Чем бактерии отличаются от вирусов. Отличия вирусных и бактериальных инфекций

Всем нам на уроках биологии в школе рассказывали, что такое бактерии и вирусы и чем они отличаются. Однако у большинства в памяти сохранилось лишь смутное: «это что-то заразное» и «какие-то инфекции».

Столь же глубокие познания демонстрируют и некоторые журналисты, на совести которых «вирусы туберкулеза», «бактерии гриппа», «противовирусные антибиотики» и другие несуществующие вещи.

Почувствуйте разницу

Микробы – собирательное название всех микроскопических организмов, без учета их строения и жизнедеятельности.

Строение

Бактерии – это настоящие клетки. У них имеется все необходимое для выработки энергии, синтеза необходимых для жизнедеятельности веществ, а также для размножения. Вот только ядра у бактерий нет – генетический материал находится прямо в цитоплазме (внутриклеточной жидкости).

Вирусы – самая примитивная форма жизни, стоящая на границе между живой и неживой природой. Они состоят лишь из генетического материала (ДНК или РНК), «упакованного» в белковую оболочку.

Происхождение вирусов до конца не выяснено. Господствующая в настоящее время гипотеза гласит, что они когда-то были частями генома клеточных организмов. Эти части впоследствии «сбежали» из клеток-хозяев, чтобы начать существование за счет других организмов.

Жизнедеятельность

Вирусы

Вирусная частица не способна размножаться самостоятельно – для этого ей необходимы клетки организма-хозяина. О питании речь вообще не идет: собственного метаболизма у вируса нет.

Итак, белковая оболочка вирусной частицы прикрепляется к мембране чужой клетки. Чаще всего для каждого вируса это клетка определенного вида. Например, вирус гриппа предпочитает прикрепляться к эпителию слизистых оболочек (особенно трахеи), вирус простого герпеса – к нервной ткани, а вирус иммунодефицита человека – к иммунным клеткам.

Наиболее известные вирусные инфекции: грипп и другие ОРВИ, герпетические инфекции, ВИЧ-инфекция, корь, краснуха, паротит («свинка»), оспа, геморрагические лихорадки, клещевой энцефалит, полиомиелит, вирусные гепатиты и др.

Наиболее известные бактериальные инфекции: туберкулез, тифы и большинство кишечных инфекций, чума, холера, сибирская язва, дифтерия, коклюш, столбняк, лепра (проказа), сифилис, гонорея, гнойные инфекции и другие.

Некоторые воспалительные заболевания, например, пневмония или менингит, могут вызываться как вирусами, так и бактериями. Течение заболевания и необходимое лечение зависит от вида возбудителя.

Прикрепившись к клеточной мембране, вирус «вводит» свой генетический материал внутрь клетки-хозяина. Там вирусная ДНК или РНК «размножается» с помощью «хозяйских» ферментных систем, а на ее матрице клетка начинает синтезировать вирусные белки. Из нуклеиновых кислот и белков происходит сборка новых вирусных частиц и их высвобождение путем разрушения клетки-хозяина. «Новорожденные» вирусы поражают все новые и новые клетки, вызывая прогрессирование заболевания, и выделяются в окружающую среду, заражая новых «хозяев».

Бактерии

Бактерии могут размножаться самостоятельно (чаще всего путем деления) и имеют свой собственный обмен веществ. Они используют «хозяина» лишь как продукт питания и благодатную среду для жизни и размножения. При этом они повреждают («переваривают») клетки и ткани своими ферментами и отравляют организм продуктами жизнедеятельности – токсинами. Все это приводит к развитию заболевания.

Некоторые бактерии необходимы для нормального функционирования человеческого организма – их называют симбиотической флорой. Обитая в кишечнике, они участвуют в переваривании пищи, выработке витаминов и защите от кишечных инфекций. На коже, в ротовой полости и во влагалище они подавляют рост своих болезнетворных «собратьев».

Это лечится

Незнание разницы в строении и жизнедеятельности между вирусами и бактериями приводит к нескольким распространенным заблуждениям.

Заблуждение 1. Вирусную инфекцию можно вылечить антибиотиками

На самом деле. Это не так. Антибиотики нарушают процессы построения клеточной стенки, синтеза нуклеиновых кислот и белка или обмена отдельных веществ. Поскольку у вирусов нет клеточной стенки, метаболизма и собственных систем синтеза, они устойчивы к действию антибиотиков. Лекарства этой группы используются только для лечения бактериальных инфекций.

Заблуждение 2. Вирус, вызвавший заболевание, можно целенаправленно уничтожить

На самом деле . Не все так просто. Даже иммунные силы организма не в состоянии «очистить» клетку от вируса. Они могут разрушить лишь те вирусные частицы, которые уже попали в организм, но еще не оказались внутри клетки. Когда вирусный геном проник сквозь клеточную мембрану, единственный способ борьбы с ним – уничтожение всей клетки с последующим поглощением и перевариванием выделившихся вирусов иммунными клетками.

Некоторые вирусы, попав в организм человека, находятся в нем постоянно на протяжении всей человеческой жизни. Такими свойствами обладают, например, герпесвирусы, папилломавирусы и ВИЧ. В своем жизненном цикле они чередуют фазу активного размножения, которая проявляется обострением заболевания, и латентную, «дремлющую» фазу, когда вирус находится в пораженных клетках, ничем себя не проявляя. В латентном состоянии вирус не доступен ни для иммунной системы, ни для лекарственных препаратов, поэтому заявления изготовителей и распространителей «чудесных» биодобавок о полном искоренении вирусов являются заведомо ложными.

Заблуждение 3. Лекарств от вирусной инфекции не существует

На самом деле. Они есть. Большинство противовирусных препаратов действуют по одному из трех механизмов.

Первый – стимуляция собственных защитных сил организма к борьбе с вирусом. Так действуют, например, «Арбидол» и «Циклоферон».

Второй – нарушение структуры новых вирусных частиц. Подобного рода лекарственные препараты представляют собой измененные аналоги азотистых оснований, служащих материалом для синтеза нуклеиновых кислот. Из-за структурного сходства они встраиваются в ДНК или РНК размножающегося в клетках вируса, делая новые вирусные частицы дефектными, неспособными к поражению новых клеток. Пример такого препарата – ацикловир, применяющийся для лечения герпетических инфекций.

Третий механизм – не допустить попадание вируса в клетку. Лекарство препятствуют отсоединению вирусной ДНК или РНК от белковой оболочки, из-за чего генетический материал вируса теряет способность проникать сквозь клеточную мембрану. Так действует, например, ремантадин.

Все вышеперечисленные препараты действуют только на активно размножающиеся вирусы.

В последние годы предпринимаются попытки генной терапии вирусных инфекций, то есть борьбы с вирусами с помощью… вирусов. Для этого геном подходящего вируса (такой вирус называется вектором) модифицируют. Во-первых, его лишают болезнетворных свойств. Во-вторых, к нему добавляют последовательность генов, которая при взаимодействии с геномом вируса, на который направлено лечение, «выключают» его. После этого вектор с генами вводят в организм человека, страдающего вирусной инфекцией. Этот метод лечения пока находится в стадии разработки и подтверждения эффективности и безопасности, но есть надежда, что в ближайшие годы генная терапия вирусных инфекций станет доступной.

Кроме того, существуют вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Они называются бактериофагами (буквально – «пожиратели бактерий»). Было множество попыток использовать их для борьбы с бактериальными инфекциями, однако весомых преимуществ перед антибиотиками они не показали. Бактериофаги применяются в генной инженерии для доставки необходимого генетического материала в бактериальные клетки.

Осип Кармачевский

Путей передачи вирусных и бактериальных инфекций несколько, некоторые из них схожи (к примеру, контактный), но есть и различия. Самое главное, почему нельзя путать заболевания вирусного и бактериального характера – это разные способы лечения. Если при бактериальных инфекциях назначается антибиотикотерапия, то лечение вирусных инфекций антибиотиками бесполезно.

Вирусные инфекции и пути передачи вирусов

Основной причиной большинства острых и хронических заболеваний дыхательных путей являются воспалительные процессы инфекционной природы, чаще всего вызываемые вирусами и бактериями. Основные отличия вирусной инфекции от бактериальной описаны на этой странице.

Вирусная инфекция. Вирусы - это особый вид мельчайших (намного мельче микробов) неклеточных частиц, состоящих лишь из нуклеиновой кислоты (генетического материала ДНК или РНК) и белковой оболочки.

Из нуклеиновых кислот и белков происходит сборка новых вирусных частиц и их высвобождение путем разрушения клетки-хозяина. Новорожденные вирусы поражают все новые и новые клетки, вызывая прогрессирование заболевания, и выделяются в окружающую среду, заражая новых хозяев.

Пути передачи вирусной инфекции:

• воздушно-капельный;
• оральный;
• гематогенный (через кровь);
• алиментарный (с продуктами питания);
• контактный;
• половой.

Бактериальные инфекции и как передаются бактерии

Бактериальная инфекция. Бактерии - это одноклеточные организмы. В отличие от вирусов, они способны размножаться самостоятельно (чаще всего путем деления) и имеют свой собственный обмен веществ. Бактерии используют «хозяина» лишь как продукт питания и благодатную среду для жизни и размножения.

Как передаются бактериальные инфекции, и как развивается заболевание?

Многие бактерии, в норме являющиеся для человека безопасными и обитающие на его коже, в кишечнике, слизистых, при общем ослаблении организма или нарушении иммунитета могут являться патогенными. При этом они повреждают («переваривают») клетки и ткани своими ферментами и отравляют организм продуктами жизнедеятельности - токсинами. Все это приводит к развитию заболевания.

Для бактериальной инфекции человека характерны так называемые ворота - путь, через который она попадает в организм. Как и в случае с вирусами, здесь также присутствует множество способов передачи инфекции. К примеру, бактерии могут попадать в организм через слизистые оболочки, с укусом насекомых (трансмиссивно) или животных.

Проникнув в организм человека, бактерии начинают активно размножаться, что и будет считаться началом бактериальной инфекции. Клинические проявления этого недуга развиваются в зависимости от локализации микроорганизма.

Как отличить вирусную инфекцию от бактериальной и их признаки

Как отличить вирусную инфекцию от бактериальной и каковы признаки этих заболеваний?

Для вирусной инфекции характерно общее поражение организма, в то время как бактериальная чаще всего действует локализовано. Инкубационный период при вирусной инфекции составляет от 1 до 5 дней, для бактериальной - от 2 до 12 дней. Вирусная инфекция начинается остро с подъема температуры до 39 °С и более. В этот момент наблюдается общая слабость и интоксикация всего организма.

Симптомы вирусной и бактериальной инфекции имеют некоторые отличия. Бактериальная инфекция начинается исподволь с более выраженными симптомами и с температурой до 38 °С. Иногда ее появлению предшествует вирусная инфекция, в этом случае принято говорить о «второй волне» заболевания. В отличие от бактериальной признаки вирусной инфекции проявляются внезапно и более ярко.

Чем отличается вирусная инфекция от бактериальной, необходимо знать для того, чтобы не ошибиться с выбором лечения. Согласно новым рекомендациям Американского общества инфекционных болезней (Infectious Diseases Society of America), большинство инфекционных заболеваний горла вызываются вирусами и не должны лечиться антибиотиками.

Если использовать антибиотики при отсутствии соответствующих показаний, то возможно формирование устойчивых бактерий. Также антибиотиками часто вызываются побочные эффекты, включая развитие нарушения количественного и качественного состава кишечной микрофлоры. Кроме того, имеются достоверные данные по увеличению риска бронхиальной астмы и атопического дерматита у детей, получавших антибиотики в дошкольном возрасте.

Запомните: лечение бактериальных инфекций проводится с помощью антибиотиков; вирусные инфекции антибиотиками не лечатся, поскольку данные препараты на них не действуют.

Кем приходятся друг другу представителя микромира – вирусы и бактерии? Можно ли считать их врагами, друзьями, кровными родственниками или партнерами? Разберемся в их взаимодействии и роли в человеческом организме.

Чаще всего человек знакомится с вирусами и бактериями в сезон простуд. Острые респираторные инфекции – одни из самых распространенных заболеваний в мире. Большая часть таких болезней возникает из-за вирусов и бактерий, попадающих в организм человека вместе с вдыхаемым воздухом и оседающих на слизистых оболочках носа или рта 1 .

Для понимания процесса заражения можно привести аналогию с любым публичными заведением, которое в нашем случае является организмом человека. Через открытые двери в заведение попадают различные гости – вирусы и бактерии. Некоторые бактерии являются интеллигентной публикой и вреда не приносят, а некоторым вход категорически запрещен: они могут спровоцировать настоящий конфликт. Что касается вирусов – это, по большей части, бандиты. Не стоит ждать от них ничего хорошего.

Против нежелательных лиц снаружи и внутри заведения существует система охраны – иммунитет человека. Иногда иммунитет не справляется со своими задачами, устает или «отвлекается» на бактерии, пропуская внутрь опасные вирусы, которые моментально начинают рейдерский захват.

Так в чем заключается основная разница между ними? Для начала нужно четко понять, что они представляют собой, а уже на основании этого определить разницу и принцип воздействия на организм.

Что такое вирусы

Вирус – это мельчайший организм, который способен существовать и размножаться только внутри живых клеток. Во внешней среде вирус находится в микрочастицах биологического материала, но размножается исключительно в клетках живых существ. Другими словами, вирус не активен до тех пор, пока не окажется внутри человека 2 .

А попадает он туда следующим образом:

• Воздушно-капельным путем, как и большинство респираторных инфекций
• При употреблении грязной воды, с пищей, при несоблюдении правил гигиены
• От матери к будущему ребенку
• Контактным – при тесном контакте через кожу или слизистые оболочки
• Парентеральным способом – минуя желудочно-кишечный тракт, посредством инъекций

После попадания в организм вирус вначале прикрепляется к клетке, затем доставляет в нее свой биологический геном, теряет оболочку и только потом размножается. После размножения вирус покидает клетку, а инфекционный агент распространяется вместе с кровью, продолжая тотальное заражение. Вирусы могут подавлять иммунную систему 2 .

Что такое бактерии

Бактерия представляет собой полноценный, пусть и одноклеточный организм. Она умеет размножаться благодаря делению, чем активно и занимается в природе или внутри человека 3 .

Далеко не все бактерии вызывают инфекционные заболевания. Некоторые приносят пользу и живут в органах тела. Например, молочнокислые или бифидобактерии, которые обитают в кишечнике и желудочном тракте, активно участвуют в процессе жизнедеятельности человека и фактически составляют часть его иммунной защиты 3 .

Попадание бактерий в организм повторяет пути вирусов. Но размножение бактерий осуществляется чаще вне клетки, чем внутри нее. Список болезней, которые развиваются в результате их проникновения в тело человека, чрезвычайно велик. Бактерии могут вызывать 3:

• Респираторные болезни (чаще всего их вызывают стафилококки и стрептококки)
• Инфекции ЖКТ (провоцируются кишечной палочкой и энтерококками)
• Поражения нервной системы (бывают вызваны менингококками)
• Ряд заболеваний репродуктивной системы и др.

Размножаясь, они распространяются по кровяному руслу, что приводит к генерализации инфекции и клиническому утяжелению состояния больного. Бактерии также в состоянии подавлять иммунную систему, из-за чего организму становится тяжелее противостоять вирусам 3 .

Чем отличается вирус от бактерии

Таким образом, и вирусы, и бактерии способны поражать организм, вызывая инфекционное заражение. Ключевая разница между ними – в механизме размножения. Вирусы не могут размножаться во внешней среде, поэтому им необходимо внедриться в клетку. Бактерии размножаются делением и могут жить во внешней среде длительное время, дожидаясь попадания в организм человека. Соответственно, механизмы для противобактериальной и противовирусной защиты также должны различаться 4 .

Подведем краткие итоги. Отличия вируса от бактерии таковы 4:

• Размер и форма существования. Вирус – простейшая жизненная форма, бактерия – одноклеточное живое существо.
• Жизнедеятельность. Вирус существует только внутри клетки и заражает её, после чего происходит размножение (клонирование). Бактерия живет полноценной жизнью, размножаясь делением, а организм для неё – лишь благоприятное место существования.
• Форма проявления. Вирусам свойственно проявлять себя повышением температуры тела, общей слабостью, мышечными и суставными болями. Бактерии проявляют себя нездоровыми выделениями (гнойные или как специфический налет).

Типичные вирусные заболевания: ОРВИ , грипп , герпес, корь и краснуха. Также к ним относятся энцефалит, гепатиты, оспа, ВИЧ и др.

Типичные бактериальные заболевания: сифилис, коклюш, холера, туберкулез, дифтерия, брюшной тиф и кишечные инфекции, ИППП.

Бывает, что и те, и другие вызывают одно заболевание совместно. Подобный симбиоз требует особого лечения. Примером могут служить: синусит , тонзиллит, менингит, пневмония и другие заболевания 5 .

Борьба с вирусами и бактериями

Полностью защититься от вирусов и бактерий невозможно. Человек постоянно подвергается атаке огромного числа микроорганизмов и главным барьером на их пути является иммунитет. Поэтому важно укреплять и держать иммунную систему в «боевом» состоянии, особенно в холодное время года и в периоды сезонных заболеваний.

Иммуномодулятор ИРС®19 станет помощником на пути к здоровому и крепкому иммунитету. В его составе заключена смесь лизатов бактерий, которые представляют собой специально выделенные части бактерий-вредителей. Лизаты активируют иммунную систему и направляют ее на борьбу с бактериями и вирусами. Препарат обладает высоким уровнем безопасности и может назначаться для профилактики инфекций у взрослых и детей старше 3-х месяцев. Он был многократно протестирован и показал отличные результаты в борьбе с инфекциями, в т.ч с ОРВИ 6 .

1.1. Неклеточная форма жизни

Вирусы имеют настолько простое строение, что их нередко вообще не считают живыми. Каждая вирусная частица состоит из небольшого количества генетического материала (ДНК или РНК), заключённого в белковую оболочку (капсид). У вироидов (мельчайших вирусоподобных частиц, вызывающих инфекционные болезни растений) капсид отсутствует. В составе ряда вирусов присутствуют углеводы и жиры. Некоторые вирусы (например, вирус герпеса) имеют дополнительную оболочку, образующуюся из плазматической мембраны клетки-хозяина. В отличие от всех остальных организмов вирусы не имеют клеточного строения. Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом.

Капсид представляет собой, как правило, либо правильный многогранник (додекаэдр или икосаэдр), либо оболочку спиральной формы.

Размножение вирусов принципиально отличается от размножения остальных организмов. Вирусы воспроизводятся только внутри живой клетки, используя её для синтеза своей нуклеиновой кислоты и своих белков. Попав внутрь клетки, вирус теряет свою белковую оболочку, его нуклеиновая кислота освобождается и становится матрицей для синтеза белка оболочки вируса из клеток хозяина; при этом ДНК хозяина инактивируется. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде инертных существ.

Наиболее правдоподобной является гипотеза о том, что вирусы возникли в результате автономизации отдельных генетических элементов клетки (нуклеиновой кислоты), которые приобрели способность реплицироваться независимо от той клетки, в которой возникли. Таким образом, вирусы, скорее всего, произошли от клеточных форм организмов.

Вирусы очень устойчивы, они переносят высушивание и низкие температуры.

Наука, изучающая вирусы, называется вирусологией.

1.2. Значение вирусов

Вирусы являются возбудителями многих опасных болезней человека, животных и растений. Они передаются при непосредственном физическом контакте, воздушно-капельным, половым путём и другими способами. Вирусы могут также переноситься другими организмами (переносчиками): так, вирус бешенства переносится собаками, рогатым скотом, летучими мышами и другими млекопитающими.

Более десяти групп вирусов патогенны для человека. Среди них имеются как ДНК-вирусы (вирус оспы, группа герпеса, аденовирусы (заболевания дыхательных путей и глаз), паповавирусы (бородавки), гепаднавирусы (гепатит B)), так и РНК-вирусы (пикорнавирусы (гепатит A, полиомиелит, ОРЗ), миксовирусы (грипп, корь, свинка), арбовирусы (энцефалит, желтая лихорадка)). К вирусным заболеваниям относится и обнаруженный в 1981 году вирус иммунодефицита человека, вызывающий СПИД.

Из-за высокой мутабельности вирусов лечение вирусных заболеваний довольно сложно. Гораздо успешнее применять вакцинацию, заключающуюся во введении аттенуированных (то есть ослабленных) микроорганизмов или умеренных (близкородственных, но не патогенных) штаммов. В 1796 году Эдуард Дженнер изобрел оспопрививание (сейчас вирус оспы остался только в нескольких научных лабораториях), а в 1885 году Луи Пастер сделал первую прививку от бешенства. Также практикуют пассивную иммунизацию, то есть введение уже готовых антител из крови животных.

Попытки использовать вирусы на пользу человечеству довольно немногочисленны. Так, в середине XX века вирус кроличьего миксоматоза использовали в Австралии, чтобы уменьшить поголовье этих чрезвычайно расплодившихся животных. Благодаря успехам генетики в будущем, возможно, искусственные вирусы смогут уничтожать больные клетки, не затрагивая при этом здоровые, или излечивать их, добавляя необходимый ген.

В конце раздела ещё раз напомним основные отличия вирусов от других организмов:

вирусы – это неклеточная форма жизни;

2. Бактерии

2.1. Прокариоты

Бактерии – мельчайшие из организмов, обладающих клеточным строением; их размеры составляют от 0,1 до 10 мкм. На обычной типографской точке можно разместить сотни тысяч бактерий среднего размера. Бактерии можно увидеть только в микроскоп, поэтому их называют микроорганизмами или микробами; микроорганизмы изучаются микробиологией. Часть микробиологии, изучающая бактерии, называется бактериологией. Начало этой науке положил Антони ван Левенгук в XVII веке.

Бактерии – древнейшие из известных организмов. Следы жизнедеятельности бактерий и сине-зелёных водорослей (строматолиты) относятся к архею и датируются возрастом 3,5 млрд. лет.

Из-за возможности обмена генами между представителями различных видов и даже родов систематизировать прокариот довольно сложно. Удовлетворительная систематика прокариот не построена до сих пор; все существующие системы являются искусственными и классифицируют бактерии по какой-либо группе признаков, не учитывая их филогенетического родства. Ранее бактерии вместе с грибами и водорослями включались в подцарство низших растений. В настоящее время бактерии выделены в отдельное надцарство прокариот. Наиболее распространённой системой классификации является система Берги, в основу которой положено строение клеточной стенки.

В конце XX века учёные обнаружили, что клетки сравнительно малоизученной группы бактерий – архебактерий – содержат р-РНК, отличные по своему строению и от р-РНК прокариот, и от р-РНК эукариот. Строение генетического аппарата архебактерий (наличие интронов и повторяющихся последовательностей, процессинг, форма рибосом) сближает их с эукариотами; с другой стороны, архебактерии имеют и типичные признаки прокариот (отсутствие ядра в клетке, наличие жгутиков, плазмид и газовых вакуолей, размер р-РНК, азотфиксация). Наконец, архебактерии отличаются от всех остальных организмов строением клеточной стенки, типом фотосинтеза и некоторыми другими признаками. Архебактерии способны существовать в экстремальных условиях (например, в горячих источниках при температуре свыше 100 °С, в океанских глубинах при давлении 260 атм, в насыщенных солевых растворах (30 % NaCl)). Некоторые архебактерии выделяют метан, другие используют для получения энергии соединения серы.

По-видимому, архебактерии являются очень древней группой организмов; «экстремальные» возможности свидетельствуют об условиях, характерных для поверхности Земли в архейскую эру. Считается, что архебактерии наиболее близки к гипотетическим «проклеткам», породившим впоследствии всё многообразие жизни на Земле.

В последнее время стало ясно, что существуют три основных типа р-РНК, представленные, соответственно, первая – в клетках эукариот, вторая – в клетках настоящих бактерий, а также в митохондриях и хлоропластах эукариот, третья – у архебактерий. Исследования молекулярной генетики заставили по-новому взглянуть на теорию происхождения эукариот. В настоящее время считается, что на древней Земле одновременно эволюционировали три различные ветви прокариот – архебактерии, эубактерии и уркариоты, характеризовавшиеся разным строением и различными способами получения энергии. Уркариоты, являвшиеся, по сути, ядерно-цитоплазматическим компонентом эукариот, впоследствии включили в себя в качестве симбионтов представителей различных групп эубактерий, которые превратились в митохондрии и хлоропласты будущих клеток эукариот.

Таким образом, ранг класса, выделявшийся ранее для архебактерий, явно недостаточен. В настоящее время многие исследователи склонны разделять прокариот на два царства: архебактерии и настоящие бактерии (эубактерии) или даже вовсе выделять архебактерии в отдельное надцарство Archaea.

2.2. Внутри бактериальной клетки

В бактериальной клетке отсутствует ядро, хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. Кроме того, в клетке бактерии отсутствуют мембранные органоиды: митохондрии, ЭПС, аппарат Гольджи и пр. Снаружи клеточная мембрана покрыта клеточной стенкой.

Большинство бактерий передвигаются пассивно, с помощью водных или воздушных течений. Только некоторые из них имеют органеллы движения – жгутики. Жгутики прокариот очень просты по устройству и состоят из белка флагеллина, образующего полый цилиндр диаметром 10–20 нм. Они ввинчиваются в среду, продвигая клетку вперёд. По-видимому, это единственная известная в природе структура, использующая принцип колеса.

По своей форме бактерии делятся на несколько групп:

кокки (имеют округлую форму);

бациллы (имеют палочковидную форму);

спириллы (имеют форму спирали);

вибрионы (имеют форму запятой).

По способу дыхания бактерии делятся на аэробов (большинство бактерий) и анаэробов (возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены). Первым для дыхания нужен кислород, для вторых кислород бесполезен или даже ядовит.

Бактерии размножаются путем деления примерно каждые 20 минут (в благоприятных условиях). ДНК реплицируется, каждая дочерняя клетка получает по своей копии родительской ДНК. Возможна также передача ДНК между неделящимися клетками (посредством захвата «голой» ДНК, при помощи бактериофагов или путём конъюгации, когда бактерии соединяются между собой копуляционными фимбриями), однако увеличения количества особей при этом не происходит. Размножению препятствуют солнечные лучи и продукты их собственной жизнедеятельности.

Поведение бактерий не отличается особой сложностью. Химические рецепторы регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ: сахаров, аминокислот, кислорода. Многие бактерии реагируют на изменения температуры или освещенности, некоторые бактерии могут чувствовать магнитное поле Земли.

При неблагоприятных условиях бактерия покрывается плотной оболочкой, цитоплазма обезвоживается, жизнедеятельность почти прекращается. В таком состоянии споры бактерии могут часами находиться в глубоком вакууме, переносить температуру от –240 °С до +100 °С.

2.3. Бактерии полезные и вредные

Две важнейшие экологические функции бактерий – фиксация азота и минерализация органических останков. Связывание молекулярного азота бактериями с образованием аммиака (азотфиксация) и последующая нитрификация аммиака – жизненно важный процесс, поскольку растения не могут усваивать газообразный азот. Примерно 90 % связанного азота производится бактериями, в основном, сине-зелёными водорослями и бактериями рода ризобиум (Rhyzobium), симбиотирующими с бобовыми растениями.

Бактерии широко применяются в пищевой промышленности для производства сыров и кисломолочной продукции, квашения капусты (при этом образуются органические кислоты). Бактерии используются для выщелачивания руд (прежде всего, медных и урановых), для очистки сточных вод от органических останков, при обработке шёлка и кож, для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, для производства медицинских препаратов (например, интерферона). Некоторые бактерии поселяются в пищеварительном тракте травоядных млекопитающих, обеспечивая переваривание клетчатки.

Бактерии приносят не только пользу, но и вред. Они размножаются в пищевых продуктах, вызывая тем самым их порчу. Чтобы приостановить размножение, продукты пастеризуют (выдерживают полчаса при температуре 61–63 °C), хранят на холоде, высушивают (вяление или копчение), солят или маринуют.

Бактерии вызывают тяжёлые заболевания у человека (туберкулёз, сибирскую язву, ангину, пищевые отравления, гонорею и др.), животных и растений (например, бактериальный ожог яблонь). Благоприятные внешние условия увеличивают скорость размножения бактерий и могут вызвать эпидемии. Болезнетворные бактерии проникают в организм воздушно-капельным путем, через раны и слизистую оболочку, пищеварительный тракт. Симптомы болезней, вызываемых бактериями, обычно объясняются действием ядов, вырабатываемых этими микроорганизмами или образующихся при их разрушении. Естественная защита организмов человека и высших животных основана на фагоцитозе бактерий белыми кровяными тельцами и иммунной системе, вырабатывающей антитела, которые связывают и удаляют из кровотока чужеродные белки и углеводы. Кроме того, против бактерий существуют природные и синтетические лекарственные средства (например, пенициллин, разрушающий клеточную оболочку бактерии, или стрептомицин, инактивирующий рибосомы бактерий).

Согласно К. Везе, все живые существа разделены на несколько доменов. Их существует три: бактерии, археи и эукариоты. Вирусы рассматриваются как безранговая категория. Дело в том, что не все ученые относят данную группу существ к живому миру. Но большинство, так же как и создатель гипотезы об РНК-мире, склонно группировать вирусы в отдельный домен. И это, несмотря на то, что бактерии и вирусы имеют наименьшие размеры среди прочих существ, а также достаточно просто устроены.

Вопрос о происхождении вирусов и бактерий остается открытым. Нет даже точного представления, какая из этих групп появилась раньше. Логично предположить, что вирусы и бактерии должны иметь общего предка и как минимум единство происхождения. На таких суждениях строились первые теории. Но детальное изучение данных микроорганизмов привело к заключению, что отличия вирусов от бактерий более существенны, чем это предполагалось ранее.

Отличие вирусов от бактерий

Важнейшим из таких различий является образ жизни, который бактерии и вирусы имеют абсолютно разный. Первые, несмотря на простоту своего устройства, являются существами самостоятельными. Даже если они живут внутри клетки. Как это делают, например, хламидии. Вирусы вне клетки не имеют никакой биологической активности. У них вообще отсутствуют какие-либо органы для элементарного обмена веществ. Частица всех вирусов состоит из двух элементов. Это геном (он представлен одной или двумя нитями рибонуклеиновой кислоты) и белковая оболочка. У некоторых имеется дополнительный капсид поверх оболочки.

Все вирусы, в зависимости от того, какая рибонуклеиновая кислота у них имеется, разделяются на две большие группы: РНК- и ДНК-содержащие.

По форме вирусы могут быть нескольких вариантов.

• Икосаэдры.
• Фаги.
• Октаэдры.
• Винтообразные.

По размерам бактерии и вирусы достаточно сильно отличаются. Если размеры первых измеряются в единицах и сотнях микрометров, то самый большой вирус не больше 1300-1400 нанометров. Таким образом, самый большой вирус меньше самой маленькой бактерии.

Патогенность вирусов зависит от способности проникать в определенные клетки.

Тогда как для существования бактерий необходимо сочетание защищенности от агрессии макроорганизма и способности к быстрому увеличению численности и образованию колоний. Другими словами: для бактерий наиболее важно "завоевать" определенное жизненное пространство для существования.

Соответственно, и бактерии, и вирусы имеют разную чувствительность к препаратам, направленным на их уничтожение. В качестве противовирусных лекарств наибольшей эффективностью обладают интерфероны и их аналоги. Для борьбы с бактериями применяются антибиотики, которые не действуют на вирусы.

Весь вирусов можно описать в нескольких этапах. Вначале частица проникает в клетку. После чего геном вируса встраивается в геном клетки. Последний начинает производить копии вируса, а органеллы клетки переключаются с собственного метаболизма на создание оболочек для этих геномов. Затем вирусные частицы выходят из клетки, и все начинается заново.

Вирусы, патогенные для человека, вызывают корь, оспу, краснуху, полиомиелит, СПИД, простудные заболевания верхних дыхательных путей и другие. Тогда как бактерии являются виновниками коклюша, дифтерии, тифа и др.