Особенности микроорганизмов

Микроорганизмы — многочисленная и разнообразная группа самых мелких живых существ планеты, занимающих низшие ступени эволюции. Микроорганизмы относятся к трем типам организации живого:

• доклеточные формы: вирусы, плазмиды, прионы;

• прокариоты: сине-зеленые водоросли, архебактерии, эубактерии, спирохеты, актиномицеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы;

• эукариоты: микроскопические животные (в т. ч. простейшие), растения, грибы.

Общие черты микроорганизмов и других организмов:

1. Состоят из тех же элементов, что и другие организмы.

2. Имеют в структуре те же соединения (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты).

3. Имеют те же механизмы обеспечения энергией и биохимические процессы.

Отличительные особенности микроорганизмов:

1. Малые размеры. Диаметр большинства бактерий не превышает тысячной доли миллиметра. Эта величина — микрометр (микрон), или 10^-3, — «аршин» микробиолога. Ультраструктуры бактерий измеряются в нанометрах: 1нм = 10^-3мкм = 10^-6м. Размеры мелких цианобактерий, дрожжей и простейших нахо­дятся в пределах 10 мкм. Размеры вирусов — 25–450 нм.

2. Относительная простота строения.

3. Повсеместное распространение во всех средах обитания и огромная численность популяций (до 10¹²–10¹⁴).

4. Превосходство биомассы микроорганизмов над биомассой животных и растений. Микроорганизмы — самая значительная и самая разнообразная часть организмов, населяющих биосферу Земли.

5. Высокие темпы размножения (в большинстве случаев — одна генерация до 20 минут).

6. Высокая скорость адаптации к среде:

а) синтез индуцибельных ферментов. У высших растений и животных измене­ния обмена веществ жестко ограничены имеющимся на­бором ферментов, в процессе индивидуального развития состав фер­ментов у них меняется незначительно. Для имеющих малые размеры бактерий необходима высокая способ­ность к адаптации. В клетке микрококка найдется ме­сто только для нескольких сотен тысяч белковых молекул. Поэтому не­нужные в данное время ферменты не могут содержаться про запас. Индуцибельные ферменты, служащие для переработки питательных веществ, синтезируются только тогда, когда соответствующее вещество по­является вблизи клетки. Такие ферменты могут состав­лять до 10 % общего белка в клетке.

б) быстрое формирование устойчивости к антибиотикам.

7. Активность и пластичность метаболизма. Большое отношение поверхности к объему приводит к интенсивному взаимодействию с внешней средой; с этим связан очень быстрый обмен веществами между средой и клеткой многих микроорганизмов.

У микроорганизмов наблюдается значительное разнообразие способов питания, получения энергии и путей обмена веществ, широкий спектр конечных продуктов метаболизма. Некоторые бактерии способны утилизировать такие вещества, как аммиак, соединения железа, серы, сурьмы. Некоторые бактерии (как и растения) производят органические вещества с помощью солнечных лучей, но кислород бактерии при фотосинтезе не выделяют (в отличие от растений).

8. Генетическое разнообразие, выработанные эволюцией сложные, совершенные и высокие темпы изменчивости, быстрое формирование лекарственной устойчивости.

9. Микроорганизмы в природе — ключевой элемент круговорота веществ и энергии. Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют круговорот веществ и энергии в природе, расщепляют органические соединения, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород. Без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы невозможна.

Микроорганизмы испытывают воздействие разнообразных природных и антропогенных факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

10. Роль микроорганизмов в жизни человека.

Положительная. Нормальная микрофлора является одним из факторов естественного иммунитета, обеспечивая антагонизм по отношению к патогенным микроорганизмам. С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы: получение многих пищевых продуктов (простокваша, кефир, сыр, кумыс, квашеные пищевые продукты, вино, пиво, хлеб), производство антибиотиков, гормонов, витаминов, органических кислот, ферментов, спиртов, выделка кож. Промышленное использование анаэробов особенно выгодно, так как при выращивании анаэробов воздух в ферментеры подавать не нужно, производственный процесс облегчается, а стоимость продуктов ферментации значительно удешевляется по сравнению с аналогичными аэробными процессами.

Отрицательная. Патогенные микроорганизмы, а иногда и условно-патогенные, вызывают заболевания у человека. Различные виды бактерий вызывают порчу сельскохозяйственных и пищевых продуктов.