Туберкулезная палочка прокариот или эукариот
Обновлено: 13.05.2024
Все живые организмы на Земле делятся на две группы: прокариот и эукариот.
- Эукариоты – это растения, животные и грибы.
- Прокариоты – это бактерии (в том числе цианобактерии, они же "сине-зеленые водоросли").
Главное отличие
У прокариот нет ядра, кольцевая ДНК (кольцевая хромосома) расположена прямо в цитоплазме (этот участок цитоплазмы называется нуклеоид).
У эукариот есть оформленное ядро (наследственная информация [ДНК] отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой).
Дополнительные отличия
1) Раз у прокариот нет ядра, то нет и митоза/мейоза. Бактерии размножаются простым делением надвое.
2) У прокариот рибосомы мелкие (70S), а у эукариот – крупные (80S).
3) У прокариот клеточная стенка состоит из муреина (пептидогликана).
4) У прокариот отсутствуют мембранные органоиды (такие как митохондрии, эндоплазматическая сеть, лизосомы и т.д.), вместо них у прокариот есть мезосомы – выросты плазматической мембраны, похожие на кристы митохондрий.
5) Клетка прокариот гораздо меньше клетки эукариот: по диаметру в 10 раз, по объему – в 1000 раз.
Сходство
Клетки всех живых организмов (всех царств живой природы) содержат плазматическую мембрану, цитоплазму и рибосомы.
Еще можно почитать
Задания части 1
Выберите один, наиболее правильный вариант. ВЫБЕРИТЕ НЕВЕРНОЕ УТВЕРЖДЕНИЕ. У бактерий отсутствуют
1) половые клетки
2) мейоз и оплодотворение
3) митохондрии и клеточный центр
4) цитоплазма и ядерное вещество
Выберите один, наиболее правильный вариант. В прокариотических клетках реакции окисления происходят на
1) рибосомах в цитоплазме
2) впячиваниях плазматической мембраны
3) оболочках клеток
4) кольцевой молекуле ДНК
ПРОКАРИОТЫ
1. Выберите три варианта. Бактериальную клетку относят к группе прокариотических, так как она
1) не имеет ядра, покрытого оболочкой
2) имеет цитоплазму
3) имеет одну молекулу ДНК, погруженную в цитоплазму
4) имеет наружную плазматическую мембрану
5) не имеет митохондрий
6) имеет рибосомы, где происходит биосинтез белка
2. Выберите три варианта. Почему бактерии относят к прокариотам?
1) содержат в клетке ядро, обособленное от цитоплазмы
2) состоят из множества дифференцированных клеток
3) имеют одну кольцевую хромосому
4) не имеют клеточного центра, комплекса Гольджи и митохондрий
5) не имеют обособленного от цитоплазмы ядра
6) имеют цитоплазму и плазматическую мембрану
3. Выберите три варианта. Для прокариотной клетки характерно наличие
1) рибосом
2) митохондрий
3) оформленного ядра
4) плазматической мембраны
5) эндоплазматической сети
6) одной кольцевой ДНК
4. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. У прокариотических клеток есть
1) нуклеоид с ДНК
2) настоящее ядро
3) аппарат Гольджи
4) гомологичные хромосомы
5) рибосомы
6) клеточная мембрана
5. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных ниже признаков можно использовать для описания клетки бактерий?
1) отсутствие мембранных органоидов
2) отсутствие рибосом в цитоплазме
3) образование двух и более хромосом линейной структуры
4) клеточная стенка состоит из муреина
5) не способна к фагоцитозу
6) имеет центриоль в основании жгутика
5. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Прокариотическая клетка не имеет в своем составе
1) ядра
2) цитоплазмы
3) эндоплазматической сети
4) плазматической мембраны
5) рибосом
6) пластид
ПРОКАРИОТЫ - ЭУКАРИОТЫ
1. Установите соответствие между характеристикой клетки и типом организации этой клетки: 1) прокариотический, 2) эукариотический
А) клеточный центр участвует в образовании веретена деления
Б) в цитоплазме находятся лизосомы
В) хромосома образована кольцевой ДНК
Г) отсутствуют мембранные органоиды
Д) клетка делится митозом
Е) мембрана образует мезосомы
2. Установите соответствие между характеристикой клетки и её типом: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая
А) мембранные органоиды отсутствуют
Б) имеется клеточная стенка из муреина
В) наследственный материал представлен нуклеоидом
Г) содержит только мелкие рибосомы
Д) наследственный материал представлен линейными ДНК
Е) клеточное дыхание происходит в митохондриях
3. Установите соответствие между признаком и группой организмов: 1) Прокариоты, 2) Эукариоты. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) отсутствие ядра
Б) наличие митохондрий
В) отсутствие ЭПС
Г) наличие аппарата Гольджи
Д) наличие лизосом
Е) линейные хромосомы, состоящие из ДНК и белка
4. Установите соответствие между органоидами и клетками, которые их имеют: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) аппарат Гольджи
Б) лизосомы
В) мезосомы
Г) митохондрии
Д) нуклеоид
Е) ЭПС
5. Установите соответствие между клетками и их особенностями: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) молекула ДНК кольцевая
Б) поглощение веществ путем фаго- и пиноцитоза
В) образуют гаметы
Г) рибосомы мелкие
Д) есть мембранные органоиды
Е) характерно прямое деление
6. Установите соответствие между клетками и их особенностями: 1) прокариотическая, 2) эукариотическая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
1) наличие обособленного ядра
2) образование спор для перенесения неблагоприятных условий среды
3) расположение наследственного материала только в замкнутой ДНК
4) деление путем мейоза
5) способность к фагоцитозу
6) отсутствуют митохондрии
СОБИРАЕМ 7
1) Неподвижная цитоплазма
Установите соответствие между характеристиками и типами клеток, изображенных на рисунке. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) имеют мезосомы
Б) осмотрофный способ питания
В) делятся митозом
Г) имеют развитую ЭПС
Д) образуют споры при неблагоприятных условиях
Е) имеют оболочку из муреина
ПРОКАРИОТЫ - ЭУКАРИОТЫ ОТЛИЧИЯ
1. Выберите три варианта. Клетки прокариот отличаются от клеток эукариот
1) наличием нуклеоида в цитоплазме
2) наличием рибосом в цитоплазме
3) синтезом АТФ в митохондриях
4) присутствием эндоплазматической сети
5) отсутствием морфологически обособленного ядра
6) наличием впячиваний плазматической мембраны, выполняющих функцию мембранных органоидов
2. Выберите три варианта. Прокариотные клетки отличаются от эукариотных
1) наличием рибосом
2) отсутствием митохондрий
3) отсутствием оформленного ядра
4) наличием плазматической мембраны
5) отсутствием органоидов движения
6) наличием одной кольцевой хромосомы
БАКТЕРИИ - РАСТЕНИЯ ПРИЗНАКИ
1. Установите соответствие между признаком и царством: 1) бактерии, 2) растения. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
A) все представители прокариоты
Б) все представители эукариоты
B) могут делиться пополам
Г) есть ткани и органы
Д) есть фото и хемосинтетики
Е) хемосинтетики не встречаются
2. Установите соответствие между признаками организмов и их царством: 1) бактерии, 2) растения. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) различные представители способны к фотосинтезу и хемосинтезу
Б) в наземных экосистемах превосходят все другие группы по биомассе
В) клетки делятся путем митоза и мейоза
Г) имеют пластиды
Д) клеточные стенки обычно не содержат целлюлозы
Е) лишены митохондрий
БАКТЕРИИ - РАСТЕНИЯ СХОДСТВО
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Сходство бактерий и растений состоит в том, что они
1) прокариотические организмы
2) образуют споры при неблагоприятных условиях
3) имеют клеточное тело
4) среди них имеются автотрофы
5) обладают раздражимостью
6) способны к вегетативному размножению
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Сходство клеток бактерий и растений состоит в том, что они имеют
1) рибосомы
2) плазматическую мембрану
3) оформленное ядро
4) клеточную стенку
5) вакуоли с клеточным соком
6) митохондрии
БАКТЕРИИ - РАСТЕНИЯ ОТЛИЧИЯ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Бактерии, в отличие от низших растений,
1) по типу питания бывают хемотрофами
2) при размножении образуют зооспоры
3) не имеют мембранных органоидов
4) имеют слоевище (таллом)
5) при неблагоприятных условиях образуют споры
6) синтезируют полипептиды на рибосомах
БАКТЕРИИ - ЖИВОТНЫЕ ПРИЗНАКИ
Установите соответствие между органоидами и их наличием у клеток: 1) бактерий, 2) животных. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) лизосомы
Б) клеточная стенка
В) ядрышко
Г) аппарат Гольджи
Д) кольцевая ДНК
Е) мезосомы
БАКТЕРИИ - ЖИВОТНЫЕ СХОДСТВО
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Сходство клеток животных и бактерий состоит в том, что они имеют
1) рибосомы
2) цитоплазму
3) гликокаликс
4) митохондрии
5) оформленное ядро
6) цитоплазматическую мембрану
БАКТЕРИИ - ГРИБЫ ПРИЗНАКИ
1. Установите соответствие между признаком организма и царством, для которого он характерен: 1) грибы, 2) бактерии
А) ДНК замкнута в виде кольца
Б) по способу питания - автотрофы или гетеротрофы
В) клетки имеют оформленное ядро
Г) ДНК имеет линейное строение
Д) в клеточной стенке имеется хитин
Е) ядерное вещество расположено в цитоплазме
2. Установите соответствие между признаками организмов и царствами, для которых они характерны: 1) Грибы, 2) Бактерии. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) образование микоризы с корнями высших растений
Б) образование клеточной стенки из хитина
В) тело в виде мицелия
Г) размножение спорами
Д) способность к хемосинтезу
Е) расположение кольцевой ДНК в нуклеоиде
3. Установите соответствие между характеристиками и организмами: 1) дрожжи, 2) кишечная палочка. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) геном представлен одной кольцевой молекулой ДНК
Б) клетка покрыта оболочкой из муреина
В) делится митозом
Г) в анаэробных условиях вырабатывает этанол
Д) имеет жгутики
Е) не имеет мембранных органоидов
БАКТЕРИИ - ГРИБЫ СХОДСТВА
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Бактерии, как и грибы,
1) составляют особое царство
2) являются только одноклеточными организмами
3) размножаются с помощью спор
4) являются редуцентами в экосистеме
5) могут вступать в симбиоз
6) поглощают вещества из почвы с помощью гифов
БАКТЕРИИ - ГРИБЫ ОТЛИЧИЯ
Выберите три варианта. Бактерии, в отличие от шляпочных грибов,
1) одноклеточные организмы
2) многоклеточные организмы
3) имеют в клетках рибосомы
4) не имеют митохондрий
5) доядерные организмы
6) не имеют цитоплазмы
БАКТЕРИИ - ГРИБЫ - РАСТЕНИЯ
Установите соответствие между характеристикой клетки и ее типом: 1) бактериальная, 2) грибная, 3) растительная. Напишите цифры 1, 2 и 3 в правильной последовательности.
А) отсутствие мембранных органоидов
Б) запасающее вещество – крахмал
В) способность к хемосинтезу
Г) наличие нуклеоида
Д) наличие хитина в клеточной стенке
БАКТЕРИИ - ЖИВОТНЫЕ - РАСТЕНИЯ
Установите соответствие между признаками клеток и царством: 1) Растения, 2) Животные, 3) Бактерии. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) включает только одноклеточные организмы
Б) клетки безъядерные
В) фотосинтез проходит в хлоропластах
Г) клетки не имеют клеточных стенок
Д) запасным веществом клеток является гликоген
Е) группы клеток образуют механические и проводящие ткани
ГРИБЫ - БАКТЕРИИ ОТЛИЧИЯ
Выберите три варианта. Чем отличаются грибы от бактерий?
1) составляют группу ядерных организмов (эукариот)
2) относятся к гетеротрофным организмам
3) размножаются спорами
4) одноклеточные и многоклеточные организмы
5) при дыхании используют кислород воздуха
6) участвуют в круговороте веществ в экосистеме
ЭУКАРИОТЫ ПРИМЕРЫ
Выберите трёх представителей эукариот
1) обыкновенная амёба
2) дрожжи
3) малярийный паразит
4) холерный вибрион
5) кишечная палочка
6) вирус иммунодефицита человека
ЭУКАРИОТЫ - ПРОКАРИОТЫ ОТЛИЧИЯ
Выберите три варианта. Клетки эукариотных организмов, в отличие от прокариотных, имеют
1) цитоплазму
2) ядро, покрытое оболочкой
3) молекулы ДНК
4) митохондрии
5) плотную оболочку
6) эндоплазматическую сеть
Проанализируйте таблицу. Заполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и термины, приведенные в списке.
1) митоз, мейоз
2) перенесение неблагоприятных условий среды
3) перенос информации о первичной структуре белка
4) двумембранные органоиды
5) шероховатая эндоплазматическая сеть
6) мелкие рибосомы
БАКТЕРИИ РИС
1. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В процессе эволюции сформировались организмы разных царств. Какие признаки характерны для царства, представитель которого изображен на рисунке.
1) клеточная стенка состоит в основном из муреина
2) хроматин содержится в ядрышке
3) хорошо развита эндоплазматическая сеть
4) отсутствуют митохондрии
5) наследственная информация содержится в кольцевой молекуле ДНК
6) пищеварение происходит в лизосомах
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какое значение для человека имеют организмы царства, один из представителей которого изображён на рисунке?
1) используются для приготовления кефира и сыра
2) вызывают заболевание гриппом
3) используются для изготовления антибиотиков
4) вызывают тиф, холеру и дифтерию
5) используются для получения трансгенного инсулина
6) служат первым звеном в пищевых цепях
Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания прокариотической ДНК. Определите два признака, выпадающих из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) содержит аденин, гуанин, урацил и цитозин
2) состоит из двух цепей
3) имеет линейную структуру
4) не связана со структурными белками
5) лежит в цитоплазме
Установите последовательность расположения структур бактериальной клетки от периферии к центру. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
1) нуклеоид
2) цитоплазма
3) муреиновая клеточная стенка
4) цитоплазматическая мембрана
5) слизистая капсула
1. Какова роль бактерий в природе? Приведите не менее четырех значений.
1) Являются редуцентами, разрушают органические вещества до неорганических.
2) Вызывают болезни (холера, сифилис).
3) Автотрофные бактерии являются продуцентами (вырабатывают органические вещества).
4) Являются симбионтами (клубеньковые бактерии, бактерии в толстом кишечнике человека).
2. Назовите основные признаки строения и жизнедеятельности бактерий. Назовите не менее 4-х особенностей.
1) У бактерий нет оформленного ядра, их ДНК имеет кольцевую форму.
2) У бактерий нет никаких органоидов, кроме рибосом.
3) У бактерий нет митоза и мейоза, они размножаются делением надвое.
4) Клеточная стенка бактерий состоит из муреина (пептидогликана).
5) Клетка прокариот по диаметру в 10 раз меньше клетки эукариот.
3. В каких отраслях хозяйства используются бактерии?
1) В пищевой промышленности: для получения напитков, молочно-кислых продуктов, при квашении, солении, виноделии, сыроделии.
2) В сельском хозяйстве: для приготовления силоса.
3) В коммунальном хозяйстве: для очистки сточных вод
4) В генной инженерии, микробиологии: для получения витаминов, гормонов, лекарств, кормовых белков.
4. Осуществление земляных работ при строительстве одного из объектов привело к вскрытию скотомогильника 100-летней давности. Спустя некоторое время в данной местности был объявлен карантин в связи с эпидемией сибирской язвы, возбудителем которой являются бактерии. Как с точки зрения биологии можно объяснить эту ситуацию?
В скотомогильнике были захоронен скот, зараженный сибирской язвой. Бактерии пережили столетнее отсутствие пищи в виде спор. Споры микроскопические, после вскрытия скотомогильника они распространились по ветру и заразили скот.
5. Как предохранить продукты питания от гниения?
1) Охладить, заморозить - обмен веществ в бактериях и грибах пойдет очень медленно.
2) Пастеризовать, стерилизовать - многие бактерии и грибы погибнут.
3) Засушить, засолить, замариновать - бактериям и грибам будет не хватать воды.
4) Использовать консерванты.
6. Организмы каких царств состоят из клеток, изображенных на рисунке под буквами А и Б? Ответ обоснуйте, приведите соответствующие доказательства.
На рисунке А изображен организм из царства Бактерии. Доказательства: нет ядра, ДНК лежит прямо в цитоплазме, нет органоидов. На рисунке Б изображен организм царства Растения. Доказательства: есть крупная центральная вакуоль, хлоропласты, клеточная стенка.
3 - Бактерий относят к прокариотам, а водоросли и грибы - к эукариотам.
4 - Эукариоты могут быть как одноклеточными, так и многоклеточными организмами.
6 - Автохемотрофы - это автотрофы, которые используют энергию окислительно-восстановительных реакций для синтеза органических веществ из неорганических.
8. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку. (1) В клетках прокариот отсутствует оформленное ядро. (2) Бактерии, как представители доядерных организмов, имеют нуклеоид. (3) Для бактерий, как и для всего живого, характерны обмен веществ и превращение энергии. (4) Для всех бактерий характерен анаэробный тип обмена веществ. (5) По типу питания их делят на автотрофов и гетеротрофов. (6) Все автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических, используя энергию света. (7) Фотосинтез у автотрофных бактерий протекает в хлоропластах, как и у растений.
4 - Для бактерий может быть характерен как анаэробный, так и аэробный тип обмена веществ.
6 - Фотосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ используют энергию света, а хемосинтезирующие - энергию окислительно-восстановительных реакций.
7 - Фотосинтез у бактерий происходит на мезосомах, выростах плазматической мембраны.
9. Лекарственный препарат представляет собой фермент, который катализирует разрушение муреина клеточной стенки возбудителя. На какую группу организмов действует этот препарат? Почему для клеток человека он нетоксичен? Ответ обоснуйте.
1. Этот препарат действует на бактерии. Из муреина у бактерий состоит клеточная стенка.
2. Для человека он не токсичен, потому что в состав клеток человека муреин не входит.
10. Благодаря каким особенностям бактерии широко применяются в биотехнологиях? Назовите не менее трех признаков.
1) высокая скорость размножения;
2) способность синтезировать биологически активные вещества;
3) способность к мутациям и возможность получения новых высокопродуктивных штаммов;
4) относительно простые способы выращивания бактерий
11. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
(1) Классификацией, то есть группировкой по сходству и родству, занимается отрасль биологии – систематика. (2) Клеточные организмы делят на два надцарства: прокариоты и эукариоты. (3) Прокариоты – доядерные организмы. (4) К прокариотам относят бактерии, цианобактерии и водоросли. (5) К эукариотам относят только многоклеточные организмы. (6) Клетки прокариот, как и эукариот, делятся митозом. (7) Группа прокариот – хемобактерии – используют энергию, выделяемую при окислении неорганических веществ, для синтеза органических веществ из неорганических.
4 – водоросли относят к эукариотам;
5 – к эукариотам относят как одноклеточные, так и многоклеточные организмы;
6 – у прокариот митоз отсутствует, клетки делятся надвое.
12. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
(1) Эукариотические клетки имеют обособленное ядро. (2) В пластидах и митохондриях эукариотических клеток содержатся рибосомы. (3) В цитоплазме прокариотических и эукариотических клеток находятся рибосомы, комплекс Гольджи и эндоплазматическая сеть. (4) Клеточная стенка растительных клеток содержит целлюлозу, клеточная стенка животных клеток – гликоген. (5) Бактериальная клетка размножается с помощью спор. (6) Эукариотическая клетка делится митозом и мейозом. (7) Споры грибов предназначены для размножения.
3 - в цитоплазме прокариотических клеток не содержатся комплекс Гольджи и эндоплазматическая сеть;
4 - животные клетки не имеют клеточной стенки;
5 - бактериальная клетка размножается с помощью деления надвое; с помощью спор она переносит плохие условия и распространяется
13. Рассмотрите предложенную схему классификации форм жизни. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
14. Почему портятся продукты питания? Назовите основные способы обработки продуктов для предупреждения гниения и принципы, на которых они основаны.
1) Продукты питания портятся из-за того, что поедаются бактериями и грибами.
2) При стерилизации бактерии, грибы и их споры убиваются высокой температурой.
3) При пастеризации бактерии и грибы убиваются непродолжительным воздействием высокой температуры.
4) При замораживании в морозильнике вода превращается в лёд и обмен веществ бактерий и грибов останавливается.
5) При охлаждении в холодильнике обмен веществ бактерий и грибов замедляется.
6) При засаливании (соленые огурцы) и засахаривании (варенье) в растворе создается высокое осмотическое давление, вода выходит из бактерий и грибов в раствор и их обмен веществ замедляется.
7) При высушивании обмен веществ бактерий и грибов замедляется из-за недостатка воды.
8) При обработке пищи консервантами (веществами, ядовитыми для бактерий и грибов), обмен веществ бактерий и грибов замедляется из-за воздействия консерванта.
15. Какие бактерии человек использует для получения пищевых продуктов?
1) Молочнокислые – для получения кисломолочных продуктов.
2) Уксуснокислые – для получения уксуса.
16. Чем бактерии отличаются от одноклеточных водорослей? Назовите не менее четырех отличий.
1) У бактерий нет оформленного ядра, а у водоросли есть.
2) Клеточная стенка бактерии состоит из муреина, а у водорослей она из целлюлозы.
3) У бактерий одна хромосома кольцевидной формы, а у водоросли несколько хромосом линейной формы.
4) У бактерий нет органоидов (митохондрий, пластид, аппарата Гольджи, ЭПС, лизосом и т.п.).
17. Лекарственный препарат нарушает целостность муреиновой клеточной стенки, таким образом разрушая клетки бактерий. Можно ли с помощью данного препарата вылечить грипп или амёбную дизентерию? Ответ поясните.
1) грипп вызывается вирусом, а дизентерия – амебами (одноклеточными животными, простейшими)
2) на них данный препарат (антибиотик) не подействует, поскольку они не имеют клеточной стенки из муреина
18. Клетка организма какого царства изображена на рисунке? Обоснуйте свой ответ. Какая структура обозначена на рисунке вопросительным знаком? Какую функцию она выполняет?
1) на рисунке изображена клетка бактерий, потому что она не содержит ядра (ДНК лежит в цитоплазме) и мембранных органоидов;
2) вопросительным знаком обозначена плазмида (дополнительная кольцевая ДНК);
3) плазмида (дополнительная кольцевая ДНК) несет дополнительные гены, повышающие приспособленность клетки к различным условиям
Опасной коварной причиной всемирно распространенной туберкулезной инфекции является палочка Коха, передающаяся от заболевшего человека с открытой формой здоровому через воздушные массы. Каждый заболевший может заразить до 15 человек. Что такое палочка Коха? – Это возбудитель туберкулёза, который передаётся не только через воздух и чаще всего поражает органы дыхания, но также и через пищевые продукты зараженных животных.
То есть, микобактерии попадают в воздух через кашель и слюну инфицированного человека (здоровый находится с ним в кратковременном (до 1 часа) или тесном контакте), алиментарным путем (через пищу, при условии сотенного наличия в ней патогенных клеток), через трансплацентарный путь (от беременной женщины своему ребенку).
Характеристика возбудителя
Свое название микобактерия получила по имени первооткрывателя, немецкого ученого Роберта Коха – номинанта Нобелевской премии, в конце 19 века.
Возбудитель относится к типам актинобактерий и размножается в течение 24 часов делением, но развиваются они медленно. Он очень устойчив к условиям внешней среды и перепадам температуры, благодаря своей структуре из трехслойной стенки и выделяемым токсическим веществам, которые способны разрушать клетки макрофагов, что встают первыми на борьбу с ней. Микобактерии попадают к человеку в раннем детстве, при этом не всегда вызывая болезнь. Палочка Коха – это возбудитель, который из-за своей патогенности, может локализоваться в разных органах организма (печени, почках, кишечнике, костях).
Палочка Коха склонна к изменчивости и прекрасно приспосабливается к изменяющимся условиям. Она обладает реакциями ферментов и сложным метаболизмом. Чтобы ее убить кипятя воду, нужно 15 минут. Она не боится вымораживания, а также три года сохраняет способность к жизнедеятельности в состоянии высушивания. До одного года она содержится в водах сточных канав.
Если у человека сильная иммунная система или он лечится химиотерапевтическими лекарствами, то палочка Коха способна стать L-формой и храниться так многие десятки лет, или может выработать стойкость к химическим антибактериальным лекарствам. Бацилла Коха – это старое название микобактерии. Как и 100 лет назад, она чаще поражает органы дыхания, вызывая опасное развитие туберкулеза легких.
Палочку Коха относят к прокариотам, так как ее цитоплазма не содержит высокоорганизованные органеллы, плазмиды для динамики генома (из-за которых обеспечивается устойчивость возбудителя к антибактериальным средствам). Хромосома состоит в огромном числе повторяющихся ДНК-последовательностей, поэтому этим обусловливается ее склонность к мутациям и персистенции. Палочка Коха, по сути, аэрофил и мезофил, который легко трансформируется в микроаэрофил, превращаясь в анаэроб, способна менять свой метаболизм. По развитию системы оксидаз и кислородному потреблению, она сходна с грибами.
Возбудитель бывает прямой или изогнутой формы (в виде палочки), считается слабо грамположительной. Растет слизистыми или морщинистыми колониями. Размножиться он может простым делением одной клетки на две или (редко) почкованием или ветвлением. Микобактерия может вызвать болезнь, спустя нескольких лет бессимптомного нахождения в неактивном состоянии в организме человека. Главными носителями антигенных свойств палочки являются белки. Дезинфектанты с хлором убивают возбудителя за 5 часов. Такой же эффект достигается и от применения хлорамина, третичных аминов, а также перекиси водорода, в больничных условиях – автоклавировании.
Роль иммунной защиты
При снижении иммунитета и усилении размножения, палочка Коха вызывает туберкулез. То есть, чтобы болезнь развилась, необходимо большое количество возбудителя и его высокая вирулентность. Резистентность организма всегда противостоит туберкулезу. Здесь на помощь иммунным клеткам может прийти введение противотуберкулезной вакцины. Детям до 7-го дня жизни вводят БЦЖ. При необходимости прививку повторяют в 7 лет. Могут сделать взрослым людям при их тесном взаимодействии с заболевшим в открытой форме туберкулезной инфекции.
В восприимчивости человеческого организма к микобактерии участвуют такие факторы, как недоедание (дефицит белка), присутствие хронических болезней (диабет, алкоголизм, нарушения работы желудка и кишечника, стрессы, длительный прием глюкокортикоидов, пожилой возраст, ВИЧ-инфекция).
Инфицированным малышам амбулаторно назначают прием противотуберкулезного препарата Фтивазит, убивающего палочку туберкулеза и витамин В6. Данный препарат не окажет вредного влияния на организм ребенка и даже улучшит аппетит.
Вследствие недоразвития (по возрасту) иммуннитета, малыш может заразиться от заболевших родственников, а также при посещении общественных мест.
Находясь в активном состоянии, палочка Коха стремительно множится, отравляя организм выделяемыми токсинами и вызывает сильную интоксикацию. Развиваясь в органах, палочка Коха дает такие клинические симптомы: физический упадок сил, общее недомогание, субфебрильную лихорадку, бледные кожные покровы, потерю веса, низкий аппетит, повышенную потливость по ночам, кашель более трех недель.
Туберкулезом инфицировано большинство людей, то есть, палочка Коха есть у каждого взрослого человека, но здоровый организм не дает ей развиваться. Носитель палочки туберкулеза способен заразить других людей только тогда, если у него выявлена открытая форма.
Анализы на туберкулезную инфекцию
Лабораторными исследованиями по обнаружению возбудителя считается взятие мокроты и материала бронхоскопии при жалобах пациента к врачу, позволяющими заподозрить болезнь. Обычно требуется три порции откашливаемой слизи, взятой в разные дни. Образцы мокроты фиксируют на стекле, окрашивают специальным путем и рассматривают под микроскопом. В ранних стадиях и у детей туберкулез может дать мазок с отрицательным ответом. Поэтому, желательно, повторить микроскопический анализ мокроты три раза. Иногда, при таком исследовании обнаруживается кровь, гнойные включения. Анализ на палочку Коха сдают в лабораторном центре тубдиспансера, частных центрах, так как он помогает установить фору заражения и ее активность.
К микробиологическим анализам относят также промывные воды желудка детей и тяжелых пациентов. Материалом могут служить также жидкости – из спинного мозга, из плевры, брюшной полости, суставов, а также кровяные, гнойные выделения имеющихся свищей и ран. Исследуют взятые при биопсии, операциях, пункциях лимфатических узлов, соскобах образцы ткани пораженных органов, костный мозг. Утреннюю мочу или среднюю порцию за день исследуют, чтобы исключить туберкулез мочевыделительной и половой системы. Для этой же цели у женщин берут колпачком Кафки менструальную кровь.
К видам бактериологических исследований относят такие методы:
- культуральный (посев биоматериала);
- прямой бактериоскопии выявляет возбудителя за один час;
- тест ПЦР определяет микобактерии во всех материалах, что важно для внелегочных форм заболевания;
- автоматизированной системы культивирования туберкулезной палочки;
- микроскопического исследования мазков.
В лабораторных условиях микобактерии окрашивают по Цилю — Нельсену (люминесцентно) или используют окраску флюорохромами. При выращивании микобактерий используют плотную яичную среду. Все анализы на обнаружение туберкулезной палочки Коха собираются по утрам, с запретом питьевого режима и приема пищи, на время исследования. Если пациент не может откашлять мокроту, проводят бронхоскопию под местным или общим обезболиванием, с предварительным запретом на прием пищи за шесть часов до процедуры. Исследования проводят для оценки жизнеспособности, массивности и скорости роста палочки, на основании которых подбирают препараты без устойчивости микобактерии.
Палочка Коха при ее раннем выявлении — результат успешного излечения пациента, что помогает понизить количество заражений ею и предупредить новые вспышки инфекции. Для раннего метода используют флюорографию. Таким образом, единственными способами обнаружить бактерию при ранних этапах болезни являются бактериологическое и флюорографическое исследования.
Профилактические меры
Домочадцам рекомендуют принимать витаминные комплексы, препараты-иммуномодуляторы: бронхо-мунал, рибомунил, бронхо-ваксом, иммунал, а также хорошо питаться, включив в диету жиры и белки. Необходимо соблюдение правил гигиены дыхания: регулярное проветривание рабочего и домашнего помещения, правильное дыхание через нос, своевременное лечение очагов хронических инфекций в кариозных зубах и носоглотке (лечение фарингитов, тонзиллитов, ринитов). Нужно вести здоровый образ жизни, быть физически активным, закаляться. Часто бывать на воздухе. Солнечный свет и свежие воздушные массы убивают палочку, вызывающую болезнь Коха. Также не нужно забывать о вакцинации новорожденных прививкой БЦЖ, чтобы уберечь ребенка от заболеваний активной формы. БЦЖ защищает на 85 %. Отправляя ребенка на лето к дедушкам, бабушкам и тетям, стоит поинтересоваться у них, когда они были на рентгене в последний раз, и не кашляют ли они. И тогда никогда болезнетворные микробы не побеспокоят человека своим проявлением.
Врач высшей квалификационной квалификации клинико-диагностической лаборатории /заведующая/ Н.Л. Соколянская.
Обзор
cGAS и виперины — редкие примеры известных противовирусных систем прокариот, унаследованных эукариотами
Автор
Редактор
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Что мы знаем об иммунитете прокариот?
Что объединяет грипп [1], оспу [2], бешенство [3], краснуху [4], геморрагическую лихорадку Эбола и COVID-19? Правильно, все эти заболевания человека вызываются вирусами. Есть названия и у некоторых вирусных инфекций других многоклеточных организмов: чума собак, паралич сверчка, табачная мозаика. Однако никто не придумал имена инфекционным заболеваниям прокариот. Между тем, вирусы и им изрядно досаждают. Разумеется, и прокариоты, и эукариоты обзавелись целым арсеналом средств для борьбы с паразитами, причем о защитных системах последних, а особенно об иммунной системе человека, науке известно куда больше, и информация о принципах работы врожденного и приобретенного иммунитетов давно вошла в школьный учебник.
А что у прокариот? Любой молекулярный биолог знает системы рестрикции-модификации и CRISPR-Cas, поскольку их компоненты нашли широкое применение в лабораторной практике [5], [6]. Однако это далеко не все антивирусные приспособления прокариот, известные ученым. Долгое время поиск был сосредоточен на Escherichia coli и еще нескольких модельных бактериях, но даже в такой узкой группе микроорганизмов удалось обнаружить несколько антивирусных систем с различными механизмами действия. Настоящую революцию в поиске новых антифаговых систем произвело обнаружение защитных островков (defence islands) — участков геномов прокариот, которые кодируют компоненты защитных систем [7]. Таким образом, если какой-то ген Х находится вблизи генов уже известных защитных систем в большом количестве прокариотических геномов, можно предположить, что Х тоже кодирует какой-то белок, участвующий в борьбе с вирусами. Поскольку количество прочитанных прокариотических геномов в последнее время растет как на дрожжах, этот подход позволяет ученым ежегодно находить новые гены, вовлеченные в защиту от вирусов . Так, в одной из статей 2018 года авторы описали сразу девять новых защитных систем [8], а в 2020 году одновременно две группы сообщили об обнаружении антифаговой активности у некоторых ретронов — крайне странных генетических элементов прокариот, казавшихся ранее абсолютно бесполезными [9], [10].
Еще в 2011 году обнаружили, что в защитных островках часто находятся гены, кодирующие белки-аргонавты , и с тех пор были получены убедительные свидетельства их роли в защите клеток от фагов [7], [15]. Эта находка интересна тем, что в отличие от остальных известных нам антивирусных систем прокариот, аргонавты широко распространены и среди эукариот. Странно, что до недавнего времени белки-аргонавты были единственным подобным примером. К счастью, два недавних открытия устранили это недоразумение.
cGAS — универсальный сигнальный компонент антивирусных систем
Узнавание вирусной нуклеиновой кислоты — важнейший этап активации врожденного антивирусного иммунитета у животных. Один из рецепторов, узнающих двунитевую ДНК в цитоплазме, получил название cGAS (cyclic GMP-AMP synthase), поскольку после связывания мишени начинает синтезировать циклический динуклеотид cGAMP (циклический гуанозинмонофосфат-аденозинмонофосфат, цГАМФ) из АТФ и ГТФ. cGAMP в свою очередь запускает сигнальный каскад, который активирует синтез интерферонов, необходимых в борьбе с вирусом [17].
Ученые из Weizmann Institute of Science в Израиле проанализировали 38 167 микробных геномов и обратили внимание, что из 637 прокариотических гомологов гена cGAS 417 (65,5%) находятся в защитных островках в составе оперона из 2–4 генов (рис. 1) [18]. Предположив, что такая локализация может указывать на антифаговую активность, они решили проверить, будет ли cGAS обеспечивать иммунитет штамму E. coli, в норме не содержащему такой системы. Для этого были выбраны два оперона: один из штамма E. coli TW11681, а другой из холерного вибриона Vibrio cholerae El Tor. Оказалось, что оба оперона повысили устойчивость лабораторного штамма E. coli к некоторым бактериофагам, то есть действительно функционируют как защитная система. Ученые дали этой системе название CBASS (cyclic-oligonucleotide-based antiphage signalling system).
Рисунок 1. Опероны, кодирующие cGAS, находятся в защитных островках. Желтым показаны известные системы противофаговой защиты.
Теперь предстояло понять механизм действия CBASS. Первым делом исследователи проверили, появляется ли cGAMP в клетках с CBASS в ответ на фаговую инфекцию. Для этого они проанализировали состав клеточных лизатов методом масс-спектрометрии. Как и предполагалось, cGAMP обнаружился только в клетках, содержащих систему CBASS, и только после заражения фагом.
Интересно, что в обоих исследованных оперонах ген cGAS соседствовал с геном фосфолипазы CapV, которая активируется cGAMP’ом и расщепляет липиды клеточной мембраны. Выходит, что зараженная вирусом бактерия включает систему самоубийства.
Такое поведение — не редкость в мире прокариот: известен целый класс антифаговых систем под названием Abi (abortive infection), принцип действия которых заключается в том, что клетка, обнаружив фаговую инфекцию, совершает суицид до того, как фаг успеет размножиться. Таким образом, ценой жизни одной клетки достигается защита целой популяции.
Для доказательства функционирования CBASS по механизму абортивной инфекции клетки смешали с разными концентрациями фаговых частиц. В случае, когда на пять бактериальных клеток приходилась одна фаговая частица (multiplicity of infection, MOI = 0,2), то есть зараженной оказывалась лишь часть клеток, популяция бактерий, обладающих CBASS, успешно справлялась с инфекцией, а когда концентрация фаговых частиц вдвое превышала концентрацию бактерий (MOI = 2), то есть заражались сразу все клетки, лизис культуры произходил еще быстрее, чем в штамме без CBASS (рис. 2). Это означает, что суицидальная система CBASS в первом случае спасла популяцию от полного уничтожения, а во втором спровоцировала немедленную гибель всех клеток в культуре.
Рисунок 2а. Графики роста культуры E. coli в зависимости от наличия CBASS и фаговой инфекции
Рисунок 2б. Схема действия CBASS: в ответ на заражение cGAS продуцирует cGAMP, который включает фосфолипазу, разрушающую клеточную мембрану
Хотя ученым и удалось обнаружить новую защитную систему прокариот, многое всё еще непонятно. Во-первых, остается загадкой, что является триггером для активации cGAS. Вряд ли это двунитевая ДНК, как у эукариот, ведь у прокариот ядра нет, и отличить геномную ДНК от вирусной не так-то просто. Во-вторых, неясно, во всех ли случаях CBASS ведет себя как система абортивной инфекции. Дело в том, что вместо фосфолипазы в состав CBASS могут входить другие белки с неизвестной активностью.
Так или иначе, cGAS заслужил место в ряду белков, вовлеченных в антивирусную защиту у представителей и прокариот, и эукариот.
Виперины — универсальная защита против вирусных РНК-полимераз
Виперин — один из белков, продуцируемый клетками животных в ответ на обработку интерферонами. Известно, что виперин подавляет репликацию многих вирусов за счет продукции ddhСTP (3′-deoxy-3′4′-didehydro-CTP, 3′-дезокси-3′4′-дидегидро-ЦТФ, ддгЦТФ) — производного одного из четырех нуклеотидов, из которых РНК-полимеразы строят РНК. ddhCTP узнается вирусными РНК-полимеразами и включается в состав РНК, но из-за отсутствия 3′-концевого гидроксила фермент не может продолжить синтез. Один из вирусов, с которым борется человеческий виперин — печально известный вирус Зика , [19].
Всё те же исследователи из Израиля заметили, что некоторые гомологи виперинов у прокариот кодируются генами, находящимися в защитных островках (рис. 3) [22]. Для подтверждения их участия в борьбе с вирусами ученые помещали гены 59 представителей прокариотических виперинов в лабораторный штамм E. coli и проверяли, придают ли они устойчивость к фаговым инфекциям. Около половины исследуемых белков показали хорошие результаты в защите от целого ряда фагов, что позволило заявить об открытии новой антивирусной системы прокариот.
Рисунок 3. Прокариотические виперины локализуются в защитных островках. Желтым выделены гены известных систем противофаговой защиты.
Для выяснения механизма работы виперинов ученые вновь прибегли к масс-спектрометрическому анализу клеточных лизатов после заражения фагом Т7. На этот раз искали ddhСTP, но нашли не только его: оказалось, что разные прокариотические виперины синтезируют производные разных нуклеотидов: ЦТФ, УТФ и ГТФ (рис. 4). Забавно, что среди продуктов виперинов не обнаружили производных АТФ. Сами авторы работы предполагают, что это связано с несовершенством системы детекции.
Рисунок 4. Филогенетическое дерево виперинов. Обозначены человеческий виперин и исследованные в работе прокариотические виперины, а также их субстратная специфичность.
Чтобы проверить эффект виперинов на работу фаговой РНК-полимеразы, исследователи экспрессировали под контролем промотора фага Т7 ген зеленого флуоресцентного белка GFP в клетках E. coli, кодирующих РНК-полимеразу фага Т7, и наблюдали, что клетки флуоресцируют. Но если в таких клетках экспрессировать один из генов виперинов, GFP не синтезируется (рис. 5).
Рисунок 5. Виперины подавляют активность РНК-полимеразы Т7 in vivo. МоаА — отрицательный контроль. В присутствии виперинов снижается экспрессия гена GFP, находящегося под контролем промотора Т7-РНК-полимеразы.
Полученные данные подтверждают, что прокариотические виперины борются с вирусами по тому же принципу, что и виперины животных. Хотя правильнее будет сказать, что виперины животных работают как прокариотические: филогенетический анализ свидетельствует о том, что эукариотические виперины — лишь небольшая веточка на разветвленном дереве этого белкового семейства (рис. 4).
Микробы — это модно
Людям свойственно интересоваться прежде всего собой, и уж если не видом Homo sapiens, то хотя бы животными или на худой конец растениями. Однако во все времена находились энтузиасты, исследующие необъятный мир микробов. Может, этим энтузиастам следует заняться какими-то действительно важными проблемами? Неужели мы уже все болезни научились лечить? Только вот без любителей микробов не было бы у нас ни эндонуклеаз рестрикции для клонирования, ни термофильных ДНК-полимераз для ПЦР, ни CRISPR-Cas для редактирования геномов. Если хорошенько поискать, то у прокариот непременно найдется еще много интересного и полезного! А искать сейчас удобно как никогда: информация о новых секвенированных геномах поступает непрерывным потоком, только успевай анализировать. Исследования в области прокариотических систем защиты от фагов — отличный пример такого поиска. Открытие новых антивирусных систем, общих для бактерий, архей и эукариот, показывает, что можно узнавать что-то новое про нас с вами, изучая захватывающе разнообразный мир микробов.
Читайте также: