Особенности размножения микроорганизмов

Мы не представляем себе жизнь без окружающих нас животных и растений. Они дают нам все продукты питания, из них делается одежда, обувь, жилище, обстановка. Они создают всю красоту природы. Но мы не видим огромный мир микроскопических существ, невидимых тружеников природы – микроорганизмов. Чаще всего мы вспоминаем о них тогда, когда появляются когда-либо инфекционные заболевания или когда выбрасываем заплесневелые, испорченные. С неприятным запахом продукты.

Микроорганизмы являются самыми древнейшими представителями жизни на нашей планете. С деятельностью микроорганизмов связано происхождение многих полезных ископаемых – торфа, каменного угля, нефти. Они принимали и принимают участие в создании одних и разрушении других горных пород. Хотя человек с давних пор используют жизнедеятельность микроорганизмов для своих целей, и борется с заразными болезнями, о широком распространении микроорганизмов стало известно только с развитием микробиологии – науки о морфологии. Физиологии и биохимии микроорганизмов.

В настоящее время мы не только не сомневаемся в том, что многие полезные для нас процессы, вызываемые микробами, но и управляем этими процессами, используя их в нашей повседневной хозяйственной жизнедеятельности. Академик В.Л. Омелянский справедливо отмечал, что ни один образованный человек не может в настоящее время обойтись баз знания основ микробиологии, ибо без них немыслимо знакомство с природой и управляющими ей законами.

Некоторые особенности микроорганизмов

Как известно, микроорганизмы представляют собой своеобразную форму организации живой материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность и разнообразие видов, удивительная жизнеспособность и пластичность, повсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия с абиогенными и биогенными компонентами среды обитания, а также масштабность влияния на последнюю, включая геологическую деятельность и кардинальную роль в важных круговоротах материи на Земле. Поразительная жизнеспособность микроорганизмов и их устойчивость к воздействию экстремальных факторов окружающей среды. Жизнеспособные микробы были обнаружены в атмосфере на высоте более 80км, в океане на глубине до 11км, в кернах, доставленных из-под земли с глубин до 4км. Они прекрасно себя чувствуют в условиях сухой долины в Антарктике и в водных контурах ядерных реакторов. Установлена способность некоторых микроорганизмов к росту при температурах -10’C, -12’C, +76’C, +91’C, влажности 0,1 – 2,7%, pH= 0,5 – 11. Споры бактерии сохраняют жизнеспособность в течение 3 – 10 тыс. лет и демонстрируют выживаемость в течение 30 минут при температурах до 160’C и при отрицательных температурах вплоть до абсолютного нуля. Микроорганизмы способны вступать с организмом человека в самые разнообразные взаимодействия – от симбиоза до паразитизма.

В процессе производства, хранения, транспортировки, а также в условиях эксплуатации материалы, изделия и приборы легко заражаются микроорганизмами. Попадая, например, на полимеры, их отдельные виды (как правило, бактериально-грибные ассоциации) быстро приспосабливаются и начинают жизнедеятельность. В результате этого может изменяться цвет материалов, снижаться их механическая прочность, диэлектрические и другие характеристики. Так, показано, что размножение микроорганизмов в изделиях радио- и электронной промышленности может нарушить их электроизоляционные свойства, что приводит к коротким замыканиям, утечки тока, нестабильности в работе аппаратуре. Развитие микробов на резинах, изготовленных на основе натурального и синтетического каучука, сопровождается снижением прочности этого материала, потерей герметизирующих свойств уплотнителей. Имеются многочисленные сведениях о микробиологических повреждениях оптических стекол, бумаги, кинофотоплёнки, топлива, фильтров, насосов, кабелей, и даже металлов. В литературе описаны случаи авиационных катастроф, в основе которых лежали микробиологические повреждения. Совокупный ущерб от них составлял около 5% от объема промышленный продукции.

В настоящее время выявлены общие закономерности возникновения биоповреждающих ситуаций. На основании обобщения большого фактического материала, полученного отечественными и зарубежными учёными, была выдвинута эколого-технологическая концепция биоповреждений.

Рост и размножение микроорганизмов

Сложные процессы метаболизма, происходящие в клетке, отражаются такими явлениями, как рост и размножение микроорганизмов. Термин «рост» означает увеличение массы клеток микроорганизмов в результате синтеза клеточного материала. Интенсивность роста микроорганизмов можно определить делением их массы на численность особей в единице объема в отдельные промежутки времени. Рост индивидуальной клетки заканчивается размножением. Под размножением микробов подразумевают способность их к самовоспроизведению, т. е. увеличению количества особей микробной популяции на единицу объема. Отдельные группы микроорганизмов размножаются различными способами. У бактерий преобладает деление, может быть почкование. Грибы размножаются при помощи спор, вегетативным способом (участками мицелия), половым путем и почкованием (дрожжи). Вирусы размножаются путем репродукции вирусных частиц внутри клетки- хозяина.

Прокариотические клетки размножаются путем прямого (поперечного) деления. В процессе роста в клетках начинает нарастать количество общего азота, РНК и ДНК. Нуклеоид увеличивается в объеме, и в точках прикрепления к цитоплазматической мембране двухцепочечная ДНК под действием ферментов разрывается по водородным связям. Происходят репликация ДНК и синтез комплементарных вторичных цепочек, которые расходятся по полюсам клетки. Они в дальнейшем станут нуклеоидами дочерних клеток.

После деления нуклеоида начинается образование поперечной двухслойной перегородки, которая формируется за счет цитоплазматической мембраны. Различают изоморфное и гетероморфное деления клеток. При изоморфном делении перегородка формируется на середине клетки, в результате чего образуются две одинаковые по величине клетки. В некоторых случаях деление носит асимметричный характер, при котором дочерняя клетка отделяется от одного из концов бактерии и новые клетки имеют неодинаковую величину. Такое деление называют гетероморфным. Оно может наблюдаться в старых культурах, после обработки микроорганизмов малыми дозами пенициллина, некоторыми химическими веществами, при ультрафиолетовом облучении и воздействии других факторов. В результате такого воздействия происходит нарушение координации между ростом и делением клетки, в результате чего бактерия увеличивается, а деление ее не осуществляется.

Разделившиеся клетки могут отделяться одна от другой или оставаться рядом, формируя дипло- или стрептобактерии, стрептококки, стафилококки и сарцины. Это зависит от характера распределения слизистого слоя вокруг разделившейся клетки, от свойств питательной среды и др. У большинства бактерий делящая перегородка располагается, как правило, перпендикулярно длине, у кокков — в любой плоскости. У спирохет в редких случаях перегородка может располагаться и вдоль клетки. Бактерии характеризуются высоким темпом размножения, который обусловлен небольшим временем генерации, т. е. периодом, в течение которого осуществляется деление клетки. Например, время генерации кишечных палочек в оптимальных условиях составляет около 20 мин. Продолжительность периода зависит от вида бактерии, ее возраста, характера среды, условий культивирования и т. п.

Теоретически вычислено, что при делении клетки через каждые 20-30 мин количество бактерий за 24 ч составило бы 10-15 млрд. клеток, а через 5 сут. размножения одна клетка дала бы такую живую массу потомства, которая заполнила бы собой бассейны морей и океанов нашей планеты. Однако в действительности такого быстрого размножения микробов не происходит, так как в естественных условиях отрицательно влияют на размножение накапливающиеся продукты метаболизма, ультрафиолетовые лучи, низкая и высокая температуры внешней среды и др.

Рост микроорганизмов в жидкой питательной среде может проявляться помутнением и изменением цвета среды, наличием или отсутствием пристеночного кольца и поверхностной пленки различного характера, наличием или отсутствием осадка. При выращивании на обезжиренном молоке молочнокислые бактерии вызывают в первые сутки культивирования свертывание молока с образованием однородного плотного сгустка без обильного выделения молочной сыворотки и газа, с кисломолочными вкусом и запахом.

При размножении на плотных питательных средах микроорганизмы образуют колонии (от nar.colonia — поселение), которые представляют собой видимые скопления особей одного вида и формирующиеся в результате размножения, как правило, одной клетки. Они бывают круглой, розеткообразной, звездчатой, древовидной формы, могут иметь поверхность гладкую, выпуклую, плоскую, куполообразную, вдавленную. Колонии отмечаются также по строению края, который, может быть ровным (S-форма) и шероховатым (R-форма). По величине колонии подразделяют на крупные (свыше 4 мм) в диаметре, средние (2-4 мм), мелкие (1-2 мм) и карликовые (меньше 1мм).

Колонии отличаются также по консистенции, плотности, прозрачности, цвету. Они бывают слизистыми, сметанообразными, влажными, сухими, прозрачными, полупрозрачными и непрозрачными, окрашенными и бесцветными. Различные виды микроорганизмов образуют специфические колонии на плотных питательных средах и дают характерный рост на жидких средах. Особенности роста микробов на питательных средах называют культуральными свойствами. Их учитывают при определении видов микроорганизмов.

Микроэкологический риск при использовании высоких технологий

Результаты, полученные в процессе многолетней эксплуатации орбитальных станций «Салют», «Мир», а сейчас МКС, свидетельствует о том, что в условиях полёта в состоянии микробиоценозов человека, как правило, отмечались признаки активации условно-патогенного компонента, представленного стафилококками – грамнегативнами бактериями. В отношении стафилококковой флоры они выражались в возрастании массивности ранее имевшихся очагов патогенных стафилококков, а также образований новых очагов в результате появления экзогенных культур, источником которых служили другие члены основных экипажей или экспедиций посещения. При этом в ряде случаев из гетерогенных популяций Staphylococcus aureus происходил отбор штампов определённого биотопа, отличившихся способностью к «эпидемическому» распространению в изолированном коллективе.

Параллельно с изменениями в состоянии аутомиклофлоры космонавтов на самих орбитальных станциях (например, на неметаллических конструкционных материалах интерьера и оборудования) отмечалось накопление и размножение микроорганизмов – грамнегативных бактерий, бактерий рода Bacillus и плесневелых грибов-микроцетов. Среда гермокабины служила своеобразной антропогенно-технологической нишей для потенциально патогенных микроорганизмов, бактерий-биодеструкторов и микромицетов, по-видимому, вступающими в трофические связи с полимерными материалами и накапливающимися на них биогенными субстратами – конденсатом атмосферной влаги и т.д.

Проблема микробиологического риска при создании и использовании высоких технологий, как это нами подчёркивалось, не исчерпывается сугубо медицинскими, хотя и чрезвычайно важными, аспектами. Опыт длительной эксплуатации орбитальных станций служит ярким примером, подтверждающим это заключение.

Так, одним из основных экипажей орбитальной станции «Салют-6» обнаружил наличие «белого налёта» на отдельных участках интерьера, резине тренажёра для физических упражнений и в некоторых других зонах обитаемых отсеков. При исследовании доставленных на Землю проб этого налёта выявлен рост микромицетов, относящихся к родам Aspergillus, Penicillus, Fusarium.

Изучение особенностей микроорганизмов. Микроэкологический риск при использовании высоких технологий. Характеристика технологии приготовления препаратов и опытов. Правила микроскопирования. Влияние гигиенических навыков на распространение микроорганизмов.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	научная работа
Язык	русский
Дата добавления	06.09.2010

• Содержание

Введение
• Некоторые особенности микроорганизмов
• Микроэкологический риск при использовании высоких технологий
• Приготовление препаратов
• Проведенные опыты
• Микроскопирование
• Результаты работы
• Выводы
• Список литературы
• Приложения
• Введение
• Мы не представляем себе жизнь без окружающих нас животных и растений. Они дают нам все продукты питания, из них делается одежда, обувь, жилище, обстановка. Они создают всю красоту природы.
• Но мы не видим огромный мир микроскопических существ, невидимых тружеников природы — микроорганизмов. Чаще всего мы вспоминаем о них тогда, когда появляются когда-либо инфекционные заболевания или когда выбрасываем заплесневелые, испорченные. С неприятным запахом продукты.
• Микроорганизмы являются самыми древнейшими представителями жизни на нашей планете. С деятельностью микроорганизмов связано происхождение многих полезных ископаемых — торфа, каменного угля, нефти. Они принимали и принимают участие в создании одних и разрушении других горных пород.
• Хотя человек с давних пор используют жизнедеятельность микроорганизмов для своих целей, и борется с заразными болезнями, о широком распространении микроорганизмов стало известно только с развитием микробиологии — науки о морфологии. Физиологии и биохимии микроорганизмов.
• В настоящее время мы не только не сомневаемся в том, что многие полезные для нас процессы, вызываемые микробами, но и управляем этими процессами, используя их в нашей повседневной хозяйственной жизнедеятельности.
• Академик В.Л. Омелянский справедливо отмечал, что ни один образованный человек не может в настоящее время обойтись баз знания основ микробиологии, ибо без них немыслимо знакомство с природой и управляющими ей законами.
• Цель нашей работы заключалось в том насколько это возможно в условиях школы, где и какие микроорганизмы встречаются и влияют на наличие микроорганизмов гигиенические навыки. И поставили задачу: могут ли микроорганизмы встречаться на необычных для них средах.
• Некоторые особенности микроорганизмов
• Как известно, микроорганизмы представляют собой своеобразную форму организации живой материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность и разнообразие видов, удивительная жизнеспособность и пластичность, повсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия с абиогенными и биогенными компонентами среды обитания, а также масштабность влияния на последнюю, включая геологическую деятельность и кардинальную роль в важных круговоротах материи на Земле. Поразительная жизнеспособность микроорганизмов и их устойчивость к воздействию экстремальных факторов окружающей среды. Жизнеспособные микробы были обнаружены в атмосфере на высоте более 80км, в океане на глубине до 11км, в кернах, доставленных из-под земли с глубин до 4км. Они прекрасно себя чувствуют в условиях сухой долины в Антарктике и в водных контурах ядерных реакторов. Установлена способность некоторых микроорганизмов к росту при температурах -10’C, -12’C, +76’C, +91’C, влажности 0,1 — 2,7%, pH= 0,5 — 11. Споры бактерии сохраняют жизнеспособность в течение 3 — 10 тыс. лет и демонстрируют выживаемость в течение 30 минут при температурах до 160’C и при отрицательных температурах вплоть до абсолютного нуля. Микроорганизмы способны вступать с организмом человека в самые разнообразные взаимодействия — от симбиоза до паразитизма.
• В процессе производства, хранения, транспортировки, а также в условиях эксплуатации материалы, изделия и приборы легко заражаются микроорганизмами. Попадая, например, на полимеры, их отдельные виды (как правило, бактериально-грибные ассоциации) быстро приспосабливаются и начинают жизнедеятельность. В результате этого может изменяться цвет материалов, снижаться их механическая прочность, диэлектрические и другие характеристики. Так, показано, что размножение микроорганизмов в изделиях радио- и электронной промышленности может нарушить их электроизоляционные свойства, что приводит к коротким замыканиям, утечки тока, нестабильности в работе аппаратуре. Развитие микробов на резинах, изготовленных на основе натурального и синтетического каучука, сопровождается снижением прочности этого материала, потерей герметизирующих свойств уплотнителей. Имеются многочисленные сведениях о микробиологических повреждениях оптических стекол, бумаги, кинофотоплёнки, топлива, фильтров, насосов, кабелей, и даже металлов. В литературе описаны случаи авиационных катастроф, в основе которых лежали микробиологические повреждения. Совокупный ущерб от них составлял около 5% от объема промышленный продукции.
• В настоящее время выявлены общие закономерности возникновения биоповреждающих ситуаций. На основании обобщения большого фактического материала, полученного отечественными и зарубежными учёными, была выдвинута эколого-технологическая концепция биоповреждений.

Микроэкологический риск при использовании высоких технологий

Результаты, полученные в процессе многолетней эксплуатации орбитальных станций «Салют», «Мир», а сейчас МКС, свидетельствует о том, что в условиях полёта в состоянии микробиоценозов человека, как правило, отмечались признаки активации условно-патогенного компонента, представленного стафилококками — грамнегативнами бактериями. В отношении стафилококковой флоры они выражались в возрастании массивности ранее имевшихся очагов патогенных стафилококков, а также образований новых очагов в результате появления экзогенных культур, источником которых служили другие члены основных экипажей или экспедиций посещения. При этом в ряде случаев из гетерогенных популяций Staphylococcus aureus происходил отбор штампов определённого биотопа, отличившихся способностью к «эпидемическому» распространению в изолированном коллективе.

Параллельно с изменениями в состоянии аутомиклофлоры космонавтов на самих орбитальных станциях (например, на неметаллических конструкционных материалах интерьера и оборудования) отмечалось накопление и размножение микроорганизмов — грамнегативных бактерий, бактерий рода Bacillus и плесневелых грибов-микроцетов. Среда гермокабины служила своеобразной антропогенно-технологической нишей для потенциально патогенных микроорганизмов, бактерий-биодеструкторов и микромицетов, по-видимому, вступающими в трофические связи с полимерными материалами и накапливающимися на них биогенными субстратами — конденсатом атмосферной влаги и т.д.

Проблема микробиологического риска при создании и использовании высоких технологий, как это нами подчёркивалось, не исчерпывается сугубо медицинскими, хотя и чрезвычайно важными, аспектами. Опыт длительной эксплуатации орбитальных станций служит ярким примером, подтверждающим это заключение.

Так, одним из основных экипажей орбитальной станции «Салют-6» обнаружил наличие «белого налёта» на отдельных участках интерьера, резине тренажёра для физических упражнений и в некоторых других зонах обитаемых отсеков. При исследовании доставленных на Землю проб этого налёта выявлен рост микромицетов, относящихся к родам Aspergillus, Penicillus, Fusarium.

Приготовление препарата. На середину чистого предметного стекла наносили каплю мясопептонного бульона. В неё вводили немного микроорганизмов, взятых с питательной среды кончиком стерильной бактериологической петли и тщательно перемешивали. Полученную суспензию равномерно распределяли тонким слоем по поверхности предметного стекла на площади 2-3 кв. см. Из носовой полости мазок брали ватным тампоном и переносили на предметное стекло.

Полученный мазок высушивали в токе тёплого воздуха над небольшим пламенем газовой горелки, не допуская нагревания стекла. Стекло держали мазком вверх.

Фиксация мазка. Стекло с сухим мазком провели 3-4 раза над пламенем газовой горелки, слегка прикасаясь к пламени той стороной стекла, где мазок отсутствовал. Фиксация имеет цель убить клетки и закрепить мазок (зафиксировать) на стекле. Мёртвые клетки прокрашиваются лучше, чем живые.

Окрасили мазок по Ревигеру (приготовление: 10-20 гр. краски генциан-виолета влить в раствор 40 процентного формалина, который составляет 100гр.). Выдерживали мазок 15 секунд, затем промыли и высушили фильтровальной бумагой.

Картофель содержит 5 — 13 % азотистых веществ, около 75% углеводов (на сухое вещество), богат калийными и фосфорными солями и содержит дополнительные питательные вещества.

Для приготовления варёного картофеля выбирают отборные клубни. Их тщательно моют, удаляют глазки, шелуху и все повреждённые места. Затем снова моют, очищенные клубни режут на куски толщиною 0,5 — 0,75см. натирают мелом, если засеваемый микроб образует кислоту, и укладывают в чашки на 1 — 2 слоя кружков фильтровальной бумаги, стерилизуют при атмосфере 30 минут. На поверхности картофеля многие микроорганизмы дают характерный рост и образуют пигменты.

Выращивали микроорганизмы в чашках Петри. В качестве питательной среды использовали варёный картофель.

Микроскопирование проводили в республиканской микробиологической лаборатории. Помогала нам врач — бактериолог Залевская Тамила Григорьевна.

№1. В чашку Петри положили три ломтика варёного картофеля и прикоснулись к нему немытыми руками.

№2. В чашку Петри положили три кусочка варёного картофеля и прикоснулись к нему тщательно вымытыми руками.

№3. Уголком сложенной чистой бумаги сняли зубной налёт и нанесли на питательную среду.

№4. Уголком сложенной чистой бумаги сняли зубной налёт, на уже предварительно чистые зубы.

№5. Вычистили грязь из ногтей и нанесли на питательную среду.

№6. На спичку намотали вату. Вату смочили слюной и, и таким образом нанесли слюну на питательную среду.

№7. Исследовали воздух в кабинете. Чашку Петри с ломтиками варёного картофеля оставили на 10 минут открытой в кабинете биологии, затем закрыли.

№8. Исследовали воздух на улице. Чашку Петри с ломтиками варёного картофеля вынесли открытую на улицу на 10 минут, затем закрыли. Крышки чашек Петри в опытах №7 и №8 держали краями вниз.

№9. К варёным ломтикам картофеля прилаживали монеты.

№10. К варёному картофелю прижимали несколько раз шариковую ручку боковыми сторонами, то есть той стороной, которой держали руками.

№11. В чашку Петри поместили ломтик варёного картофеля, а рядом положили кусочек бумаги. Чашку Петри держали открытой некоторое время, кроме того, прикладывали монету и руки.

№12. В чашку Петри поместили ломтик варёного картофеля, а рядом положили Х/б ткань. Чашку Петри некоторое время держали открытой.

№13. В чашку Петри поместили кусочек варёного картофеля, а рядом положили синтетическую ткань. Чашку Петри некоторое время держали открытой.

№14. В чашку Петри поместили кусочек варёного картофеля, а рядом положили смоченную водой вату. Чашку Петри некоторое время держали открытой.

№15. В чашку Петри поместили кусочек варёного картофеля, а рядом положили губку. Чашку Петри некоторое время держали открытой. В опытах №11, №12, №13, №14 и №15, после того как на картофеле появились микроорганизмы, перенесли их на необычную среду.

№16. В чашку Петри поместили кусочек варёного картофеля, кусочек ткани, вату и губку. Оставили открытыми на воздухе в течение 15 минут.

№17. В чашку Петри поместили варёный картофель, кусочек ткани, вату и губку, которым прикасались руками (на 15 минут оставили на воздухе).

№18. В чашку Петри поместили кусочек варёного картофеля, кусочек ткани, вату и губку, но ко всему тщательно прикладывали монету. Опыты №16, №17 и №18 проводились в осеннее время при пониженных температурах.

№19. Эксперименты проводили в лаборатории микробиологии при участии врача-микробиолога. Взяли мазок из носовой полости человека.

Микропрепараты рассматривали с помощью бинокулярного микроскопа, дающего увеличение в 900 раз с использованием иммерсии.

Нами были обнаружены: 1) бактерии, 2) плесневые грибы, 3) актиномицеты. Таблицы прилагаются.

Бактерии: кокки, стафилококки, и палочковидние бактерии были обнаружены на руках, в зубном налёте и слюне.

Кокки — шаровидные бактерии. Микрококки — одиночные, диплококки — располагаются попарно, тетракокки — сочетание 4-х клеток, сарациты — 8-16 клеток. Стафилококки — располагаются без определённого порядка в виде гроздьев.

Палочковидные бактерии имеют цилиндрическую форму. Располагаются одиночно, иногда соединяются попарно или в виде цепочки.

2) Плесневые грибы: аспергилл, мукор, пигментообразующие грибки и их споры обнаружены фактически везде: в воздухе, в зубном налёте, под ногтями, на руках, на монете и на шариковой ручке.

Аспергилл имеет многоклеточный мицелий с межклеточными перегородками в гифах. Споро носящая гифа на верхнем конце имеет утолщение, несущее на себе палочковидные выросты — стеригмы, от которых отшнуриваются цепочки спор — конидий.

Мукор имеет ветвистый мицелий, состоящий из одной сильно разветвлённой клетки, от которой обособляются плодоносящие воздушные гифы с мешком — спорангием в виде головке на верху.

3) Актиномицеты или лучистые грибы — низшие одноклеточные организмы. Обнаружены в воздухе, в зубном налёте и под ногтями. У актиномицетов, выращенных на плотных питательных средах, различают три типа мицелия: субстратный, надсубстратный и воздушный.

Субстратный мицелий развивается в глубине питательной среды, его нити всасывают питательные вещества и доставляют их колонии — надсубстратному мицелию, а оттуда в воздушный мицелий.

Надсубстратный мицелий развивается на поверхности питательной среды, разрастается плотным сплетением в колонии большей или меньшей величины.

Воздушный мицелий формирует пушистую, бархатистую или мучнистую массу. Нередко воздушный мицелий развивается слабо в виде небольшого налёта, а некоторые актиномицеты и вовсе лишены его.

Из микроорганизмов наиболее распространенными являются плесневелые грибы, особенно аспергилл. Их споры встречаются везде. При попадании на питательную среду через некоторое время может покрыть весь субстрат.

Наибольшее разнообразие микроорганизмов в зубном налёте, в слюне и под ногтями.

Соблюдение гигиенических навыков (мытьё рук с мылом, чистка зубов) значительно снижает количество микроорганизмов.

Наиболее устойчив из микроорганизмов — аспергилл (плесневый гриб). Его споры сохраняются даже после мытья рук с мылом, и после чистки зубов.

Среди микроорганизмов, окружающих нас, могут быть и болезнетворными. Соблюдение гигиенических правил предотвращает возможность заболеваний.

Воздух на улицах чаще, чем в помещении. Следовательно, прогулки на свежем воздухе полезны, а помещения нужно чаще проветривать.

Микроорганизмы способны жить и размножаться и на непривычных для них средах. Микроорганизмы (актиномицеты, бактерии, грибы), которые были обнаружены на картофеле, а затем перенесли на вату, бумагу, ткань и губку, продолжали развиваться на этих средах. Особенно себя хорошо себя чувствовали актиномицеты.

При пониженных температурах развитие микроорганизмов на питательных средах тормозилось.

На коже человека есть большое количество микроорганизмов. В жаркую погоду пот, выделение сальных желёз, создают благоприятную среду для развития микроорганизмов, и так мы убедились, они могут продолжать своё развитие на одежде (Х/б ткань, синтетика). При понижении температуры возможности активного размножения микроорганизмов снижается. Соблюдение гигиенических правил как в отношении организма человека, так и в отношении его одежды особенно остро стоит в летний период.

В носовой польсти человека, были обнаружены стафилококки, кокки, мицелии плесневелых грибов, что неудивительно, так как в носовой полости воздух очищается. Правильное дыхание через нос, контроль за состоянием дыхательных путей и своевременное леченья заболеваний способствует сохранению здоровья человека.

Блинкин С.А. «Вторжение в тайны невидимых», изд. Просвещение, М. 1971г.;

Германов И.И. «Микробиология», изд. Просвещение, М. 1969г.;

Жданов В.М., Выгодчиков Г.В. «Занимательная микробиология», изд. Знание, М. 1967г.;

«Жизнь растений» том 1, изд. Просвещение, М. 1974г.;

Мудрецова-Висс К.А., Колесник С.А. «Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии», изд. Экология, М.1975г.;

Боровский Е.В., Леонтьев В.К. Биология полости рта. Медицина. М.1991г.;

Прозоркина Н.В., Рубашкина Л.А. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. Учебное пособие для средних специальных медицинских учебных заведений. Ростов-на-Дону, Феникс 2002г.

Среди микроорганизмов, ставших объектами генетических исследований, известны многие грибы, водоросли, бактерии и вирусы.

Грибы и большинство водорослей имеют обычную организацию ядра, свойственную растительной клетке, хотя у разных представителей этих организмов детали строения ядра могут различаться. Для бактерий характерно особое строение ядра: в нем имеется, как правило, одна очень маленькая хромосома, лишенная видимых под световым микроскопом морфологических особенностей; под электронным микроскопом видна связь этой хромосомы с клеточной мембраной. Ядро бактерий не отделено от толщи цитоплазмы мембраной. При делении ядро не претерпевает реорганизации, подобной той, которая происходит во время митотического цикла в клетках высших организмов, и веретено деления не образуется.

Организмы, имеющие ядро, сходное с бактериальным, называют прокариотами в отличие от высших организмов — эукариотов. Ядро бактерий и актиномицетов содержит ДНК в виде нитей диаметром 25—30 Å. Такое ядро называют нуклеоидом. Оно окрашивается по Фельгену. Число нуклеоидов в бактериальной клетке различно: в одной клетке их может быть один или несколько, причем разной формы. Дочерние нуклеоиды воспроизводятся прямым делением. С помощью радиоактивной метки установлено, что репликация ДНК в нуклеоиде осуществляется полуконсервативным путем. Генетически нуклеоид соответствует хромосоме (геному), что дает нам известное право в дальнейшем называть геном бактериальной клетки хромосомой.

Размножение неспороносных бактерий состоит из повторяющихся делений вегетативных клеток (Salmonella, Escherichia, Schigella и др.). Установлено, что в процессе размножения культура микроорганизма проходит пять фаз:

1. лаг-фазу
2. фазу ускорения
3. логарифмическую (экспоненциальную)
4. фазу замедления
5. стационарную

Размножение клеток, помещенных в свежую питательную среду, на некоторое время задерживается. Такое состояние культуры называют задержкой размножения (лаг-фазой). В следующей фазе происходит ускорение роста, и частота делений клеток за единицу времени постепенно нарастает (фаза ускорения). Затем следует фаза, когда скорость размножения клеток за единицу времени постоянна (фаза логарифмического роста). Истощение питательной среды вызывает фазу торможения скорости деления, и затем наступает так называемая стационарная фаза, когда число жизнеспособных бактерий в культуре не меняется. Следующая, последняя, фаза связана с отмиранием клеток.

Фазы размножения микроорганизмов

Все эти фазы проходит одна культура без дополнения питательной среды. При смене фаз меняются численность клеток в культуре, морфология клеток и число нуклеоидов в клетке.

Типичный половой процесс обнаружен не у всех микроорганизмов. Однако многие грибы и водоросли имеют половой процесс, который в принципе сходен с таковым у высших растений. У этих организмов гаплоидные продукты мейоза некоторое время сохраняются вместе, что дает возможность применять тетрадный анализ и непосредственно изучать результаты расщепления в мейозе. Гаплоидное состояние клеток позволяет легко устанавливать частоту и характер возникающих рецессивных мутаций, поскольку отсутствие соответствующих доминантных аллелей исключает необходимость перевода этих мутаций в гомозиготное состояние.

У некоторых грибов, наряду с нормальным половым процессом, имеется парасексуальный (дословно — возле полового) цикл, который также обеспечивает рекомбинацию наследственных факторов.

Термин « парасексуальный » был предложен для обозначения процесса рекомбинации наследственных факторов, осуществляющегося в митозе и не связанного с оплодотворением и мейозом. Например, у плесневого гриба аспергилла его можно выявить следующим образом. Гифы мицелия многоядерны; большинство ядер находится в гаплоидном состоянии. При совместном выращивании двух разных мутантных мицелиев между их гифами возникают цитоплазматические анастомозы, через которые происходит обмен ядрами. В результате такого обмена образуется гетерокарион, % е. мицелий с гаплоидными ядрами разных генотипов.

Парасексуальный цикл Aspergillus — образование гетерокариона, т. е. мицелия с гаплоидными ядрами разных генотипов

При образовании одноядерных конидий гетерокарион распадается на два исходных мутантных генома. Редко, но с определенной частотой при вегетативном росте гетерокариона может происходить слияние двух гаплоидных ядер с мутантными геномами и образование диплоидного гетерозиготного ядра. Это явление называют диплоидизацией.

Клетка с диплоидным ядром путем ряда делений дает диплоидные гетерозиготные гифы. В процессе деления диплоидных клеток независимо друг от друга могут протекать еще два различных процесса: во-первых, редкий митотический кроссинговер и, во-вторых, случайная (нерегулируемая), не связанная с мейозом, гаплоидизация ядер. И тот, и другой процессы приводят к расщеплению в потомстве гетерозиготного диплоида. При этом гаплоидные и диплоидные участки мицелия можно различать как по размеру конидий — у первых мельче, чем у вторых, так и генетически — у гаплоидных форм выявляются рецессивные гены всех групп сцепления, а у диплоидных форм эти гены проявляются лишь в участках хромосом, претерпевших митотический перекрест, т. е. там, где они оказываются в гомозиготном состоянии.

При гаплоидизации в ходе парасексуального цикла отсутствует синапсис хромосом, и поэтому гены каждой из хромосом обнаруживают полное сцепление. Гены негомологичных хромосом перекомбинируются независимо.

Следовательно, гаплоидизация в парасексуальном цикле облегчает разбивку генов по группам сцепления. Механизм гаплоидизации пока точно не выяснен. Ясно лишь, что при этом происходит постепенное уменьшение числа хромосом в ряду митотических делений вплоть до их гаплоидного числа.

Определение местоположения гена, т. е. его локализации в пределах группы сцепления, в случае парасексуального процесса производят на диплоидной стадии на основе митотического кроссинговера. И хотя митотический кроссинговер осуществляется лишь при случайной и очень редкой конъюгации гомологичных хромосом у гетерозиготного диплоида, тем не менее его можно использовать для локализации. Очевидно, частота выхода гена в гомозиготное состояние характеризует его расстояние от центромеры. На этом принципе были построены карты хромосом аспергилла и других грибов.

Генетические карты хромосом Aspergillus

Если у аспергилла парасексуальный процесс существует наряду с обычным половым процессом, то для ряда других грибов он является единственным способом рекомбинации генов. К таким грибам относится, например, пеницилл. Обнаружение у него парасексуального цикла позволило использовать процесс рекомбинации в селекции этого важнейшего продуцента антибиотиков. При изучении парасексуального процесса удалось также провести генетический анализ свойства вырабатывать антибиотик.

Гибридизация у микроорганизмов может осуществляться несколькими путями:

1. копуляцией
2. конъюгацией
3. трансдукцией
4. трансформацией

Копуляция известна у грибов и водорослей. При копуляции происходит слияние гамет и образование зиготы, совмещающей в себе ядро и цитоплазму обеих гамет.

Гибридизация путем конъюгации, трансдукции и трансформации характерна для бактерий. При данных способах гибридизации наследственные факторы передаются односторонне — от донора к реципиенту и только частично в виде отдельных фрагментов ДНК. Клетка-реципиент, получающая лишь часть наследственной информации от клетки-донора и возникшая в результате любого из этих трех типов гибридизации, называется мерозиготой.

Вирусы размножаются и гибридизируются иным путем, отличным от всех других организмов: они размножаются только внутри клеток.

Вирусы являются паразитами клеток животных, растений и бактерий. Вирусы, паразитирующие в бактериях, называют фагами (бактериофагами). Фаги поражают определенный для каждого из них вид и даже определенный штамм бактерий. Они имеют характерную форму и размеры, отличающие их от других вирусов. Например, фаги серии Т (Т₁, Т₂, Т₄ и т. д.) кишечной палочки по форме на поминают сперматозоиды млекопитающих и состоят из головки и хвоста. Размер частиц фагов колеблется от 200 до 500 ммк, размер головки от 45 до 80 ммк, длина хвоста от 100 до 170 ммк.

Схема строения бактериофага

Фаг состоит из белковой оболочки и внутреннего содержимого – ДНК. Нуклеиновая кислота находится в головной части фага. Конец хвоста фага морфологически довольно сложен. Им фаг прикрепляется к поверхности поражаемой клетки. На кончике хвоста фага имеется фермент лизоцим. Вслед за прикреплением к бактериальной клетке, фаг локально разрушает (лизирует) оболочку, и содержащаяся в нем ДНК впрыскивается внутрь клетки. Так осуществляется заражение клетки. При этом белковая оболочка фага остается на поверхности клетки, а внутрь ее проникает, по-видимому, лишь ДНК фага.

Внутри бактерии ДНК фага начинает воспроизводиться, реплицироваться, используя ферментные системы и материалы клетки-хозяина. В первый период репродукции фага внутри бактерии фаговый белок не обнаруживается. Он выявляется позднее, когда уже накапливается в достаточном количестве ДНК фага. Затем частицы ДНК фага окружаются специфическим белком, в результате чего образуются зрелые частицы фага. Одна частица фага, попавшая в клетку, способна дать начало сотне и более новых частиц. Через 10—45 мин после заражения бактериальная клетка лизируется, и из нее в среду выходят зрелые частицы фага (от 100 до 300 частиц), которые способны вновь заражать здоровые бактерии.

Размножение фага в жидкой бактериальной культуре выявляется просветлением суспензии из-за лизиса клеток. На агаровой среде размножение фагов выявляется в виде пятна лизиса на сплошном газоне культуры в чашках Петри. Эти зоны лизиса называются негативными колониями фага, так как каждая такая колония является результатом размножения одной исходной фаговой частицы.

Фаг, способный вызвать лизис зараженной бактерии, называют вирулентным. Наряду с вирулентными фагами существуют так называемые, умеренные. Последние, проникая в клетку, не разрушают ее, а остаются в ней в качестве «жильцов» — симбионтов. При этом умеренный фаг пребывает в ней в форме профага, который размножается синхронно с делением самой клетки. Профаг, таким образом, представляет собой невирулентное состояние фага.

Присутствие профага в бактерии делает ее иммунной по отношению к заражению частицами генетически родственного фага. К частицам фага другой генетической природы бактерия не имеет иммунитета, и она может быть ими заражена. Поэтому в клецку, могут проникать частицы фагов разной генетической природы.

Нормально размножающаяся бактерия с находящимся в ней профагом называется лизогенной бактерией. Явление симбиотических отношений фага с бактерией называют лизогенией . Отношение бактериальных клеток к фагам, лизирование бактерии, или лизогенизация ее, определяются генотипом бактерии и фага. Вопрос о том, каким образом воспроизводится наследственная основа фага в лизогенных бактериях, до сих пор остается загадкой. Но очевидно, что профаг тесно связан с ядерным веществом бактерий.

Состояние лизогении не абсолютно устойчиво. Иногда происходит нарушение лизогенного состояния бактерий (индукция фага), при этом начинается синтез фаговых частиц, не контролируемый клетками, и клетки разрушаются. Затем из бактерии выходят зрелые частицы фага, способные заражать другие бактерии Лак же, как и в случае вирулентности фага. Индукция синтеза фаговых частиц в бактерии и выход фага из нее вызываются рядом внешних агентов, многие из которых являются мутагенными.

Фаги, как правило, имеют двунитчатую спиральную структуру ДНК и весьма разнообразную по химическому составу белковых Молекул оболочку. Лишь некоторые фаги (фХ-174) содержат однонитчатую структуру ДНК, однако в момент репликации у них молекула ДНК двунитчатая.

Среди животных вирусов известны такие, которые имеют ДНК, и такие, которые имеют РНК (например, вирусы, вызывающие заболевание полиомиелитом).

Наиболее изученным растительным вирусом является вирус табачной мозаики (ВТМ), поражающий растения рода табак (Nicosia). Особенностью этого вируса является то, что он имеет однонитчатую молекулу РНК, свернутую в виде спирали. Она находится внутри полого цилиндра, оболочка которого состоит из одинаковых белковых молекул — субъединиц. Установлено, что в такую белковую субъединицу входит 158 аминокислот и найдена последовательность расположения их в этих субъединицах. Размножение ВТМ происходит внутри растительной клетки лишь в том случае, если вирусная частица попадает через поврежденную клеточную оболочку. Чистая РНК ВТМ способна заражать клетку и воспроизводить белок для каждой вирусной частицы за счет аминокислот хозяина.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.