Бактерии и вирусы

Кто такие бактерии?

Бактерии — одноклеточные прокариотические организмы без оформленного ядра. Их ДНК находится в нуклеоиде. У многих бактерий основная хромосома кольцевая, но существуют исключения: хромосом может быть несколько, а у некоторых видов они линейные. Дополнительные молекулы ДНК — плазмиды — встречаются у многих, но не у всех бактерий.

Бактерии — одна из двух основных современных линий прокариот наряду с археями. Древнейшие надёжные свидетельства жизни на Земле связаны с микробными сообществами возрастом более 3,5 млрд лет, но по таким древним следам нельзя просто отождествлять первые формы жизни с современными бактериями.

Практически нет места на Земле, где бы не встречались бактерии: они способны жить в самых различных условиях. Одним из них необходим кислород, другие обходятся без него. Бактерии способны жить и в верхних слоях атмосферы (на высоте до 30 км), и на дне самых глубоких океанских впадин. Есть они также внутри других живых организмов. Размножаются бактерии обычным делением одной клетки на две дочерние.

Несомненную пользу приносят бактерии, которые усваивают атмосферный азот и обогащают им почву и воду. Это необходимо для питания растений и животных. Кроме того, благодаря жизнедеятельности бактерий образовались многие руды, Количество бактерий в человеческом организме сопоставимо с общим числом всех клеток. Только в одном желудочно-кишечном тракте насчитывается более 400 видов бактерий. Они участвуют в процессе переваривания пищи и создают барьер кишечным инфекциям.

Болезнетворные бактерии наряду с вирусами вызывают инфекционные заболевания. Они проникают в организм воздушно-капельным путем, через раны и слизистую оболочку, пищеварительный тракт. Яды, которые вырабатываются этими бактериями или образуются при их разрушении, вызывают определенные симптомы. Некоторые внешние условия увеличивают скорость размножения болезнетворных бактерий и могут вызвать эпидемии.

Профилактика бактериальных инфекций включает гигиену, безопасное приготовление пищи, санитарные меры и, для ряда заболеваний, вакцинацию. Современные вакцины устроены по-разному: они могут содержать инактивированные микроорганизмы, отдельные антигены, полисахариды, конъюгированные компоненты или анатоксины. Вакцины существуют далеко не против всех бактериальных инфекций.

С какой скоростью делятся бактерии?

Скорость деления бактерий сильно зависит от вида и условий. Некоторые способны удваивать численность за десятки минут, другие растут гораздо медленнее. Бесконечный рост популяции ограничивают доступность питательных веществ и пространства, накопление продуктов обмена, конкуренция, хищники и вирусы бактерий, а также температура, влажность и другие факторы среды.

Разнообразие форм бактерий

Хотя слово «бактерия» и переводится как «палочка», но эти организмы могут быть самой разнообразной формы. Например, бациллы имеют палочковидную форму, а кокки — округлую форму, спириллы и спирохеты имеют вид спирали, а вибрионы похожи на запятую.

Что такое вирус?

Вирусы — это крошечные частички, основу которых составляют нуклеиновая кислота и белковая оболочка. Они не имеют клеточного строения и настолько малы, что могут проникать внутрь клетки. Вирусы могут жить и размножаться только внутри клеток другого организма, используя их вещества. Поэтому многие исследователи склоняются к мысли, что это что-то среднее между живой и неживой материей.

Вирус имеет две части: сердцевину, в которой содержится нуклеиновая кислота, и капсид, состоящий из белка. Слово «капсид» в переводе с латинского языка означает «вместилище, ящик, футляр». Капсид защищает генетический материал вируса от действия ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты, и от воздействия ультрафиолетового излучения. Капсид также обеспечивает прикрепление вируса к поверхности клеточной мембраны.

Генетический материал (ДНК либо РНК) несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса.

Вирусы, несомненно, являются самыми многочисленными биологическими объектами на Земле. Они обнаружены везде, где есть жизнь, и, вероятно, существуют с момента появления первых клеток. Но без живых организмов вирусы существовать не могут. Если бы с планеты вдруг исчезли все клетки, то вирусы превратились бы в безжизненные молекулы органического вещества, неспособные ни на какие биологические функции.

Вирусы изучают не только электронной микроскопией, но и геномным секвенированием, культурами клеток, биохимическими и структурными методами. Их происхождение остаётся предметом исследований: разные группы вирусов могли возникать разными путями, поэтому единой простой схемы «вирусы произошли от бактерий» современная наука не принимает.

Вне клетки хозяина вирусная частица не размножается самостоятельно. После заражения вирус использует клеточные системы хозяина и собственные вирусные белки для копирования генома и сборки новых частиц. Механизмы сильно различаются: геном вируса может быть ДНК или РНК, одно- или двуцепочечным, а репликация у разных групп происходит в разных отделах клетки.

Какие бывают вирусы?

Вирусы настолько малы, что, по словам ученых, коллекция, собранная из всех известных вирусов, «поместилась бы в коробочку размером с маковое зернышко»! Они имеют разнообразные формы: палочковидные, пулевидные, сферические, нитевидные, в виде многогранников, комплексные и др.

Вопросы для самопроверки

• Почему, имея высокую скорость деления, бактерии не заполнили все океаны доверху?
• Как связаны бактерии и простокваша?
• Почему вирусы не могут жить вне живых организмов?

Ответы

1. Большинство бактерий погибает от солнечного света, высушивания, нагревания и других причин.
2. Молочнокислые бактерии вызывают брожение, благодаря которому молоко превращается в простоквашу.
3. У вирусов внутри есть только нуклеиновая кислота и белковая оболочка, а чтобы жить и размножаться, нужна клетка со всеми ее органеллами и хромосомами.