Mir__mikroorganizmov_obschie__priznaki__ i (Комплект полезных материалов по микробиологии)

Мир микроорганизмов, общие признаки и разнообразие

Мир микроорганизмов включает любой организм микроско­пических размеров, поэтому понятно, что термин «микроорга­низм» не имеет таксономического смысла. Микроорганизмы встре­чаются в самых разных таксономических группах, причем другие члены этой группы могут быть и макроорганизмами (например, водоросли и грибы).

Микроорганизмы — это самая обширная по количеству пред­ставителен группа, члены которой повсеместно распространены. У микроорганизмов встречаются все известные типы обмена ве­ществ, Именно микроорганизмы были первыми живыми существа­ми на нашей планете, которые и сформировали ее облик.

МО-прокариотические организмы — бактерии и археи, а также эукариоты — простейшие, микроско­пические водоросли, низшие грибы.

Подавляющее большинство МО-одноклеточные. Устройство клетки разнообразное. Предпочитают существовать в виде скоплений, агрегатов, колоний.

Микроорганизмы населяют все экологические ниши и живут там, где развиваются животные и растения, а также во многих других ареалах, в которых не могут развиваться другие живые орга­низмы — при высоких (до 113°С) и низких (до -36 °С) темпера­турах, высоких (до 1 400 атм) давлениях, при полном отсутствии кислорода, в условиях высокой солености (в насыщенных раство­рах NaCl), при высокой кислотности (рН 0—1) и щелочности (рН до 11). Микроорганизмы-прокариоты могут развиваться в скальных породах на глубине до 6 км. на вершинах высоких гор (6 — 7 км), в безводных пустынях, на поверхности зданий, соору­жений и памятников. Споры микробов чрезвычайно устойчивы, они могут выдерживать условия космического пространства и вы­живать в течение 20 — 30 млн лет (например, в кишечнике пчелы, замурованной в кусочке янтаря).

Мир микробов, населяющих нашу планету, чрезвычайно разнооб­разен. Его представители различаются морфологически, а также физиологическими и биохимическими свойствами.

Общие признаки-малые размеры, присутствие сложных макромолекул(ДНК рнк), цитоплазмы, ЦПМ, наследственного материала.

Представление о месте микроорганизмов среди других живых существ эволюционировало с течением времени от отнесения их к животным или растениям до выделения в три отдельных домена (надцарства, империи). Bacteria, Archaea и Eukarya на основании анализа нуклеотидной последова­тельности 16S рРНК.

В домен Eukarya вошли все эукариотические организмы как од­ноклеточные. так и многоклеточные, включая человека. Группы, содержащие микроскопические объекты:

• водоросли («растущие в воде»), являющиеся одноклеточны­ми, колониальными или многоклеточными фототрофами, осу­ществляющими оксигенный фотосинтез. Микробиологическими объектами традиционно считаются представители красных, золо­тистых, диатомовых, эвгленовых и, конечно, зеленых водорос­лей, а также их лейкоформы, растущие в темноте и потерявшие пигменты;

• грибы, микробиологическими объектами среди которых яв­ляются низшие грибы из родов Rhizopus, PeniciIlium, Aspergillus и т.д.. а также дрожжевые анаморфы грибов:

• простейшие, которым до недавнего времени уделяли внима­ние в связи с их патогенностью для человека (малярийный плаз­модий. трипаносомы и т.д.), но сейчас показано, что при выра­щивании некоторых почвенных и водных простейших микробио­логическим способом в виде чистых культур можно получать цен­ные продукты. Например, Astasia tonga при культивировании в фер­ментере на синтетической среде дает до 20 % от общего количе­ства липидов полиненасыщенной жирной кислоты — арахидоно- вой.

Домен Bacteria включает про кар и от и чес кие микроорганизмы, имеющие типичные признаки бактерий, в частности клеточные обол о ч к и, содерж а щ ие п en т и догликан.

К сравнительно новому домену Archaca относятся микроорга­низмы, разделенные на три филума: Euryarchaeota, Crenarchaeota и Korarchaeota. Первый филум объединяет повсеместно распрост­раненные микроорганизмы. Это метаногены — строгие анаэробы, обитающие в донных осадках пресноводных зон, богатых органи­кой, или в рубце жвачных. Широко распространены также экст­ремальные галофилы, растущие при высоких концентрациях соли и способные осуществлять особый тип фотосинтеза с помощью бактериородопсина, который на свету работает как протонная помпа. Ко второму филуму относятся микроорганизмы, имеющие очень узкие и специфические места обитания. Это экстремофилы, зависящие от серных соединений, опт имумы рН и температуры ро­ста которых отличаются экстремальными значениями. Третий фи­лум зарезервирован за представителями до настоящего времени нскультивируемых прокариот, для которых, однако, известны последовательности генов, кодирующих молекулу 16S рРНК.

Кроме нуклеотидной последовательности 16S рРНК, археи отличаются от бактерий и эукарий рядом существенных призна­ков:

• строением мембран и липидов мембран. В обычных липидах глицерол связан сложноэфирной связью с жирными кислотами, а у архей — простой эфирной связью с С₂₍гСПиртом — фитано- лом. Такие эфиры могут образовывать тетрамеры (С₄₀), а цепи фитанола могут содержать гштичленные кольца. Мембрана, об­разованная из тстрамеров, более ригидна, так как у нее нет внут­реннего пространства (рис. 2). Археи могут иметь как обычные бислойныс, так и ригидные монослойные мембраны, но чем экстремальнее условия, тем больше монослойных областей нахо­дится в мембране.

Археи содержат в мембранах 7 — 30% изопреноидов (в частно­сти, сквалена). Такие же соединения находят в нефтяных отложе­ниях, что свидетельствует о древности этих микроорганизмов;

• строением клеточных стенок. У архей не найдены типичные для бактерий пептидогликановые (муреиновыс) клеточные стен­ки. Они представлены либо псевдомуреином (нет N-ацетилмура- мовой кислоты), либо белковым S-слоем (структурированным

белком, содержащим «кислые» аминокислоты, за счет чего на поверхности клетки создастся тонкий слой воды, опал кивающий ионы солей). Еще один вариант организации архей — отсутствие клеточной стенки, когда мембрана почти полностью представле­на ригидным монослоем из тетрамсров. усиленным большим ко­личеством пятичленных колец, например, как у Thermoplasma

. ■ особенностями метаболизма. У архей ДНК связана с ги с то­нам и имеет интронные участки, подобно эукариотам. В тРНК архей не найдено риботимина. РНК-полимеразы этих организмов больше похожи на эукариотические по субъединичному составу. Трансляция белка не чувствительна к хлорамфениколу (как у бак­терий), зато чувствительна к дифтерийному токсину (как у эука- рпот). У архей найдены уникальные коферменты — метаноптс- рин, метанофуран, F_42u, F_4ln (правда, метаношерин обнаружен и у факультативных метилотрофов). Автотрофная фиксация углекис­лоты у архей происходит нециклическим путем (ацетил - Ко А -путь). Галофильные археи осуществляют фотосинтез, связанный с функ­ционированием особого белка, бактериородопсина, с ретинолс-м в качестве простетической группы, по многим свойствам схожего с родопсином сетчатки зрительного органа животных.

Археи обычно существуют в экстремальных условиях и дают скудный рост. Однако в гак их местообитаниях у них мало конку­рентов, что позволило им сохраниться до настоящего времени.

0