Строение и принципы систематики микроорганизмов

К микроорганизмам относятся существа, имеющие микроскопические размеры и потому невидимые невооруженным глазом. В эту группу входят как представители растений, так и представители животных. Не всегда легко решается вопрос об отнесении микроскопического существа к растительному или животному миру, и поэтому многие, исследователи предлагают выделять микроорганизмы в особое царство протистов, или Protobionta. Из растений к протистам относятся водоросли, грибы, в том числе дрожжи, бактерии, из животных—простейшие. Первые могут быть названы микрофлорой, вторые — микрофауной.

Большинство организмов, населяющих землю, имеет клеточное строение. Не имеют клеточного строения только некоторые микроскопические существа, о которых будет сказано ниже. Высшие растения и животные представляют собой многоклеточные организмы, многие низшие организмы состоят из одной клетки, но в любом случае и те и другие свое развитие начинают с одной клетки. Клетка, таким образом, представляет основу строения живых организмов. В то время как клетки высших организмов специализированы на выполнении отдельных функций, у одноклеточных организмов все жизненные функции выполняют структурные элементы — органоиды клетки. Тем не менее в строении клеток организмов, относящихся даже к разным царствам, много общего (табл. 1, рис. 1).

Как видно из данных таблицы, клетки всех живых организмов содержат поверхностную мембрану. Наружная цитоплазматическая мембрана у всех клеток имеет сходную структуру. Она состоит в основном из белков (до 70%) и липидов (до 40%). Большинство мембран микроорганизмов содержит 2—5% углеводов. Общая толщина мембраны варьирует от 5,0 до 7,5 нм. В мембране различают три слоя: внутренний слой образован фосфолипидами (жироподобными веществами, содержащими фосфаты). К липидному слою с обеих сторон примыкают белковые слои (рис. 2).

Рисунок

Рисунок

Внутренние и наружные слои подвижны относительно друг друга. В липидном слое предполагается существование белковых мостиков, через которые движется регулируемый поток веществ. Строение мембраны делает ее прочной, подвижной и обеспечивает свойство полупроницаемости. Вещества, растворимые в воде и жирах, легче проходят через мембрану, чем растворимые только в воде.

У всех микроорганизмов в поверхностной мембране локализуются некоторые ферменты, в частности ферменты-переносчики, в бактериальных клетках в ней содержатся еще и окислительно-восстановительные ферменты. В поверхностной мембране осуществляется биосинтез некоторых клеточных компонентов, особенно компонентов оболочки и капсулы.

Трехслойные мембраны окружают многие клеточные органоиды: ядро, митохондрии, вакуоли и др. Из таких же мембран состоят стенки ретикулума, или эндоплазматической сети. Ретикулум пронизывает всю цитоплазму клетки, образуя многочисленные каналы и полости. По ним к клеточным органоидам поступают необходимые вещества и удаляются продукты обмена. На поверхности клетки эндоплазматическая сеть соединяется с цитоплазматической мембраной, вследствие чего возрастает суммарная поверхность клетки. Увеличение общей поверхности способствует более интенсивному обмену между клеткой и окружающей средой.

Кроме растворенных веществ, которые переносятся ферментами через мембрану, в клетку могут попадать капли жидкости и твердые частицы. Поглощение жидких частиц, называемое пиноцитозом, свойственно всем клеткам. Оно заключается в том, что

Рисунок

Рисунок

пузырьки жидкости прилипают к клеточной поверхности и затем участок поверхности вместе с пузырьком втягивается внутрь клетки.
Поглощение клеткой твердых частиц называется фагоцитозом. Фагоцитоз свойствен клеткам одноклеточных организмов и специализированным клеткам животных, например лейкоцитам. Механизм фагоцитоза аналогичен пиноцитозу.

Помимо мембран, общий для всех клеток органоид — рибосомы, в которых осуществляется синтез белка.

Митохондрии, в которых происходят окислительно-восстановительные процессы, обеспечивающие клетку энергией, обнаружены у всех высших организмов. В бактериальных клетках их функции выполняют мезосомы, представляющие собой внутренние выросты цитоплазматической мембраны (см. рис. 1, В). У некоторых бактерий наряду с мезосомами обнаружены и митохондрии.

Помимо общих черт строения, клетки организмов, относящихся к различным царствам, имеют и существенные отличия. Так, твердая оболочка присуща всем растительным и почти всем бактериальным клеткам, но ее нет в клетках животных. Вакуоли обязательно имеются в растительных, но отсутствуют в животных и бактериальных клетках. Пластиды, в которых осуществляется фотосинтез, встречаются только в клетках

Рис. 1. Схема строения: А—животной, Б—растительной и В—бактериальной клеток:

1—клеточная мембрана, 2—вакуоль, 3—пиноцитозный пузырек, 4—центросомы, 5—аппарат Гольджи, 6—ядерная мембрана, 7—ядро, 7а—нуклеоид, 8—ядрышко, 9—митохон-црии, 10—эндоплазматическая сеть, 11—цитоплазма, 12—лизосома, 13—крахмальные зерна в хлоропласте, 14—клеточная стенка, 15—рибосома, 16—мезосома, 17—жировые капельки; 18—жгутики, 19—капсула, 20—гранулы полисахарида, 21—гранулы поли-?-окси-масляной кислоты

растений, у бактерий же пластид нет и фотосинтетические пигменты связаны с внутренними цитоплазматическими мембранами.

Рисунок

Рисунок

Устройство ядерного аппарата также неодинаково: у одних организмов ядро отделяется от цитоплазмы ядерной мембраной, у других ядерное вещество лежит непосредственно в цитоплазме. Перечисленные отличия наблюдаются и в группе протистов. На основе строения клетки и особенно ядерного аппарата все Protobionta делятся на две группы. Высшие протисты составляют группу эукариотов, или истинно-ядерных. К эукариотам относятся организмы, у которых ядро обособленно от цитоплазмы ядерной мембраной. Это микроскопические водоросли (за исключением сине-зеленых), грибы (в том числе дрожжи) и простейшие. К группе прокариотов (первичноядерных) относятся микроорганизмы, у которых ядерный аппарат не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной.

К прокариотам относятся бактерии (Bacteria) и сине-зеленые водоросли (Cyanobacteria).

Оболочка, или клеточная стенка прокариотов содержит вещества, не встречающиеся у растений и животных. Основным компонентом опорного каркаса бактериальной оболочки служит полимер мулеин, в то время как клеточная стенка водорослей состоит главным образом из целлюлозы, а грибов—из хитина. В клетках прокариотов отсутствуют пластиды, дыхательные и фотосинтетические функции связаны с цитоплазматическими мембранами. Рибосомы в клетках прокариотов рассеяны в цитоплазме, в то время как у эукариотов они в основном расположены на эндоплазматической сети. Отличаются по принципу строения также жгутики прокариотов и эукариотов.

<< | >>
Источник: Голубовская Э.К.. Биологические основы очистки воды. Учебное пособие. — М.: Высшая школа. — 268 с.. 1978

Еще по теме Строение и принципы систематики микроорганизмов:

  1. СТРОЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
  2. Представления Ч. Дарвина о принципах естественной систематики
  3. СТРОЕНИЕ И ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА
  4. Глава IV. Получение энергии микроорганизмами
  5. Проблема самозарождения микроорганизмов
  6. УЧАСТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРЕВРАЩЕНИИ ВЕЩЕСТВ
  7. Распространение микроорганизмов в природе
  8. Глава VI. Влияние внешних факторов на микроорганизмы
  9. Глава X. Превращение соединений азота микроорганизмами
  10. Глава XI. Превращение соединений серы микроорганизмами
  11. Эмбриологическое направление в систематике
  12. Эмбриологическое направление в систематике
  13. Глава XIIi. Превращение соединений металлов микроорганизмами