Бактерии и вирусы

Кто такие бактерии?

Бактерия — это одноклеточный организм, чей генетический материал представляет собой одну кольцевую хромосому без ядерной оболочки. Клеточная оболочка у бактерий обычно защищена прочной стенкой. Средние размеры бактериальной клетки составляют от 0,1 до 28 мкм. Она имеет оболочку и цитоплазму и, кроме того, окружена плотной клеточной стенкой, благодаря которой сохраняет постоянную форму. А вот обычного ядра, как у растений и животных, у бактерий нет. Его заменяет нуклеоид — единственная кольцевая хромосома. Есть в бактериальной клетке и другие небольшие замкнутые кольца ДНК, которые называются плазмидами.

Бактерии — это простей­шие и самые древние живые организмы на Земле. Первые из них появились предположи­тельно более 3,7 млрд лет назад и на протяжении почти милли­арда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Бактерии не относятся ни к растениям, ни к животным, а выделены в отдельное царство.

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.

Избежать инфекционных заболеваний, вызываемых бак­териями, помогают личная гигиена и соблюдение сани­тарных норм при приготовлении пищи. Кроме того, со­временная медицина борется с ними посредством вакци­наций — прививок ослабленным штаммом бактерий или приготовленными из них препаратами, содержащими антиген — особый белок, который вызывает в организме формирование антител — защитных белков. Примеча­тельно, что первая известная вакцина была изготовлена не против бактерий, а против вируса натуральной оспы.

С какой скоростью делятся бактерии?

Если у человека для деле­ния клетки должно прой­ти примерно 20—30 ч, то у многих бактерий на это требуется 20—30 мин. Теоретически потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать мас­су, которой можно запол­нить все моря и океаны. Однако этого не проис­ходит. Оказывается, боль­шинство бактерий поги­бает от солнечного света, при высушивании, недо­статке пищи, нагревании, под действием дезинфи­цирующих средств.

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.

Ученые могут изучать ви­русы только с помощью элект­ронного микроскопа. Но их происхождение, как и зарож­дение самой клетки, до сих пор остается загадкой. В сущ­ности, наука до сих пор не по­нимает, что такое вирус. По версии одних ученых, вирусы могли образоваться из ДНК и РНК клетки и приобрести спо­собность к размножению. По другой версии, вирусы обра­зовались из бактерий и могли когда-то быть клеточными ор­ганизмами. Сначала эти бак­терии научились паразитиро­вать на других, более крупных клетках. Постепенно они изба­вились от всех своих ненужных клеточных органов и таким об­разом превратились в вирусы, сохранившие только несколь­ко генов и «инструменты», нужные для проникновения в клетку.

Вне клеток хозяина вирус не проявляет никаких жизненных функций: не питается, не дышит, не растет, не размножается. Для всех этих процессов ему необходимы клетки организма-хозяина. Белковая оболочка вируса прикрепляется к мембране чужой клетки, и вирус вводит свой генетический материал внутрь клетки хозяина. Там вирусная ДНК реплицируется, то есть размножается. Новые вирусы поражают все больше и больше клеток, вызывая заболевание, и выделяются в окружающую среду, заражая новых хозяев.

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.