Низшие растения » род

Физиология бактерий

admin — Wed, 01 Sep 2010 12:35:21 +0000

Физиология бактерий настолько разнообразна, что обеспечивает им возможность существования практически в любых местообитаниях. Подавляющее большинство бактерий — сапротрофы, поэтому в природе их следует рассматривать (с экологической точки зрения) как редуценты, разрушающие в экосистемах мертвый органический материал и тем самым принимающие непосредственное участие в круговороте углерода. Жизнь на Земле была бы невозможна без такой деятельности бактерий и других микроорганизмов.
Хорошо известна роль бактерий во всех биогеохимических циклах на нашей планете. Они принимают участие в круговоротах химических элементов (например, углерода, железа, серы, азота, фосфора и многих других), а также в процессах почвообразования, в биосинтезе гумиио-вых (перегнойных) веществ, в биологическом выветривании (разрушении) горных пород и минералов. Тем самым от деятельности бактерий зависит плодородие почв. Известны крупные отложения гидроокисей железа (железных руд), в формировании которых участвовали многие поколения железобактерий. По мнению ряда ученых, высокие концентрации сероводорода в глубинах некоторых морей — следствие жизнедеятельности серобактерий.С активностью бактерий связаны такие важнейшие процессы в природе, как симбиотическая (клубеньковые бактерии) и несимбиотиче-~ екая (азотобактер и др.) фиксация молекулярного азота. Высшие растения такой способностью не обладают.
Очень многие виды бактерий человек использует в своей хозяйственной деятельности. При промышленном производстве столового уксуса широко применяют уксуснокислые бактерии (Aceiobacter). Получение большого числа аминокислот совершенно невозможно без бак* терий-продуцентов. С их помощью синтезируются многие ферменты, антибиотики и другие вещества.
Однако бактерии обладают не только полезными для человека свойствами. С ними связан целый ряд опаснейших заболеваний человека и животных. Достаточно упомянуть такие болезни, как чума, холера, сибирская язва, туляремия, ботулизм и многие другие, чтобы понять значение этих организмов в инфекционных процессах. В_ средние века от этих болезней гибло значительно больше людей, чем от войн и голода.
Многие виды бактерий служат причиной болезней растений. Они получили название фитопатогенных (от греч. «фитон» — растение и «патогенос» — рождающий болезнь), а заболевания, вызываемые ими,— бактериозов. Среди бактерий есть возбудители разнообразных типов гнилей тканей и целых органов растений (стеблей, клубней, плодов и т. п.); пятнистостей листьев, стеблей, плодов; ожогов, или почернения пораженных участков растений; увядания; бактериального рака и некоторых других поражений. Фитопатогенные бактерии можна встретить среди видов родов Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Со-rynebacterium и ряда других. Для сохранения урожая посевы обрабатывают ядохимикатами, вводят севообороты, селекционируют растения на устойчивость к болезням.
С жизнедеятельностью бактерий и ряда других организмов (например, грибов) связано биологическое разрушение или биокоррозия многих промышленных материалов — металлов, дерева, бумаги и др.
Таким образом, бактерии играют огромную роль как в природных процессах, так и в жизни и хозяйственной деятельности человека.

Систематика эубактерий

admin — Tue, 24 Aug 2010 12:35:39 +0000

Определить вид у бактерий очень непросто. Морфология их выражена слабо и мало отличается у разнородных организмов (такое сходство возникает в природе в результате конвергентной эволюции при развитии в одинаковых местообитаниях). С другой стороны, явление полиморфизма в пределах одной культуры бактерий вызывает большую вариабельность морфологических признаков. Поэтому для идентификации этих организмов кроме морфологических признаков (форма клеток, размеры, характер расположения жгутиков, наличие капсулы) приходится широко использовать дополнительные признаки: окраску по Гра-му, характер роста на искусственных питательных средах разного состава (культуральные свойства), потребление разных источников азота и углерода (специальные наборы питательных сред, содержащих раз-*ные источники азота, углерода и других компонентов, получили название пестрого ряда), патогенность для человека, животных и растений, образование некоторых' биологически активных веществ (антибиотиков, токсинов, ферментов и др.). В сложных случаях надежные результаты дают серологические методы индикации с помощью специфических сывороток, получаемых путем искусственной иммунизации лабораторных животных (кроликов и др.). Для целей таксономии бактерий в последние годы широко используют достижения геносистематики (Г. А. Заварзин, 1974). Накоплена большая информация о содержании нуклеотидов в ДНК. Состав ДНК определен более чем у половины родов бактерий. Оказалось, что содержание ГЦ-пар (гуанин — цитозин) в составе ДНК может служить дополнительным критерием для таксономического разграничения низших организмов. В настоящее время при описании новых видов бактерий обязательно требуется определение ну-клеотидного состава ДНК.
Ниже приведена краткая характеристика основных групп бактерий (по В. И. Дуде и Д. И. Никитину, 1974, с некоторыми изменениями).

Порядок эубактерий

admin — Tue, 17 Aug 2010 12:36:08 +0000

Порядок Eubacteriales. Сюда относятся одноклеточные бактерии самой разнообразной формы (палочки, кокки, спириллы и другие формы), есть подвижные и неподвижные формы. Представители семейства Bacillaceae образуют типичные эндоспоры. У ряда видов этого порядка известен половой процесс. Все виды бактерий, принадлежащие к этому порядку,— гетеротрофы. Окраска по Граму в зависимости от вида может быть положительной или отрицательной. Большинство видов — аэробы, однако среди Bacillus и Clostridium имеются анаэробы, т. е. организмы, развивающиеся в бескислородной среде. Размножаются делением, у некоторых видов известно почкование [{Agrobacterium, Tuberoidobacter).
Многие виды эубактерий высокопатогенны для человека и животных. Например, Clostridium botulinum вызывает ботулизм, образуя токсин ботулин — сильнейший из известных ядов; С. tetani — столбняк. Многие анаэробные клостридии служат причиной раневой инфекции и гангрены. Bacillus anthracis известна как возбудитель сибирской язвы. Споры этой бациллы способны сохраняться в почве многие годы. Среди видов Salmonella имеются возбудители брюшного тифа, паратифа, пищевых отравлений и интоксикаций человека. К облигатным паразитам относятся виды Brucella, вызывающие бруцеллезы человека и животных, мальтийскую лихорадку и другие болезни. Бактерия Pasteurella pestis — возбудитель чумы — особа опасного заболевания.
Среди представителей этого порядка есть фитопатогенные виды — Вас. avenae (бактериальный ожог овса), Вас. betae (загнивание корней свеклы). На многих видах растений паразитируют представители рода Erwinia (Е. amylovora, Е. carotovora, Е. aroideae, Е. tracheiphila и др.). Agrobacterium tumefaciens вызывает опухоли растений, А. ги-bus поражает черную смородину и малину.
Однако подавляющее большинство видов эубактерий — сапротро-фы. Они широко распространены в почвах, воде и других субстратах и принимают самое активное участие в круговоротах углерода, азотаи других элементов в природе. Например, в почвах встречаются многочисленные фиксаторы атмосферного азота, среди них Azotobacier и* Bejerinckia, обитающие в аэробных условиях. Они имеют палочковид-. ную или кокковидную форму, расположение жгутиков у них перитри-хальное, окраска по Граму отрицательная. В неблагоприятных условиях виды этих родов образуют цисты.-

Нитрифицирующие бактерии

admin — Tue, 10 Aug 2010 12:36:25 +0000

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты. Реакция идет в два этапа: превращение аммиака в азотистую кислоту (Nitrosomonas, Nitrocystis) и окисление азотистой кислоты в азотную (Nitrobacter). Это грамотрицательные организмы, имеющие овальную форму и полярное расположение жгутиков. По способу питания — это хемоавтотрофы. Встречаются в почвах.
Роды бактерий Aerobacter и Klebsiella очень близки друг другу и их часто объединяют. Представители обоих родов фиксируют атмосферный азот. Распространены в почвах и на растениях. Среди видов Aerobacter нет патогенных организмов, тогда как один из видов Klebsiella — К. pneumonia иногда вызывает пневмонию у человека.
К предыдущим родам близки виды рода Serratia, образующие ярко-красные пигменты продигиозины (S. marcescens). Колонии этих бактерий внешне напоминают капли крови, поэтому в средние века развитие этих безобидных организмов на продуктах питания или в других местах, благоприятных для их роста, вызывало у людей суеверный ужас.
Бактерии рода Proteus отличаются высокой подвижностью. Их крупные колонии имеют очень характерный вид — неровные фестончатые выросты по краям, далеко продвигающиеся*в разные стороны.
К эубактериям относится и кишечная палочка {Escherichia coli), получившая свое название за то, что ее регулярно выделяют из пищеварительного тракта человека и животных. Вместе с экскрементами она попадает в почву и в воду. Обнаружение Е. coli в этих субстратах может служить показателем их загрязнения и эпидемиологического неблагополучия. Е. coli хорошо известна еще и тем, что на ней проведены многие работы по расшифровке генетического кода и другим вопросам генетики и молекулярной биологии.
Таков далеко не полный перечень представителей порядка Еи-bacteriales. Теперь очень кратко остановимся на других группах класса эубактерий.

Подвижные грамотрицательные организмы с полярным жгутикованием

admin — Mon, 02 Aug 2010 12:36:48 +0000

Порядок Pseudomonadales. Подвижные грамотрицательные организмы с полярным жгутикованием — монотрихи, политрихи или пери-трихи. Гетеротрофы, аэробы и анаэробы.Семейство Pseudomonadaceae. Подвижные палочки, по Граму красятся отрицательно, жгутикование монотрихальное или пе-ритрихальное. Гетеротрофы. Есть паразиты человека, животных и растений. В культуре иногда образуют зооглеи — группы клеток, объединенные общей слизью. Включает роды Pseudomonas, Xanthomonas, Azotomonas, Aeromonas.
Семейство Spirillaceae. Включает грамотрицательные бактерии, имеющие изогнутые клетки (вибрионы, спириллы). Аэробы и анаэробы. Имеются патогенные виды — холерный вибрион и др. Виды Cellvibrio разлагают клетчатку, Desulfovibrio — принимают участие в круговороте серы.
Порядок Coccales. Бактерии, имеющие кокковидное строение. Размеры разные, клетки часто неправильной конфигурации. Спор не образуют; размножение делением, перешнуровыванием или почкованием. Имеются патогенные виды. Виды рода Neisseria (или диплококк) — возбудители гонореи. Виды из рода Streptococcus вызывают скарлатину, ангины и другие воспалительные заболевания. Сюда относятся также роды Micrococcus, Sarcina и др.
Порядок Rhickettsiales. Свое название представители порядка получили по фамилии английского врача Риккетса, впервые описавшего патогенные формы этих бактерий. Риккетсии — облигатные паразиты человека и животных. Иногда их выделяют в самостоятельный класс (по признаку паразитизма). Искусственная культура их пока не получена. В лабораториях их выращивают на куриных эмбрионах. Паразитируют всегда внутри клеток хозяев. Риккетсии — мелкие палочки, по размерам приближающиеся к вирусам, но имеющие нуклеоиды и цитоплазму и обладающие одновременно ДНК и РНК. У них есть тонкая клеточная стенка. Размножаются' поперечным делением. Риккетсии— опасные возбудители многих болезней — эпидемического сыпного тифа (Rhickettsia prowazeki), эндемического, или крысиного, сыпного тифа (R. mooseri), волынской, или траншейной, лихорадки (R. quintana), лихорадки Q (Coxiella burnetii) и др.

Класс актиномицеты

admin — Sun, 25 Jul 2010 12:37:27 +0000

Первые сведения об актиномицетах встречаются в 1874 г. в трудах немецкого микробиолога Ф. Кона. В 1878 г. его соотечественник Ц. Гарц описал патогенный для животных микроорганизм нитевидной формы с лучистым расположением и назвал этот организм «лучистым грибком»— Actinomyces. С тех пор название лучистые грибки — актино-мицеты прочно утвердилось за этой группой микроорганизмов. В СССР актиномицеты исследованы выдающимися советскими учеными — Н. А. Красильниковым, Г. Ф. Гаузе, Т. П. Преображенской, А. А. Про-кофьевой-Бельговской. Их трудами и работами их учеников разработаны многие фундаментальные вопросы систематики, биологии, физиологии, цитологии и биохимии актиномицетов, найдены и выведены многие культуры — продуценты антибиотиков и других биологически активных веществ, налажены получение и очистка многих антибиотиков.Большую роль в изучении актиномицетов сыграли работы крупного американского ученого С. Ваксмана и его соотечественника и ученика X. Лешевалье. 1
Название лучистые грибки указывает на способность актиномицетов (по крайней мере их высших форм) образовывать вегетативные структуры, аналогичные гифам грибов. Толщина гиф меняется у разных видов актиномицетов и составляет от 0,1 до 1,5 мкм, в среднем — около 1 мкм.

Мицелиальная структура актиномицеты

admin — Mon, 19 Jul 2010 12:37:58 +0000

Мицелиальная структура сближает актиномицеты с грибами. Ранее некоторые авторы ошибочно помещали их среди несовершенных грибов. Однако детальные цитологические и биохимические исследования выявляют их несомненную принадлежность к прокариотам, тогда как грибы являются эукариотами. По многим показателям подтверждается близость актиномицетов к бактериям, с которыми их часто объединяют.
Мицелий актиномицетов способен к ветвлению. У одних видов, имеющих хорошо развитый мицелий, не распадающийся на отдельные фрагменты, например у представителей рода актиномицес (Actinomyces), септы (перегородки в гифах) встречаются редко. У других видов (Proactinomyces) мицелий существует только на ранних стадиях развития, а при старении распадается на отдельные фрагменты неравных размеров и даже неодинаковой формы. У таких видов септы образуются часто и принимают участие в фрагментации мицелия.
При росте на твердых (агаризированных) питательных средах актиномицеты образуют следующие типы мицелия: субстратный мицелий, который погружен в толщу среды (субстрата), надсубст-ратный мицелий, стелющийся по поверхности питательной среды, воздушный мицелий, отходящий вверх от поверхности питательной среды. Субстратный мицелий получил название первичного, воздушный— вторичного (рис. 8). Субстратный мицелий всасывает из среды питательные вещества и использует их как для собственного развития, так и для питания и формирования воздушного мицелия, а также обеспечения жизненного цикла в целом.
Разрастаясь в питательном субстрате, мицелий высших актиномицетов образует скопление гиф (субстратных и воздушных), которое носит название колонии. Колонии актиномицетов плотные, кожистые, прочно срастающиеся со средой. Форма колоний может быть использована как таксономический признак (наряду с другими) при определении вида актиномицетов.
Ядерньщ материал (нуклеоиды) располагается в клетках обычно в центре гифы и не имеет ядерной мембраны. Строение хромосом (по крайней мере у представителей рода Actinomyces) циклическое (как и у эубактерий). Нуклеотидный состав ДНК достаточно вариабелен, но у •большинства представителей имеет ясно выраженный ГЦ-тип. Содержание ГЦ-пар у большинства актиномицетов колеблется в пределах от 58 до 75 %. Однако у видов, паразитирующих на животных, а также у ряда термофильных актиномицетов обнаружено низкое содержание ГЦ-пар— 47—55 %.

Цитоплазма клеток

admin — Sun, 11 Jul 2010 12:38:14 +0000

Цитоплазма клеток содержит оптически плотные скопления разных размеров. В ней имеются жировые вещества, растворимые и нерастворимые полифосфаты и т. п. При электронно-микроскопическом исследовании в цитоплазме обнаруживаются мезосомы, выросты цитоплаз-мэтической мембраны, рибосомы, полисомы. В молодых гифах цитоплазма более гомогенна, чем в старых, у которых она имеет грубозернистую структуру. Это происходит вследствие накопления в цитоплазме стареющих клеток запасных веществ, увеличения размеров вакуолей и некоторых других процессов. Состояние цитоплазмы в гифах одной и той же культуры или колонии неравноценно по причине раз-новозрастности мицелия в колонии. Гифы, находящиеся в центре колонии, обычно «старше» периферийных, так как по мере—угоста гифы удаляются от центра колонии.
Клеточная стенки актиномицетов близка по строению и химическому составу к бактериальной. Толщина ее составляет 0,01—0,03 мкм, масса—до 15—20% от массы'сухого вещества всей клетки. На поверхности стенки имеется слой слизистого вещества — капсула, достигающая у некоторых видов значительных размеров.
Некоторые роды актиномицетов, например Actinoplanes и Derma-iophilus, имеют подвижные стадии. Строение жгутиков у таких форм типично бактериальное. Жгутикование у подвижных стадий актиномицетов моно-, поли- или перитрихального типа.
У большинства актиномицетов окраска по Граму положительная. И в природе, и в чистых культурах очень многие виды образуют споры, которые служат как для переживания неблагоприятных условий, так и для распространения в пространстве и воспроизведения.
У актиномицетов известны два типа спор — эндоспоры и экзо-споры.
Большинство актиномицетов образует споры экзогенно, т. е. не внутри материнских клеток, а на их поверхности. При этом форма.и расположение спороносцев у разных видов Actinomyces и некоторых других высших форм этого класса могут достигать большого разнообразия: прямые, извитые или спиральные спорогенные гифы, расположенные на воздушном мицелии мутовками, поочередно и т. п. (рис. 9, А).
Иногда споры располагаются непосредственно на коротких выростах гиф, либо одиночно (у видов Micromonospora, рис. 9, Б), либо цепочками (по две — у Microbispora или по нескольку — у Micropoly-spora, рис. 9, В).

Поверхность экзоспор

admin — Sat, 26 Jun 2010 12:39:08 +0000

Поверхность экзоспор у разных видов может-быть гл-адкой, бугристой или шиповатой.
У некоторых видов актиномицетов обнаружен половой процесс, который осуществляется путем прямого контакта гиф и образования между ними анастомозов.. У других представителей срастаются ростковые трубки при прорастании спор. Из места их соединения отходит новая гифа.
Эндоспоры формируются внутри материнских гиф или внутри специальных структур, аналогичных спорангиям мукоровых грибов (например, у Streptosporangium, Actinoplanes, рис. 9, Г, Д). Эндоспоры образуют, многие виды термофильных актиномицетов, таких, как Тег-moactinomyces, Actinobifida и др. Развитие эндоспор у актиномицетов во многом напоминает этот процесс у бактерий.
Актиномицеты имеют огромное- значение и в природе и в жизни человека. Они часто встречаются в почвах. Возможно, что запах сырой земли связан с жизнедеятельностью актиномицетов (чистые культуры актиномицетов ^а1сже имеют этот характерный запах). Актиномицеты способны развиваться в сухих почвах при повышенных температурах. Среди них есть термофильные и термотолерантные виды. Многие представители разлагают целлюлозу, хитин и некоторые другие вещества, труднодоступные для других микроорганизмов. За редким исключением все актиномицеты — аэробы. Многие из них образуют вещества, токсичные для бактерий и других групп микроорганизмов, но малотоксичные для человека и животных. Такие вещества называются антибиотиками и широко применяются в медицине. Достаточно сказать, что больше половины всех известных в настоящее время антибиотиков получены из актиномицетов, и среди них такие хорошо известные, как стрептомицин, тетрациклин, хлоромицетин, ряд противоопухолевых антибиотиков и др.

Отдел грибы

admin — Fri, 18 Jun 2010 14:36:16 +0000

Грибы — обширная группа организмов, включающая около 100 000 видов.
В нее входят классы хитридиомицеты — Chytridiomycetes, гифо-хитриомицеты — Hyphochytriomycetes, оомицеты — Oomycetes, зигоми-цеты — Zygomycetes, аскомицеты — Ascomycetes, базидиомицеты—Вэ-sidiomycetes и дейтеромицеты, или несовершенные грибы — Deutero- ' mycetes.
При традиционном делении живых организмов на царства животных и растений грибы относили к растениям. Хотя грибы существенно отличаются от растений неспособностью к фотосинтезу и соответственно гетеротрофным способом питания, их объединяли на основе таких черт сходства, как хорошо выраженная клеточная стенка, абсорбция питательных веществ из растворов, отсутствие большей частью подвижности в вегетативном состоянии. Однако гетеротрофный способ питания накладывает отпечаток на характер обмена у грибов. По таким признакам, как присутствие в обмене мочевины, образование в качестве запасного продукта гликогена, а не крахмала, а также содержание хитина грибы сходны с животными. Большинство грибов отличается от растений и по такому признаку, как путь синтеза лизина. Если у всех растений синтез этой аминокислоты идет через диаминопимели-новую кислоту, у большинства грибов он происходит при участии ами-ноадипиновой кислоты.
. Сейчас все более распространяется взгляд на грибы как на самостоятельное царство эукариотных организмов, коренным образом отличающихся от растений и животных. • Царство грибов характеризуется следующими признаками: образование хорошо выраженной клеточной стенки; абсорбтивное питание; размножение спорами; неподвижность в вегетативном состоянии и неограниченный рост; первично гетеротрофный способ питания; запасной продукт — гликоген.
Выделение грибов в качестве самостоятельного царства косвенно подтверждается данными по сравнительному изучению цитохромов С у разных групп организмов. Эти исследования показывают, что грибы— древняя группа, существовавшая еще до расхождения растений и животных.
Грибы имеют полифидетическое происхождение: их группы произошли независимо от разных групп бесцветных жгутиковых или теряющих жгутики амебоидных флагеллят. Для некоторых' групп грибов предполагается происхождение от водорослей. Ввиду скудости ископаемых остатков древних грибов для доказательства их происхождения от тех или иных групп организмов используют такие признаки ныне-живущих грибов, как строение жгутиковых стадий, химизм клеточной стенки, характер некоторых путей обмена веществ и др.Вегетативное тело большинства грибов представляет собой мицелий, состоящий из ветвящихся нитей—гиф с апикальным (верхушечным) ростом и боковым ветвлением. Мицелий пронизывает субстрат и всей поверхностью поглощает из него питательные вещества (субстратный мицелий), а также располагается на его поверхности и может подниматься над субстратом (поверхностный и воздушный мицелий). На воздушном мицелии обычно образуются органы размножения.
Различают неклеточный, или ценоцитический мице-л и й, лишенный перегородок и представляющий как бы одну гигантскую клетку с большим числом ядер (рис. 196, Б), и клеточный, или септ и ро ванный мицелий, разделенный перегородками — септами на отдельные клетки, содержащие от одного до многих ядер (рис. 196, В). Для представителей классов хитридиомицетов, ооми-цетов, гифохитриомицетов и зигомицетов, условно называемых низшими грибами, характерен неклеточный мицелий. У всех высших грибов — аскомицетов, базидиомицетов и дейтеромицетов — мицелий клеточный, с настоящими септами, образующимися упорядоченно, синхронно делению ядер. Септы иногда находят и у низших грибов: они отделяют репродуктивные органы и поврежденные участки гиф.