Бактерии и вирусы. Вирусы и их деятельность. Вредные и полезные бактерии

Бактерии и вирусы - самые мелкие организмы на Земле. Хотя это довольно просто организованные существа, примитивными их не назовешь. Они умеют выживать в самых неблагоприятных условиях, а чрезвычайная способность адаптироваться к новым условиям ставит их в ряд наиболее преуспевающих и продвинувшихся форм.

Вирусы и их деятельность. Вирусы были описаны учеными поначалу как «живые химические соединения». Они не питаются, не дышат, не растут, не передвигаются и никогда не встречаются свободноживущими в природе. Но, оказавшись в живой клетке [4], завладевают ею и используют ее ресурсы для производства новых поколений вирусов.

Вирусы могут жить и размножаться только внутри живых клеток. Коровью оспу, например, вызывает Vaccinia - один из наиболее крупных вирусов. Он может попасть в клетки хозяина лишь при известной «благожелательности» с их стороны. Если в оболочке клетки хозяина образуется впячивание [А], вирусная частица входит в него, а затем проникает и внутрь клетки [Б]. Здесь содержимое частицы выливается в цитоплазму, наследственный материал вируса освобождается [В], и начинается производство новых вирусных частиц

Вирусной атаке может подвергнуться всякая живая клетка [5]. Вирусные частицы, различимые под микроскопом, являются патогенным началом, неким «инертным комочком» химических соединений, путешествующим от своей последней «клетки-жертвы» к очередной добыче.

Бактериофаги - наиболее сложные вирусы, поражающие бактерии. Они состоят из головки [1], белкового отростка, окруженного сократимым чехлом [2] из белковых молекул, и нитевидных структур [3]

Вирус состоит из стержня, представленного наследственным материалом, и покрывающей его белковой оболочки. Вирусы растений [2] проникают в клетку через ее поврежденную оболочку, а вирусы животных [3] захватываются самой клеткой, как если бы они были кусочками пищи. Бактериофаги вводят себя в клетку сами. Оказавшись внутри клетки, генетический материал вируса начинает контролировать функции многих клеточных механизмов и использовать их для производства новых вирусных частиц.

Вирус табачной мозаики имеет вид полой палочки [А] длиной 300 нм и диаметром 18 нм. Рибонуклеиновая кислота (РНК) [Б] образует спирально скрученный стержень [1], вокруг которого объединяются белковые молекулы [2]. Этот вирус был первым из тех, что удалось выделить из измельченных листьев пораженного растения в чистом виде

Ветряная оспа и опоясывающий лишай вызываются типичными вирусами животных. Их стержень из ДНК окружен 162 белковыми соединениями, образующими плотный многогранник с 20 гранями

Вирусные инфекции, как правило, специфичны. Каждая разновидность вируса заражает только определенный организм или даже его отдельные органы. Вирулентный вирус разрушает пораженные им клетки с освобождением новых вирусных частиц, что и вызывает такие заболевания, как желтая лихорадка, полиомиелит, грипп, обычная простуда, оспа. Латентные вирусы разрушают свои жертвы не сразу, и могут сосуществовать с ними долгое время.

Антибиотики практически не действуют на вирусы, но сами клетки производят антитела, создающие иммунитет. Против таких заболеваний, как, например, полиомиелит, могут применяться вакцины из убитых вирусов. Интерферон, вещество образуемое самими клетками, препятствует размножению вирусов, но эффективно использовать его в медицинской практике оказалось затруднительным.

Вездесущие бактерии. В отличие от вирусов бактерии - это клетки, однако они значительно проще устроены, чем клетки высокоорганизованных существ и очень варьируют по величине и форме [6, 7, 8]. Бактерии найдены повсюду. Они могут жить даже при условиях, которые исключают существование более сложных организмов. Их находят в океане, на глубине около 9 км, в верхних слоях атмосферы, на камнях, омываемых водой горячих источников, и в маленьких лужицах на поверхности почвы, скованной вечной мерзлотой. При ухудшении условий внешней среды бактерии образуют устойчивую покоящуюся стадию-эндоспору. Это самый устойчивый из известных живых организмов: некоторые эндоспоры не погибают даже при кипячении.

Палочковидная бактерия Salmonella typhi - возбудитель брюшного тифа

Гроздевидные скопления шаровидного стафилококка, выделенного из нарыва на коже человека

Цистит и другие заболевания выделительной системы могут вызываться Proteus vulgaris - палочковидной бактерией с извитыми жгутиками. Форма бактериальной клетки влияет на ее выживание. Так, шаровидные кокки устойчивее к обезвоживанию, чем палочки и спирохеты. Зато палочки лучше усваивают пищу из окружающей среды и вместе со спирохетами -наиболее распространенные типы бактериальных клеток

Из всех возможных местообитаний наиболее рискованное-другой организм. Бактерии попадают в него обычно через раны. Но, проникнув внутрь, бактерии должны устоять против защитных сил своей жертвы, особенно против фагоцитов (клеток, способных их захватывать и переваривать) и антител, которые могут нейтрализовать их вредное действие. Поэтому одни бактерии окружены снаружи слизистой оболочкой, неуязвимой для фагоцитов; другие после захвата их фагоцитами могут жить в них; наконец, третьи вырабатывают маскирующие вещества, которые помогают им скрыть свое присутствие в пораженных клетках, и последние не вырабатывают антител.

Вредные и полезные бактерии. Бактерии могут причинять вред тремя способами: например, закупоркой различных жизненно важных каналов в организме за счет своей многочисленности; выделением токсичных веществ (токсин почвенной бактерии Clostridium tetani, вызывающий столбняк, относится к числу наиболее сильных из известных ядов); стимуляцией аллергических реакций у своих жертв. Некоторое время против микробных инфекций были эффективны антибиотики, но многие бактерии выработали устойчивость к ряду препаратов. Они быстро размножаются, делясь в благоприятных условиях каждые 10 минут. При этом, естественно, шансы на появление мутантов, устойчивых к тем или иным антибиотикам, возрастают.

Но не все бактерии, живущие в других организмах, приносят вред. Так, в желудочно-кишечном тракте коровы, овцы или козы есть специальный отдел-рубец, в котором обитает множество бактерий, помогающих животным переваривать растительную клетчатку [12].

Бактериальная клетка окружена жесткой стенкой [2], поверх которой нередко располагается слизистая капсула [1]. Тонкая цитоплазматическая мембрана [3] окружает содержимое клетки, в котором наряду с органеллами, осуществляющими обмен веществ [5], свободно лежит наследственный материал [4]. Иногда бактерии покрыты ворсинками [6] или несут жгутики [9]. У некоторых бактерий, например у Chlorobium sp., можно видеть гранулы запасных веществ (7, 8)

Микоплазмы-самые мелкие из всех клеточных организмов и, возможно, являющиеся переходной стадией между вирусами и бактериями - встречаются в природе в сточных водах, но могут поражать и животных, вызывая у них такие заболевания, как, например, некоторые формы артритов у свиней.

Благодаря бактериям разлагаются трупы, и в почву возвращаются содержащиеся в них органические вещества. Без этого постоянного круговорота органических строительных блоков жизнь не могла бы существовать. Человек широко использует жизнедеятельность бактерий для превращения органических отходов и сырья в полезные продукты при компостировании [13], изготовлении сыров, масла, уксуса.