Биологический контроль
Определенные виды бактерий заражают и вызывают гибель гусениц некоторых бабочек и личинок. На других животных и на растения они не действуют. А это значит, что это идеальное средство для борьбы со многими серьезными вредителями растений. Препараты таких бактерий используют для опыления посевов.
Вопросы:
1. В чем значение бактерий в природе ?
2. Что вы знаете о клубеньковых растениях ?
3. Как человек использует молочнокислые бактерии ?
4. Почему без деятельности бактерий жизнь на земле была бы невозможна ?
§28. Болезнетворные бактерии.
Некоторые виды бактерий - паразитов проникают в организм человека, животных, растений и поселяются там, вызывая заболевание. Болезнетворные бактерии в живом организме питаются, быстро размножаются и отравляют организм продуктами своей жизнедеятельности.
Паразитические бактерии вызывают тиф, холеру, дифтерию, столбняк, туберкулез, ангину, менингит, сибирскую язву, бруцеллез и другие болезни.
Заразные болезни с их внезапным началом, массовым распространением, высокой смертностью известны очень давно.
Чуму - одно из самых тяжелых заболеваний - вызывают чумные палочки. Чума известна с глубокой древности. В VI веке в Византийской Империи чума продолжалась 50 лет и унесла 100 миллионов человек. От чумы в XIV веке в Европе погибло 10 миллионов человек.
Рис. 98. Эпидемия чумы в Средние века.
Чуму называли черной смертью. Ее эпидемии производили трагическое опустошение, Они вызывали отчаяние и ужас у людей, беспомощных перед неминуемой смертью.
Не менее опасна была и оспа; от нее погибло еще больше людей, чем от чумы. В XVIII веке в Западной Европе ежегодно от оспы умирало 400 тысяч человек. Ею заболевало 2 из 3 родившихся, и из 8 человек 3 умирали. Особой приметой тогда считалось: «Знаков оспы не имеет». Люди с гладкой кожей, без оспенных рубцов, встречались редко.
Рис. 99. Клиника натуральной оспы
В начале XIX века с развитием мировой торговли стала распространяться холера. Зарегистрировано шесть эпидемий холеры. В Россию ее завезли с караванами из Ирака и Афганистана, а позднее - из Западной Европы. Последняя мировая эпидемия холеры со вспышками в разных странах длилась с 1902 по 1926 год. В России до 1917 года за 59 холерных лет заболело 5,6миллионов человек, и почти половина из них погибла.
Одними из этих и целого ряда других болезней человек может заразиться при общении с больными через мельчайшие капельки слюны при разговоре, кашле и чихании, другими - при употреблении пищи и воды, в которую попали болезнетворные бактерии. Антисанитарные условия, грязь, большая скученность людей, несоблюдение правил личной гигиены создают благоприятные условия для быстрого размножения и распространения болезнетворных бактерий.
У животных бактерии вызывают такие болезни как ящур, сибирская язва, бруцеллез. Этими болезнями может заразиться и человек поэтому, например, в районах, где скот болеет бруцеллезом, нельзя употреблять в пищу сырое молоко.
Рис. 100. Возбудители инфекционных болезней человека и животных (возбудитель дизентерии; возбудитель туберкулеза; возбудитель сибирской язвы с созревающими спорами).
Поражают бактерии и растения, вызывая пятнистость листьев, увядание, гниение стеблей и т.д.
В настоящее время проводят специальные мероприятия для предупреждения заразных заболеваний. Установлен строгий врачебный контроль за источниками воды и пищевыми продуктами. На водопроводных станциях воду очищают в специальных отстойниках, пропуская ее через фильтры, хлорируют, озонируют. Для уничтожения бактерий в помещении где находится заразный больной, проводят дезинфекцию, т.е. опрыскивание или окуривание химическими веществами, вызывающими гибель бактерий.
Солнечный свет также губителен для многих бактерий, например для бактерий туберкулеза.
Для предупреждения заразных болезней применяют предохранительные прививки вакцинами (препараты, содержащие убитые или ослабленные бактерии и формирующие приобретенный иммунитет к определенным заразным болезням).
Больные получают лекарства, которые убивают болезнетворных бактерий.
Вопросы:
1. Как бактерии попадают в организм человека и какой вред они приносят ?
2. Какие болезни вызываемые бактериями, вам известны ?
3. Какие меры применяются для борьбы с заболеваниями, вызываемыми бактериями ?
Бактерии
Распространены повсеместно: в воде, почве, воздухе, живых организмах. Они обнаруживаются как в самых глубоких океанических впадинах, так и на высочайшей горной вершине Земли — Эвересте, как во льдах Арктики и Антарктиды, так и в горячих источниках. В почве они проникают на глубину 4 и более км, споры бактерий в атмосфере встречаются на высоте до 20 км, гидросфера вообще не имеет границ обитания этих организмов. Бактерии способны поселяться практически на любом как органическом, так и неорганическом субстрате.
Несмотря на простоту строения, они обладают высокой степенью приспособленности к самым разнообразным условиям среды. Это возможно благодаря способности бактерий к быстрой смене поколений. При резкой смене условий существования среди бактерий быстро появляются мутантные формы, способные существовать в новых условиях среды.
Морфология бактерий
Все бактерии — исключительно одноклеточные организмы. Некоторые способны образовывать колонии.
| Размер и форма |
Размеры их клеток колеблются в пределах от 1 до 15 мкм. По форме клеток
| Рис. 91. Форма и взаимное расположение бактерий: 1 — палочек; 2, 3, 4 — кокков; 5 — спирилл. |
© Шаровидные — кокки:
¨микрококки — делятся в разных плоскостях, л 
ежат одиночно;
¨диплококки — делятся в одной плоскости, образуют пары;
тетракокки — делятся в двух плоскостях, образуют тетрады;
¨стрептококки — делятся в одной плоскости, образуют цепочки;
¨стафилококки — делятся в разных плоскостях, образуют скопления, напопоминающие грозди винограда;
¨сарцины — делятся в трех плоскостях, образуют пакеты по 8 особей.
© Вытянутые — палочки:
¨бациллы (палочковидные) — делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;
© Извитые:
¨вибрионы — в виде запятой;
¨спириллы — имеют от 4 до 6 витков;
¨спирохеты — длинные и тонкие извитые формы с числом витков от 6 до 15.
Помимо основных, в природе встречаются и другие, весьма разнообразные, формы бактериальных клеток.
Среди структур бактериальных клеток различают:
© основные структуры — клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с различными цитоплазматическими включениями и нуклеоид;
© временные структуры (имеются лишь на определенных этапах жизненного цикла) — капсула, жгутики, фимбрии, у некоторых — эндоспоры (рис. 92).
| Капсула |
У многих бактерий поверх клеточной стенки располагается слизистый матрикс — капсула. Капсулы образованы полисахаридами. Иногда в состав капсулы входят полипептиды. Как правило, капсула выполняет защитную функцию, предохраняя клетку от действия неблагоприятных факторов среды. Кроме того, она может способствовать прикреплению к субстрату и участвовать в передвижении.
| Клеточная стенка |
Бактериальная клетка заключена в плотную, жесткую клеточную стенку, на долю которой приходится от 5 до 50% сухой массы клетки.
Клеточная стенка выполняет роль наружного барьера клетки, устанавливающего контакт микроорганизма со средой.
Основным компонентом клеточной стенки бактерий является полисахарида — муреин. По содержанию муреина все бактерии подразделяются на две группы: грамположительные и грамотрицательные[1].
Известны также и формы, не имеющие клеточной стенки — микоплазмы.
| Цитоплазматическая мембрана и ее производные |
Цитоплазма клеток микроорганизмов отделена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. Она является основным полифункциональным элементом клетки.
Цитоплазматическая мембрана регулирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма наружу, принимает участие в метаболизме клеток. Имеет типичное строение: бимолекулярный слой фосфолипидов с встроенными белками. Белки мембраны в основном представлены структурными белками, обладающими ферментативной активностью. Обычно темпы роста цитоплазматической мембраны опережают темпы роста клеточной стенки. Это приводит к тому, что мембрана часто образует многочисленные инвагинации (впячивания) различной формы — мезосомы.
| Рис. 92. Строение бактериальной клетки: 1 — клеточная стенка; 2 — наружная цитоплазматическая мембрана; 3 — хлоросома; 4 — нуклеоид; 5 — мезосома; 6 — вакуоли; 7 — жгутики; 8 — рибосомы. |
Мезосомы различаются формой, размерами, локализацией в клетке. Наиболее просто устроенные имеют вид везикул (пузырьков), более сложные имеют пластинчатое и трубчатое строение. Предполагают, что мезосомы принимают участие в формировании поперечной перегородки при делении клетки. Мезосомы, связанные с нуклеоидом, играют определенную роль в репликации ДНК и последующем расхождении хромосом. Возможно, мезосомы обеспечивают разделение клетки на отдельные обособленные отсеки, создавая тем самым благоприятные условия для протекания ферментативных процессов.
В клетках фотосинтезирующих бактерий имеются внутрицитоплазматические мембранные образования — хроматофоры, обеспечивающие протекание бактериального фотосинтеза.
| Цитоплазма и цитоплазматические включения |
Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки. В цитоплазме различают:
© цитозоль — густую гомогенную часть, содержащую растворимые компоненты РНК, белки, вещества субстрата и продукты метаболизма;
© структурные элементы: рибосомы, внутрицитоплазматические включения и нуклеоид.
Рибосомы
Рибосомы свободно лежат в цитоплазме и не связаны с мембранами (как у эукариот). Для бактерий характерны 70S-рибосомы, образованные двумя субъединицами: 30S и 50S. Рибосомы бактериальных клеток собраны в полисомы, образованные десятками рибосом.