Бактерии, вирусы и водоросли

Мельчайшие живые организмы - вирусы и бактерии - весьма ощутимо влияют на нашу жизнь. Некоторые из них смертельно опасны, без других невозможна жизнь человека. Водоросли, находящиеся на более высокой ступени развития, играют важную роль в пищевой цепочке.

Невидимые глазу вирусы нередко таят в себе смерть. В наше время возбудитель СПИДа - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), на счету которого миллионы жертв - стал, пожалуй, главным врагом человечества. Гораздо больше жизней уносили бы каждый год такие вирусные заболевания, как оспа, полиомиелит и бешенство, если бы человек не создал против них эффективных вакцин.

Невооруженным глазом бактерий не разглядеть, однако они присутствуют везде и всюду, в том числе на поверхности кожи и внутри организма. Среди них есть возбудители опаснейших инфекционных болезней - тифа, холеры и сальмонеллеза. В то же время, многие бактерии приносят пользу человеку, помогая переваривать пищу, превращая растительные остатки в перегной и вырабатывая некоторые пищевые продукты.

Водоросли - это более высокоразвитые организмы, обладающие многими свойствами высших растений. Будучи составной частью океанского планктона, они служат важным звеном пищевой цепочки.

Вирусы

Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, но не имеют типичной для растений и животных клеточной структуры. Ведя паразитический образ жизни, они не могут существовать вне клеток другого организма. Не принося никакой пользы человеку или животным, в царстве флоры вирусы нередко играют положительную роль. Так, вызванные вирусом желтые крапинки на листьях некоторых зеленых растений считаются особенно привлекательными, а само растение выглядит здоровым, несмотря на присутствие вируса. Под воздействием таких же вирусов появляются пестрые полосы на лепестках некоторых цветов (например, тюльпана сорта «Рембрандт»).

Вирусы бесконечно малы. Палочка вируса табачной мозаики имеет около 300 миллимикрон в длину и 18 - в диаметре. Большую часть этого существа составляет защитная оболочка - капсид - из уложенных в плотную спираль белковых молекул. Внутри находится одна-единственная спиралевидная молекула РНК (рибонуклеиновой кислоты). Белковая оболочка придает вирусу поразительную прочность и оберегает содержащую генетический материал молекулу РНК.

Встречаются и другие формы вирусов. Так, вызывающий ветрянку и опоясывающий лишай вирус герпеса имеет форму двадцатигранника, а вирус-бактериофаг состоит из головки, отростка, сокращающегося чехла и хвостовых нитей. Однако, у независимо от формы, капсид вируса всегда состоит из белковых молекул, а внутри заключено ядро - РНК или ДНК, т.е. генетический материал.Бактерии, вирусы и водоросли: Модель икосаэдрального (двадцатигранного) вируса. Его оболочка сложена белковыми молекулами, а в ядре - одна молекула РНК или ДНК.

Размножение вирусов

Проникнув в тело бактерии, вирус сбрасывает белковую оболочку и высвобождает РНК. Молекула РНК выдает клетке-хозяину команду вырабатывать особый фермент, который, в свою очередь, закладывает основу зеркально отраженной копии молекулы РНК, пользуясь строительными материалами клетки-хозяина. Зрелый «негатив» отделяется от изначального «позитива» и далее служит шаблоном для новых «позитивов». Затем эти «позитивы» обрастают защитной белковой оболочкой, образованной из аминокислот и протеинов клетки-хозяина. В способах размножения вирусов возможны варианты. К примеру, есть вирусы, имеющие в ядре ДНК вместо РНК, по-разному формируется белковая оболочка (у некоторых ее вообще нет), но все вирусы размножаются за счел тканей клетки-хозяина.

Передача вируса

Вирусы не имеют собственных двигательных органов и странствуют от хозяина к хозяину разными путями. Многие вирусы животных передаются с мельчайшими капельками влаги при чихании или кашле и поглощаются клетками, словно кусочки пищи. Некоторые проникают в организм путем прямого попадания в кровоток - например, желтую лихорадку распространяют насекомые-кровососы. Что касается таких вирусов, как ВИЧ, то они передаются вместе с жидкостями организма, в том числе кровью и спермой. К новому хозяину они могут попасть в случае инъекции нестерильным шприцом или при контакте зараженной жидкости с открытой ранкой.

Вирусы растений обычно проникают через поврежденные ткани, а многие виды распространяются тлей и другими насекомыми, сосущими соки растений.

Бактерии

Хотя некоторые бактерии вызывают тяжелые болезни, многие из них приносят огромную пользу. Они ускоряют разложение и переработку мертвой органики, расщепляют клетчатку в рубце (отделе желудка) коров, овец и коз, а также применяются для биологической очистки канализационных стоков. С их помощью протекают процессы гниения в садовом компосте, без них невозможно производство сыра, сливочного масла, уксуса и йогурта. В мелких узелках на корнях бобовых растений живут бактерии, преобразующие атмосферный азот в усвояемую форму.

Бактерии живут повсюду - снаружи и внутри животных и растений, в океанских глубинах, почве, воздухе, которым мы дышим, и верхних слоях атмосферы. Их находят даже на камнях, омываемых кипящими водами подземных источников.

Среди великого разнообразия бактериальных форм назовем несколько важнейших: сферические (кокки), палочковидные (бациллы), в форме запятой (вибрионы) и спиралевидные (спириллы). Бактерии имеют белковую оболочку, образующую защитный слой вокруг клеточного содержимого, которое, в отличие от клеток высших растений, не сгруппировано в специализированных структурных элементах (органеллах). Такие функции, как дыхание, фотосинтез, секреция и выделение, выполняет вся клетка, а не отдельные элементы. К тому же, ядро бактерии не является четко ограниченной структурой, заключенной в собственную оболочку.Бактерии, вирусы и водоросли: Формы бактерий разнообразны. Важнейшие из них - сферические (кокки), палочковидные (бациллы), в форме запятой (вибрионы) и спиралевидные (спириллы).

Размножение бактерий

Бактерии размножаются несколькими способами. При самом простом из них - делении - вначале нуклеиновые кислоты разделяют генетический материал, образуя единое кольцо, или неофор. Затем оно тоже распадается надвое, и вся бактерия делится на две одинаковые дочерние клетки.

При трансформации клетка распадается, высвобождая генетический материал, часть которого подбирает соседняя неповрежденная клетка. При этом она приобретает некоторые характеристики погибшей клетки.

При так называемой конъюгации происходит процесс, похожий на половое размножение. «Мужская» клетка образует тонкую полую нить, по которой часть наследственного материала поступает в «женскую» бактерию. В итоге появляется клетка, обладающая характеристиками обоих «родителей».

Водоросли

Водоросли - это низшие водные или полуводные растения, обитающие в прудах, озерах, ручьях и океанах, или на увлажненных участках суши. Вместе с мелкими животными они образуют океанский планктон и служат главным источником питания рыб. Некоторые водоросли представляют собой одноклеточные организмы не более 0,01 мм. в диаметре, другие огромны и сложны по строению. Некоторые виды морских водорослей достигают длины 100 м.

Водоросли - довольно пестрая группа растений, которые классифицируются по таким характеристикам, как пигментация и состав клеточных оболочек.

В мире существует около 20 тысяч видов водорослей. Они находят приют и в полярных льдах, и в горячих источниках, где вода - крутой кипяток, и в жесткой воде, и даже в соленой рапе.

Строение водорослей

Все клетки водорослей имеют хроматофоры, содержащие различные пигменты. Важнейший из них - зеленый хлорофилл - присутствует в хроматофорах, именуемых хлоропластами. Форма и количество хлоропластов у разных водорослей различны. Так, у хлореллы один-единственный, похожий на чашечку хлоропласт. У спирогиры многочисленные хлоропласта соединены в длинные спиральные ленты. У других водорослей они имеют форму блюдечек или звездочек. Каждой группе водорослей присущ свой диапазон пигментов в особой комбинации, благодаря чему существуют группы бурых, зеленых, красных и сине-зеленых водорослей. Некоторые виды в симбиозе с грибами образуют лишайники.Бактерии, вирусы и водоросли: Тонкие нити сине-зеленой водоросли (Stigonema), увеличенные в 200 раз. Они содержат зеленый пигмент хлорофилл и получают энергию в процессе фотосинтеза.Одноклеточные водоросли вроде хлореллы состоят всего из одной клетки, где внутри оболочки находится носитель генетического материала - ДНК (нуклеус) - и содержащие хлорофилл хлоропласты. Некоторые одноклеточные водоросли способны передвигаться с помощью жгутиков.

Многоклеточные водоросли состоят из множества нитей, образующих разнообразные по форме слоевища, что хорошо видно на примере морских водорослей.

Размножение водорослей

Водоросли размножаются разными способами. У одних оно происходит вегетативным путем (фрагменты слоевищ отпадают и дальше растут самостоятельно).

Одноклеточные водоросли обычно размножаются путем деления точно также, как некоторые бактерии.

Неполовое размножение высших водорослей происходит с помощью спор, образующихся из материнской клетки. У некоторых спор имеются жгутики, придающие им подвижность (зооспоры).

Конъюгация происходит так же, как у бактерий. У более сложных водорослей вроде фукуса половое размножение происходит более замысловатым способом. У большинства видов фукуса мужские и женские репродуктивные органы появляются на разных растениях, хотя иногда встречаются и на одном. Появившиеся весной мужские (антеридии) и женские (оогонии) репродуктивные органы выбрасывают свои клетки в воду, когда их накрывает приливная волна. Мужские гаметы с помощью жгутиков сближаются и сливаются с неподвижными яйцеклетками. Оплодотворенная яйцеклетка вначале обволакивается клеточной стенкой, а позднее прорастает, дав начало новому растению.