Микроб и бактерия разница: Чем отличаются вирусы от микробов

Содержание

Сравнение размеров вирусов и бактерий

Бактерии и вирусы — это микроскопические организмы, которые могут вызывать болезни у животных и человека. Хотя эти микробы могут иметь некоторые общие характеристики, они также очень различны. Бактерии обычно намного крупнее вирусов, и их можно рассматривать под световым микроскопом. Вирусы во много раз меньше бактерий и видны только под электронным микроскопом.

Бактерии — это одноклеточные организмы, которые размножаются бесполым путем независимо от других организмов. Для размножения вирусам требуется помощь живой клетки.

Где они живут

Бактерии: бактерии живут практически везде, в том числе внутри других организмов, на других организмах и на неорганических поверхностях. Они заражают эукариотические организмы, такие как животные, растения и грибы.

Доп.материалы

Некоторые бактерии считаются экстремофилами и могут выживать в чрезвычайно суровых условиях, таких как гидротермальные источники, а также в желудках животных и людей.

Вирусы: подобно бактериям, вирусы можно обнаружить практически в любой среде. Это патогены, которые заражают прокариотические и эукариотические организмы, включая животных, растения, бактерии и археи (одноклеточные).

Вирусы, которые заражают экстремофилов, таких как археи, имеют генетическую адаптацию, которая позволяет им выживать в суровых условиях окружающей среды (гидротермальные источники, серные воды и т. д).

Вирусы могут сохраняться на поверхностях и на объектах, которые мы используем каждый день в течение различных отрезков времени (от секунд до лет) в зависимости от типа вируса.

Бактериальная и вирусная структура

Бактерии — это прокариотические клетки, которые проявляют все характеристики живых организмов. Бактериальные клетки содержат органеллы и ДНК, которые погружены в цитоплазму и окружены клеточной стенкой.

Эти органеллы выполняют жизненно важные функции, которые позволяют бактериям получать энергию из окружающей среды и размножаться.

Вирусы: вирусы не считаются клетками, но существуют как частицы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенные в белковую оболочку.

Некоторые вирусы имеют дополнительную мембрану, называемую оболочкой, которая состоит из фосфолипидов и белков, полученных из клеточной мембраны ранее инфицированной клетки-хозяина.

Эта оболочка помогает вирусу проникнуть в новую клетку путем слияния с клеточной мембраной и помогает ему выйти из нее путем почкования. Также известные как вирионы, вирусные частицы существуют где-то между живыми и неживыми организмами.

Хотя они содержат генетический материал, у них нет клеточной стенки или органелл, необходимых для производства энергии и размножения. Вирусы полагаются исключительно на хозяина для репликации.

Размер и форма

Бактерии: бактерии могут быть найдены в различных формах и размерах. Распространенные формы бактериальных клеток включают кокки (сферические), бациллы (палочковидные), спирали и вибрионы.

Размер бактерий обычно колеблется в пределах 200 -1000 нанометров (nm, нанометр — это 1 миллиардная часть метра, 10-9

метра) в диаметре. Самые крупные бактериальные клетки видны невооруженным глазом.

Для примера: Один нанометр равен 10 ангстрем. Расстояние между атомами углерода в алмазе равно 0,154 нм. Длины волн видимого света, воспринимаемого человеком, лежат в диапазоне 380—760 нм. Диаметр атома гелия составляет около 0,06 нм, а диаметр рибосомы — около 20 нм.

Микрометр (µm или мкм) — равен одной миллионной доле метра (10−6 метра или 10−3 миллиметра). Диаметр эритроцита составляет 7 мкм, толщина человеческого волоса от 40 до 120 мкм, 3–8 мкм — толщина паутины, 70 — 180 мкм — толщина бумаги

Считающаяся самой крупной в мире бактерией, Thiomargarita namibiensis может достигать размера в 750 000 нанометров (0,75 миллиметра) в диаметре.

Вирусы: размер и форма вирусов определяются количеством нуклеиновых кислот и белков, которые они содержат. Вирусы, как правило, имеют сферическую (полиэдрическую), палочковидную или спиральную форму.

Некоторые вирусы, такие как бактериофаги, имеют сложную форму, которая включает в себя добавление белкового хвоста, прикрепленного к капсиду с хвостовыми волокнами, отходящими от хвоста.

Вирусы гораздо меньше бактерий. Обычно их размеры варьируются от 20 до 400 нанометров в диаметре. Самые крупные известные вирусы, пандоравирусы, имеют размер около 1000 нанометров или полный микрометр.

На видео ниже можно посмотреть сравнение размеров различных микроорганизмов, клеток и вирусов.

Микроорганизмы настолько малы по сравнению с людьми, что у вас может возникнуть соблазн думать, что они примерно одного размера.

Как показывает это видео, это совсем не так. Риновирус и вирус полиомиелита имеют размер 0,03 микрона (мкм), эритроцит — 8 мкм, нейрон — 100 мкм и яйцо лягушки — 1 мм. Это диапазон в 5 порядков, примерно такой же разницы, как рост человека и толщина атмосферы Земли.

Бактерии, вырабатывающие бета-лактамазу расширенного спектра (ESBL)

Эта информация рассказывает о бактериях, вырабатывающих бета-лактамазу расширенного спектра (ESBL), в том числе о путях их распространения и способах лечения вызываемых ими инфекций.

Вернуться к началу страницы

Что представляет собой бета-лактамаза расширенного спектра?

Некоторые микроорганизмы, к примеру, кишечная палочка (E. coli) и клебсиелла, вырабатывают фермент, называемый бета-лактамазой расширенного спектра (ESBL). Этот фермент делает микроорганизмы более стойкими к антибиотикам.

Микроорганизмы, вырабатывающие ESBL, могут вызывать различные заболевания, например:

  • Инфекции мочеполовой системы
  • воспаление легких;
  • кровяные инфекции;
  • раневые инфекции.
Вернуться к началу страницы

В чем состоит разница между колонизацией и инфицированием микроорганизмами, вырабатывающими ESBL?

Человек может быть либо колонизирован, либо инфицирован микроорганизмами, вырабатывающими ESBL. Колонизация означает наличие микроорганизмов на коже или в организме человека при отсутствии каких-либо симптомов заболевания. Инфицирование означает наличие микроорганизмов на коже или в организме, и при этом они вызывают заболевание.

Вернуться к началу страницы

Как распространяются микроорганизмы, вырабатывающие ESBL?

Большинство инфекций, вызываемых вырабатывающими ESBL микроорганизмами, распространяется через прямой контакт с физиологическими жидкостями инфицированного человека (кровь, выделения из раны, моча, стул или флегма). Также они могут распространяться через контакт с оборудованием или поверхностями, которые могут быть заражены бактериями. Они не распространяются при простом контакте, например через прикосновение или объятие.

Вернуться к началу страницы

Кто подвержен риску инфицирования микроорганизмами, вырабатывающими ESBL?

Инфекции, вызываемые вырабатывающими ESBL бактериями, чаще возникают у людей:

  • старшего возраста;
  • с ослабленной иммунной системой;
  • страдающих хроническими заболеваниями, такими как рак и диабет;
  • ранее принимавших антибиотики;
  • недавно перенесших операцию;
  • лежавших в больнице много раз или длительное время;
  • с открытыми ранами или язвами;
  • с установленными трубками или дренажами.
Вернуться к началу страницы

Каковы симптомы инфекции, вызываемой вырабатывающими ESBL микроорганизмами?

Симптомы будут зависеть от места возникновения и типа инфекции.

Вернуться к началу страницы

Каковы методы лечения инфекции, вызываемой вырабатывающими ESBL микроорганизмами?

Инфекции, вызываемые вырабатывающими ESBL микроорганизмами, лечатся антибиотиками, к которым у них нет устойчивости. Ваш врач выберет для вас лекарство(-а) в зависимости от того, где возникла инфекция, и какой микроорганизм ее вызвал.

Вернуться к началу страницы

Какие меры по изоляции принимаются в больнице, если у меня обнаруживается инфекция, вызываемая вырабатывающими ESBL микроорганизмами?

Меры по изоляции — это мероприятия, которые мы проводим, чтобы предотвратить распространение инфекции среди пациентов. Если во время пребывания в больнице у вас диагностировали инфекцию, вызываемую вырабатывающими ESBL микроорганизмами:

  • Вас поместят в отдельную палату.
  • На вашей двери повесят табличку с информацией о том, что весь персонал и посетители должны вымыть руки с мылом или протереть их спиртосодержащим антисептиком для рук перед входом и после выхода из вашей палаты.
  • Весь персонал и посетители должны надеть желтый халат и перчатки во время пребывания в вашей палате. Они выдаются за пределами вашей палаты и могут быть утилизированы в вашей палате.
  • Если вы выходите из палаты для проведения исследований, вам следует надеть желтый халат и перчатки или покрыться чистой простыней.
  • Если вы выходите из своей палаты, чтобы прогуляться по отделению, вам следует надеть желтый халат и перчатки.
  • Вам запрещен доступ в следующие зоны больницы:
    • кладовая для продуктов в вашем отделении;
    • центр отдыха в M15;
    • детские зоны отдыха в M9;
    • кафетерий;
    • основной вестибюль;
    • любые другие зоны общего пользования на территории больницы.
  • При соблюдении мер по изоляции у вас в палате могут проводиться сеансы арт-терапии или массажа.

Соблюдение таких мер может быть прекращено после того, как вы пройдете курс лечения и больше не будете являться источником инфекции для других. Ваш врач или медсестра/медбрат скажут вам, когда можно будет прекратить соблюдать эти меры.

Вернуться к началу страницы

Какие меры по изоляции мне следует принять дома, если у меня обнаружится инфекция, вызываемая вырабатывающими ESBL микроорганизмами?

Если у вас диагностировали инфекцию, вызываемую вырабатывающими ESBL микроорганизмами, соблюдайте следующие предписания:

  • Часто мойте руки водой с мылом не менее 20 секунд, особенно после посещения туалета.
  • Мойте руки после контакта с кровью, мочой или выделениями из раны.
  • Пользуйтесь дезинфицирующим средством, например, Clorox® или Lysol® для протирания поверхностей, которые могли быть заражены бактериями.
Вернуться к началу страницы

Где я могу получить дополнительную информацию об инфекциях, вызываемых вырабатывающими ESBL микроорганизмами?

Если у вас есть вопросы, обратитесь к своему врачу или медсестре/медбрату. Кроме того, для получения дополнительной информации вы можете посетить веб-сайт:

Центры контроля и профилактики заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention)

Вернуться к началу страницы

Какая разница между микробами и бактериями, и чем они отличаются от вирусов

Микробы, бактерии и вирусы существовали на планете задолго до появления человека. Но, чем же они отличаются друг от друга?

Мир микроорганизмов

Микробы – собирательное название живых существ, которые настолько малы, что их невозможно увидеть невооруженным взглядом.

В этом царстве обитают археи, грибы, протисты, вирусы и бактерии. Это первые существа, появившиеся на планете в процессе эволюции. Именно они являются настоящими хозяевами мира, обитают практически в любой среде и обладают невероятной способностью к выживанию.

Посчитано, что только масса бактерий в 1166 раз больше массы всего человечества вместе взятого. Их число достигает 5 нониллионов (цифры с 30-ю нулями). В грамме почвы в среднем обитает 40 миллионов таких существ. Вирусы и вовсе не поддаются подсчету.

На одном квадратном метре грунта может располагаться до нескольких миллиардов вирусов и сотни миллионов бактерий.

Самыми грязными предметами, изобилующими организмами из невидимого мира, признаются домашние ковры, губки для мытья посуды, компьютерные клавиатуры, мойки, столы и мобильные телефоны.

Бактерии кишечной палочки

Что отличает бактерий от других микробов?

Большинство организмов в мире состоят из клеток. Это своеобразные кирпичики, из которых строится ткань. Каждый такой кирпичик имеет ядро. Оно необходимо для хранения генетического материала, контролирует рост и размножение клетки.

Бактерия состоит всего из одной клетки, которая, помимо всего прочего, не имеет ядра. У такого микроорганизма иной способ размножения и передачи ДНК. Такие существа получили название прокариоты.

Похожими на бактерии являются археи. До 1990 года их не выделяли в отдельную группу. Однако позже выяснилось, что эволюция у архей и бактерий продвигалась разными путями и генетически археи ближе к эукариотам.

Считается, большая часть бактерий безвредна, а их рост сдерживается иммунитетом человека. Некоторые из них даже приносят пользу – предотвращают появление инфекций, помогают усваивать пищу в кишечнике и т.д.

Тем не менее, часть бактерий находится по ту сторону закона. Чума, холера, сибирская язва – вот далеко не полный перечень заболеваний, которые вызывают эти маленькие убийцы.

В целом, в человеческом организме нашли приют около 39 триллионов бактерий. Их общий вес достигает двух килограммов!

Кто такой вирус?

У вируса вообще нет клеточной структуры. Это его главная отличительная черта.

В мире микробов вирусы отъявленные разбойники, которые захватывают чужие клетки и насильно заставляют их воспроизводить себе подобных существ.

Вирус герпеса, окружённый липидной оболочкой (суперкапсидом)

Вирус в тысячу раз меньше бактерии. Поэтому он может атаковать даже других микробов.

Правда, среди вирусов тоже есть хорошие ребята – бактериофаги. Таких «хищников», в ряде случаев, используют вместо антибиотиков для лечения бактериальных инфекций. Бактериофаги находят в организме микроба, вызывающего патологию и, «убивают» его.

Что опаснее, вирус или бактерия?

Считается, что вирус опасней. В отличие от бактерий, данный микроорганизм способен к генетическим мутациям.

Год от года вирусы становятся злее, приобретают устойчивость к лекарствам и расширяют список организмов, на которых они нападают. Так, например, болезни, которые раньше были свойственны лишь животным, начинают передаваться людям.

Кроме того, вирусы крайне сложно полностью вывести из клеток. Паразиты могут «прописаться» внутри нашего организма вызывая хронические заболевания всю жизнь.

3 различия между микробами и бактериями

Человек склонен разделять информацию вокруг себя, чтобы понять термины, которые поначалу могут быть сложными. Поэтому каждое живое существо на планете группируется в вид, род, семейство, порядок и так далее.

Все эти термины формируются посредством таксономического исследования живых существ, то есть через отрасль систематической биологии, которая исследует родственные отношения между нынешними планетарными организмами и их предками. Несмотря на это, не все термины классификации основаны на эволюционной истории, потому что слово, которое касается нас сегодня, «микроб», является операционным понятием, лишенным каких-либо таксономических или филогенетических отношений.

Таким образом, обычно проблемы возникают у населения в целом при дифференциации широко используемых терминов неизвестного происхождения.

В чем разница между микробом и бактерией?

Микроб или микроорганизм определяется как «одноклеточный организм, видимый только под микроскопом». С более биологической и менее лингвистической точки зрения, эти существа являются одноклеточными сущностями, которые имеют элементарную биологическую структуру (в отличие от многоклеточности и тканевого образования, характеризующих животных и растения).

Все бактерии являются микробами, но не все микробы являются бактериями

Мир микробов явно разделен, потому что, как мы уже говорили, это разнородная группа живых существ (или неживых существ, как мы увидим ниже), которые имеют мало общего друг с другом за пределами базовой системы организации и микроскопической структуры.

Внутри микробов, мы находим вирусы, бактерии и архей, простейшие, микроскопические водоросли и микроскопические грибы. Как видим, в этот термин включены как прокариотические организмы (их клетка имеет свободную ДНК в цитоплазме, то есть нет ядерной оболочки), так и эукариоты (у которых наследственный материал завернут в клеточное ядро). Конечно, мы сталкиваемся с группой с большим физиологическим разнообразием.

Когда мы погружаемся в мир бактерий (помните, что они включены в микробы), все становится значительно сложнее, потому что здесь мы сталкиваемся с таксономической группой, которая должна классифицировать этих микроскопических живых существ через эволюционную историю. Несмотря на то, что они являются микроорганизмами, которые имеют определенные характеристики, они представляют достаточные различия на биохимическом и генетическом уровне.

Таким образом, внутри бактерий мы можем найти столько же критериев классификации, сколько и разнообразие микроорганизмов в окружающей среде. Эти деления могут быть в соответствии с их формой, метаболизмом (автотрофные, гетеротрофные, фототрофные, химиотрофные и органотрофные), типами питания, клеточной стенки и их окрашивающей способностью или их возможным потенциалом нанести ущерб хозяину, в котором они обитают (патогенный или непатогенный), среди многих других делений.

Конечно, весь этот терминологический конгломерат ясно дает понять: терминологическое деление бактерий должно быть более точным, потому что существует таксономический и филогенетический интерес классификации на этом уровне.

Бактерии имеют очень выраженную морфологию

Какими бы простыми они ни рассматривались с точки зрения структуры, если мы начнем объяснять морфологию всех микроорганизмов, мы, возможно, никогда не закончим. Поэтому, чтобы проиллюстрировать различия микроба от бактерий, лучше описать общие особенности последней группировки и сравнить ее с остальными. Таким образом, некоторые типичные морфологические характеристики бактерий заключаются в следующем:

  1. Это одноклеточные организмы без должным образом разделенного ядра.
  2. Они имеют одну круговую хромосому, расположенную в области цитоплазмы, называемой нуклеоидом.
  3. У них бесполое размножение путем двойного деления.
  4. Они имеют защитную клеточную стенку над плазматической мембраной.

Только с этими четырьмя пунктами мы получаем представление о четкой дифференциации бактерий с остальными микробами, потому что, например, вирусы не имеют механизма для самовоспроизводства (они не могут выполнять бесполое размножение), и поэтому требуют хозяина, который позволяет им распространять. С другой стороны, простейшие являются одноклеточными протистскими существами, то есть эукариотическими микроорганизмами с разделяемой ядерной мембраной, которая отличает ядро от остальной клетки, в отличие от бактерий и архей.

Нам нужно всего пару примеров, чтобы понять, что бактерии полностью отличаются от других микробов. Независимо от того, представляете ли вы развитую биологическую организацию (по сравнению с вирусами) или предковую структуру (по сравнению с грибами и простейшими), можно увидеть, что эти группы имеют мало общего за пределами их небольшого размера.

Окончательная оценка большого интереса заключается в том, что не все микробы считаются живыми существами многими научными сообществами, как бы шокирующим это ни звучало. Это исключительный случай вирусов, так как у них отсутствует клеточная структура, то есть самый базовый уровень организации, который дает жизнь различным существам на планете. Эти небольшие молекулы, состоящие из капсида белкового происхождения и генетической информации, бродят по окружающей среде в поисках клеток, чтобы угнаться, чтобы воспроизвести себя, так как им не хватает функциональности и автономии остальных живых существ. Хотя споры остаются, вирусы не являются живыми существами в глазах биологии.

Разнообразие микробов больше

Разнообразие видов и биомассы, накопленных на земле, отличается в зависимости от порядка или таксона, в котором мы ищем. Давайте возьмем несколько примеров:

  1. По оценкам последних исследований, на планете Земля насчитывается около миллиарда прокариотических видов (бактерий и архей).
  2. Это означает количество биомассы в 70 миллионов тонн, или 15% наземной биомассы.
  3. С другой стороны, рассчитать количество существующих видов вирусов невозможно, поскольку они являются самой распространенной биологической сущностью на всей планете.
  4. Несмотря на это, на вирусы приходится всего 0,2 миллиона тонн планетарной биомассы.
  5. Когда мы увеличиваем морфологическую сложность, цифры уменьшаются, так как было обнаружено 30 000 видов простейших.

Это не означает, что некоторые микроорганизмы важнее других с этической и моральной точки зрения, но, конечно, без бактерий, жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, была бы невозможна. Несмотря на эту оценку, вирусы, простейшие и микроскопические грибы также играют важную роль в эволюционных механизмах живых существ, поскольку, заражая других животных, они способствуют эволюционной гонке вооружений и выживанию сильнейших в естественной среде, что порождает долгосрочный генетический отбор.

Поэтому мы можем обеспечить то, чтобы все микробы, какими бы крошечными они ни были, играли важную роль в жизни в том виде, в каком мы ее знаем сегодня. Если привести практический пример, то вирус будет размером с теннисный мяч, полукортную бактерию и эукариотическую клетку, как на целую сцену. Несмотря на эти различия в морфологии и биомассе, все существа, которые мы не можем видеть, являются жизненно важными элементами для функционирования экосистем и нас самих, как отдельных сущностей, так и видов.

Выводы

Как мы видели, различия между микробами и бактериями сводятся не только к масштабу размеров. Хотя бактерии включены в микроорганизмы или микробы, они имеют много различий с остальными группами.


Размеры бактерий, спор, вирусов и грибов, микроорганизмов

Размеры микроорганизмов

Как показывает само название, объекты, относимые к микроорганизмам, были выделены по признаку их малых размеров. Если принять за критерий границу видимости невооруженным глазом, равную 70—80 мкм5, то все объекты, которые лежат за пределами этой границы, можно отнести к микроорганизмам. Мир микроорганизмов — это преимущественно мир одноклеточных форм. Диапазон размеров микроорганизмов велик (табл.2).

Величина самых крупных представителей микромира, лежащих на границе видимости невооруженным глазом, приблизительно 100 мкм (некоторые диатомовые водоросли, высшие протисты). На порядок ниже размеры одноклеточных зеленых водорослей и клеток дрожжей, еще ниже размеры, характерные для большинства бактерий. В среднем линейные размеры бактерий лежат в пределах 0,5–3 мкм, но есть среди бактерий свои «гиганты» и «карлики». Например, клетки нитчатой серобактерии Beggiatoa alba имеют диаметр до 50 мкм; Achromatium oxaliferum, считающийся одним из крупных бактериальных организмов, имеет в длину 15—100 мкм при поперечнике примерно 5—33 мкм, а длина клетки спирохеты может быть до 250 мкм.

Таблица 2. Размеры различных объектов

Объект Линейные размеры, мкм*
Одноклеточные эукариоты
Некоторые диатомовые водоросли и высшие протисты 100
Зеленая водоросль Chlorella 2-10
Клетка дрожжей Saccharomyces 6-10
Прокариотные организмы
Крупные
Achromatium oxaliferum 5-33х15-100
Beggiatoa alba 2-10х1-50
Cristispira pectinis 1,5х36-72
Macromonas mobilis 6-14х10-30
Thiovulum majus 5-25
Spirochaeta plicatilis 0,2-0,7х80-250
Обычные
Bacillus subtilis 0,7-0,8×2-3
Escherichia coli 0,3-1х1-6
Staphylococcus aureus 0,5-1,0
Thiobacillus thioparus 0,5х1-3
Rickettsia prowazeki 0,3-0,6×0,8-2
Мелкие
Mycoplasma mycoides 0,1х0,25
Bdellovibrio bacteriororus 0,3×1,2
Haemobarfonella muris 0,1×0,3-0,7
Wolbachia melophagi 0,3х0,6
Вирусы
Крупные
табачной мозаики 0,02×0,3
коровьей оспы 0,26
гриппа 0,1
фаг Т2 0,06×0,2
Мелкие
0Х174 0,025
желтой лихорадки 0,022
вирус-сателлит 0,018
Толщина ЦПМ бактериальной клетки 0,01
Рибосома 0,018
Молекула глобулярного белка
крупная 0,013
мелкая 0,004

Самые мелкие из известных прокариотных клеток — бактерии, принадлежащие к группе микоплазм. Описаны микоплазмы с диаметром клеток 0,1–0,15 мкм. Поскольку молекулы всех соединений имеют определенные физические размеры, то, исходя из объема клетки с диаметром 0, 15 мкм, легко подсчитать. что в ней может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществляться около 100 ферментативных реакций. Минимальное число ферментов, нуклеиновых кислот и других макромолекулярных компонентов, необходимых для самовоспроизведения теоретической «минимальной клетки», составляет, по про веденной оценке, около 50. Это то, что необходимо для поддержания клеточной структуры и обеспечения клеточного метаболизма. Таким образом, в группе микоплазм достигнут размер клеток, близкий к теоретическому пределу клеточного уровня организации жизни. Мельчайшие микоплазменные клетки равны или даже меньше частиц другой группы микроскопических организмов — вирусов.

Если бактериальные клетки обычно можно увидеть в световой микроскоп, то вирусы, размеры большинства которых находятся в диапазоне 16–200 нм, лежат за пределами его разрешающей способности. Впервые наблюдать вирусы и выяснить их структуру удалось после изобретения электронного микроскопа. По своим размерам вирусы занимают место между самыми мелкими бактериальными клетками и самыми крупными органическими молекулами. Размер частиц вируса-сателлита (18 нм) и величина крупной молекулы глобулярного белка (13 нм) близки. Таким образом, если раньше между известными биологам организмами и неживыми молекулами химиков существовала пропасть, то теперь этой пропасти нет: она заполнена вирусами.

Размеры всех живых организмов, выраженные в одних единицах, например в ангстремах, располагаются в диапазоне от 102 (самые мелкие вирусы) до 1011 (размеры кита). Если за границу, разделяющую микро- и макромиры, принять предел видимости невооруженным глазом, т. е. приблизительно 106Å. то, как можно видеть из приведенных значений, на долю микромира приходится огромный диапазон величин.

Краткое рассмотрение различных представителей микромира, занимающих определенные «этажи» размеров, показывает. что, как правило, величина объектов определенно связана с их структурной сложностью. Нижний предел размеров свободноживушего одноклеточного организма определяется пространством, требуемым для упаковки внутри клетки аппарата, необходимого для независимого существования. Ограничение верхнего предела размеров микроорганизмов определяется, по современным представлениям, соотношениями между клеточной поверхностью и объемом. При увеличении клеточных размеров поверхность возрастает в квадрате, а объем — в кубе, поэтому соотношение между этими величинами сдвигается в сторону последнего. У микроорганизмов по сравнению с макроорганизмами очень велико отношение поверхности к объему. Это создает благоприятные условия для активного обмена между микроорганизмами и внешней средой. И действительно, метаболическая активность микроорганизмов, измеренная по разным показателям, в расчете на единицу биомассы намного выше, чем у более крупных клеток. Поэтому представляется закономерным, что низшие формы жизни могли возникнуть и в настоящее время могут существовать только на базе малых размеров, так как последние создают целый ряд преимуществ, обеспечивающих жизнеспособность этим формам жизни.

Бактерии могут иметь большой набор форм и размеров (или морфологий). За размером бактериальные клетки обычно в 10 раз меньшие, чем клетки эукариотов, имея только 0,5-5,0 м в своем самом большом размере, хотя гигантские бактерии, такие как Thiomargarita namibiensis и Epulopiscium fishelsoni, могут вырастать до 0, 5 мм в размере и быть видимыми невооруженным глазом.

Наименьшими свободноживущими бактериями являются микоплазмы, члены рода Mycoplasma, лишь 0,3 м в длину, приблизительно уровне за размером самым большим вирусам.

Мелкий размер важный для бактерий, потому что он приводит к большому соотношению объема к площади поверхности, которая ускоряет транспорт питательных веществ и выделения отходов. Низкое соотношениях объема к площади наоборот ограничивает скорость метаболизма микробу. Причина для существования больших клеток неизвестная, хотя кажется, что большой объем используется прежде всего для хранения дополнительных питательных веществ.

Однако, существует и наименьший размер свободноживущей бактерии. Согласно теоретическим подсчетам, сферическая клетка диаметром меньше 0,15-0,20 мкм становится неспособной к самостоятельному воспроизведению, поскольку в ней физически не помещаются все необходимые биополимеры и структуры в достаточном количестве.

Недавно были описанные нанобактерии (и похожие нанобы и ультрамикробактерии), что имеют размеры меньше «допустимых», хотя факт существования таких бактерий все еще остается под вопросом. Они, в отличие от вирусов, способные к самостоятельному росту и размножению, но требуют получения ряда питательных веществ, которые они не могут синтезировать, из среды или от клетки-хозяина.

Размеры микробов и вирусов

Известный ботаник Карл Линней в конце XVIII века ввел систему классификации животных и растений, которая служит и до настоящего времени. Однако даже Линней не смог разобраться в мире бесконечно малых существ и отнес их в сборную группу, названную им хаосом.

Микробы – это в основном одноклеточные бесхлорофилльные организмы прокариотического типа.

По форме различают шаровидные, палочковидные и извитые микробы. Между этими группами имеются многочисленные и часто незаметные переходы. Большая часть относится к группе бактерий.

С линнеевских времен прошло немало лет.

Первозданный микробный хаос постепенно упорядочился. Оказалось, что и у микробов можно найти признаки, столь же типичные для каждого из них, как, скажем, окраска надкрылий для жука-кузьки. Но кое в чем хаос еще остался — ив первую очередь в самом названии «микроб».

Оно происходит от двух греческих слов: «микрос» — малый и «биос» — жизнь. Если так, то к микробам можно сопричислить все живые существа, которые едва заметны или вовсе незаметны для невооруженного глаза.

Тогда наибольший размер микроба — 1/10 — 1/20 доля миллиметра (в 2—3 раза меньше, чем точка на этой странице). В микробиологии принято производить измерения в тысячных долях миллиметра — микронах, и в тысячных долях микрона — миллимикронах.

Следовательно, размер заметного (особенно, когда он подвижен) невооруженным глазом микроба до 50 микрон.


Выращивание микробов для тестирования на них антибиотиков. Фото: Nathan Reading

Многие простейшие (инфузории, амебы) имеют довольно сложное строение и достигают нескольких сот микрон. Ими занимается особая наука, называемая протистологией, которая уже давно отделилась от микробиологии.

Среди простейших есть настоящие гиганты, например раковинные амебы, раковинки которых такой же величины, как и у мелких улиток. Но не будем задерживаться на этом классе мельчайших живых существ.

Хоть они и мельчайшие, но все же во много раз больше, чем любой микроб.

Отдельную бактерию простым глазом не увидишь. Правда, есть так называемые серобактерии, которые образуют нити длиной в десятки сантиметров, но это исключение. А правило таково: размер бактерии колеблется около величины в два микрона. Для этой величины уже не найдешь подходящего наглядного сравнения: такая бактерия меньше типографской точки в 250—500 раз.

Итак, существа, которых биологи прошлых лет относили в одну группу (точь-в-точь, как мы называем букашкой и муравья, и тлю, и жучка-короеда), даже по размерам сильно отличаются друг от друга.

Крупная инфузория в 400—500 микрон почти в сто тысяч раз больше вируса.

Еще Д, И. Ивановский получил вирус табачной мозаики в форме кристаллов.

Кристаллическое живое существо! Это казалось настолько странным, что многие ученые только на этом основании отвергали возможность признания вирусов живыми, считая их химическим веществом.

А тем не менее ничего странного в этом нет. Размеры вирусов настолько малы, что в формировании их облика огромную роль играют межмолекулярные силы. Они-то и заставляют химически однородные вирусы образовывать кристаллы из живых существ. Кристаллы, которые живут!

Долгое время считалось, что такие кристаллы могут образовывать только вирусы растений, но затем удалось провести также кристаллизацию живой материи из вирусов животных и людей.

Размер бактерий

На первом совещании по вопросам происхождения жизни, которое состоялось в Москве, американский ученый лауреат Нобелевской премии Уэндел М. Стенли демонстрировал кристаллы, полученные из вирусов полиомиелита.

Каковы же размеры вируса? Понятие о «среднем росте» ввести для вирусов довольно затруднительно: в мире невидимых есть свои великаны и свои карлики.

Обычно размеры микробов измеряются микронами (микрон – это одна тысячная миллиметра), а для вирусов используют еще в 1000 раз более мелкую единицу измерения – миллимикрон.

По сравнению с копейкой вирус выглядит таким же маленьким, как сама монета по сравнению с футбольным полем стадиона «Динамо» в Москве. Микробы, возбуждающие возвратный тиф, имеют размеры 10–12 микронов, безвредный микроб «чудесная палочка» – чуть меньше микрона. А вот вирус клещевого энцефалита имеет величину в 30 миллимикронов, вирус табачной мозаики в два раза меньше, размеры вирусов гриппа не превышают 120 миллимикронов, а вирус «крошка», возбуждающий ящур, равен примерно 8 миллимикронам.

Между тем самое крупное млекопитающее — синий кит, величиной в 30 метров — длиннее четырехсантиметровой землеройки-малютки всего в 750 раз.

Значит, в наших руках уже есть один признак, который поможет нам навести порядок в мире микробов.

По форме и по строению микробы отличаются друг от друга, пожалуй, не меньше, чем по величине. Несомненно, самые красивые и причудливые из них это простейшие, особенно инфузории.

Шаровидные микробы — кокки в форме единичных шариков, или шариков, сцепленных между собой в цепочку — стрептокков, или шарики сцепленных по четыре — тетракокки; из 8 клеток расположенных в два яруса один над другим — сарцины; в виде гроздей винограда — стафилоккоки.

Палочковидные или цилиндрические формы принято делить на бактерии и бациллы.

Все палочковидные формы, не образующие спор, называются бактериями, а образующие споры-бациллыами. Парные соединения клеток- диплобактерии или диплобациллы, соединенные в цепочки- стрептобактерии или стрептобациллы.
Извитые или изогнутые, бактерии различаются по длине, толщине и степени изогнутости.
Палочки, изогнутые в виде запятой называют вибрионами. палочки с одним или несколькими завитками – спириллами, а с многочисленными завитками наподобие длинной спирали- спирохеты.
Размеры бактерий очень малы.

В среднем диаметр тела б. бактерий 0,5 — 1 мкм. (микрон), а длина 1-5 мкм. Масса бактериальной клетки — 0,004 г. Формы тела бактерий, как и размеры, может изменяться под влиянием условий развития.

Недавно на портале maminuklubs.lv одна из мамочек задала вопрос, какова же разница между микробами, бациллами, бактериями и вирусами. Мамин Клуб связался с Центром по контролю и профилактике заболеваний Латвии, чтобы дать полный ответ на этот вопрос. Итак, что же нам ответили специалисты центра.

Что такое микробы, бактерии, бациллы и вирусы?

Все вышеперечисленное является микроорганизмами, которых называют так же микробами.

Одни из главных микробов это вирусы.

Вирусы это мельчайшие микроорганизмы, которые могут размножаться только в живой клетке. Вирусы это паразиты со сравнительно простым строением: его внутренность это нуклеокапсид, который состоит из нуклеиновой кислоты. После попадания в клетку вирус теряет свою оболочку, а нуклеиновая кислота управляет процессами в клетке. Клетка начинает производить новые составляющие, необходимые для построения нового вируса, а потом сама умирает, в свою очередь вновь образовавшиеся вирусы внедряются в другие клетки, и процесс образования вируса начинается снова.

Хочется подчеркнуть и то, что антибиотики на вирусы не действуют.

В основном вирусы вызывают часто встречаемые заболевание, такие как грипп и инфекции дыхательных путей, кишечные инфекции (рота и норавирусы), гепатит А, так называемые детские болезни – ветрянку, корь, свинку и другие тяжелые инфекционные заболевания, такие как полиомиелит, энцефалит, гепатиты В и С, СПИД, геморрагические лихорадки и так далее.

Бактерии это одноклеточные организмы, которые очень просты – у  них нет ядра, и они обычно содержат только одну хромосому.

Бактерии находятся везде — в почве, воде, воздухе, на фруктах, в организме животных и людей.

В нашем организме триллионы бактерий, которые сосредоточены в основном в пищеварительном тракте. Они помогают переварить пищу, а также являются главным источником витамина К, необходимого для свертывания крови. В отличие от вирусов, бактерии могут жить и размножаться в организме человека или животного, а также во внешней среде при наличии благоприятных условий.

Только 300 из 4600 известных видов бактерии считаются патогенными, но все же бактерии вызывают множество различных заболеваний у растений, животных и людей.

Среди патогенных бактерий, которые угрожают жизни человека туберкулез, дифтерия, столбняк, менингит, кишечные инфекции (сальмонеллез, дизентерия, кампилобактериоз), различные сексуально трансмиссивные заболевания, некоторые виды пневмонии, а также кариес.

Очень опасными инфекциями являются чума, холера, брюшной тиф.

Протозои или одноклеточные, также как и бактерии, одноклеточны организмы, но в некоторых случая имеющие больше одного ядра. К ним относятся амебы и трипаносомы, а также паразиты, вызывающие малярию. Примерно третья часть одноклеточных являются паразитами, а всего их насчитывают около 10 тысяч, но лишь небольшая часть вызывает заболевания у человека.

Грибки также могут вызывать заболевания.

У этих организмов есть ядро, и, свиваясь тонкими нитями, они образуют мицелий. На данный момент самые распространенные грибки, те которые относятся к деформации кожного покрова, к примеру, инфекция грибка на ногах и кандидоз. Более тяжелые грибковые инфекции угрожают людям с очень сильно ослабленной иммунной системой вследствие недостаточного питания, рака, употребления сильных медикаментов и вирусных инфекций.

Как и при каких условиях все эти микроорганизмы воздействую на наше здоровье?

Что касается инфекционных заболеваний – их может возбуждать один вид микроорганизмов (простая инфекция) или несколько (смешанная инфекция).

Процесс инфицирования начинается с того момента, как возбудитель попал в человеческий организм. Процессы жизнедеятельности микроорганизмов и их размножение стимулируют защитные реакции организма: вырабатываются антитела, возникают аллергии, развивается иммунитет.

Случается, что микроорганизм-возбудитель заболевания может находиться в организме человека в неактивном состоянии, и сам человек может  чувствовать себя здоровым, но при наличии неблагоприятных условий (переутомление, переохлаждение, неполноценное питание) могут открыться патогенные особенности микроорганизма, и человек может заболеть (аутоинфекция).

Мир микроорганизмов крайне богат и многообразен, и их роль в природе велика.

Микроорганизмы широко распространены в природе и активно участвуют в обмене веществ. Они находятся повсюду, в том числе на предметах окружающей вас среды.

Тем не менее, у каждого микроорганизма есть свой метод выживания. Вирусы вне живого организма размножаться не могут, и многие из них во внешней среде могут выжить небольшой отрезок времени.

Например, вирус гриппа может жить несколько часов, вирусы гепатита — несколько дней, вирус полиомиелита в воде может сохраняться более длительный период времени.

Жизнеспособность и способность бактерий к размножению во внешней среде зависит от особенностей конкретной бактерии. Бактерии  не только выживают, они могут и размножаться в окружающей среде в зависимости от подходящей им температуры, влажности, количества кислорода и питательных веществ.

Отдельные бактерии при неблагоприятных условиях могут образовывать споры (Сибирская язва, бактерия ботулизма, палочки столбняка), которые могут сохраняться долгие годы.

Микроорганизмы гибнут под воздействием высоких, реже низки температур, высыхая, от химических средств, содержащих хлор или спирт, УФ лучей.

Поэтому очень часто активность того или иного заболевания зависит от времени года.

Помимо этого микроорганизмы могут вырабатывать сопротивляемость к употребляемым лекарствам (антибиотики, противовирусные препараты), что называется резистентность. Такое обычно случается, когда противомикробные препараты применяются необоснованно, бесконтрольно и без назначения врача.

Это делает лечение отдельных болезней более затруднительными и создает необходимость в поиске новых медикаментов.

Большое значение в борьбе с микробами имеет профилактика — личная гигиена и гигиена окружающей среды, а также иммунизация.

Будьте здоровы!

На тяжесть течения COVID-19 влияют кишечные бактерии

Состав кишечных бактерий влияет на то, как пациент перенесёт коронавирусную инфекцию. Более того, бактериальный дисбаланс может способствовать продолжительному сохранению симптомов («долгому ковиду»). Такой вывод сделан в научной статье, опубликованной в журнале Gut.

Давно известно, что кишечные бактерии играют важную роль в иммунной защите организма. Учёные из Гонконга задались вопросом, помогают ли маленькие защитники бороться с коронавирусом SARS-CoV-2.

C февраля по май 2020 года исследователи взяли образцы кала у ста пациентов, госпитализированных с диагнозом COVID-19. Состояние испытуемых варьировалось от лёгкого (без признаков пневмонии) до критического (такие пациенты нуждались в интенсивной терапии). Также у добровольцев брали анализ крови на маркеры воспаления.

При этом 27 пациентов регулярно предоставляли образцы кала в течение месяца после того, как из их крови исчез коронавирус. Для сравнения учёные взяли такие же образцы у 78 здоровых людей.

Оказалось, что состав кишечного микробиома существенно различается у здоровых людей и у пациентов с COVID-19. Эта разница не исчезла даже после поправок на возраст добровольцев и принятые ими лекарства, в том числе антибиотики.

Так, у «коронавирусных» пациентов было существенно меньше полезных для иммунитета бактерий Bifidobacterium adolescentis, Faecalibacterium prausnitzii и Eubacterium rectale. Зато у них было больше таких микробов, как Ruminococcus gnavus, Ruminococcus torques и Bacteroides dorei. Этот дисбаланс был выражен тем сильнее, чем тяжелее были симптомы COVID-19 и чем больше было маркеров воспаления в крови.

Изменённый состав кишечной микрофлоры сохранялся в течение 30 дней после исчезновения вируса из крови пациентов. Нарушение было особенно выражено у пациентов, сохранявших симптомы в течение многих дней после победы иммунитета над вирусом (явление, известное как «долгий ковид»).

Похоже, что люди с «неправильным» составом кишечных бактерий более уязвимы перед коронавирусом SARS-CoV-2. Они имеют слабый иммунитет, поэтому патоген вызывает у них более тяжёлое заболевание.

Впрочем, нельзя исключать и обратной зависимости: возможно, заболевание COVID-19 само по себе меняет состав кишечного микробиома.

Ранее Вести.Ru также рассказывали о том, кто и почему умирает от COVID-19.

Антибиотики для лечения диареи, вызванной бактерией Clostridium difficile, у взрослых

Актуальность

Clostridium difficile (C. difficile) — это бактерия, живущая в толстой кишке и не приносящая организму никакого вреда. Однако, когда человек по какой-либо причине начинает принимать антибиотики, количество бактерий C. difficile может увеличиться и почти полностью заменить естественную бактериальную среду толстой кишки. Этот избыточный рост становится причиной диареи, вызванной бактерией C. difficile (также известной как C. difficile инфекция — CDI). Симптомы инфекции включают диарею, лихорадку и боли в животе. Инфекция может быть лёгкой, но во многих случаях является очень серьезной и, при отсутствии лечения, может привести к летальному исходу. Существует множество предлагаемых видов лечения CDI, но самым распространенным является прекращение принятия антибиотика, вызвавшего инфекцию, и выписывание другого антибиотика, который убивает эту бактерию. Многие антибиотики были тестированы на эффективность в клинических испытаниях, и этот обзор посвящен сравнению этих антибиотиков. Этот обзор является обновленной версией предыдущего опубликованного Кокрейновского обзора.

Методы

Мы провели поиск литературы по 26 января 2017 года. Все рандомизированные клинические испытания, сравнивающие два разных антибиотика или вариации дозировки одного антибиотика для лечения CDI (псевдомембранозного колита), были включены в обзор. Мы провели поиск испытаний, сравнивающих антибиотики с плацебо (например, с сахарной пилюлей), или испытаний без лечения, но, за исключением одного некачественного контролируемого испытания с плацебо, ничего найдено не было. Испытания, сравнивающие действие антибиотиков с другими видами лечения, включены не были.

Результаты

Двадцать два исследования (в целом 3215 участников) были включены в обзор. В большинстве исследований принимали участие люди со слабой и умеренной формой CDI инфекции, имевшие возможность принимать пероральные антибиотики. Шестнадцать из включённых исследований исключили участников с тяжелой формой инфекции, и мало участников с тяжелой формой инфекции были включены в другие исследования. Была произведена оценка двенадцати разных антибиотиков. В большинстве исследований сравнивали ванкомицин или метронидазол с другими антибиотиками. В одном небольшом исследовании ванкомицин сравнивали с плацебо (например, с сахарной пилюлей). Других исследований, сравнивающих лечение антибиотиками с плацебо или с группой без лечения, не было. Качество семнадцати из 22 исследований находилось под вопросом. В четырех исследованиях было установлено, что ванкомицин превосходит метронидазол в отношении достижения устойчивого симптоматического излечения (определённого как разрешение диареи без рецидива инфекции). Мы оценили качество доказательств, подтверждающих этот вывод, как среднее. Новый антибиотик, фидаксомицин, по результатам двух крупных исследований, превзошел ванкомицин. Мы оценили качество доказательств, подтверждающих этот вывод, как среднее. Стоит отметить, что разница в эффективности между этими антибиотиками была не слишком велика, и что метронидазол является менее дорогим лекарством, чем и ванкомицин, и фидаксомицин. Объединенный анализ двух небольших исследований показал, что тейкопланин может превосходить ванкомицин в достижении симптоматического излечения. Качество доказательств, подтверждающих этот вывод, очень низкое. Качество доказательств, касающихся других семи антибиотиков в этом обзоре, очень низкое, т.к. исследования были небольшими, и многие пациенты покинули их еще до завершения. Сообщалось о ста четырёх смертельных случаях во время исследований, все они были приписаны ранее существовавшим у пациентов проблемам со здоровьем. Единственными побочными эффектами, отнесёнными к антибиотикам, были редкая тошнота и временное повышение активности ферментов печени. Последние данные о затратах (июль 2016 года) показывают, что затраты — стоимость 10-дневного курса лечения метронидазолом по 500 мг, как наименее дорогостоящим антибиотиком, составит 13 долларов США. Затраты на ванкомицин 125 мг составят 1779 долларов США, в сравнении с затратами на фидаксомицин 200 мг — 3453,83 доллара США или больше, а на тейкопланин примерно 83,67 долларов США.

Выводы

Невозможно сделать однозначный вывод относительно лечения тяжелой формы инфекции антибиотиками, т.к. большинство исследований исключило пациентов с тяжелой формой. По причине отсутствия исследований с контрольными группами «без лечения» невозможно сделать вывод относительно необходимости использования антибиотиков пациентами с умеренной формой инфекции после прекращения приема антибиотика, вызвавшего инфекцию. Тем не менее, доказательства среднего качества свидетельствуют о том, что ванкомицин превосходит метронидазол, а фидаксомицин превосходит ванкомицин. Разница в эффективности этих антибиотиков оказалась небольшой, а преимущество метронидазола заключается в том, что его цена намного ниже цены других антибиотиков. Качество доказательств при исследовании тейкопланина было очень низким. Необходимы более масштабные исследования, чтобы определить, действует ли тейкопланин так же хорошо, как и другие антибиотики. Было бы интересно провести клиническое испытание, сравнивающее два самых дешевых антибиотика — метронидазол и тейкопланин.

В чем разница между микробами и бактериями

Основное различие между микробами и бактериями заключается в том, что микробы представляют собой микроскопические организмы, тогда как бактерии представляют собой форму одноклеточных микробов. Кроме того, микробы могут быть либо прокариотами, либо эукариотами, а бактерии — прокариотами. Более того, семь групп микробов — это бактерии, археи, простейшие, водоросли, грибы, вирусы и паразиты многоклеточных животных.

Микробы и бактерии — это два типа микроскопических организмов, невидимых невооруженным глазом.Они могут быть полезны для разложения органических материалов, фиксации азота и т. д., а также могут быть вредными, поскольку некоторые из них являются патогенами или паразитами.

Ключевые области охвата

1. Что такое микробы
— определение, типы, важность
2. Что такое бактерии
— определение, типы, важность
3. Каковы сходства между микробами и бактериями
— Описание общих характеристик
4.В чем разница между микробами и бактериями
     – Сравнение основных различий

Ключевые термины

Бактерии, эукариоты, микробы, микроскопические организмы, патогены, паразиты, прокариоты

Что такое микробы

«Микробы» — это общий термин, используемый для описания всех микроскопических организмов. Они резко различаются по клеточной организации и структуре. Также микробы могут быть как одноклеточными, многоклеточными, так и жить в скоплениях клеток.Показательно, что микробы широко распространены в природе, выполняя важную роль в экосистемах. Бактерии, археи, простейшие, водоросли, грибы, вирусы и многоклеточные паразиты животных — это семь типов микробов.

Археи

Археи — это прокариоты, живущие в экстремальных условиях. У них отсутствует пептидогликановая клеточная стенка. К основным типам архей относятся метаногены, производящие метан, галофилы, живущие в соленой среде, термофилы, живущие при очень высоких температурах, и психрофилы, живущие при низких температурах.Кроме того, у них есть бактериородопсин для захвата солнечного света.

Простейшие

Простейшие — это эукариоты, которые в значительной степени одноклеточные. Они получают питательные вещества через пищу. Их клеточная стенка состоит из целлюлозы. Как правило, простейшие классифицируются в зависимости от их передвижения на жгутиковые (используют жгутики для передвижения), инфузории (используют реснички для передвижения), амебоиды (используют псевдоподии) и споровики (неподвижные). Также по способу питания они могут быть как автотрофами, так и гетеротрофами.

Рисунок 1: Простейшие

Грибы

Грибы — это одноклеточные или многоклеточные эукариоты, включая грибы, плесневые грибы и дрожжи. Их клеточная стенка состоит из хитина. Как правило, грибы производят характерные нитевидные трубки, известные как гифы. В зависимости от способа питания их можно разделить на редуцентов (поглощающих органические питательные вещества из окружающей среды), симбионтов (поддерживающих полезные отношения с растениями) и паразитов (поддерживающих вредные отношения с другими организмами).Грибы размножаются путем образования спор.

Рисунок 2: Грибы

Водоросли

Водоросли являются либо одноклеточными, либо многоклеточными эукариотами. Кроме того, они живут либо в воде, либо во влажной среде, либо на камнях, подвергаясь фотосинтезу. Зеленые водоросли, красные водоросли, бурые водоросли, эвгленовые, диатомовые и др. являются основными видами водорослей.

Рисунок 3: Красные водоросли

Вирусы

Вирусы — это неживые частицы, которым для репликации необходим хозяин.Как правило, вирусная частица состоит из ядра с генетическим материалом, который может представлять собой ДНК или РНК, и белковой оболочки. Вирусы часто поражают как прокариотические, так и эукариотические клетки и вызывают заболевания.

Рисунок 4: Частицы вируса гриппа h2N1

Многоклеточные паразиты животных

Паразиты многоклеточных животных включают как плоских, так и круглых червей. Хотя они классифицируются как микробы, некоторые из них достаточно велики, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Но они проводят несколько стадий своего жизненного цикла как микроскопические организмы.Как правило, они паразитируют на высших организмах.

Что такое бактерии

Бактерии — одноклеточные прокариоты, не имеющие ядра. Они могут быть как автотрофами, так и гетеротрофами. Одной из основных характерных особенностей бактерий является наличие клеточной стенки, состоящей из пептидогликанов. Однако бактерии не содержат мембраносвязанных органелл. Однако некоторые бактерии содержат оболочку, окружающую клеточную стенку. Поскольку бактерии являются прокариотами, их генетический материал находится в цитоплазме.Другой характерной особенностью бактерий является наличие внехромосомных элементов ДНК, известных как плазмиды, которые важны в технологии рекомбинантной ДНК. Кроме того, все биохимические реакции бактериальной клетки происходят внутри цитозоля.

Рисунок 5: Бактерии

Кроме того, бактерии могут существовать в четырех основных формах: бацилла (стержневая форма), кокк (сферическая форма), спирилла (спиральная форма) и вибрион (изогнутая форма). Кроме того, по строению клеточной стенки бактерии можно разделить на грамположительные и грамотрицательные.Кроме того, бактерии производят несколько типов ответов на газообразный кислород. В зависимости от реакции бактерии можно разделить на аэробные бактерии, которые, как правило, живут в присутствии кислорода, анаэробные бактерии, которые, как правило, живут без кислорода, и факультативные анаэробы, которые могут жить в обеих средах.

Сходства между микробами и бактериями

  • Микробы и бактерии — это два типа микроскопических организмов, которые нельзя наблюдать невооруженным глазом.
  • Они могут быть полезны при разложении органических веществ, производстве кислорода, фиксации азота, поддержании здоровья человека и т. д.
  • Однако некоторые из них вредны, поскольку могут быть патогенными, вызывая заболевания у человека.

Разница между микробами и бактериями

Определение

Микробы относятся к очень маленьким живым существам, особенно тем, которые вызывают заболевания и могут быть видны только с помощью микроскопа, тогда как бактерии относятся к большой группе одноклеточных микроорганизмов, которые имеют клеточные стенки, но лишены органелл и организованного ядра, включая некоторые может вызвать заболевание.Таким образом, в этом основное отличие микробов от бактерий.

Сотовая организация

Кроме того, клеточная организация также является основным различием между микробами и бактериями. Микробы могут быть как прокариотами, так и эукариотами, а бактерии — прокариотами.

Количество ячеек

Еще одно различие между микробами и бактериями заключается в том, что микробы могут быть одноклеточными или многоклеточными, а бактерии одноклеточными.

Значение

Микробы могут быть бактериями, археями, простейшими, водорослями, грибами, вирусами или многоклеточными паразитами животных, в то время как бактерии являются разновидностью микробов.Следовательно, в этом также заключается разница между микробами и бактериями.

Заключение

Микробы представляют собой группу микроскопических организмов, включающую бактерии, археи, простейшие, водоросли, грибы, вирусы и многоклеточных паразитов животных. Они могут быть как прокариотами, так и эукариотами, одноклеточными или многоклеточными. Напротив, бактерии представляют собой тип одноклеточных прокариотических микробов. И микробы, и бактерии могут быть как полезными, так и вредными. Однако основное различие между микробами и бактериями заключается в их организации.

Каталожные номера:

1. «Микробы и мир | Безграничная микробиология». Lumen Обучение , Lumen, доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Protozoa sp. (16255395372)» Дональд Хоберн из Копенгагена, Дания – Protozoa sp. (CC BY 2.0) через Commons Wikimedia  
2. «Mycena interrupta» Дж. Дж. Харрисона — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia  
3. «Красные водоросли на обесцвеченных кораллах» Johnmartindavies — собственная работа (CC BY- SA 3.0) через Commons Wikimedia  
4.«Частицы вируса гриппа h2N1 (8411599236)» NIAID — Частицы вируса гриппа h2N1 (CC BY 2.0) через Commons Wikimedia
5. «Бактерии» Умберто Сальванина (CC BY 2.0) через Flickr

Археи против бактерий — разница и сравнение

История филогенетической классификации

До середины 20 века биологи классифицировали все живое как растения или животные. Но эта система не смогла приспособить грибы, простейшие и бактерии.Таким образом, к 1970-м годам система классификации превратилась в то, что было известно как пять королевств — прокариоты (бактерии) и эукариоты (растения, животные, грибы, протисты). Для эукариот характерно наличие в клетках ядер, цитоскелета и внутренних мембран.

В конце 1970-х годов доктор Карл Вёзе и его коллеги из Университета Иллинойса определили группу микроорганизмов, генетический состав которых сильно отличался от других бактерий. Поэтому они разделили прокариотическую жизнь на то, что они назвали археобактериями и эубактериями .Однако позже они пришли к выводу, что «археобактерии» достаточно разные, чтобы вообще не быть бактериями. Поэтому группы были переименованы в архей и бактерий .

Древо жизни, показывающее классификацию всех живых организмов.

Размер и форма

И археи, и эубактерии сходны по форме и размеру. Оба они встречаются в виде палочек, кокков, спиралей, пластин или спиральных.

Разница в структуре ячеек

Общая структура клеток архей и бактерий одинакова, но состав и организация некоторых структур различаются у архей.Подобно бактериям, археи не имеют внутренних мембран, но имеют клеточную стенку и используют жгутики для плавания.

Археи отличаются тем, что их клеточная стенка не содержит пептидогликана, а клеточная мембрана использует липиды, связанные с простым эфиром, в отличие от липидов, связанных со сложным эфиром у бактерий.

Видео, объясняющее различия

Жгутики

Жгутики архей произошли от бактериальных пилей типа IV, тогда как бактериальные жгутики произошли от системы секреции типа III.Бактериальный жгутик похож на полый стебель, состоящий из субъединиц, которые могут свободно двигаться вверх по центральной поре, присоединяясь к кончику жгутика, в то время как у архей субъединицы жгутика добавляются к основанию.

Размножение и рост

Археи размножаются бесполым путем путем бинарного деления, почкования и фрагментации. Эубактерии размножаются бесполым путем путем бинарного деления, почкования и фрагментации, но эубактерии обладают уникальной способностью образовывать споры, которые остаются бездействующими в течение многих лет, черта, которой не обладают археи.Рост бактерий следует за тремя фазами: лаг-фазой, когда клетки адаптируются к новой среде, логарифмической фазой, обозначающей экспоненциальный рост, и стационарной фазой, когда питательные вещества истощаются.

Среда обитания

Археи могут выживать в экстремальных и суровых условиях, таких как горячие источники, соленые озера, болота, океаны, кишечник жвачных животных и людей. Eubacteria распространены повсеместно и встречаются в почве, горячих источниках, радиоактивных сточных водах, земной коре, органических веществах, телах растений и животных и т. д.

Ссылки

Что такое бактерии? | Живая наука

На этом цветном изображении (электронная микрофотография) показаны четыре сферических метициллин-резистентных бактерии Staphylococcus aureus (MRSA) (фиолетовые) в процессе «поглощения» нейтрофильными лейкоцитами человека (синие). (Изображение предоставлено: Callista Images через Getty Images) (открывается в новой вкладке)

Бактерии — это одноклеточные организмы, которые есть практически везде: в земле, в океане, на ваших руках и в вашем кишечнике.Хотя некоторые из них вредны, большинство нет, а некоторые даже полезны для здоровья человека. Во многих случаях люди живут в симбиозе с бактериями, поддерживая взаимовыгодные отношения, даже не подозревая об этом.

Итак, давайте демистифицируем эту разнообразную группу одноклеточных организмов. Вот обзор того, что такое бактерии, что они делают и каких из них следует остерегаться.

Что такое бактерии?

(Изображение предоставлено Shutterstock) (открывается в новой вкладке)

Бактерии — это одноклеточные организмы с уникальной внутренней структурой.Люди и другие многоклеточные организмы являются эукариотами, что означает, что наши клетки имеют отдельные ядра, связанные мембраной. Бактерии являются прокариотами, то есть у них нет организованных ядер или каких-либо других мембраносвязанных органелл.

Бактериальная ДНК свободно плавает внутри бактериальных клеток в виде скрученной нитевидной массы, называемой нуклеоидом. У некоторых также есть отдельные кольцевые фрагменты ДНК, называемые плазмидами. По данным Microbiology Society , плазмиды часто содержат гены, которые дают бактериям преимущество в выживании, например гены, передающие устойчивость к антибиотикам.

Бактерии не следует путать с другой крупной группой прокариот, называемой археями. Археи также являются одноклеточными организмами, но эти две группы различаются типами молекул, которые они используют для построения своих клеточных стенок, и используемыми ими метаболическими процессами.

Структура бактерий

Молочнокислые Lactobacillus acidophilus являются бациллами, то есть имеют цилиндрическую форму. (Изображение предоставлено Shutterstock) (открывается в новой вкладке)

Бактерии бывают пяти основных форм: сферическая, цилиндрическая, запятая, штопор и спираль.Научные названия этих форм: кокки (круглые), бациллы (цилиндрические), вибрионы (в форме запятой), спирохеты (штопор) и спириллы (спираль). Формы и конфигурации бактерий часто отражаются в их названиях. Например, свертывающие молоко Lactobacillus acidophilus представляют собой бациллы, а вызывающие пневмонию Streptococcus pneumoniae представляют собой цепочку кокков.

Бактериальные клетки обычно окружены внешней клеточной стенкой и внутренней клеточной мембраной.Некоторые бактерии, такие как микоплазмы, вообще не имеют клеточной стенки. Некоторые бактерии могут даже иметь третий, самый внешний защитный слой, называемый капсулой. Хлыстообразные отростки часто покрывают поверхность бактерий — длинные, называемые жгутиками, или короткие, называемые пили, — и помогают бактериям перемещаться и прикрепляться к хозяину.

Бактерии могут быть классифицированы по составу их клеточных стенок с помощью теста, называемого окрашиванием по Граму, по данным Научно-образовательного ресурсного центра Карлтонского колледжа.Тест окрашивает грамположительные бактерии или бактерии, не имеющие наружной мембраны. Грамотрицательные бактерии, у которых есть внешняя мембрана, не окрашиваются. Например, S. pneumoniae является грамположительной бактерией, но Escherichia coli , которая может вызывать пищевое отравление, и Vibrio cholerae , вызывающий холеру, являются грамотрицательными бактериями.

Углубляясь под клеточную стенку и мембрану, бактерии содержат цитоплазму, состоящую в основном из воды и солей.В цитоплазме плавают нуклеоиды, плазмиды и крошечные белковые фабрики, называемые рибосомами, которые являются местами, где генетические инструкции клетки транслируются в клеточные продукты. Некоторые антибиотики, такие как тетрациклин, нацелены на бактериальные рибосомы, чтобы помешать им синтезировать белки, тем самым обрекая клетку.

Цитоплазма некоторых бактерий также может иметь небольшие карманы, называемые включениями, в которых запасаются питательные вещества для неурожайных периодов. Фотосинтезирующие бактерии, которые генерируют энергию солнечного света, могут иметь структуры, называемые хроматофорами, распространенными по всей их цитоплазме.Эти хроматофоры содержат пигменты, используемые в фотосинтезе .

Как бактерии питаются и размножаются?

Как одна из старейших форм жизни на Земле , бактерии выработали ошеломляющее количество способов выживания. Некоторые бактерии являются фотосинтезирующими, в то время как другие являются мастерами разложения, расщепляя гниющий и разлагающийся органический материал на питательные вещества. Некоторые вступают в симбиотические или взаимовыгодные отношения с хозяином (подробнее об этом позже).

Большинство бактерий размножаются в процессе, называемом бинарным делением , по данным Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни Корнельского университета.В этом процессе одна бактериальная клетка, называемая «родительской», делает копию своей ДНК и увеличивается в размерах, удваивая свой клеточный состав. Затем клетка разделяется, выталкивая дублированный материал и создавая две идентичные «дочерние» клетки.

Некоторые виды бактерий, такие как цианобактерии и фирмикуты, размножаются почкованием. В этом случае дочерняя клетка растет как ответвление родительской. Он начинается как небольшой выступ, растет, пока не станет того же размера, что и его родитель, а затем отщепляется.

После бинарного деления или почкования ДНК, обнаруженная у родителей и потомства, абсолютно одинакова. Поэтому бактериальные клетки вносят разнообразие в свой генетический материал, интегрируя в свой геном дополнительную ДНК, часто из своего окружения. По данным Колледжа наук государственного университета Сан-Диего , это известно как горизонтальный перенос генов. Полученная в результате генетическая изменчивость гарантирует, что бактерии могут адаптироваться и выживать при изменении окружающей среды.

Существует три способа горизонтального переноса генов: трансформация, трансдукция и конъюгация.

На этой диаграмме показаны стадии бактериальной конъюгации. (Изображение предоставлено Shutterstock) (opens in new tab)

Трансформация является наиболее распространенным процессом горизонтального переноса генов и происходит, когда бактерия поглощает короткие фрагменты ДНК из окружающей среды через свою клеточную мембрану. (Фрагменты ДНК выбрасываются в окружающую среду другими бактериями.) Чтобы пройти трансформацию, бактерия должна находиться в состоянии, известном как дееспособность.Обычно это происходит при нехватке питательных веществ или при высокой плотности бактериальной колонии. В этих обстоятельствах может быть эволюционно выгодно опробовать какую-то новую ДНК.

Трансдукция происходит, когда вирус захватывает ДНК одной бактерии и заражает другую бактерию, вставляя новую последовательность гена. Соединение происходит, когда бактерии вступают в прямой контакт. Донорская клетка отрастает в виде трубчатого придатка, называемого пилусом, и напрямую передает ДНК реципиентной клетке. Это происходит с E.coli , в котором некоторые отдельные клетки несут плазмиду особого типа, известную как фактор фертильности, или фактор F, согласно « Modern Genetic Analysis » (W.H. Freeman and Company, 1999). Эти клетки с F-фактором могут передавать ДНК клеткам, отрицательным по F-фактору. Третий тип переноса, называемый конъюгацией, способствует распространению генов устойчивости к антибиотикам.

Чем полезны бактерии для здоровья?

Многие бактерии полезны для человека. Мы используем их силу, чтобы сворачивать молоко в йогурт и ферментировать капусту в кимчи.Некоторые виды даже выполняют свою работу внутри нас. По данным Общества микробиологии, в организме человека примерно в 10 раз больше бактериальных клеток, чем клеток человека, и многие из них живут в пищеварительном тракте. Эти бактерии получают постоянный поток питательных веществ из кишечника человека. В свою очередь, они помогают расщеплять продукты, на которые не способны пищеварительные ферменты человека. Например, Bacteroides thetaiotaomicron помогает расщеплять сложные углеводы. L. acidophilus расщепляет сахар в молоке и создает побочные продукты, такие как молочная кислота и перекись водорода, согласно Медицинской библиотеке Mount Sinai ; эти побочные продукты делают кишечник менее гостеприимным для вредных бактерий.

Бактерии на коже также могут производить побочные продукты, которые удерживают вредные бактерии, согласно статье 2018 года в журнале Nature Reviews Microbiology (opens in new tab). Доброкачественная бактерия Corynebacterium accolens , например, ингибирует рост вызывающего пневмонию S. pneumoniae .

Некоторые кожные бактерии могут быть как полезными, так и вредными. Staphylococcus epidermidis — это сферическая бактерия, которая обычно колонизирует кожу, но может вызвать инфекцию при попадании внутрь организма человека.Однако S. epidermidis также продуцирует белки, которые ингибируют рост его более вирулентного родственника, Staphylococcus aureus . S. aureus также вызывает инфекции, когда проникает через кожный барьер, но они, как правило, намного серьезнее, чем инфекции S. epidermidis .

Чем бактерии опасны для здоровья?

Специалисты бактериологической лаборатории в Сан-Франциско выделяют бактерии Yersinia pestis во время исследования чумы в 1965 году.(Изображение предоставлено CDC/Margaret A. Parsons. (Фото Smith Collection/Gado/Getty Images) (opens in new tab)

Некоторые бактерии, такие как S. aureus , живут в относительном мире с людьми большую часть По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), около 30% людей носят в носу S. aureus . Но когда эти бактерии попадают в организм, особенно у людей с ослабленным иммунитетом , они могут вызывать смертельные инфекции.Стафилококковые инфекции могут вызывать сепсис (воспаление всего тела в ответ на инфекцию), пневмонию , эндокардит (воспаление сердца и сердечных клапанов) и остеомиелит (воспаление костей), по данным CDC.

Другие бактерии почти всегда опасны для человека. Холера, диарейное заболевание, от которого ежегодно умирает около 95 000 человек во всем мире, вызывается V. cholerae . Бактерия Yersinia pestis , распространяемая блохами, которые кусают грызунов, была ответственна за Черную смерть Bacillus anthracis может образовывать почти неразрушимые споры сибирской язвы, которые прячутся в почве и могут вызвать смертельную болезнь при вдыхании или употреблении.

Некоторые из наиболее распространенных проблемных бактерий заражают людей через испорченные продукты. Salmonella Бактерии вызывают заболевание, называемое сальмонеллезом, которое характеризуется диареей, спазмами желудка и лихорадкой. По данным CDC, хотя большинство людей выздоравливают через четыре-семь дней, сальмонеллез может быть серьезным и даже смертельным как для маленьких детей, так и для пожилых людей.

E. coli , еще одна бактерия, вызывающая пищевое отравление, часто распространяется через зараженную пищу и воду. В то время как многие штаммы безвредно живут в кишечнике человека, другие вызывают диарею. Как и сальмонеллез, диарея E. coli обычно очень неприятна, но непродолжительна, хотя у 5–10% людей развивается почечное осложнение, называемое гемолитико-уремическим синдромом, которое, по данным CDC, может быть опасным для жизни.

Еще одна распространенная бактерия, которая может быть опасна для людей, — Helicobacter pylori .По данным Mayo Clinic , около половины людей переносят эти бактерии в желудке. У большинства людей никогда не проявляются какие-либо болезненные последствия этой инфекции, но в некоторых случаях бактерии вызывают пептические язвы или болезненные язвы на слизистой оболочке желудка. Не совсем ясно, как распространяются бактерии, но факторы риска включают скученность ливи

Что такое бактериальный вагиноз?

Бактериальный вагиноз — это состояние, при котором анаэробные бактерии (бактерии, не использующие кислород в своем метаболизме) вытесняют Lactobacillus , тип полезных бактерий, во влагалище.Симптомы включают вагинальный зуд, выделения серого или зеленого цвета, рыбный запах и боль во время мочеиспускания, согласно Mayo Clinic .

Бактериальный вагиноз является распространенным явлением: национальное исследование , проведенное в период с 2001 по 2004 год , показало, что 29% женщин, случайно протестированных на наличие бактерий, вызывающих заболевание, имели его, что соответствует примерно 21 миллиону женщин в США, страдающих в любой момент времени. (Только у 15% женщин с положительным тестом были симптомы.)

По данным клиники Майо, неясно, что вызывает бактериальный вагиноз.Некоторые люди, вероятно, восприимчивы, потому что среда их влагалища не так удобна для бактерий Lactobacillus , которые составляют здоровую микрофлору влагалища. Спринцевание или секс с новым партнером или несколькими половыми партнерами могут быть фактором риска, возможно, потому, что эти действия разрушают обычные бактериальные сообщества во влагалище. Бактерии, обычно связанные с бактериальным вагинозом, включают Gardnerella vaginalis , Prevotella видов, Mobiluncus видов и Atopobium vaginae , в соответствии с CDC .

При отсутствии лечения бактериальный вагиноз является фактором риска преждевременных родов и может сделать женщину более восприимчивой к инфекциям, передающимся половым путем. Бактериальный вагиноз можно лечить антибиотиками.

Устойчивость к антибиотикам

На этом изображении художника изображены сферические бактерии. И стафилококки, и стрептококки имеют сферическую форму. (Изображение предоставлено Катериной Кон/Shutterstock)

Антибиотики обычно используются для лечения бактериальных инфекций. Однако в последние годы неправильное и ненужное использование антибиотиков способствовало распространению нескольких штаммов устойчивых к антибиотикам бактерий.

В случае устойчивости к антибиотикам инфекционные бактерии больше не чувствительны к ранее эффективным антибиотикам. По данным CDC , не менее 2 миллионов человек в США ежегодно заражаются устойчивыми к антибиотикам бактериями, что ежегодно приводит к t23 000 смертей.

«Практически любая инфекция, о которой вы только можете подумать, была идентифицирована как связанная с определенным уровнем устойчивости», — сказал доктор Кристофер Крнич, врач-инфекционист и больничный эпидемиолог в больницах Университета Висконсина, и Уильям С.Мемориальный госпиталь ветеранов Миддлтона. «В настоящее время мы лечим очень мало инфекций, вызванных резистентными бактериями, которые не представляют клинической проблемы».

MRSA , например, является одним из наиболее печально известных штаммов бактерий, устойчивых к антибиотикам; он устойчив к метициллину и другим антибиотикам, используемым для лечения инфекций Staphylococcus , которые передаются в основном при контакте с кожей. Заражение MRSA происходит в медицинских учреждениях , таких как больницы и дома престарелых, где это может привести к пневмонии или инфекциям кровотока.МРЗС также распространяется в сообществе, особенно в ситуациях, когда существует много открытых участков кожи, других физических контактов и использования общего оборудования — например, среди спортсменов, в тату-салонах, а также в детских садах и школах, согласно . CDC . Внебольничный MRSA чаще всего вызывает серьезные инфекции кожи.

Важным аспектом борьбы с устойчивостью к антибиотикам является осторожность при их использовании. «Для нас очень важно разумно использовать антибиотики», — сказал Крнич в интервью Live Science.«Вы хотите использовать антибиотик только тогда, когда у вас есть четкая бактериальная инфекция».

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена ​​14 октября 2021 г. участником Live Science Стефани Паппас.

В чем разница между вирусом и бактерией?

Бактерия представляет собой единую, но сложную клетку. Он может выжить сам по себе, внутри или вне тела.

Вирусы меньше и не являются клетками. В отличие от бактерий, для размножения им нужен хозяин, такой как человек или животное.Вирусы вызывают инфекции, проникая и размножаясь внутри здоровых клеток хозяина.

Бактерии

Не все бактерии вредны, а некоторые бактерии, которые живут в вашем теле, полезны. Например, Lactobacillus acidophilus — безвредная бактерия, которая обитает в вашем кишечнике — помогает вам переваривать пищу, уничтожает некоторые болезнетворные организмы и обеспечивает вас питательными веществами.

Многие болезнетворные бактерии вырабатывают токсины — сильнодействующие химические вещества, которые повреждают клетки и вызывают заболевания.Другие бактерии могут напрямую проникать в ткани и повреждать их.

Вирусы

Вирусы намного меньше клеток. На самом деле вирусы — это всего лишь капсулы, содержащие генетический материал. Чтобы размножаться, вирусы вторгаются в клетки вашего тела, захватывая механизм, который заставляет клетки работать. Клетки-хозяева часто в конечном итоге разрушаются во время этого процесса.

Антибиотики, предназначенные для бактерий, не действуют на вирусы.

Микроорганизмы: микробы и микроорганизмы

Различные заболевания вызываются различными типами микроорганизмов.Микробы, вызывающие заболевания, называются патогенами.

Важно помнить, что:

  • Патоген — это микроорганизм, способный вызывать заболевание.
  • Инфекция – это инвазия и размножение патогенных микробов у индивидуума или популяции.
  • Болезнь — это когда инфекция вызывает повреждение жизненно важных функций или систем человека.
  • Инфекция не всегда приводит к заболеванию!

Чтобы вызвать инфекцию, микробы должны проникнуть в наш организм.Сайт, через который они входят, известен как входной портал.

Инфекционные агенты бывают разных форм и размеров. Бактерии и простейшие представляют собой микроскопические одноклеточные организмы, а вирусы еще меньше. Грибы растут как растения, а гельминты напоминают червей.

Различия кишечных бактерий между черными и белыми женщинами связаны с чувствительностью к инсулину

Исследование, проведенное Калифорнийским университетом в Дэвисе, обнаружило значительные различия в кишечных бактериях между черными и белыми женщинами, даже после учета их статуса чувствительности к инсулину.Исследование, опубликованное сегодня в PLOS ONE, является первым исследованием, посвященным чернокожим и белым женщинам в пременопаузе и демонстрирующим такие различия.

«Мы исследовали, различаются ли профили кишечного микробиома у чернокожих и белых женщин, и если да, то сохраняются ли эти расовые различия при учете статуса чувствительности к инсулину», — сказала Кэндис Прайс, доцент и исследователь кардиометаболизма в Департаменте молекулярной биологии Калифорнийского университета. Davis School of Veterinary Medicine и ведущий автор исследования.Прайс является ученым, занимающимся междисциплинарными исследованиями в области женского здоровья (BIRCWH) в Калифорнийском университете в Дэвисе.

Микробиом кишечника представляет собой совокупность всех микроорганизмов, обитающих в кишечном тракте. Он связан с процессами, которые приводят к ожирению, резистентности к инсулину и кардиометаболическим заболеваниям.

Инсулинорезистентность и диабет

Инсулин — это гормон, который помогает сахару крови проникать в клетки для использования в качестве энергии. Он регулирует уровень сахара в крови и дает сигнал печени сохранять сахар для последующего использования.

Чувствительность к инсулину относится к тому, насколько клетки реагируют на инсулин. Со временем клетки могут перестать реагировать на инсулин и стать устойчивыми. Инсулинорезистентность является предшественником преддиабета и диабета 2 типа.

Независимо от индекса массы тела (ИМТ), резистентность к инсулину чаще встречается у чернокожих женщин, чем у белых. Избыточный вес и ожирение более распространены среди чернокожих женщин США. Это способствует непропорционально более высокому уровню диабета 2 типа в этой популяции по сравнению с белыми женщинами.До сих пор неизвестно, почему это так.

«Ни в одном другом исследовании микробиом кишечника не анализировался на основе чувствительности к инсулину в зависимости от расы и пола», — сказал Прайс. «Охарактеризовав микробиом кишечника чернокожих женщин, исследователи могут понять различия в состоянии здоровья в развитии сердечных и метаболических заболеваний в этой популяции».

Различия индекса массы тела и чувствительности к инсулину

Исследователи измерили относительное количество бактерий в образцах стула, собранных у 94 чернокожих и 74 белых женщин в Национальном исследовании роста и здоровья (NGHS).Они проанализировали образцы и сравнили результаты, основанные на самоидентифицированной расе участников и статусе чувствительности к инсулину (чувствительность к инсулину против резистентности к инсулину).

Они обнаружили, что ИМТ и инсулин натощак были значительно выше у чернокожих женщин, чем у белых. По этой причине они скорректировали все анализы, чтобы учесть различия в ожирении.

Микробиом кишечника зависит от расы и чувствительности к инсулину

Исследование показало, что микробные сообщества различаются по расе и статусу чувствительности к инсулину.Это предполагает, что кишечные бактерии могут играть роль в развитии резистентности к инсулину у женщин в зависимости от их расы и этнической принадлежности.

Почти половина чернокожих женщин в исследовании были классифицированы как резистентные к инсулину, по сравнению с 30% белых женщин. Чувствительность к инсулину была значительно ниже у чернокожих женщин.

Двумя наиболее присутствующими типами бактерий были Firmicutes и Bacteroidetes . Они составляли около 90% от общего количества бактерий во всех образцах.Исследование не выявило расовых различий ни в относительной численности этих типов бактерий, ни в соотношении Firmicutes/Bacteriodetes .

Тем не менее, чернокожие женщины, независимо от их чувствительности к инсулину, имели большую относительную численность другого вида, Actinobacteria , по сравнению с белыми женщинами. Актинобактерии связаны со сниженной чувствительностью к инсулину и повышенным воспалением.

«Важным открытием в нашем исследовании является значительно более высокая относительная численность Actinobacteria у чернокожих женщин», — сказал Прайс.«Инсулинорезистентность может быть распространена у чернокожих женщин отчасти из-за неблагоприятного большого количества этих бактерий».

Исследование также выявило значительную взаимосвязь между расой и чувствительностью к инсулину для некоторых других типов бактерий, таких как Lachnospiraceae и Clostridiales Семейство XIII . Среди женщин, чувствительных к инсулину, у чернокожих женщин относительное количество Clostridiales Family XIII было в два раза выше, чем у белых женщин. Среди участников с резистентностью к инсулину у чернокожих женщин было в четыре раза больше Verrucomicrobia , чем у белых женщин.

«Наши результаты повышают вероятность того, что кишечный микробиом может играть важную роль в нарушении кардиометаболического здоровья чернокожих женщин, что указывает на влияние социальных и экологических факторов на кишечный микробиом», — сказал Прайс.

Социальные детерминанты здоровья и расовые различия в микробиоме кишечника

Исследователи указали, что расовые и этнические различия в микробиоме кишечника, вероятно, являются отражением влияния окружающей среды, такого как диета, а не генетики.

«Несмотря на огромные исследования кишечного микробиома, не уделялось особого внимания тому, как он влияет на социальные детерминанты здоровья и различия в состоянии здоровья населения», — сказал Джонатан Эйзен, профессор кафедры эволюции и Экология и медицинская микробиология и иммунология, а также соавтор этого исследования. «Наши выводы о том, что кишечные бактерии различаются у чернокожих и белых женщин, подчеркивают потенциальное влияние социальных детерминант здоровья на кишечные бактерии.

Социальные детерминанты здоровья — это условия в среде, в которой люди рождаются, живут, учатся, работают, играют, поклоняются и стареют, которые влияют на широкий спектр результатов и рисков для здоровья, функционирования и качества жизни.

«Возможные объяснения расовых различий необходимо изучить в исследованиях, включающих социальные, экологические и поведенческие факторы, такие как диета и психологический стресс, а также изучение провоспалительных маркеров», — сказал Прайс.

Другими авторами этого исследования являются Гийом Жоспен из Центра генома Калифорнийского университета в Дэвисе; Кристи Браунелл и Барбара Ларайя из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и Калифорнийского университета в Беркли; и Элисса Эпель из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

архей против бактерий: в чем разница?

Археи и бактерии — это два разных домена клеточной жизни. Они оба прокариоты, так как они одноклеточные и не имеют ядра. Они также выглядят похожими (даже под микроскопом).

Однако анализ ДНК показывает, что археи так же отличаются от бактерий, как и от людей. Обнаруженные в 1970-х годах как уникальная форма жизни, археи играют важную роль в нашей повседневной жизни, в том числе как часть микробиома кишечника человека.

Что такое Археи?

Археи — домен одноклеточных микроорганизмов. Это экстремофилы, способные выживать в экстремальных условиях, в которых не выживают никакие другие организмы. Домен Archaea содержит разнообразный набор организмов, которые имеют общие свойства как с бактериями, так и с эукариотами (два других домена).

Различия между археями и бактериями

И бактерии, и археи — это микроорганизмы, обитающие в самых разных средах обитания, в том числе в организме человека.Они очень похожи друг на друга даже под микроскопом. Однако их химический состав и физические характеристики сильно отличаются друг от друга. Некоторые из их ключевых отличий включают в себя:

  • Клеточные стенки и мембранные липиды (жирные кислоты) бактерий и архей состоят из различных химических веществ;
  • Многие виды бактерий могут осуществлять фотосинтез (генерирование кислорода из солнечного света), в то время как археи не могут;
  • Жгутики архей и бактерий устроены по-разному;
  • Археи размножаются делением, в то время как некоторые бактерии производят споры;
  • Химический состав ДНК и РНК архей и бактерий сильно отличается друг от друга;
  • Хотя некоторые бактерии являются патогенными (вызывают заболевание), археи не являются патогенными.

Открытие архей

До открытия архей ученые считали, что все прокариоты представляют собой единый тип организмов, называемый бактериями.

В конце 1970-х годов биолог по имени доктор Карл Вёзе провел генетические эксперименты над организмами, которые считались бактериями. Результаты были поразительными: одна группа так называемых бактерий радикально отличалась от остальных. Эта уникальная группа микроорганизмов жила при экстремально высоких температурах и производила метан.

Везе назвал эти микроорганизмы Archaea . Их генетический состав настолько отличался от бактерий, что он предложил серьезно изменить способ организации жизни на Земле. Вместо того, чтобы разделить жизнь на две области (прокариоты и эукариоты), Везе разделил жизнь на три области: эукариоты, бактерии и археи.

Роль археи

Археи, как и бактерии, существуют в самых разных средах, включая человеческий организм. И, подобно бактериям, археи играют важную роль во многих биологических процессах.Некоторые из этих ролей включают в себя:

  • Глобальный круговорот питательных веществ
  • Окисление аммиака
  • Окисление серы
  • Производство метана, способствующее пищеварению
  • Удаление водорода как часть углеродного цикла

Археи — экстремофилы

Возможно, самым захватывающим аспектом архей является их способность жить в невероятно экстремальных условиях. Они способны процветать там, где никакие другие организмы не могут выжить.

Например, согласно одному исследованию, архейный штамм Methanopyrus kandleri может расти при 252 градусах по Фаренгейту, а Picrophilus torridus может развиваться при невероятно кислом рН, равном 0.06. Это оба рекорда для экстремофильных сред.

Другие примеры архей в экстремофильной среде включают:

  • Горячие источники в Йеллоустонском национальном парке, в кипящей горячей воде
  • Вблизи гидротермальных источников на дне океана, где температура выше 100 градусов по Цельсию
  • В самой щелочной и кислой воде в мире
  • В пищеварительном тракте термитов и многие другие животные, производящие метан
  • Глубоко под землей в нефтяных месторождениях

Кроме того, археи могут выживать в токсичных отходах и тяжелых металлах.

Археи, происхождение и будущее жизни

Ученые обнаружили, что археи, особенно те, которые процветают в условиях сильной жары, генетически близки к «универсальному предку» всех организмов на Земле. Это открытие предполагает, что археи могут быть ключом к пониманию эволюционного происхождения жизни на Земле.

Некоторые ученые также считают, что способность архей выживать в чрезвычайно суровых условиях может дать представление о внеземной жизни.Природа экстремофилов делает их естественным фокусом для исследователей, изучающих вопрос о том, что вообще может выжить в межзвездном пространстве или на планетах, где типичные земные растения и животные быстро погибнут. В одном исследовании археи подвергались воздействию температуры, УФ-излучения, влажности и давления, напоминающих условия на Марсе и на луне Европе; неудивительно, что микроорганизмы жили и процветали.

Сравнение методов дезинтеграции бактерий и их влияние на анализ данных в метаболомике

Идентификация и концентрация метаболитов

Всего по полученным спектрам идентифицировано 43 метаболита.Не все метаболиты были обнаружены в спектре каждого штамма. Для всех 6 штаммов было идентифицировано восемнадцать общих метаболитов (ацетат, аланин, холат, формиат, глицин, изолейцин, лактат, лейцин, лизин, метионин, метанол, НАД+, о-фосфохолин, фенилаланин, пируват, сукцинат, треонин, валин). Некоторые из метаболитов были идентифицированы только для одного штамма (в спектре P. aeruginosa : 5-аминопентаноат и изоцитрат; в спектре E. feacalis : аспарагин и глутамин; в спектре B.спектр cereus : уридин и β-аланин; в спектре K. pneumoniae : фумарат и никотинат; в спектре C. glutamicum : трегалоза). Другие метаболиты (4-аминобутират, аденин, аденозин, АМФ, аспартат, бетаин, глутамат, гистидин, инозин, саркозин, тирамин, оксипуринол, тирозин, УДФ-глюкоза, пропиленгликоль, урацил) были идентифицированы в нескольких штаммах.

Представитель 1 Спектры ЯМР Н, полученные от различных штаммов бактерий с маркированными идентифицированными метаболитами, представлены ниже (рис.2). Более подробное представление идентифицированных пиков для каждого из тестируемых штаммов доступно в дополнительных материалах (рисунки S2, S3), где информация о химическом сдвиге для каждого метаболита представлена ​​в таблице S1.

Рисунок 2

Репрезентативные спектры 1D 1 H ЯМР cpmgpr1d, полученные от различных штаммов бактерий. (1: 5-аминопентаноат; 2: 4-аминобутират; 3: ацетат; 4: аденин; 5: аденозин; 6: аланин; 7: АМП; 8: аспарагин; 9: аспартат; 10: бетаин; 11: холат; 12. : формиат; 13: фумарат; 14: глутамат; 15: глутамин; 16: глицин; 17: гистидин; 18: инозин; 19: изоцитрат; 20: изолейцин; 21: лактат; 22: лейцин; 23: лизин; 24: метанол. ; 25: метионин; 26: НАД+; 27: никотинат; 28: О-фосфохолин; 29: фенилаланин; 30: пируват; 31: саркозин; 32: сукцинат; 33: треонин; 34: трегалоза; 35: тирамин; 36: тирозин. ; 37: УДФ-глюкоза; 38: урацил; 39: уридин; 40: валин; 41: β-аланин; 42: оксипуринол; 43: пропиленгликоль).

В штамме E. coli было идентифицировано 23 метаболита, в то время как в штамме B. cereus — 34, а в штамме C. glutamicum — 31. Количество идентифицированных метаболитов у E. feacalis и K. pneumoniae составило 30. У P. aeruginosa  28 метаболитов. Для каждого образца рассчитывали концентрацию метаболитов. Метод разрушения клеток не повлиял на количество идентифицированных метаболитов. Данные о средней концентрации со стандартным отклонением представлены в дополнительных материалах (таблицы S2, S3).

Сравнение методов – статистический анализ

На тепловой карте присутствуют изменения концентраций метаболитов в зависимости от методов дезинтеграции (рис. 3). Иерархическая группировка средних концентраций метаболитов привела к группированию проб от отдельных видов в отдельные кластеры. Кроме того, этот анализ показал, что для K. pneumoniae , E. coli и E. feacalis наиболее дифференцирующим методом является песочная мельница.Лизер ткани был наиболее характерным методом для штаммов P. aeruginosa и C. glutamicum , в то время как для B. cereus обработка ультразвуком отличалась от других процессов дезинтеграции.

Рисунок 3

Тепловая карта, сравнивающая среднюю концентрацию метаболитов. Тепловая карта была создана с помощью иерархического кластерного анализа (HCA) всех идентифицированных метаболитов. Красный цвет представляет собой высокую концентрацию метаболита, а интенсивный синий цвет представляет собой очень низкую концентрацию метаболита или отсутствие метаболита (SM — песочная мельница; TL — лизер тканей; SON — обработка ультразвуком; BC — B.цереус ; CG- C. glutamicum ; EF- Е. feacalis ; ЕС- Е. coli ; КП— К. pneumoniae ; PA— P. aeruginosa ).

Результаты, полученные на тепловой карте (рис. 3), следует анализировать совместно с результатами статистического анализа (табл. 2). Этот анализ был проведен, чтобы выяснить различия между тремя методами дезинтеграции для каждого штамма.

Среди всех метаболитов, идентифицированных для B. cereus , статистически значимые различия между методами дезинтеграции были получены для аланина, формиата, метионина, о-фосфохолина, пропиленгликоля, саркозина и уридина.Сравнение концентраций метаболитов, полученных тремя различными методами для образцов Bacillus cereus , показало, что самые высокие средние концентрации 25 метаболитов были обнаружены после использования инструмента тканевого лизера, что составляет почти 74% всех идентифицированных метаболитов в этом штамме. Однако только в случае саркозина разница была статистически значимой. Обработка ультразвуком образцов B. cereus позволила нам получить самую высокую концентрацию двух метаболитов и была статистически значимой только для формиата.Песчаная мельница дала самый высокий выход извлечения других метаболитов, и разница была статистически значимой для аланина и метионина.

У грамположительных видов Enterococcus faecalis статистически значимые различия между методами дезинтеграции были обнаружены для девяти метаболитов — 4-аминобутирата, ацетата, аденина, аланина, лизина, метионина, пирувата и саркозина. Дезинтеграция с использованием песочной мельницы дала самые высокие концентрации двадцати шести соединений, что составляет почти 87% всех идентифицированных метаболитов.Восемь метаболитов были статистически значимыми. Обработка ультразвуком дала самую высокую концентрацию в случае трех метаболитов, но только саркозин оказался значимым. Использование лизера тканей дало наибольшее количество фенилаланина.

Анализ третьего грамположительного штамма Corynebacterium glutamicum показал, что статистически значимые различия между методами дезинтеграции были получены для девяти метаболитов — аденина, холата, формиата, гистидина инозина, лактата, метионина, НАД+ и оксипуринола.Обработка ультразвуком дала самую высокую концентрацию большинства идентифицированных метаболитов — двадцати, которые составляют более 64% всех идентифицированных метаболитов, но статистическая значимость была получена для шести соединений. Лизер ткани дал самую высокую концентрацию для шести метаболитов, среди которых три были статистически различными. Кроме того, пять метаболитов были обнаружены на самом высоком уровне при использовании песчаной мельницы, но ни один из них не был статистически значимым.

Когда мы сравнили концентрации метаболитов в образцах Escherichia coli , самые высокие концентрации одиннадцати метаболитов были получены после измельчения в песке.Среди этих соединений семь были статистически значимыми: ацетат, аденозин, аланин, АМФ, глицин, лизин и пируват. Обработка ультразвуком и тканевой лизер этих образцов позволили нам получить самые высокие концентрации для шести метаболитов. Для обработки ультразвуком четыре метаболита были статистически значимыми (холат, лактат, метионин и НАД+), тогда как тканевой лизер дает только два дифференцирующих метаболита — формиат и о-фосфохолин.

В случае другого грамотрицательного штамма Pseudomonas aeruginosa статистически значимые различия между методами дезинтеграции были получены для 9-5-аминопентаноата, ацетата, аланина, холата, формиата, изоцитрата, лизина, метионина и о -фосфохолин.Почти для всех идентифицированных метаболитов дезинтеграция с использованием ультразвука давала самые высокие концентрации. Это 19 метаболитов, которые составляют почти 68% всех идентифицированных метаболитов у этого штамма, среди которых семь были статистически значимыми. Лизер тканей показал самую высокую концентрацию трех метаболитов, но только холат был статистически значимым. Измельчение песка дало наибольшее количество шести метаболитов, но результат был статистически значимым для ацетата.

Анализ третьего грамотрицательного штамма Klebsiella pneumoniae позволил получить семь статистически значимых метаболитов — ацетат, аланин, холат, глицин, лизин, метионин и НАД+.Обработка ультразвуком дала самые высокие концентрации шестнадцати идентифицированных метаболитов, три из которых были статистически важными. Лизер тканей позволил нам получить самые высокие концентрации трех метаболитов, ни один из них не был значительным. При использовании песчаной мельницы были обнаружены самые высокие концентрации одиннадцати метаболитов. Однако только четыре из них были статистически значимыми.

Чтобы выяснить, дают ли все методы дезинтеграции одинаковую информацию о соотношении средних концентраций и статистическом сравнении грамположительных и грамотрицательных штаммов, были проведены дополнительные анализы.

В группе грамотрицательных штаммов среднее соотношение уровней общих метаболитов было практически одинаковым по ацетату, аланину, холату, формиату, глицину, лактату, лейцину, лизину, метионину, НАД+, о-фосфохолину, фенилаланину, сукцинат, треонин и урацил. Три метаболита имели разное соотношение средних концентраций – изолейцин, пируват, валин. Статистический анализ, выполненный по одному методу дезинтеграции, позволил получить много различий статистической значимости между штаммами, но результаты не одинаковы для каждого метода дезинтеграции.Подробная информация об этих анализах доступна в дополнительных материалах (таблица S4).

Аналогичные анализы были выполнены для грамположительных штаммов. При этом среднее соотношение концентраций не было одинаковым почти для половины общих метаболитов. Также для статистических анализов, выполненных по одному методу дезинтеграции, статистически важные метаболиты не являются одинаковыми в каждом методе дезинтеграции. Подробная информация об анализах, проведенных на грамположительных штаммах, доступна в дополнительных материалах (таблица S5).

Многомерный анализ данных

Многомерный анализ данных был проведен для сравнения методов дезинтеграции для различных штаммов бактерий. Графики показателей PCA показывают, как методы дезинтеграции влияют на многомерный анализ данных. Это неконтролируемое сравнение позволило получить группировку образцов по типу микроорганизма для каждого метода дезинтеграции. Следует отметить, что этот тип хемометрического анализа отчетливо отражает сходство и различие метода разрушения клеток на исследуемых бактериальных нитях.Модель PCA для образцов, подвергнутых ультразвуковой обработке, была подготовлена ​​на основе семи PC с общей дисперсией данных, равной 0,982. Модель песочной мельницы состоит из шести ПК и имеет значение R2X, равное 0,955, тогда как модель лизера тканей состоит из двух ПК и имеет значение R2X, равное 0,603 (рис. 4).

Рисунок 4

Графики показателей PCA для каждого метода дезинтеграции для всех штаммов: ( A ) обработка ультразвуком, ( B ) песочная мельница, ( C ) тканевый лизер.

Результаты показали, что каждый из используемых методов дезинтеграции может применяться в метаболомных исследованиях, но для подготовки данных следует выбирать только один из них.

Помимо сравнения всех штаммов, анализы проводились среди ограниченных данных. Одним из них является сравнение, проводимое отдельно для грамположительных штаммов и грамотрицательных штаммов. В этом случае мы можем наблюдать четкое разделение каждого штамма, сравнивая образцы вместе и отдельно для каждого метода дезинтеграции, в то время как анализ PCA выполняется. Модели и их параметры доступны в дополнительных материалах (рис. S4).

Кроме того, были подготовлены многофакторные анализы для каждого штамма в отдельности, чтобы получить информацию о группировке образцов для различных методов дезинтеграции.Эти результаты показали, что среди всех штаммов мы можем наблюдать выделенные группы по методу дезинтеграции только у E. coli , в то время как для некоторых других штаммов намечаются тенденции кластеризации. Остальные анализы PCA, выполненные для одной бактерии, показывают, что образцы, приготовленные с использованием разных методов дезинтеграции, похожи или перекрываются (рис.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.