание трипаносомоз, которым болеют люди и животные, лихорадку, поражение лимфатических узлов и пр. Заболевание людей называют сонной болезнью или болезнью Шагаса. Переносчиками трипаносом являются кровососущие насекомые (муха цеце).

Несмотря на свое название, простейшие устроены даже сложнее, чем отдельная клетка. Установлено, что такие тяжелые заболевания, как сонная болезнь, малярия вызываются паразитами простейших. Обычные простейшие размножаются делением каждые 3 часа.

Бактерии – микроскопические преимущественно одноклеточные организмы, имеют в диаметре величину 0,5-1 мкм.

Бактерии, имеющие форму правильных шариков, называются кокками. Группы кокков называют стафилококками или стрептококками. К коккам относятся возбудители различных инфекционных заболеваний. Наряду с этим очень многие бактерии имеют форму палочек, например живущая в нашем организме кишечная палочка – возбудитель тифа, дизентерии. Бактерии имеют и органы движения – тоненькие жгутики и способны расти и размножаться на искусственных питательных средах.

Бактерии вездесущи и выносливы, их находили в воде гейзеров (Т = 100° C), в вечной мерзлоте Арктики, где они пробыли более 2 млн. лет; не погибают они и в открытом космосе, не страшно для них и воздействие смертельной для человека дозы радиации. Температура, ультрафиолетовое излучение, высушивание, различные вещества в зависимости от дозы и времени воздействия могут оказывать на Б. бактериостатическое (остановка роста бактерий) или бактерицидное (убивающее) действие.

При воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды некоторые бактерии образуют споры, называемые эндоспорами. Эндоспоры имеют плотную оболочку, содержащую дипиколинат кальция, что способствует их длительному сохранению при действии высоких температур и высушивании.

Бактериальными заболеваниями являются: чума, туберкулез, холера, столбняк, проказа, дизентерия, менингит и др.

От чумы в средние века погибли десятки миллионов человек. Считается, что в XXI веке глобальная опасность заражения чумой исчезла.

Туберкулезные бактерии открыл Р. Кох в 1822 г., окончательно эта болезнь не побеждена.

Холера в Европу занесена в 1816 г., до 1917 г. в России холерой переболело более 5 млн. человек, половина из них погибла. Сейчас случаи холеры достаточно редки.

Столбняк поражает нервную систему. Болезнь побеждена с помощью профилактических прививок.

частицы, состоящие из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки. Форма палочковидная, сферическая и др. Размер от 20 до 300 мкм и более.

Вирусы – внутриклеточные паразиты, размножаясь только в живых клетках, они используют их ферментативный аппарат и переключают клетку на синтез зрелых вирусных частиц вирионов. Вирусы мельче бактерий в 50 раз, они распространяются повсеместно, вызывают болезни растений, животных и человека, проходят через тончайшие фарфоровые фильтры.

Живые клетки организма всегда содержат одновременно два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновую РНК и дезоксирибонуклеиновую ДНК. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты – либо РНК либо ДНК. В связи, с чем они способны навязывать свою генетическую информацию наследственному аппарату пораженной им клетки. Заражая клетку, они заставляют ее помогать их размножению, что, как правило, кончается гибелью клетки.

Вирусными заболеваниями являются оспа, бешенство, грипп, энцефалит, корь, свинка, краснуха, гепатит и др.

В 1796 г. англичанин Э. Дженнер предложил свой метод прививания оспы (вакцинация), положив тем самым начало борьбы с недугом. Но только в 1980 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила о том, что оспа побеждена. Теперь детям, родившимся после 1980 г. прививания от оспы не делают.

Бешенство, или водобоязнь – смертельная болезнь человека и животных. Чаще всего бешенство бывает у собак. Прививки – единственное надежное средство против бешенства. Заболевшего бешенством человека спасти (вылечить) невозможно. Скрытый (инкубационный) период болезни тянется от 8 дней до года. Поэтому при укусе животного необходимо обратиться к врачу.

Риккетсии – мелкие болезнетворные бактерии,

размножаются в клетках хозяина (так же, как вирусы), возбуждают риккетсиозы (сыпной тиф, ку-лихорадка и др.).

Риккетсиоз – острая инфекционная болезнь человека и животных. Признаки заболевания: головная боль, слабость, бессонница, боль в мышцах. У животных протекает без симптоматики. Человек заражается от животных.

Спирохеты – микроорганизмы, клетки которых имеют форму тонких извитых нитей. Обитают в почве, стоячих и сточных водах. Патогенные спирохеты – возбудители сифилиса, возвратного тифа, лептоспироза и др.

Актиномицеты – микроорганизмы с чертами организации бактерий и простейших грибов, распространены в почве, водоемах, воздухе. Некоторые являются патогенными и вызывают такие заболевания, как актиномикоз, туберкулез, дифтерию и др. Некоторые актиномицеты образуют антибиотики, витамины и используются в микробиологической промышленности.

Рост и размножение микроорганизмов

Достигнув определенной величины, клетка микроорганизма перестает расти и в определенный момент делится на две части, которые становятся самостоятельными организмами. Первое время бактерии приспосабливаются к среде и размножаются очень медленно.

Затем следует фаза быстрого размножения, где размножение идет по логарифмическому закону, после чего наступает стационарная фаза, когда среда обогащается продуктами жизнедеятельности бактерий, тормозящими процесс размножения, и наконец, бактерии начинают отмирать (фаза отмирания).

Причиной гибели бактерий являются неблагоприятные условия среды.

Обычно микроорганизмы нормально живут при Т = 0-90°C. Для некоторых видов этот предел гораздо шире 270-400°C. Прямые лучи солнца для большинства бактерий губительны.

Микроорганизмы жизнеспособны в условиях очень низкого (всего 5 мм. рт. ст.) и очень высокого (более 5 атм.) давления.

На жизнеспособность микроорганизмов влияет кислотность среды. Наиболее благоприятны нейтральная и щелочная среды.

Носителями биологических опасностей могут быть элементы среды обитания: воздух, вода, почва, растения, животные, люди, оборудование, инструменты, сырье, перерабатываемые материалы и т.п.

Бактерии живут в воде, во льдах, в воздухе на различной высоте от земли. Особенно много бактерий в почве. В одном грамме пахотной почвы находится от 1 до 20 млрд. микробов. Микробы сопровождают человека всю жизнь. Поэтому человек настойчиво ищет способы защиты от них. Один из методов, уничтожение микробов под воздействием высокой температуры, он называются стерилизацией. Частичную стерилизацию молока при Т = 60°C в течение 30 мин. называют пастеризацией.

Существуют и другие методы. Например, для улавливания микробов из жидкостей и газов применяют специальные фильтры, которые имеют очень мелкие поры.

Наряду с этим многие клетки гибнут, не дожив до деления. Микробы враждуют между собой, уничтожая друг друга (антагонизм). Микробы гибнут от солнечного света, ультрафиолета. Некоторые микробы питаются отмершими частями растений – это сапрофиты. Другие нападают на живые организмы – это паразиты. Болезнетворные (патогенные) микробы выделяют ферменты, которые нарушают нормальное состояние человека. Помимо этого в природе существует большое количество химических веществ, убивающих бактерий, их называют бактерициды.

Теория по микробиологии. Тема: Морфология и состав бактерий, вирусов. Актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Патогенные представители.

При создании данной страницы использовались труды: Бухарин О.В. — Медицинская микробиология; Д.В. Тапальский, Т.Н. Ильинская, Л.В. Шевцова, Л.В. Лагун — Курс лекций по микробиологии, иммунологии, вирусологии.

Редактор: Irina

Классификация микроорганизмов. Основные структуры бактериальной клетки

Клеточная стенка имеет два слоя:

• наружный – пластичный;
• внутренний – ригидный.

Пептидогликан представлен параллельно расположенными молекулами гликана, состоящего из повторяющихся остатков N-ацетилглюкозомина и N- ацетилмурамовой кислоты, соединённой гликозидной связью.

Функции:

• защитная, осуществление фагоцитоза;
• регуляция осмотического давления;
• рецепторная;
• принимает участие в процессах питания деления клетки;
• антигенная (определяется продукцией эндотоксина– основного соматического антигена бактерий);
• стабилизирует форму и размер бактерий;
• обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;
• косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.

Цитоплазматческая мембрана:

По структуре она похожа на плазмолемму клеток животных и состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов, с интегральными, полуинтегральными и поверхностными белками — жидкостно-мозаичная модель .

Она обладает избирательной проницаемостью , принимает участие в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки , является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором рибосом.

Цитоплазма:

Имеет жидкую структуру, в которой находится её компоненты, представленные различными включениями в виде гранул гликогена , полисахаридов и полифосфатов .

Функции:

• объединение всех компонентов клетки в единую среду,
• среда для прохождения химических реакций,
• среда для существования и функционирования органоидов.

Нуклеоид:

Нуклеоид — эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной в клубок. Участвует в делении клетки , а также хранит и передаёт наследственную информацию.

Плазмиды:

Внехромосомные факторы наследственности, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК., расположенные в цитоплазме или интегрированные с хромосомой.

Рибосомы:

Рибосомы бактерий имеют размер около 20 нм и коэффициент седиментации 70S. Могут диссоциировать на 2 субъединицы 50S и 30S. На рибосомах происходит синтез белка и полипептидных молекул.

Споры и капсулы бактерий

Капсула

Слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Капсула гидрофильна , включает большое количество воды. Состоит из полисахаридов, полипептидов.

Капсула и слизь предохраняет бактерии от повреждений, высыхания, так как, являясь гидрофильными, хорошо связывают воду, препятствуют действию защитных факторов макроорганизмов гликокаликсом.

Споры

Форма спор может быть овальной, шаровидной , расположение – терминальное, субтерминальное и центральное .

Снаружи спора имеет тонкий экзоспориум, под которым расположена оболочка споры, а под ней кортекс, состоящий из пептидогликана. Внутри кортекса находится клеточная стенка спор.

Споры образуются при неблагоприятных условиях, УФ-облучении, дефиците питательных веществ.

Некоторые роды бактерий при неблагоприятных условиях образуют защитные формы — эндоспоры .

Споры представляют собой покоящиеся клетки с крайне низкой метаболической активностью . Они обладают высокой устойчивостью к высушиванию, действию повышенной температуры и различных химических веществ.

Включения и жгутики у бактерий

Включения

В цитоплазме имеются различные включения в виде г ранул гликогена, полисахаридов, бета-оксимасляной кислоты и полифосфатов (волютин). Они являются запасными веществами для питания и энергетических потребностей бактерий.

Волютин обладает сродством к основным красителям и легко выявляется с помощью специальных методов окраски (например, по Нейссеру) в виде метахроматических гранул. Характерное расположение гранул волютина выявляется у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся полюсов клетки.

Включения имеют актиномицеты, риккетсии.

Жгутики

Жгутики — это особые выросты на поверхности бактериальной клетки, содержащие белок – флагелин.

Количество и расположение жгутиков может быть различным. Толщина 12-20 нм, длина 3-15 мкм.

Состоят из трёх частей:

• спиралевидной нити,
• крюка,
• базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками.

Дисками жгутики прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке. Жгутики обеспечивают подвижность бактериальной клетки. Механизм вращения обеспечивает протонная АТФ-синтетаза.

По характеру расположения жгутиков и их количеству бактерии делят на следующие группы:

• атрихи – не имеют жгутиков;
• монотрихи — один полярно расположенный жгутик;
• лофотрихи — пучок жгутиков на одном конце;
• амфитрихи — пучки жгутиков на обоих концах клетки;
• перитрихи — множество жгутиков, расположенных вокруг клетки.

Морфология актиномицетов, патогенные представители

Актиномицеты :

• Грамм+ бактерии.
• Нет капсулы, жгутиков, ворсинок.
• Есть включения.
• Имеют вид длинных и ветвящихся несептированных нитей (длина 500-600 мкм, толщина 0,2-1,2 мкм).
• Встречаются палочковидные и кокковидные формы, они образуются при фрагментации мицелия.
• Как и грибы, образуют мицелий – нитевидные переплетающиеся клетки (гифы).
• Размножаются спорами, поперечным делением, почкованием.
• 2 рода:
  • Actinomyces,
  • Nocardia.
• Являются представителями нормальной микрофлоры организма человека.
• Продуцируют антибиотики.
• Для человека патогенны очень немногие виды актиномицетов ― возбудители актиномикоза и нокардиоза .

Морфология спирохет, патогенные представители

Спирохеты :

• Грам- бактерии.
• Это извитые, тонкие, обладающие активной подвижностью микроорганизмы.
• Не образуют спор, нет капсулы.
• Есть жгутики.
• Наделенные чертами сходства с простейшими: образуют цисты, способны к движению.
• Длина 3-20 мкм, толщина 0,1-0,5 мкм.
• Состоят из наружной мембраны (клеточной стенки), окружающей протоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной и аксиальной нитью (аксостиль). Аксиальная нить находится под наружной мембраной и как бы закручивается вокруг протоплазматического цилиндра спирохеты, придавая ей винтообразную форму.
• Аксиальная нить состоит из фибрилл – аналогов жгутиков бактерий, а внутри сократительный белок флагеллин. Фибриллы участвуют в передвижении спирохет, придавая клеткам вращательное, сгибательное и поступательное движение.
• 3 Рода:
  • Treponema,
  • Borrelia,
  • Leptospira.
• Патогенные представители:
  • Treponema pallidum – возбудитель сифилиса,
  • Borrelia recurrentis – возбудитель возвратного тифа,
  • Leptospira interrogans – возбудитель лептоспироза.

Морфология риккетсий, патогенные представители

Риккетсии :

• Грам- бактерии.
• Прокариоты, наделенные чертами сходства с вирусами: абсолютный внутриклеточный паразитизм и невозможность культивирования на искусственных питательных средах. Риккетсии обладают независимым от клетки-хозяина метаболизмом, но они получают от него макроэргические соединения для размножения.
• Мелкие, размеры от 0,5 до 3-4 мкм.
• Нет капсулы, жгутиков, не образуют спор, могут иметь включения.
• Обладают полиморфизмом : имеют кокковидную, палочковидную или нитевидную форму.
• Размножаются простым делением, дроблением.
• 3 Рода:
  • Rickettsia,
  • Orientia,
  • Bartonella.
• У человека риккетсии вызывают:
  • эпидемический сыпной тиф (Rickettsia prowazekii),
  • клещевой риккетсиоз (R. sibirica),
  • лихорадку цуцугамуши (R. tsutsugamushi),
  • пятнистую лихорадку Скалистых гор (R. rickettsii),
  • Bartonella quintana ― возбудитель волынской лихорадки ,
  • Сoxiella burnetii ― возбудитель Q-лихорадки .

Морфология хламидий, патогенные представители

Хламидии :

• Грам- бактерии.
• Облигатные внутриклеточные паразиты.
• 2 фазы в цикле развития:
  • элементарные тельца — внеклеточная, инфекционная форма
  • и ретикулярные тельца — внутриклеточные.
• Полиморфные : имеют шаровидную, овоидную или палочковидную формы.
• Размеры 0,2-1,5 мкм.
• Капсул, спор, жгутиков не образуют.
• Морфология зависит от стадии их внутриклеточного цикла развития, который характеризуется превращением небольшого шаровидного элементарного образования в крупное инициальное тельце с бинарным делением.
• Рода:
  • Chlamydia,
  • Chlamydophila
• Виды:
  • Chlamydia trachomatis ― возбудитель трахомы, паратрахомы, лимфогранулематоза,
  • Chlamydophila psittaci ― возбудитель орнитоза, пситтакоз,
  • Chlamydophila pneumoniae ― возбудитель пневмонии.

Морфология микоплазм, патогенные представители

Микоплазмы :

• Грам- бактерии.
• Отличаются от бактерий полным отсутствием клеточной стенки. Вместо нее содержат трехслойную липопротеидную цитоплазматическую мембрану.
• Нет клеточной стенки, нет капсулы, не образуют спор. Образуют колонии в виде яичницы-глазуньи.
• Делятся почкованием, нитевидная форма может образовывать псевдомицелий (грибы).
• Амебоидное движение, могут быть псевдоподии или жгутики(простейшие).
• Размеры 0,15-0,3 мкм, мелкие, проходят через бактериальный фильтр.
• Полиморфны : имеют форму круглых, овальных или нитевидных образований.
• Род:
  • Mycoplasma,
  • Ureaplasma,
  • Acholeoplasma.
• Виды:
  • Mycoplasma pneumoniae ― возбудитель пневмонии,
  • Ureaplasma urealyticum, hominis – возбудитель урогенитальных воспалительных процессов, бесплодия,
  • Mycoplasma hominis ― условно-патогенный организм, могут вызывать артриты.

Морфология вирусов

Вирусы – это мельчайшие микроорганизмы, относящиеся к царству Vira, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).

Они отличаются особым разобщенным способом размножения (репродукции) : в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки и затем происходит их сборка в вирусные частицы. Вирусы, являясь облигатными внутриклеточными паразитами, размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Вирусы имеют различную форму вирионов:

• палочковидная (вирус табачной мозаики),
• пулевидная (вирус бешенства),
• сферическая (вирусы полиомиелита, ВИЧ),
• в виде сперматозоида (многие бактериофаги).

Вирусы имеют разные размеры , которые определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования.

Одним из самых мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным – натуральной оспы (около 350 нм).

Вирусы имеют уникальный геном , так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Они обычно гаплоидны , т.е. имеют один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот : двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными.

Среди РНК-содержащих вирусов различают вирусы с положительным (плюс-нить РНК) геномом . Плюс-нить РНК этих вирусов выполняет наследственную функцию и функцию информационной РНК (иРНК). Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) геномом.

Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию. Геном вирусов способен включаться в состав генетического аппарата клетки в виде провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов (вирусы герпеса и др.) могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, напоминая плазмиды.

Вирусы различают по строению:

• просто устроенные (например, вирус полиомиелита),
• сложно устроенные (например, вирусы гриппа, кори) вирусы.

У просто устроенных вирусов нуклеиновая кислота связана с белковой оболочкой, называемой капсидом (от лат. capsa – футляр). Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц – капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид, взаимодействуя друг с другом, образуют нуклеокапсид.

Вирусы различают по типу симметрии капсида:

• спиральный – обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида,
• кубический– обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту,
• сложный.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной.

Принципы классификации вирусов

Классификация вирусов основывается на данных признаках:

• тип нуклеиновой кислоты,
• сложность строения,
• размер вириона,
• тип симметрии,
• чувствительные организмы,
• антигенная структура.

Микробы — собирательное название группы живых организмов, которые слишком малы для того, чтобы быть видимыми невооружённым глазом.

Основы микробиологии

Микробиология изучает строение, жизнедеятельность, условия жизни и развития мельчайших организмов, называемых микробами, или микроорганизмами.

Микробы были открыты голландцем А. Левенгуком (1632-1723) в конце XVII в., когда он изготовил первые линзы, дававшие увеличение в 200 и более раз. Увиденный микромир поразил его, Левенгук описал и зарисовал микроорганизмы, обнаруженные им на различных объектах.

Он положил начало описательному характеру новой науки. Открытия Луи Пастера (1822-1895) доказали, что микроорганизмы отличаются не только формой и строением, но и особенностями жизнедеятельности. Пастер установил, что дрожжи вызывают спиртовое брожение, а некоторые микробы способны вызывать заразные болезни людей и животных.

Пастер вошел в историю как изобретатель метода вакцинации против бешенства и сибирской язвы. Всемирно известен вклад в микробиологию Р. Коха (1843-1910) — открыл возбудителей туберкулеза и холеры, И. И. Мечникова (1845-1916) — разработал фагоцитарную теорию иммунитета, основоположника вирусологии Д. И. Ивановского (1864-1920), Н. Ф. Гамалея (1859-1940) и многих других ученых.

Классификация и морфология микроорганизмов

Микробы - это мельчайшие, преимущественно одноклеточные живые организмы, видимые только в микроскоп. Размер микроорганизмов измеряется в микрометрах — мкм (1/1000 мм) и нанометрах — нм (1/1000 мкм).

Микробы характеризуются огромным разнообразием видов, отличающихся строением, свойствами, способностью существовать в различных условиях среды. Они могут быть одноклеточными, многоклеточными и неклеточными.

Микробы подразделяют на бактерии, вирусы и фаги, грибы, дрожжи. Отдельно выделяют разновидности бактерий — риккетсии, микоплазмы, особую группу составляют простейшие (протозои).

Бактерии — преимущественно одноклеточные микроорганизмы размером от десятых долей микрометра, например микоплазмы, до нескольких микрометров, а у спирохет — до 500 мкм.

Различают три основные формы бактерий — шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы и др.), извитые (вибрионы, спирохеты, спириллы) (рис. 1).

Шаровидные бактерии (кокки) имеют обычно форму шара, но могут быть немного овальной или бобовидной формы. Кокки могут располагаться поодиночке (микрококки); попарно (диплококки); в виде цепочек (стрептококки) или виноградных гроздьев (стафилококки), пакетом (сарцины). Стрептококки могут вызывать ангину и рожистое воспаление, стафилококки — различные воспалительные и гнойные процессы.

Рис. 1. Формы бактерий: 1 — микрококки; 2 — стрептококки; 3 — сардины; 4 — палочки без спор; 5 — палочки со спорами (бациллы); 6 — вибрионы; 7- спирохеты; 8 — спириллы (с жгутиками); стафилококки

Палочковидные бактерии самые распространенные. Палочки могут быть одиночными, соединяться попарно (диплобактерии) или в цепочки (стрептобактерии). К палочковидным относятся кишечная палочка, возбудители сальмонеллеза, дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и др. Некоторые палочковидные бактерии обладают способностью при неблагоприятных условиях образовывать споры. Спорообразующие палочки называют бациллами.Бациллы, напоминающие по форме веретено, называют клостридиями.

Спорообразование представляет собой сложный процесс. Споры существенно отличаются от обычной бактериальной клетки. Они имеют плотную оболочку и очень малое количество воды, им не требуются питательные вещества, а размножение полностью прекращается. Споры способны длительно выдерживать высушивание, высокие и низкие температуры и могут находиться в жизнеспособном состоянии десятки и сотни лет (споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и др.). Попав в благоприятную среду, споры прорастают, т. е. превращаются в обычную вегетативную размножающуюся форму.

Извитые бактерии могут быть в виде запятой — вибрионы, с несколькими завитками — спириллы, в виде тонкой извитой палочки — спирохеты. К вибрионам относится возбудитель холеры, а возбудитель сифилиса — спирохета.

Бактериальная клетка имеет клеточную стенку (оболочку), часто покрытую слизью. Нередко слизь образует капсулу. Содержимое клетки (цитоплазму) отделяет от оболочки клеточная мембрана. Цитоплазма представляет собой прозрачную белковую массу, находящуюся в коллоидном состоянии. В цитоплазме находятся рибосомы, ядерный аппарат с молекулами ДНК, различные включения запасных питательных веществ (гликогена, жира и др.).

Микоплазмы - бактерии, лишенные клеточной стенки, нуждающиеся для своего развития в ростовых факторах, содержащихся в дрожжах.

Некоторые бактерии могут двигаться. Движение осуществляется с помощью жгутиков — тонких нитей разной длины, совершающих вращательные движения. Жгутики могут быть в виде одиночной длинной нити или в виде пучка, могут располагаться по всей поверхности бактерии. Жгутики есть у многих палочковидных бактерий и почти у всех изогнутых бактерий. Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, они неподвижны.

Размножаются бактерии делением на две части. Скорость деления может быть очень высокой (каждые 15-20 мин), при этом количество бактерий быстро возрастает. Такое быстрое деление наблюдается на пищевых продуктах и других субстратах, богатых питательными веществами.

Вирусы — особая группа микроорганизмов, не имеющих клеточного строения. Размеры вирусов измеряются нанометрами (8-150 нм), поэтому их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Некоторые вирусы состоят только из белка и одной из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Вирусы вызывают такие распространенные болезни человека, как грипп, вирусный гепатит, корь, а также болезни животных — ящур, чуму животных и многие другие.

Вирусы бактерий называют бактериофагами, вирусы грибов - микофагами и т. п. Бактериофаги встречаются повсюду, где есть микроорганизмы. Фаги вызывают гибель микробной клетки и могут использоваться для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.

Риккетсии — микроорганизмы, занимающие промежуточное положение между бактериями и вирусами. Они представляют собой неподвижные палочки длиной не более 1,0 мкм, не образующие спор и капсул. Как и вирусы, они являются внутриклеточными паразитами.

Грибы являются особыми растительными организмами, которые не имеют хлорофилла и не синтезируют органические вещества, а нуждаются в готовых органических веществах. Поэтому грибы развиваются на различных субстратах, содержащих питательные вещества. Некоторые грибы способны вызывать болезни растений (рак и фитофтора картофеля и др.), насекомых, животных и человека.

Грибы могут размножаться разными путями, в том числе вегетативным путем в результате деления гиф. Большинство грибов размножаются бесполым и половым путями при помощи образования специальных клеток размножения - спор.Споры, как правило, способны длительно сохраняться во внешней среде. Созревшие споры могут переноситься на значительные расстояния. Попадая в питательную среду, споры быстро развиваются в гифы.

Отдельные виды грибов способны не только приводить к порче продуктов, но и вырабатывать токсические для человека вещества — микотоксины. К ним относятся некоторые виды грибов рода аспергиллус, рода фузариум и др.

Полезные свойства отдельных видов грибов используют в пищевой и фармацевтической промышленности и других производствах. Например, грибы рода пениииллиум применяются для получения антибиотика пенициллина и в производстве сыров (рокфора и камамбера), грибы рода аспергиллус — в производстве лимонной кислоты и многих ферментных препаратов.

Актиномицеты — микроорганизмы, имеющие признаки и бактерий, и грибов. По строению и биохимическим свойствам актиномицеты аналогичны бактериям, а по характеру размножения, способности образовывать гифы и мицелий похожи на грибы.

Рис. 2. Виды плесневых грибов: 1 — пениииллиум; 2- аспергиллус; 3 — мукор.

Дрожжи — одноклеточные неподвижные микроорганизмы размером не более 10-15 мкм. Форма клетки дрожжей бывает чаще круглой или овальной, реже палочковидной, серповидной или похожей на лимон. Клетки дрожжей своим строением похожи на грибы, они также имеют ядро и вакуоли. Размножение дрожжей происходит почкованием, делением или спорами.

Дрожжи широко распространены в природе, их можно обнаружить в почве и на растениях, на пищевых продуктах и различных отходах производства, содержащих сахара. Развитие дрожжей в пищевых продуктах может приводить к их порче, вызывая брожение или закисание. Некоторые виды дрожжей обладают способностью превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением и широко используется в пищевой промышленности и виноделии.

Некоторые виды дрожжей кандида вызывают заболевание человека — кандидоз.

1. Число микробов и бактерий в организме превышает количество клеток тела человека

2. Люди появляются на свет без бактерий

Зная, какую важную роль микроорганизмы играют в жизнеобеспечении, можно подумать, что бактерии появляются на свет вместе с человеком. Однако, как выяснилось, это не так: согласно Блейзеру, люди рождаются без бактерий и обзаводятся ими в течение нескольких первых лет жизни.

Большая часть микробиома ребёнка формируется к трём годам — это период интенсивного развития всех систем организма.

3. Одна бактерия способна приносить как пользу, так и вред

Некоторые микробы вызывают недуги, другие способны от них защитить, а иногда одна и та же бактерия может и навредить и оказать положительное влияние.

Победить негативное влияние бактерии можно с помощью антибиотиков, но Блейзер и его коллеги обнаружили, что отсутствие этого микроорганизма может вызвать рефлюкс-эзофагит (повреждение слизистой оболочки) и даже рак пищевода.

Таким образом, некоторые бактерии могут быть как полезными, так и смертельно опасными.

4. Лечение антибиотиками может спровоцировать астму и ожирение

В 1928-м году Александр Флемминг изобрёл пенициллин, и это был грандиозный прорыв в медицине. Во всём мире антибиотики широко применяются в борьбе с самыми разнообразными заболеваниями, однако, как показывают последние исследования, использование антибиотиков может увеличить риск развития астмы, воспалительных заболеваний кишечника и даже ожирения. Кроме того, микробы научились приспосабливаться к антибиотикам: к примеру, метициллин-резистентный золотистый стафилококк способен вызвать тяжёлые заболевания вроде пневмонии или сепсиса.

5. Пробиотики не так хороши, как считается

В последнее время во всём мире наблюдается повальное увлечение пробиотическими (состоящими из микроорганизмов) добавками к пище: многие принимают их после курса лечения антибиотиками, полагая, что это дарует им здоровье. Насколько их применение оправдано?