Естествознание. Базовый уровень. 11 класс - [33]
Многие прокариоты являются аэробами, т. е. им для жизнедеятельности необходим кислород. Однако существуют и анаэробные бактерии, для которых кислород губителен. Это возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма. Обычно споры этих бактерий находятся в почве, где не проявляют признаков жизни. Попадая в благоприятные условия, споры активизируются, и бактерии начинают размножаться, выделяя при этом чрезвычайно опасные для человека токсины. Сильнейшим из известных ядов для человека является токсин ботулизма: его смертельная доза составляет менее 0,000001 г.
Рис. 53. Формы прокариотических клеток: А – цепочки кокков (стрептококки); Б – бациллы; В – спириллы
Отравление ботулизмом обычно происходит при употреблении недостаточно хорошо отмытых от почвы продуктов (огурцов, грибов), законсервированных в домашних условиях. Кипячение не убивает споры этого микроорганизма, а его последующее размножение в закупоренных без доступа воздуха сосудах приводит к образованию смертельного для человека токсина. Почти так же опасно отравление столбнячным токсином, возбудитель которого поступает в организм через загрязнённые раны.
По типу питания бактерии подразделяют на сапрофитов и паразитов. Первые – это в основном бактерии гниения. Они выполняют очень важную роль в биосфере, минерализуя органические остатки, т. е. превращая мёртвую органику в минеральные соли. Эти соли впоследствии используются растениями. Огромная роль в биосфере принадлежит также азотфиксирующим бактериям, способным улавливать из атмосферы газообразный азот и превращать его в соединения, которые тоже усваиваются растениями.
Другую группу составляют бактерии, паразитирующие на живых организмах, в частности на человеке. Некоторые из них вырабатывают токсичные вещества и могут вызывать такие опасные болезни, как туберкулёз, дизентерия, брюшной тиф, чума, холера, сибирская язва. В Средние века, когда ещё не существовало эффективных мер для обеззараживания продуктов и предметов быта и не было соответствующего лечения, от чумы или холеры иногда вымирали целые города.
Рис. 54. Деление прокариотической клетки
Прокариоты размножаются путём простого деления (рис. 54). ДНК нуклеоида удваивается, после чего клетка делится пополам в поперечном направлении. В благоприятных условиях бактериальная клетка делится каждые 20 минут. Иногда у бактерий наблюдаются примитивные виды полового процесса, при котором часть ДНК одной клетки переносится в другую клетку. В результате происходит пере комбинация генетического материала, что, в частности, приводит к увеличению устойчивости бактерий к неблагоприятным условиям, например к действию антибиотиков.
Существуют организмы, вообще не имеющие клеточного строения. Их называют вирусами (от лат. «вирус» – яд). Вирус состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключённой в белковую оболочку – капсид (рис. 55). Вирусы могут размножаться только внутри других, прокариотических или эукариотических, клеток, поэтому все они являются паразитами бактерий, растений, грибов или животных, включая человека.
Рис. 55. Вирусы: схемы строения и электронные фотографии
Вирусы, паразитирующие на бактериях, называют бактериофагами или просто фагами.
Малые размеры (от 30 до 500 нм) позволяют вирусам проникать через поры фильтров, которые обычно задерживают бактерии. Поэтому они и получили своё название, так как вначале было не ясно, являются возбудители ряда болезней организмами или ядами. Для размножения вирус должен проникнуть внутрь клетки. Иногда он входит в неё целиком – вместе с капсидом, а иногда, действуя подобно шприцу, впрыскивает через мембрану свою нуклеиновую кислоту, которая взаимодействует с генетическим аппаратом поражённой клетки (рис. 56). В результате клетка начинает производить те нуклеиновые кислоты и белки, которые требуются не ей, а вирусу. Образовавшиеся в клетке вирусы разрывают мембрану и начинают заражать соседние клетки. Для того чтобы избежать заражения, клетки способны синтезировать специальное вещество – интерферон.
Вирусы, так же как и бактерии, являются возбудителями многих болезней человека. Вирусными заболеваниями являются грипп, корь, ветряная оспа, краснуха, коклюш и др. Основная трудность лечения вирусных заболеваний заключается в том, что на вирусы не действуют антибиотики. К наиболее опасным вирусным заболеваниям относится натуральная (или, как её называли раньше, чёрная) оспа. От неё, так же как от чумы и холеры, раньше вымирали целые города. Резко снизить, а затем и вовсе уничтожить оспу удалось с помощью вакцинации.
В конце XVIII в. было обнаружено, что у лошадей и коров встречается болезнь, напоминающая человечью оспу, но протекающая в гораздо более лёгкой форме. Доярки часто перебаливали коровьей оспой и после этого не заражались натуральной. Обращал на себя внимание также интересный факт, что в кавалерии заболеваемость оспой была значительно ниже, чем в пехоте. Первые опыты по прививке оспы провёл английский врач Эдвард Дженнер (1749–1823) (рис. 57).
