Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Сентябрь » 22 » Основы микробиологии
12:46
Основы микробиологии

Так как, большинство лекарственных препаратов предназначены для тех или иных воздействий на микрофлору, то имеет смысл познакомится с основами функционирования одноклеточных организмов.

Одноклеточные принципиально отличаются от высших животных не только размером, но и основами жизненных процессов. Так, если высшие организмы имеют различные органы, то одноклеточные имеют, лишь органеллы, наделенные меньшим спектром функций. Основой жизнедеятельности любого организма является обмен веществ с внешней средой. Одноклеточные осуществляют процессы питание и выделения отходов, главным образом, за счет диффузии через поверхность клетки. Поверхность клетки всех микроорганизмов является полупроницаемой мембраной с управляемым осмосом. Многоклеточные организмы имеют для осуществления обмена с внешней средой ряд органов, имеющих очень развитую поверхность (легкие, кишечник, почки и др.).

Проблемы со скоростью диффузионных процессов между клеткой и внешней средой является основным лимитирующим фактором, ограничивающим размеры клетки. Также, имеет значение тепловой баланс. Ведь, как известно, любой организм в ходе своей жизнедеятельности потребляет питание и выделяет тепло. КПД таких процессов составляет для всех организмов 30-60%, остальная энергия выделяется во внешнюю среду. Одноклеточные, имеющие быстрый обмен веществ (продолжительность жизни некоторых микроорганизмов составляет несколько минут), выделяют весьма много тепла, при малой площади поверхности на единицу объема они просто сварились бы.

Все микроорганизмы подразделяют на автотрофы и гетеротрофы, это деление по механизму питания, фотосинтез или поедание готовой органики. Другая классификация одноклеточных учитывает наличие ядра клетки: прокариоты и эукариоты. Первые не имеют клеточного ядра, их ДНК и наиболее важные органеллы просто плавают в клеточном соке (цитоплазме). Эукариоты имеют отдельную органеллу клетки – ядро, защищенное от свободного смешения с цитоплазмой при помощи упругой оболочки. Прокариоты быстрее размножаются, зато эукариоты легче приспосабливаются к изменяющимся условиям среды обитания.

Большинство одноклеточных микроорганизмов являются гетеротрофами, что следует из простоты их устройства. Ведь всегда проще усваивать готовую органику, чем синтезировать новую. Большинство простейших автотрофов представлено одноклеточными водорослями. Они обитают в основном в южных водоемах.

Изредка встречаются одноклеточные с комбинированным питанием, способные как усваивать готовую органику, так и проводить фотосинтез, например: эвглена зеленая. Такие одноклеточные имеют наибольшие размеры и наиболее прочную оболочку клетки, что делает их более стойкими к химическим реагентам и облучению ультрафиолетом. Такие организмы не лишены и существенных недостатков, характерным для всех механизмов с комбинированным питанием: излишняя масса органов питания и обмена веществ и слабость двигательных органов. Наиболее благоприятными для таких организмов являются условия неглубоких водоемов со средним содержанием минеральных веществ и слабокислой средой.

В ходе эволюции сформировалось множество видов и групп одноклеточных, специализирующихся на потреблении различной пищи. Наиболее общее деление в этой области предусматривает градацию на микроорганизмы с белковым и с углеводным обменом. Первые более опасны для высших организмов и имеют более гибкие адаптационные способности, характерными представителями этой группы являются амебы и стрептококки.

Микроорганизмы с углеводным циклом питания менее опасны для человека и других высших организмов, но они с радостью поедают растительное сырье. Многие из них состоят на службе у человека (например, кисломолочная палочка).

Характерной особенностью для всех микроорганизмов является реакция среды для оптимальных условий жизни. Все микроорганизмы (кроме одноклеточных водорослей) имеют тонкую клеточную оболочку из вестибулярных белков, покрытую тонкой жировой пленкой. В сильно щелочной среде (более 9-10 единиц рН) эта пленка подвергается гидролизу и клетка гибнет от разгерметизации. В достаточно кислой среде (около 5 единиц рН и ниже) происходит блокировка рецепторов полупроницаемой белковой мембраны и клетка не может управлять обменными процессами с внешней средой. В сильнокислой среде также происходит гидролиз оболочки клетки.

Большинство одноклеточных имеют внешнюю упругую оболочку клетки (белковую мембрану), внутреннее жидкое содержимое (цитоплазму), выполняющее, в основном транспортную функцию, и ряд органелл. Основными органеллами клетки являются ядро, рибосомы и митохондрии. Ядро выполняет регулятивную функцию и хранит ДНК клетки. Рибосомы являются фабриками по синтезу белков клетки, а митохондрии – своеобразными электростанциями, производящими окисление пищи и другие процессы, протекающие с высвобождением энергии.

Таким образом, каждый микроорганизм является вполне автономным образование. Основные отличия системы защиты микроорганизмов от высших животных состоят в слабости системы выделения отходов и токсинов, низких защитных свойствах оболочки клетки и малоэффективном механизме терморегуляции, а также, особенности питания. Поэтому, бактерии и другие микроорганизмы плохо переносят низкую влажность, прямой солнечный свет и другие облучения, повышенные температуры и различные токсины. Высшие организмы значительно лучше научились бороться с вредными веществами, а некоторые из них даже используют для достижения тех или иных эффектов (кофеин, папаверин, никотин, кокаин, опиаты, ментол, камфара и др.). Одноклеточные организмы значительно хуже могут противостоять этим и другим токсинам.

Что касается температуры, то здесь неоднозначный эффект. С одной стороны, многие одноклеточные гибнут от перегрева уже при 35-45оС. Особенно это характерно для мелких и быстро делящихся коков. При этом, некоторые палочки и спириллы способны выдерживать длительное нагревание до 90-95оС. При низкой температуре происходит замедление жизненных процессов (так как, многие из них основаны на тепловой диффузии) и бактерия может просто "впасть в спячку”. Это происходит, например в холодильнике, из-за чего продукты в нем портятся медленнее.

Кстати, о порче продуктов, практически все микроорганизмы выделяют отходы жизнедеятельности, достаточно токсичные для человека (карбамид, гетероциклы, низшие аминокислоты, трупный яд и многое другое). Поэтому, даже после тщательной термообработки, когда погибают все бактерии, не следует думать что продукты приняли первозданную безопасность для здоровья. Многие домохозяйки, например, отваривая мясо, сливают первый бульон. Так как, именно с углеводов и низших глобулярных белков начинают свою трапезу микроорганизмы. А именно эта фракция и вываривается в первую очередь.

На этом мы пока оставим тему микробиологии, в следующий раз поговорим о антибиотиках и их эффективности.

Категория: Медикаменты и токсикология | Просмотров: 1511 | Добавил: Chemadm | Теги: микрофлора, одноклеточные, простейшие формы жизни | Рейтинг: 4.7/27
Всего комментариев: 2
1
1  
хорошая статейка, только неплохо бы описать типы одноклеточных по отдельности и подробнее

0
2  
Рад бы прислушаться к Вашему совету, к сожалению, тематика сайта не предусматривает углубления в микробиологию. Для рассмотрения медикаментов и других биологически активных веществ, этого уровня достаточно. Некоторые углубления знаний в области микробиологии будут встречаться в отдельных статьях.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]