Страница 30 из 140
Лечат эти инфекции с помощью антибиотиков. Первым был выделен антибиотик из плесневого гриба пенициллум. Открытие сделал в конце 1920-х гг. Александр Флеминг, сотрудник лаборатории при больнице в Лондоне (Нобелевская премия по медицине 1945). Антибиотик назвали пенициллином, его применение спасло жизни многих людей. Пенициллин действует на мембраны бактерий. Он относится к классу бета-лактамных антибиотиков. В молекуле этих антибиотиков есть так называемая лактамное кольцо. Оно имитирует элемент бактериальной клеточной стенки, поэтому ферменты, которые строят клеточную стенку, связываются с молекулой антибиотика и ингибируются. В клеточной стенке бактерии появляются "дыры", и клетка может просто лопнуть. К антибиотикам этой группы относятся также цефалоспорины.
Антибиотики других групп, в том числе тетрациклин, блокируют разные этапы синтеза белков на мРНК. Они действуют только на мелкие прокариотические рибосомы. У человека, также как и у других эукариотических организмов, рибосомы крупные. Но в митохондриях содержатся рибосомы прокариотического типа, и поэтому этот класс антибиотиков повреждает митохондрии. Обычно в первую очередь страдают митохондрии в клетках, работающих в среднем ухе, поэтому в качестве осложнений при лечении такими атибиотиками может развиться глухота. При лечении необходимо соблюдать рекомендованные дозы лекарства, и не использовать один за другим несколько антибиотиков с одинаковым побочным действием.
Противогрибковые антибиотики воздействуют на мембрану клеток грибов, поскольку грибы — это эукариоты, и на рибосомы у них воздействовать трудно. Мембраны у них отличаются от мембран человеческих клеток, поэтому можно блокировать ее синтез.
Литература
1. М.В. Гусев, Л.А. Минеева. МИКРОБИОЛОГИЯ учебник для студентов биологических специальностей университетов ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1992
2. Мокеева Т.М. Заболевания, передающиеся половым путем. Биология в школе, 1996, № 2.
3. "Любовь земная", Энциклопедия "АВАНТА", том "Человек"
Поведение бактерий
ЛЕКЦИЯ № 8
Что из себя представляет поведение бактерий? Они могут только двигаться или плавать на месте. В принципе, к поведению можно отнести изменение метаболических циклов, но принято к поведению относить движение бактерий, то есть их реакцию на внешний мир.
Такие двигательные реакции впервые были описаны в девятнадцатом веке Теодором Энгельманом (он наблюдал скопление бактерий вокруг пузырьков воздуха) и Вильгельмом Пфеффером. Они наблюдали движение бактерий при добавлении в суспензию разных веществ. Бактерии плыли к внесенному в суспензию капилляру с питательными веществами, и даже набивались внутрь его. Работы были продолжены на совершенно ином уровне уже в середине двадцатого века. Были описаны различные реакции бактерий. Двигательные реакции назвали таксисами. То, что наблюдал Пфеффер, называется хемотаксис. Таксис — это двигательная реакция бактерии в ответ на появление в среде аттрактанта (вещества, привлекающие бактерии) или репеллента (вещества, отпугивающие бактерий). Понятно, что в естественных условиях аттрактантами являются вещества, полезные для бактерий, а репеллентами — те, которые бактериям вредны. К примеру, кислород привлекает аэробов и является репеллентом для анаэробов.
Аттрактанты — вещества, привлекающие бактерий: сахара, аминокислоты, пептиды, кислород для аэробов.
Репелленты — вещества, отпугивающие бактерий: кислоты, ионы тяжелых металлов, кислород для анаэробов.
Кроме химических соединений таксис у бактерий вызывают и другие стимулы. Так, фотобактерии реагируют на свет. Интересно, что свет является привлекающим стимулом до определенной интенсивности, а при слишком высокой интенсивности он вызывает негативный таксис. Выделяют отдельно аэротаксис — позитивную или негативную реакцию на кислород, термотаксис — реакцию на изменение температуры. У магнетобактерий выделяют магнетотаксис. У этих бактерий имеются магнетосомы (образования внутри клетки, содержащие соединения железа), которые помогают им ориентироваться в магнитном поле. Надо сказать, что в поле тяготения бактерии ориентироваться не могут — им просто нечем. А магнетотаксис помогает бактериям найти морское дно.
Восприятие различных стимулов осуществляется белками-рецепторами, расположенными на мембране, и передается через посредников (метилакцептирующие белки) на мотор жгутика. Метилакцептирующие белки — это белки, которые химически модифицируются путем «пришивания» метильной группы. Уровень метилирования белка зависит от концентрации того или иного вещества в окружающей среде. При этом, если хеморецепторов у клеток имеется всего 25 типов (а молекул рецепторов может находиться на мембране около 20000), то метилакцептирующих белков всего 4 типа. Они собирают все поступающие от рецепторов сигналы, и результирующий сигнал выходит на мотор жгутика, который управляет движением бактерии в зависимости от соотношения полезных и опасных веществ в окружающей среде.
Уровень метилирования у метилакцептирующих белков сохраняется до 2–3 мин, то есть ситуацию в окружающей среде бактерия может помнить и оценивать до двух-трех минут.
Размер кишечной палочки 0,5 мкм в диаметре и 2 мкм в длину. Она способна воспринимать изменения концентрации в 0,1 % от текущей концентрации. Будем считать, что это не зависит от концентрации, хотя, конечно, это не так. На самом деле есть минимальный уровень, который бактерия может рецептировать, и максимальный уровень, после которого повышение концентрации не влияет на поведение бактерии. Итак, вопрос заключается в следующем: каким должен быть градиент концентрации сахарозы, чтобы бактерия смогла плыть к вкусной сахарозе? Или тот же вопрос, сформулированный иначе: какого размера должна быть клетка, чтобы детектировать разницу, если концентрация меняется от 0 до 1 % на 10 см?
Правильный ответ на второй вопрос — 100 мкм. Рассуждения следующие: на один сантиметр разница концентраций составляет 10 % (разница между концентрацией в 1 % сахарозы и 0.9 % сахарозы), на 1 мм разница концентраций составит 1 %, на 0,1 мм — 0,1 %.
Таким образом, мы встречаемся со следующим парадоксом. Бактерия каким-то образом может находить питательные вещества, но в силу своих маленьких размеров и имеющейся чувствительности ориентироваться в пространстве не может. На самом деле, у нее есть еще одна проблема: из-за своих маленьких размеров она не может долго сохранять одно и то же направление движения, потому что возмущения в среде изменят это направление, независимо от ее попыток куда-то доплыть.
Как же эти проблемы были решены? Во-первых, детекция концентрации осуществляется не на разных концах бактериальной клетки, а в начале и конце трека пробега бактерии, длина которого составляет приблизительно 30-100 мкм. Далее, направление движения бактерии время от времени меняется случайным образом, причем бактерия не может выбирать направление движения, зато она имеет возможность регулировать продолжительность прямолинейного движения.
Проблемы бактерии при ориентировке в пространстве из-за малых размеров клетки:
— детекция градиентов концентрации
— невозможность сохранять постоянное направление движения
Решение:
— детекция осуществляется в начале и конце трека прямолинейного движения (протяженность трека 30-100 мкм)