Размер бактерий в микронах

ГЛАВА 3. РАЗМЕРЫ МИКРООРГАНИЗМОВ

Как показывает само название, объекты, относимые к микроорганизмам, были выделены по признаку их малых размеров. Если принять за критерий границу видимости невооруженным глазом, равную 70—80 мкм5, то все объекты, которые лежат за пределами этой границы, можно отнести к микроорганизмам. Мир микроорганизмов — это преимущественно мир одноклеточных форм. Диапазон размеров микроорганизмов велик (табл.2). Величина самых крупных представителей микромира, лежащих на границе видимости невооруженным глазом, приблизительно 100 мкм (некоторые диатомовые водоросли, высшие протисты). На порядок ниже размеры одноклеточных зеленых водорослей и клеток дрожжей, еще ниже размеры, характерные для большинства бактерий. В среднем линейные размеры бактерий лежат в пределах 0,5–3 мкм, но есть среди бактерий свои "гиганты" и "карлики". Например, клетки нитчатой серобактерии Beggiatoa alba имеют диаметр до 50 мкм; Achromatium oxaliferum, считающийся одним из крупных бактериальных организмов, имеет в длину 15—100 мкм при поперечнике примерно 5—33 мкм, а длина клетки спирохеты может быть до 250 мкм.

Таблица 2. Размеры различных объектов

Объект Линейные размеры, мкм*
Одноклеточные эукариоты
Некоторые диатомовые водоросли и высшие протисты 100
Зеленая водоросль Chlorella 2-10
Клетка дрожжей Saccharomyces 6-10
Прокариотные организмы
Крупные
Achromatium oxaliferum 5-33х15-100
Beggiatoa alba 2-10х1-50
Cristispira pectinis 1,5х36-72
Macromonas mobilis 6-14х10-30
Thiovulum majus 5-25
Spirochaeta plicatilis 0,2-0,7х80-250
Обычные
Bacillus subtilis 0,7-0,8×2-3
Escherichia coli 0,3-1х1-6
Staphylococcus aureus 0,5-1,0
Thiobacillus thioparus 0,5х1-3
Rickettsia prowazeki 0,3-0,6×0,8-2
Мелкие
Mycoplasma mycoides 0,1х0,25
Bdellovibrio bacteriororus 0,3×1,2
Haemobarfonella muris 0,1×0,3-0,7
Wolbachia melophagi 0,3х0,6
Вирусы
Крупные
табачной мозаики 0,02×0,3
коровьей оспы 0,26
гриппа 0,1
фаг Т2 0,06×0,2
Мелкие
0Х174 0,025
желтой лихорадки 0,022
вирус-сателлит 0,018
Толщина ЦПМ бактериальной клетки 0,01
Рибосома 0,018
Молекула глобулярного белка
крупная 0,013
мелкая 0,004

Самые мелкие из известных прокариотных клеток — бактерии, принадлежащие к группе микоплазм. Описаны микоплазмы с диаметром клеток 0,1–0,15 мкм. Поскольку молекулы всех соединений имеют определенные физические размеры, то, исходя из объема клетки с диаметром 0, 15 мкм, легко подсчитать. что в ней может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществляться около 100 ферментативных реакций. Минимальное число ферментов, нуклеиновых кислот и других макромолекулярных компонентов, необходимых для самовоспроизведения теоретической "минимальной клетки", составляет, по про веденной оценке, около 50. Это то, что необходимо для поддержания клеточной структуры и обеспечения клеточного метаболизма. Таким образом, в группе микоплазм достигнут размер клеток, близкий к теоретическому пределу клеточного уровня организации жизни. Мельчайшие микоплазменные клетки равны или даже меньше частиц другой группы микроскопических организмов — вирусов.

Если бактериальные клетки обычно можно увидеть в световой микроскоп, то вирусы, размеры большинства которых находятся в диапазоне 16–200 нм, лежат за пределами его разрешающей способности. Впервые наблюдать вирусы и выяснить их структуру удалось после изобретения электронного микроскопа. По своим размерам вирусы занимают место между самыми мелкими бактериальными клетками и самыми крупными органическими молекулами. Размер частиц вируса-сателлита (18 нм) и величина крупной молекулы глобулярного белка (13 нм) близки. Таким образом, если раньше между известными биологам организмами и неживыми молекулами химиков существовала пропасть, то теперь этой пропасти нет: она заполнена вирусами.

Размеры всех живых организмов, выраженные в одних единицах, например в ангстремах, располагаются в диапазоне от 102 (самые мелкие вирусы) до 1011 (размеры кита). Если за границу, разделяющую микро- и макромиры, принять предел видимости невооруженным глазом, т. е. приблизительно 106Å. то, как можно видеть из приведенных значений, на долю микромира приходится огромный диапазон величин.

Краткое рассмотрение различных представителей микромира, занимающих определенные "этажи" размеров, показывает. что, как правило, величина объектов определенно связана с их структурной сложностью. Нижний предел размеров свободноживушего одноклеточного организма определяется пространством, требуемым для упаковки внутри клетки аппарата, необходимого для независимого существования. Ограничение верхнего предела размеров микроорганизмов определяется, по современным представлениям, соотношениями между клеточной поверхностью и объемом. При увеличении клеточных размеров поверхность возрастает в квадрате, а объем — в кубе, поэтому соотношение между этими величинами сдвигается в сторону последнего. У микроорганизмов по сравнению с макроорганизмами очень велико отношение поверхности к объему. Это создает благоприятные условия для активного обмена между микроорганизмами и внешней средой. И действительно, метаболическая активность микроорганизмов, измеренная по разным показателям, в расчете на единицу биомассы намного выше, чем у более крупных клеток. Поэтому представляется закономерным, что низшие формы жизни могли возникнуть и в настоящее время могут существовать только на базе малых размеров, так как последние создают целый ряд преимуществ, обеспечивающих жизнеспособность этим формам жизни.

М.В.Гусев, Л.А.Минеева © 1992-2001
Кафедра клеточной физиологии и иммунологии биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова © 2000-2001

Страница обновлена 09.09.01
Оформление: А.В.Киташов

Бактерии могут иметь большой набор форм и размеров (или морфологий). За размером бактериальные клетки обычно в 10 раз меньшие, чем клетки эукариотов, имея только 0,5-5,0 м в своем самом большом размере, хотя гигантские бактерии, такие как Thiomargarita namibiensis и Epulopiscium fishelsoni, могут вырастать до 0, 5 мм в размере и быть видимыми невооруженным глазом.

Размеры микроорганизмов

Наименьшими свободноживущими бактериями являются микоплазмы, члены рода Mycoplasma, лишь 0,3 м в длину, приблизительно уровне за размером самым большим вирусам.

Мелкий размер важный для бактерий, потому что он приводит к большому соотношению объема к площади поверхности, которая ускоряет транспорт питательных веществ и выделения отходов. Низкое соотношениях объема к площади наоборот ограничивает скорость метаболизма микробу. Причина для существования больших клеток неизвестная, хотя кажется, что большой объем используется прежде всего для хранения дополнительных питательных веществ.

Однако, существует и наименьший размер свободноживущей бактерии. Согласно теоретическим подсчетам, сферическая клетка диаметром меньше 0,15-0,20 мкм становится неспособной к самостоятельному воспроизведению, поскольку в ней физически не помещаются все необходимые биополимеры и структуры в достаточном количестве.

Недавно были описанные нанобактерии (и похожие нанобы и ультрамикробактерии), что имеют размеры меньше «допустимых», хотя факт существования таких бактерий все еще остается под вопросом. Они, в отличие от вирусов, способные к самостоятельному росту и размножению, но требуют получения ряда питательных веществ, которые они не могут синтезировать, из среды или от клетки-хозяина.

Размеры микробов и вирусов

Известный ботаник Карл Линней в конце XVIII века ввел систему классификации животных и растений, которая служит и до настоящего времени. Однако даже Линней не смог разобраться в мире бесконечно малых существ и отнес их в сборную группу, названную им хаосом.

Микробы – это в основном одноклеточные бесхлорофилльные организмы прокариотического типа.

По форме различают шаровидные, палочковидные и извитые микробы. Между этими группами имеются многочисленные и часто незаметные переходы. Большая часть относится к группе бактерий.

С линнеевских времен прошло немало лет.

Первозданный микробный хаос постепенно упорядочился. Оказалось, что и у микробов можно найти признаки, столь же типичные для каждого из них, как, скажем, окраска надкрылий для жука-кузьки. Но кое в чем хаос еще остался — ив первую очередь в самом названии «микроб».

Оно происходит от двух греческих слов: «микрос» — малый и «биос» — жизнь. Если так, то к микробам можно сопричислить все живые существа, которые едва заметны или вовсе незаметны для невооруженного глаза.

Тогда наибольший размер микроба — 1/10 — 1/20 доля миллиметра (в 2—3 раза меньше, чем точка на этой странице). В микробиологии принято производить измерения в тысячных долях миллиметра — микронах, и в тысячных долях микрона — миллимикронах.

Следовательно, размер заметного (особенно, когда он подвижен) невооруженным глазом микроба до 50 микрон.


Выращивание микробов для тестирования на них антибиотиков. Фото: Nathan Reading

Многие простейшие (инфузории, амебы) имеют довольно сложное строение и достигают нескольких сот микрон. Ими занимается особая наука, называемая протистологией, которая уже давно отделилась от микробиологии.

Среди простейших есть настоящие гиганты, например раковинные амебы, раковинки которых такой же величины, как и у мелких улиток. Но не будем задерживаться на этом классе мельчайших живых существ.

Хоть они и мельчайшие, но все же во много раз больше, чем любой микроб.

Отдельную бактерию простым глазом не увидишь. Правда, есть так называемые серобактерии, которые образуют нити длиной в десятки сантиметров, но это исключение. А правило таково: размер бактерии колеблется около величины в два микрона. Для этой величины уже не найдешь подходящего наглядного сравнения: такая бактерия меньше типографской точки в 250—500 раз.

Итак, существа, которых биологи прошлых лет относили в одну группу (точь-в-точь, как мы называем букашкой и муравья, и тлю, и жучка-короеда), даже по размерам сильно отличаются друг от друга.

Крупная инфузория в 400—500 микрон почти в сто тысяч раз больше вируса.

Еще Д, И. Ивановский получил вирус табачной мозаики в форме кристаллов.

Кристаллическое живое существо! Это казалось настолько странным, что многие ученые только на этом основании отвергали возможность признания вирусов живыми, считая их химическим веществом.

А тем не менее ничего странного в этом нет. Размеры вирусов настолько малы, что в формировании их облика огромную роль играют межмолекулярные силы. Они-то и заставляют химически однородные вирусы образовывать кристаллы из живых существ. Кристаллы, которые живут!

Долгое время считалось, что такие кристаллы могут образовывать только вирусы растений, но затем удалось провести также кристаллизацию живой материи из вирусов животных и людей.

3.3. Размер бактерий

На первом совещании по вопросам происхождения жизни, которое состоялось в Москве, американский ученый лауреат Нобелевской премии Уэндел М. Стенли демонстрировал кристаллы, полученные из вирусов полиомиелита.

Каковы же размеры вируса? Понятие о «среднем росте» ввести для вирусов довольно затруднительно: в мире невидимых есть свои великаны и свои карлики.

Обычно размеры микробов измеряются микронами (микрон – это одна тысячная миллиметра), а для вирусов используют еще в 1000 раз более мелкую единицу измерения – миллимикрон.

По сравнению с копейкой вирус выглядит таким же маленьким, как сама монета по сравнению с футбольным полем стадиона «Динамо» в Москве. Микробы, возбуждающие возвратный тиф, имеют размеры 10–12 микронов, безвредный микроб «чудесная палочка» – чуть меньше микрона. А вот вирус клещевого энцефалита имеет величину в 30 миллимикронов, вирус табачной мозаики в два раза меньше, размеры вирусов гриппа не превышают 120 миллимикронов, а вирус «крошка», возбуждающий ящур, равен примерно 8 миллимикронам.

Между тем самое крупное млекопитающее — синий кит, величиной в 30 метров — длиннее четырехсантиметровой землеройки-малютки всего в 750 раз.

Значит, в наших руках уже есть один признак, который поможет нам навести порядок в мире микробов.

По форме и по строению микробы отличаются друг от друга, пожалуй, не меньше, чем по величине. Несомненно, самые красивые и причудливые из них это простейшие, особенно инфузории.

Шаровидные микробы — кокки в форме единичных шариков, или шариков, сцепленных между собой в цепочку — стрептокков, или шарики сцепленных по четыре — тетракокки; из 8 клеток расположенных в два яруса один над другим — сарцины; в виде гроздей винограда — стафилоккоки.

Палочковидные или цилиндрические формы принято делить на бактерии и бациллы.

Все палочковидные формы, не образующие спор, называются бактериями, а образующие споры-бациллыами. Парные соединения клеток- диплобактерии или диплобациллы, соединенные в цепочки- стрептобактерии или стрептобациллы.
Извитые или изогнутые, бактерии различаются по длине, толщине и степени изогнутости.
Палочки, изогнутые в виде запятой называют вибрионами. палочки с одним или несколькими завитками – спириллами, а с многочисленными завитками наподобие длинной спирали- спирохеты.
Размеры бактерий очень малы.

В среднем диаметр тела б. бактерий 0,5 — 1 мкм. (микрон), а длина 1-5 мкм. Масса бактериальной клетки — 0,004 г. Формы тела бактерий, как и размеры, может изменяться под влиянием условий развития.



Недавно на портале maminuklubs.lv одна из мамочек задала вопрос, какова же разница между микробами, бациллами, бактериями и вирусами. Мамин Клуб связался с Центром по контролю и профилактике заболеваний Латвии, чтобы дать полный ответ на этот вопрос. Итак, что же нам ответили специалисты центра.

Что такое микробы, бактерии, бациллы и вирусы?

Все вышеперечисленное является микроорганизмами, которых называют так же микробами.

Одни из главных микробов это вирусы.

Вирусы это мельчайшие микроорганизмы, которые могут размножаться только в живой клетке. Вирусы это паразиты со сравнительно простым строением: его внутренность это нуклеокапсид, который состоит из нуклеиновой кислоты. После попадания в клетку вирус теряет свою оболочку, а нуклеиновая кислота управляет процессами в клетке. Клетка начинает производить новые составляющие, необходимые для построения нового вируса, а потом сама умирает, в свою очередь вновь образовавшиеся вирусы внедряются в другие клетки, и процесс образования вируса начинается снова.

Хочется подчеркнуть и то, что антибиотики на вирусы не действуют.

В основном вирусы вызывают часто встречаемые заболевание, такие как грипп и инфекции дыхательных путей, кишечные инфекции (рота и норавирусы), гепатит А, так называемые детские болезни – ветрянку, корь, свинку и другие тяжелые инфекционные заболевания, такие как полиомиелит, энцефалит, гепатиты В и С, СПИД, геморрагические лихорадки и так далее.

Бактерии это одноклеточные организмы, которые очень просты – у  них нет ядра, и они обычно содержат только одну хромосому.

Бактерии находятся везде — в почве, воде, воздухе, на фруктах, в организме животных и людей.

В нашем организме триллионы бактерий, которые сосредоточены в основном в пищеварительном тракте. Они помогают переварить пищу, а также являются главным источником витамина К, необходимого для свертывания крови. В отличие от вирусов, бактерии могут жить и размножаться в организме человека или животного, а также во внешней среде при наличии благоприятных условий.

Только 300 из 4600 известных видов бактерии считаются патогенными, но все же бактерии вызывают множество различных заболеваний у растений, животных и людей.

Среди патогенных бактерий, которые угрожают жизни человека туберкулез, дифтерия, столбняк, менингит, кишечные инфекции (сальмонеллез, дизентерия, кампилобактериоз), различные сексуально трансмиссивные заболевания, некоторые виды пневмонии, а также кариес.

Очень опасными инфекциями являются чума, холера, брюшной тиф.

Протозои или одноклеточные, также как и бактерии, одноклеточны организмы, но в некоторых случая имеющие больше одного ядра. К ним относятся амебы и трипаносомы, а также паразиты, вызывающие малярию. Примерно третья часть одноклеточных являются паразитами, а всего их насчитывают около 10 тысяч, но лишь небольшая часть вызывает заболевания у человека.

Грибки также могут вызывать заболевания.

У этих организмов есть ядро, и, свиваясь тонкими нитями, они образуют мицелий. На данный момент самые распространенные грибки, те которые относятся к деформации кожного покрова, к примеру, инфекция грибка на ногах и кандидоз. Более тяжелые грибковые инфекции угрожают людям с очень сильно ослабленной иммунной системой вследствие недостаточного питания, рака, употребления сильных медикаментов и вирусных инфекций.

Как и при каких условиях все эти микроорганизмы воздействую на наше здоровье?

Что касается инфекционных заболеваний – их может возбуждать один вид микроорганизмов (простая инфекция) или несколько (смешанная инфекция).

Процесс инфицирования начинается с того момента, как возбудитель попал в человеческий организм. Процессы жизнедеятельности микроорганизмов и их размножение стимулируют защитные реакции организма: вырабатываются антитела, возникают аллергии, развивается иммунитет.

Случается, что микроорганизм-возбудитель заболевания может находиться в организме человека в неактивном состоянии, и сам человек может  чувствовать себя здоровым, но при наличии неблагоприятных условий (переутомление, переохлаждение, неполноценное питание) могут открыться патогенные особенности микроорганизма, и человек может заболеть (аутоинфекция).

Мир микроорганизмов крайне богат и многообразен, и их роль в природе велика.

Микроорганизмы широко распространены в природе и активно участвуют в обмене веществ. Они находятся повсюду, в том числе на предметах окружающей вас среды.

Тем не менее, у каждого микроорганизма есть свой метод выживания. Вирусы вне живого организма размножаться не могут, и многие из них во внешней среде могут выжить небольшой отрезок времени.

Например, вирус гриппа может жить несколько часов, вирусы гепатита — несколько дней, вирус полиомиелита в воде может сохраняться более длительный период времени.

Жизнеспособность и способность бактерий к размножению во внешней среде зависит от особенностей конкретной бактерии. Бактерии  не только выживают, они могут и размножаться в окружающей среде в зависимости от подходящей им температуры, влажности, количества кислорода и питательных веществ.

Отдельные бактерии при неблагоприятных условиях могут образовывать споры (Сибирская язва, бактерия ботулизма, палочки столбняка), которые могут сохраняться долгие годы.

Микроорганизмы гибнут под воздействием высоких, реже низки температур, высыхая, от химических средств, содержащих хлор или спирт, УФ лучей.

Размеры микроорганизмов.

Поэтому очень часто активность того или иного заболевания зависит от времени года.

Помимо этого микроорганизмы могут вырабатывать сопротивляемость к употребляемым лекарствам (антибиотики, противовирусные препараты), что называется резистентность. Такое обычно случается, когда противомикробные препараты применяются необоснованно, бесконтрольно и без назначения врача.

Это делает лечение отдельных болезней более затруднительными и создает необходимость в поиске новых медикаментов.

Большое значение в борьбе с микробами имеет профилактика — личная гигиена и гигиена окружающей среды, а также иммунизация.

Будьте здоровы!

Специалисты Центра по контролю и профилактике заболеваний Латвии

Мамин Клуб оставляет при себе право использовать добавленное содержание по своему усмотрению

Вам также может понравиться

Об авторе admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *