2. Актиноміцети

Актиноміцети - особлива група мікроорганізмів з морфо­логічними ознаками бактерій і грибів. Будова і біохімічні властивості актиноміцетів аналогічні бактеріям, а характер розмноження, здатність утворювати гіфи і міцелій такі, як у грибів. Актиноміцети не мають диференційованого ядра (прокаріоти), розмножуються спорами. Деякі види не мають міцелію і розмножуються шляхом прямого поділу (рис. 24).

Рис. 24. Актиноміцети: а - будова міцелію; 6 - будова спорангієносців

Актиноміцети беруть участь у перетворенні органічних і мінеральних речовин, продукують амінокислоти, вітаміни, антибіотики, інші біологічно активні речовини. Актимноіцес рімозус (Actinomyces rimosus) використовують для отримання тетраміцину, Актиноміцес фрадіє (Actinomyces fradie) - неоміцину, Актиноміцес стрептоміцині (Actinomyces streptomycini) - стрептоміцину, Актиноміцес аерофаціенс (Actinomyces auerofaciens) - ауероміцину.

Більшість актиноміцетів сапрофіти, хоча деякі види можуть бути причиною різних захворювань людей і тварин.

51

2. Ультрамікроби: віруси і бактеріофаги

Окрім бактерій, у природі існують ще більш дрібні живі тіла, що мають назву ультрамікроби. Вони не мають клітинної будови. Розміри їх коливаються в межах від 10 до 300 мкм.

За ультрамікробами можна спостерігати тільки за допомогою електронного мікроскопа. Вони проходять через спеціальні дрібнопористі бактеріологічні фільтри, що не пропускають звичайних бактерій. Тому раніше віруси називали фільтруючими.

Всі ультрамікроби живуть тільки за рахунок живих організмів, їх поділяють на дві групи: віруси і бактеріофаги.

Віруси були відкриті Д. Івановським у 1892 р. при вивченні причин мозаїчної хвороби тютюну на півдні України. Він виявив, що збудник цієї хвороби проходить крізь бактеріальні фільтри, на яких затримуються всі бактерії, і заражає здорові рослини. Збудника назвали вірусом (лат. отрута).

Вивчення морфології та структури вірусів стало можливим тільки після 1940 p., коли в практиці вірусологічних досліджень почали застосовувати удосконалені електронні мікроскопи з великою роздільною здатністю. На сьогодні відомо понад 300 вірусів - збудників інфекційних хвороб людей та тварин, і понад 700 фітопатогенних вірусів. Щоб зрозуміти, яке значення має вивчення вірусів, досить навести такий факт - кількість людських жертв від вірусних інфекцій набагато перевищує кількість їх від інфекційних хвороб, що спричиняються бактеріями та грибами.

Вірусологія (наука про віруси) має велике практичне значення для народного господарства, допомагає боротися з вірусними хворобами, що завдають великої шкоди сільському господарству.

Походження вірусів є складною проблемою сучасної вірусо­логії. Існують дві основні гіпотези походження вірусів. Перша - віруси - дегенеративні нащадки бактерій, клітинна структура яких спрощувалась у міру пристосування до внутрішньоклітинного паразитичного життя.

Друга - віруси є реліктовими формами первинної неклітинної форми живої матерії, яка збереглася у примітивному стані до нашого часу у зв’язку з паразитичним способом життя у клітинних організмах. На підтвердження цієї гіпотези наводиться той факт, що репродукція вірусів здійснюється властивим для усього живого на Землі відтворенням за рахунок біохімічних реакцій, які впорядко­вуються,

52

53

спрямовуються і каталізуються нуклеїновими кислотами та

білками.

За формою віруси поділяють на паличкоподібні, ниткоподібні, сферичні, кубоїдальні, булавоподібні, спіралеподібні.

Віруси є облігатніши (строгими) паразитами, бо можуть розмножуватись тільки тоді, коли потрапляють у живі клітини людей, тварин чи рослин.

Віруси характеризуються такими основними ознаками: дуже ма­лими розмірами тіла (8-450 нм, іноді до 750 нм); відсутністю клітинної будови; відносно простим хімічним складом, нездатністю до культивування (вирощування) на штучних поживних середовищах, особливим циклом розвитку в організмі сприйнятливого хазяїна, здатністю кристалізуватися до певних умов навколишнього середовища.

Зрілі віруси називають віріонами. Віріон складається з нук­леїнової кислоти, яка оточена білковою оболонкою - капсидом, що побудований за спіральним або кубічним типом симетрії. Капсид складається із субодиниць білка - капсомерів, кількість яких для цього вірусу є постійною (рис. 25).

Основним компонентом вірусів є нуклеїнові кислоти ДНК або РНК. Більшість вірусів рослин містять одно ланцюгову лінійну РНК. У вірусів, що викликають пухлини рослин, та у групи реовірусів людини і тварин, виявлено дволанцюгову РНК. У одних видів тваринних вірусів знайдено ДНК, інших - РНК.

Крім білків і нуклеїнових кислот до складу вірусних частинок можуть входити вуглеводи, ліпіди, поліаміни, фосфати, ферменти тощо.

Рис. 25. Вірус тютюнової мозаїки:

/ - в електронному мікроскопі; 2 - схема будови

Віруси стійкі до висушування і низьких температур. Вони гинуть при нагріванні до 60...80°С.

Віруси не можуть самостійно поширюватися у природі. Фітопатогенні (рослинні) віруси найчастіше переносять комахи. Досить багато вірусів передається через насіння, бульби, коріння, цибулини, черешки, під час проведення різних агротехнічних заходів (щеплення та обрізування дерев, пасинкування тощо). Віруси людини і тварин передаються від хворого організму до здорового при контакті, через укуси комах.

Вірусні хвороби рослин поділяють на мозаїки і жовтяниці.

Мозаїки - це хлорозно-плямисті захворювання рослин, які передаються в основному механічним способом і комахами, репродукуються (відтворюються) переважно у паренхімних клітинах. Концентрація вірусів у клітинному соку досить висока.

Жовтяниці - вірусні хвороби з характерним великозональним, а інколи загальним некрозом (змертвінням) листків. Концентрація вірусів у соку рослин незначна. Локалізація і репродукція вірусів пов’язана з клітинами флоеми.

Характерними ознаками вірусного захворювання рослин є зміна забарвлення листків та інших зелених органів. На ураженій тканині чергуються темно-зелені, світло-зелені або жовті плями. Часто спостерігається хлороз (знебарвлення), некроз і деформація листків та інших органів.

Найбільш часто зустрічаються тютюнова мозаїка, мозаїка картоплі (смугаста, складчаста, крапчаста, жовта, готика), пшениці, ячменю, кукурудзи, бронзова хвороба помідорів та ін.

До вірусних захворювань людей відносять грип, віспу, кір, поліомієліт, герпес, Снід тощо, тварин - ящур, сказ.

Нещодавно відкриті збудники пухлин рослин, які набагато менші від найдрібніших вірусів. Це позбавлені білкової оболонки молекули одноланцюгової РНК. їх назвали віроїдами. Встановлено, що віроїди викликають хвороби картоплі, огірків, цитрусових плодів, кокосових пальм та інших рослин.

Бактеріофаги - це "пожирачі" (віруси) бактерій. Проникнувши у бактеріальну клітину, вони репродукуються (розмножуються) у ній і викликають її розпад. Бактеріофаги були відкриті Н. Гамалея, який у 1898 р. першим спостерігав розчинення (лізин) бактеріальних клітин сибірської виразки. Подібне явище встановив у 1917 р. Ф. д’Ерель у збудників дизентерії.

54

З часом були виділені не тільки віруси бактерій, але і грибів, синьо-зелених водоростей та інших мікроорганізмів. Для їх позначення вживають термін "фаги".

За допомогою електронного мікроскопу встановлено, що фаг складається з головки, комірця і відростка (рис. 26).

Рис. 26. Схема будови фата:

/ - капсомери; 2 - ДНК; 3 - комірець; 4 - чохол; 5 - стрижень;

6 - базальна пластинка із зубцями; 7- нитки відростка

Головку фага утворюють білкові капсомери. Головка фата має дві оболонки: зовнішню стінку і тонку внутрішню мембрану, у якій знаходиться нуклеїнова кислота. Відросток фага складається з порожнистого стрижня, оточеного білковим скоротливим чохлом, комірця і базальної пластинки з шипами і нитками. За будовою фати поділяються на групи:

- ниткоподібні - це довгі гнучкі палички, що складаються з трубкоподібного капсида зі спіральним типом симетрії та містять одно ланцюгову ДНК;

- дрібні сферичні фаги, що мають форму правильного багатогран­ника без диференційованого відростка, містять одно ланцюгову ДНК або РНК;

- булавоподібні фаги з довгим відростком, чохол якого не скоро­чується, нагадує гофровану трубку, містить дволанцюгову ДНК; фаги з довгим відростком, чохол якого скорчується;

- фаги з чітко вираженим коротким хвостовим відростком з базальною пластинкою або без неї.

Хімічний склад бактеріофагів досить простий. Вони скла­даються в основному з білка і нуклеїнової кислоти: ДНК або РНК. Найчастіше зустрічаються дволанцюгова ДНК і одно ланцюгова РНК. У деяких фагів знайдено невелику кількість ліпідів і сліди вуглеводів.

Фаги стійкі до висушування, низьких температур, радіації, зберігають активність при pH 2,5-8,5, витримують тиск до 6000 атм. Багато фагів переносять нагрівання до 70...80°С. Фаги швидко гинуть при кип’ятінні, дії ультрафіолетових променів, кислот, хімічних дезінфікуючих речовин.

Проникнення фага у клітину господаря відбувається при випадковому їх зіткненні у декілька етапів (рис. 27). На першому етапі фаг відростком прикріплюється до клітини, базальна пластинка з шипами і нитками забезпечує їх тісний контакт. За допомогою ферменту типу лізоциму, який міститься у відростку, відбувається розчинення клітинної стінки і введення нуклеїйової кислоти фага у бактеріальну клітину. Нуклеїнова кислота фага завдяки закодованій у ній інформації спричинює перебудову внутрішніх процесів у бактеріальній клітині й направляє їх на утворення нових частинок фага, яких може бути декілька десятків чи сотень. При дозріванні фагів під дією лізоциму стінки бактеріальної клітини розчиняються і потомство фагів виходить назовні.

Рис. 27. Схема взаємодії фага з бактеріальною клітиною:

І - проникнення фага; 2 - розмноження фага; 3 - зрілі фаги; 4 - руйнування клітини; 5 - виділення фагів

56