Кишечные симбионты у человека
Слово «симбионт» происходит от древнегреческого «совместная жизнь, сожительство» и обозначает различные живые организмы, поддерживающие существование друг друга. Процесс тесного и длительного сожительства разных видов живых организмов называют симбиозом. Такие взаимоотношения между симбионтами успешны в том случае, если они приносят пользу всем участникам процесса и повышают их шансы на выживание. Яркий пример – бактерии-симбионты, живущие в кишечнике человека, без которых процесс пищеварения, а, следовательно, и наша жизнь были бы невозможны.
В том случае, если симбиоз приносит пользу одному из «сожителей» и вредит другому, говорят о паразитизме. Например, блохи используют собаку как источник питания, поэтому они являются паразитами. Но собака вполне спокойно проживет и без блох, а вот блохи без собаки никак не обойдутся.
Симбиоз как залог выживания
В отличие от паразитов симбионты работают на общий успех. Это может быть сотрудничество:
- двух животных (бегемот и птичка, которая чистит ему зубы);
- растений и насекомых (цветы, опыляемые только одним видом насекомых);
- микроорганизмов и растений (клубеньковые бактерии, участвующие в процессе получения пищи бобовыми);
- человека и бактерий (микроорганизмы, которые обитают в нашем кишечнике, помогают выжить нам и радуются жизни сами);
- даже отдельных клеток друг с другом (симбиоз доядерных клеток-прокариотов породил полноценную клетку-эукариота с четко оформленным ядром, что положило начало процессу эволюции на нашей планете).
А есть еще лишайники как результат симбиоза гриба и водоросли, которые выживают там, где по отдельности ни грибы, ни водоросли жить не смогут. Есть сосуществование краба и актинии, когда первый является средством передвижения, а вторая – оборонительным оружием. И таких примеров не счесть.
Рассмотрим два примера симбиоза микроорганизмов с человеком и растениями – бактерии-симбионты человека и клубеньковые бактерии, участвующие в процессе питания бобовых.
Макроорганизм + микроорганизм = человек
Мы привыкли считать, что бактерии – это плохо. Однако, как и люди, бактерии бывают всякие. Если избавить человека от всех микробов и бактерий, живущих в нем и на нем, то долго этот несчастный не протянет.
Связь человека с окружающим миром сложилась в процессе эволюции и представляет собой стройную систему взаимоотношений симбионтов. Без существования бактерий, вирусов, сапрофитов (утилизация отходов) и даже паразитов невозможно существование единой системы под названием «человек».
Бактерии-симбионты живут в нашем кишечнике, на слизистых, на коже и составляют так называемую нормальную микрофлору. Наши родные микроорганизмы:
- Дают защиту всему организму, убивая или лишая пищи «пришлые» бактерии. Они не дают возможности расселиться на коже или слизистых опасным микробам или вирусам, пришедшим извне, тем самым создавая иммунную систему организма.
- Участвуют в пищеварении. Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают пищеварительные ферменты, без которых невозможно усвоение некоторых видов пищи.
В формировании нормальной микрофлоры человека принимают участие около 500 видов различных бактерий. Так, наличие в организме человека кишечной палочки (в определенных количествах) – непременное условие для переваривания лактозы. В свою очередь лактобактерии перерабатывают полученную лактозу и другие углеводы в молочную кислоту, участвуя в процессе получения энергии.
Где и чем живут наши маленькие друзья?
Бактерии есть практически по всей длине желудочно-кишечного тракта, начиная от ротовой полости до прямой кишки. Но самые важные обитают именно в кишечнике. Здесь они вырабатывают ферменты и витамины, без которых процесс пищеварения попросту невозможен.
На каждом участке кишечника живут именно те микроорганизмы, которые приспособлены к определенным условиям обитания и содержанию питательных веществ. Например, в слепой кишке самой многочисленной группой являются бактерии, расщепляющие целлюлозу, что делает возможным переработку клетчатки.
Бактериям тонкого кишечника приходится выживать в довольно жестких условиях. Именно здесь находятся агрессивные вещества, смертельные для многих микроорганизмов. Например, соляная кислота, необходимая для пищеварения, убивает значительное количество микробов. Только несколько видов бактерий и дрожжей способны выжить в такой среде.
Кроме того, именно в тонком кишечнике процесс поглощения питательных веществ идет полным ходом. Это значит, что бактериям приходится сражаться за пищу с самим организмом. А еще сюда попадают не до конца обработанные вещества, не всегда пригодные для питания бактерий.
Тонкий кишечник связан с кровеносной и лимфатической системами, переносящими полученные питательные вещества. А нервная система по сигналу тонкого кишечника регулирует состав и количество гормонов, необходимых организму. То есть тонкий кишечник, благодаря своим симбионтам, является энергетической станцией и поставщиком питательных веществ.
В толстом кишечнике бактериям живется значительно привольней, поэтому их количество и видовое разнообразие гораздо больше. В толстый кишечник организм отправляет непереваренные остатки пищи и другие отходы (осколки до размеров молекул) для дальнейшего вывода наружу.
Враги наших друзей
Антибиотики – относительно недавнее изобретение человечества. Сложно подсчитать, сколько жизней было спасено благодаря этому открытию. Однако, как известно, за все нужно платить. Антибиотики уничтожают все бактерии, не делая различий на хороших и плохих.
Именно поэтому после приема антибиотиков микрофлора кишечника выглядит весьма печально. Это моментально сказывается не только на нашем пищеварении, но и сильно снижает иммунитет. То есть, получается, опасность подцепить следующее заболевание становится больше после приема лекарств, предназначенных защитить наше здоровье.
Ученые пытаются разрушить этот замкнутый круг, разрабатывая все новые, узконаправленные, препараты. Но долгие годы широкого использования антибиотиков привели к тому, что микрофлора человека становится все более слабой. А отсутствие или недостаточное количество бактерий-симбионтов влечет за собой целый букет хронических заболеваний: диабет, рак, ожирение и т.д.
Симбионты в растительном царстве
Растения в своем стремлении выжить тоже не стесняются использовать симбионты. Например, хорошо известный лишайник, по сути, не является отдельным растением. Это симбиотическая система зеленых водорослей и грибов.
Как известно, водоросли не могут выжить без воды, а грибы не способны самостоятельно синтезировать питательные вещества (они используют то, что произвели другие микроорганизмы). Но эти недостатки взаимно уничтожаются в симбиотической группе. Водоросли с помощью фотосинтеза создают питательные вещества для грибов, а взамен получают комфортную среду обитания: необходимую влажность, кислотность почвы, защиту от ультрафиолета. В результате лишайники умудряются не просто выживать, но весьма уверенно чувствовать себя в довольно суровых условиях, где у них нет конкурентов за место под солнцем.
Еще одним примером симбиоза служат орхидеи, в корневой системе которых живут грибы и микроорганизмы. В этом тройственном союзе бактерии отвечают за тесную взаимосвязь растения-хозяина и гриба-симбионта. Самое поразительное, что не только грибы и микроорганизмы не могут существовать без растения, но и орхидея погибает, если уничтожить ее симбионтов.
Но самым, пожалуй, ярким примером растительной симбиотической системы являются клубеньковые бактерии в союзе с растениями семейства бобовых.
Как вырастить хороший урожай бобовых
В воздухе, которым мы дышим, есть азот (аж 78% от общего объема). Этот химический элемент в обязательном порядке входит в состав белков и нуклеиновых кислот, а значит, жизненно необходим все живым организмам на Земле.
Человек и животные получают азот вместе с пищей, в основном из белков животного и растительного происхождения. Но откуда же берут азот растения?
Получать азот напрямую из атмосферного воздуха самостоятельно растения не умеют. В почве тоже есть азот, но, во-первых, его очень мало, во-вторых, значительная его часть содержится в органических соединениях, усваивать которые растения не в состоянии.
И вот здесь вступают в игру азотфиксирующие бактерии. Они умеют превращать органические соединения, содержащие азот, в минеральные (нитраты), доступные для питания растений.
Отдельное место в ряду азотфиксирующих бактерий занимают так называемые клубеньковые. Эти микроорганизмы-симбионты образуют клубеньки на корнях бобовых растений (клевера, люпина, гороха, вики). Клубеньковые бактерии связывают свободный атмосферный азот и доставляют его прямо к столу своего растительного хозяина.
Таким образом, с помощью клубеньков-симбионтов растения получают возможность получать азот, а микроорганизмы, в свою очередь, берут от растений питательные вещества (продукты углеводного обмена и минеральные соли) для собственного роста и развития.
Для успешного развития системы симбионтов (растение + микроорганизм) необходимы определенные условия:
- температура;
- влажность;
- реакция почвы;
- штамм бактерий.
В природных условиях встречаются клубеньковые бактерии различных видов, и не все они достаточно эффективны. Поэтому в сельском хозяйстве используют выведенные штаммы микроорганизмов, инфицируя ими бобовые растения, что приводит к увеличению урожая.
Однако в случае с бобовыми симбиоз – вынужденная необходимость. Если в почве будет достаточно азота (например, азотные удобрения), то клубеньковые бактерии потеряют для хозяина свою значимость, и их колонии будут разрушены самим растением.
Итак, симбиоз – вещь важная, нужная и иногда жизненно необходимая. Симбионтные системы есть у высших животных, растений, грибов, бактерий, водорослей… Словом, практически везде. И мы не смогли бы не то что выжить, но даже появиться на свет, не создай природа такого мощного орудия для выживания, как система симбионтов.
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.
Источник
В организме человека присутствуют 2 микрофлоры. Это патогенная микрофлора и симбионтная микрофлора. Эти микроорганизмы проживают в теле человека, а точнее в кишечнике. Они питаются той едой, которую ест человек.
Симбионтная микрофлора.
Она способствует перевариванию пищи и поставляет организму необходимые для существования витамины и полезные микроэлементы, помогает привести в норму обмен веществ. Она способствует сохранению здоровья человека. Микроорганизмы питаются углеводами и клетчаткой. В овощной и фруктовой диете присутствует множество этих веществ и небольшое количество белка. Это полезно влияет на микрофлору в кишечнике. В качестве пищи эти микроорганизмы могут использовать животные углеводы и клетчатку, которая присутствует в огромных количествах в овощах. Во время размножения симбионтные микроорганизмы поставляют в организм множество полезных питательных веществ, и одновременно растворяет клетчатку на более простые вещества. Эти вещества получили название аминокислоты. Их в качестве строительного вещества применяет организм.
В функции микрофлоры входят:
1. Защита. Это препятствие проникновению в кишечник вредных патогенных микробов. Они производят вещества похожие на антибиотики, кислоты. Вещества препятствуют развитию вредных бактерий. Симбионтные микроорганизмы могут препятствовать развитию вирусов в кишечнике.
2. Пищеварение. Полезные элементы регулируют работу всего кишечника и сами перерабатывают полезные вещества.
3. Эта микрофлора может самостоятельно уничтожать и препятствовать развитию токсинов, которые производит патогенная микрофлора.
4. Производственная функция. Микроэлементы этой группы могут создавать в большом объёме полезные витамины, ферменты и гормоны, регулирующие деятельность кишечника.
5. Иммуногенная функция. Эта функция направлена на постоянную тренировку иммунной системы с помощью своих антигенов.
6. Регулирование холестерина в организме. Бифидобактерии не позволяют холестерину всасываться. Его связывают в специальное вещество, которое выводиться из организма.
Патогенная микрофлора.
В здоровом организме такой микрофлоры присутствует не более 1% от всех микроорганизмов в теле человека. Её рост подавляется с помощью полезных микроорганизмов находящихся в желудке. Вредоносные микробы оказываются в организме с помощью, не прожаренной пищи, с грязных рук. Они начинают действовать не мгновенно, а выжидают, до того момента когда иммунитет не ослабнет. Когда это происходит, начинается их активное размножение. Расплодившись до достаточного количества, микробы начинают уничтожать полезные микроорганизмы, вызывая болезни и дисбактериоз. В нормальном организме эта микрофлора присутствует в мизерном количестве, не влияя на его состояние. Наличие большого числа здоровых микроэлементов, способствует уничтожению патогенов и сохранению организма в хорошем состоянии.
Микрофлора возникает также и во время потребления неподходящей для организма пищи. В неё включена такая еда: жареная или копчёная пища, мучные изделия и продукты с большим числом сахара, квашеные продукты, жирная еда. При употреблении такой еды в кишечнике появляется вредная патогенная микрофлора. Эти микроорганизмы во время питания травят организм своими токсинами и ядами. Такие микроорганизмы присутствуют в любом теле человека, но их количество должно быть минимальным, и не вредить организму. Их предназначение в уничтожении несвойственной для тела человека пищи, если она случайно в него попадёт. Она является защитником организма. Со временем она уничтожает микрофлору.
Сильное преобладание патогенной микрофлоры способствует ухудшению состояния здоровья, и могут появиться проблемы с питанием. Она вызывает «тягу» к вредной пище, которую испытывал каждый человек. Ему такая еда без надобности, но микрофлоре она очень пригодиться.
Чтобы восстановить баланс в организме нужно свести к минимуму употребление вредной пищи или отказаться от него вообще. Поможет овощная или фруктовая диета, если её не злоупотреблять. Поедая даже полезные продукты в огромных количествах можно нанести вред организму.
Виды микрофлоры:
• Условно патогенная микрофлора это кишечная палочка, стафилококки. Эти бактерии способны существовать в организме, обнаруживая своё присутствие только при снижении иммунитета.
• Патогенная микрофлора состоит из холерного вибриона, сальмонелл, клостридий. Эти вредные микробы не присутствуют в кишечнике постоянно, а поступают в него с пищей. Если это случается, в теле человека начинается уничтожение положительных элементов, которое способно создать серьёзные патологии.
Условно патогенная микрофлора.
В эту категорию входят стрептококки, а также стафилококки. Данные элементы попадают в кишечник через слизистую оболочку или кожу. Бактерии способны вызвать нагноение, пневмонию, стоматит. Если эти микробы распространятся по всему организму, то может развиться менингит, инфекция сердечной мышцы или почек. Klebsiella выделывает токсин уничтожающий флору. В тяжёлых случаях она провоцирует болезни кишечника, дыхательных органов, могут поражаться оболочка мозга, появиться менингит и сепсис. Вылечить болезнь сложно, так как бактерия не реагирует на антибиотики. У детей риск поражения болезнью выше, чем у взрослых.
Патогенная микрофлора.
Инфекции возбуждают патогенные бактерии сальмонеллы и кишечные палочки. Такая микрофлора способна вызвать диарею, тошноту, интоксикацию, лихорадку, инфекцию слизистой оболочки. Клостридии это опасные микроэлементы вызывающие паралич, отравление и гангрену. Во время этих болезней поражаются нервы и ткани. Холерный вибрион способен быстро размножаться и вызвать смерть. Чтобы обнаружить эти элементы выполняют анализы на наличие в кишечнике патогенных микроэлементов.
Причины появления патогенных микроэлементов.
Эта микрофлора является причиной появления различных болезней. Среди них присутствует дисбактериоз.
Болезнь прогрессирует:
• Неравномерное питание. Приём в качестве пищи белка в крупных объёмах и углеводов вызывает метеоризм и гниение. К вредным веществам относятся нитраты, красители, консерванты, пестициды.
• Продолжительный приём лекарств.
• Химиотерапия, лекарства предназначенные против вирусов.
• Воспаление в кишечном тракте, способствующие уничтожению положительных бактерий.
• Присутствие в организме паразитов выделяющих вредные вещества и токсины. Они поражают иммунитет.
• Вирусы, снижающие производство антител. Это гепатит, иммунодефицит.
• Заражение печени.
• Серьёзный стресс, переутомление.
• Регулярное прочищение кишечного тракта с помощью клизм.
• Приём пищу просроченных продуктов и отсутствие гигиены.
У детей в кишечнике отсутствуют микроорганизмы. Из-за этого дети часто подхватывают различные инфекции. У них часто появляются колики или дисбактериоз. Это происходит когда в желудке малыша количество патогенных веществ превышает норму и полезные микроорганизмы не справляются с таким числом микробов. Своевременное лечение способствует выздоровлению. Во время кормления ребёнка с материнским молоком в его организм попадают полезные микроэлементы, которые размножаясь, способствуют пищеварению и борьбе с вредоносными микробами.
Выбор есть у каждого.
Все могут сделать выбор, как питаться. От этого решения зависит, какую микрофлору будет кормить человек, полезную или нет.
Патогенная микрофлора потребляет вещества, которые получаются после распада животного белка. Если в рационе человека слишком большое количество этих веществ, то патогенная микрофлора будет стремительнее развиваться и отравлять организм токсинами.
Чтобы предотвратить дисбактериоз в питание следует включить:
• Овощи;
• Различные каши (овсянка, гречка, рис);
• Молочные продукты.
Бананы и яблоки могут вызвать процесс брожения. При наличии осложнений с кишечником, потребление этих продуктов следует ограничить. Исключение составляют печёные яблоки, которые по своим свойствам не вредят работе кишечника. Они могут впитывать в себя токсины, прекратить диарею, наполнить кишечник полезной клетчаткой.
Источник
Симбионты и паразиты человека
Симбионты и паразиты человека
Бактериальные
симбионты человека составляют его нормальную микрофлору. Они живут в кишечнике,
на коже, на слизистых, обеспечивая либо защиту (конкурентным способом не давая
другим, зловредным, бактериям заселить эти участки), либо участвуя в
переваривании пищи и синтезировании некоторых, необходимых человеку витаминов.
Мы уже упоминали симбионта человека кишечную палочку . Всего к нормальной
микрофлоре человека относится около 500 видов бактерий. Если убить всех
бактерий на коже или в кишечнике человека, то ничего хорошего из этого не
получится. Роль нормальной микрофлоры изучена на стерильных животных. В
специальных условиях выращивают животных (крыс или мышей), и смотрят, что с
ними происходит в отсутствии бактерий. Надо отметить, что живут они не очень
хорошо. Таким образом, каждый реальный человек – это не просто представитель
вида Homo sapiens , а целая коллекция различных организмов.
Кроме
нормальной микрофлоры человека есть бактерии, являющиеся паразитами. От
вирусных и бактериальных инфекций погибает людей больше, чем от самых
кровопролитных войн. Борьба с вирусными инфекциями началась в 1796 году с
открытия Дженнером вакцины против оспы. В 1885 году Луи Пастер впервые привил
укушенного бешеной собакой мальчика от бешенства. Сейчас существуют вакцины,
способные защитить человека от очень многих инфекций.
Рассмотрим
строение и жизненный цикл паразитических бактерий на примере возбудителей
заболеваний, передающихся половым путем. Заболевания, передающиеся половым
путем, вызываются бактериями, вирусами (т.е. одноклеточными) или грибами. В
силу анатомических особенностей женщины больше подвержены инфицированию, чем
мужчины. У женщин также легче диагонстировать эти заболевания. Ниже перечислены
возбудители различных болезней.
Половым
путем также могут передаваться вирусы, например, вирус герпеса. Вирус герпеса
вызывает образование пузырьков на коже, наполненных вирусными частицами
(“лихорадку”). Среди населения западных стран 70-90% инфицированы
вирусом герпеса, у 30% бывают высыпания, у 10% – генитальные формы заболевания.
Половым путем могут передаваться вирусы иммунодефицита человека (вызывает СПИД
– синдром прогрессирующего муунодефицита), гепатита В и С (поражают печень),
папилломавирусы (вызвают разрастания кожного эпителия и образование бородаок;
некоторые виды проводируют развитие рака).
Рассмотрим
строение паразитических микроорганизмов.
Возбудитель
гонореи – гонококк – был открыт в 1879 году Нейсером (поэтому в честь
открывателя латинское название этой бактерии – Neisseria gonorrhaea ). Гонококк
относится к группе диплококков. Под микроскопом он выглядит как пара кофейных
зерен, лежащих рядом. На рисунке изображена характерная картина неполного
фагоцитоза: лейкоцит пытается уничтожить паразитов, но микроорганизм способен
защититься от его действия, и переварить его лейкоцитам не удается. Гонококк
имеет размер клетки 0.7х1.7 мкм и строение, характерное для одноклеточных.
Среди
возбудителей заболеваний, передающихся половым путем, ранее других были описаны
гонококк, бледная спирохета и эукариотический орагнизм трихомонада. Долгое
время, ели у больного имелись признаки мочеполовой инфекции, но ни один из этих
трех возбудителей не был выявлен, ему ставили диагноз “неспецифический
уретрит”. Однако во второй половине ХХ века были найдены возбудители
“неспецифического” воспаления. К ним относятся гарднерелла, хламидия,
уреаплазма, микоплазма и некоторые другие виды. Вызываемые ими заболевания
отличаются тем, что часто проходят малосимптомно, остаются незамеченными
носителем и переходят в хроническую форму. Хотя бы один из этих возбудителей
встречаются у 30-50% людей, у части людей (имеющих несколько половых партнеров)
можно обнаружить целый “букет” возбудителей. До сих пор некоторые
врачи считают, что эти бактерии неопасны. Это, неверно, давно уже показано, что
эти бактерии являются не только возбудителями мочеполовых инфекций, одним из
самых тяжелых осложнений которых является бесплодие, но и ряда общих
заболеваний, просто устоявшиеся представления меняются медленно.
Бактерия
гарднерелла , вызывающее гарднереллез – воспалительное заболевание мочеполовых
путей – была описана в середине двадцатого века. Гарднерелла немного крупнее
гонококка, имеет характерное для прокариот строение. В препаратах, полученных
от больных, клетки эпителия полового тракта выглядят как бы «приперченными»;
эти перчинки – как раз и есть гарднереллы. Они также вызывают воспаление
урогенитального тракта, и самым тяжелым последствием такого заболевания
является бесплодие.
Хламидия,
внутриклеточный паразит, отличается от гонококка своим жизненным циклом и
строением. Если гонококк – это внеклеточный паразит, т.е. он находится на
тканях в промежутках между клетками, то хламидия неспособна жить вне клетки, и
этим она сходна с вирусом. Вне клетки хламидия сохраняется в виде мелких
частиц, называемых элементарными тельцами (0.2-0.3 мкм диаметром), которые являются
инфекционными. Внутри клетки элементарные тельца увеличиваются в размерах и
превращаются в ретикулярные тельца (размером 0.5-0.7 мкм). В таком виде они
живут внутри клетки, используя в готовом виде питательные вещества. Хламидии
также вызывают воспаление урогенитального тракта, но кроме этого хламидия давно
известна, как возбудитель воспалительного заболевания глаз – трахомы. Течение
хламидийной инфекции отличается тем, что со временем она генерализуется
(распространяется из очага инфекции по всему организму). У человека появляются
симптомы отита (воспаления уха), конъюнктивита (воспаления конъюктивы) и
артрита (воспаления суставов). Это триада – конъюнктивит, отит и артрит –
называется синдром Рейтера. Раньше считалось, что это осложнение гонореи. Только
потом было обнаружено, что этот синдром вызывается отдельным микроорганизмом.
Излечение от хламидий приводит к исчезновению всех этих симптомов. Хламидия
имеет особенность часто распространяться вместе с гонококком в связи с тем, что
пути распространения у них одинаковы, а лечить их необходимо по разному.
Поэтому после излечения от гонореи у больного оставалась хламидийная инфекция.
В настоящее время разработаны эффективные методы диагностики, которые позволяют
ставить диагноз и выбирать оптимальную схему лечения на ранних этапах
заболевания.
Перейдем
к вирусам.
Вирусы
не относятся к прокариотам. Иногда их выделяют в отдельное царство, иногда
описывают вне царств природы. Существуют некоторые проблемы с классификацией
вирусов, споры на тему, считать вирусы живыми или неживыми. Раньше вирусы
считались наиболее простыми организмами, так как они самые маленькие, и в них
меньше всего белков и ДНК, и полагали, что от вирусов произошли все остальные
организмы. Но сейчас, когда установлено, что вирусы без клетки жить не могут,
нет оснований думать, что они появились раньше клетки. Видимо, наиболее близко
к истине представление о том, что вирусы – это “взбесившиеся” гены,
т.е. это гены, которые стали автономными и приобрели систему собственного
размножения.
Несмотря
на все различия в форме и размерах, все вирусы образованы сходным образом. Все
они покрыты белковой оболочкой и в их состав входит нуклеиновая кислота – РНК
или ДНК. ДНК может быть кольцевой или линейной, РНК может быть одноцепочечной
или двуцепочечной.
ДНК-содержащие
вирусы : герпес-вирусы (вирусы простого герпеса и ветряной оспы,
цитомегаловирус); вирус натуральной оспы; папилломавирус; аденовирусы; вирус
гепатита В.
РНК-содержащие:
вирус гриппа; вирус кори; вирус бешенства; вирусы гепатита А и С; вирус
иммунодефицита человека; ретравирусы.
Рассмотрим
строение частиц вируса на примере вируса герпеса . Белковая оболочка вируса,
называемая нуклеокапсид, построена из белков и представляет правильный
шестигранник. Вокруг имеется оболочка, которую вирус сторит из кусков клеточных
мембран, которые организм не атакует, так как это мембраны его собственных
клеток. Правда, эти мембрана инкрустирована вирусными белками, поэтому иммунная
система вирус герпеса все-таки может распознать. «Заворачивание» в мембрану –
это способ защиты вируса. Внутри белкового шестигранника находится линейная
двуспиральная молекула ДНК. Ниже на рисунке справа изображена клетка,
«нафаршированная» частицами созревающего вируса. Вирус герпеса размножается в
клетках кожного эпителия, но при размножении частицы вируса инфицируют нервы, и
по нерву вирус проникает в спинной мозг. Там вирусная ДНК встраивается в геном
клеток корешков спинного мозга, поэтому, раз инфицировавшись, человек несет в
себе вирусную ДНК. Излечить его навсегда невозможно, разве что вместе с
клетками спинного мозга удалить. Время от времени геномные копии могут
синтезировать новые вирусные ДНК. Но если у человека хорошо работает имунная
система, то у него имеются антитела, защищающие его от этого вируса. Эти
антитела не дают вирусу выбраться из своего укрытия. Но при ослаблении иммунной
системы, например, при простуде, титр антител в крови падает, вирусы выходят из
клеток спинного мозга и по нерву добирается до кожного эпителия, и там он уже
начинает размножаться. Поэтому пузырьки, высыпающие в тех местах, через которые
вирус попал в организм – чаще всего на лице, на губах – называют
“простудой”.
Близким
родственником вируса герпеса является вирус ветрянки. Ветрянкой человек болеет
один раз в жизни, обычно в детстве. Все тело ребенка покрывается герпетическими
пузырьками; потом вирус ветрянки также поселяется в спинном мозге, и активация
вируса вызывает воспаление нервов и высыпания на кожи, которые называются
опоясывающий лишай. Процесс довольно болезненный и может лишить человека
работоспособности на месяц.
Папилломавирус
гораздо более мелкий, по сравнению с вирусом герпеса. Принципиально строение
такое же. Передается при непосредственном контакте, в том числе при половом
контакте. Папилломавирус довольно распространен; он вызывает разрастание
эпителия (образуются бородавки и папилломы). Некоторые штаммы этого вируса
онкогенны – они вызывают рак шейки матки у женщин. То есть, это форма рака,
передающаяся половым путем. Сейчас разработаны вакцины, предохраняющие человека
от этой формы рака.
Вирус
иммунодефицита человека
Ниже
на рисунке представлена модель и фотография вируса иммунодефицита челвоека
(ВИЧ). Вирус вызывает синдром прогрессирующего иммунодефицита (СПИД). Вирусная
частица содержит несколько белковых оболочек, внутри которых находятся две
молекулы вирусной РНК. Этот вирус поражает лимфоциты, клетки, защищающие
организм от инфекции. Разрушая лимфоциты, он лишает человека иммунной защиты
против различных инфекций. Именно сопутствующие инфекции или опухоли, которые
развиваются из-за ослабления иммунной защиты, являются причиной смерти больных
СПИДом.
Жизненный
цикл вируса иммунодефицита человека характерен и для других вирусов, содержащих
РНК, и встраивающих свой РНК-овый геном в геном хозяина.
Можно
выделить следующие стадии:
–
Вирус прикрепляется к рецепторам на поверхности клетки.
–
Вирус проникает внутрь клетки с помощью этих рецепторов и
“раздевается” – снимает с РНК белковую оболочку.
–
На вирусной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы)
синтезирует на РНК копию ДНК. Ревертаза входит в состав вирусной частицы.
Сначала синтезируется одна нить ДНК, потом РНК в этом комплексе разрушается
РНКазой, и синтезируется вторая нить ДНК.
–
ДНК-копия вирусного генома проникает в ядро и встраивается в геном клетки.
После этого вирус может там существовать несколько лет, ничем себя не проявляя.
Это называется латентной фазой.
–
На встроенной в геном хозяина вирусной ДНК происходит транскрипция,
синтезируются вирусные белки. Они запускают процессы, необходимые для обработки
РНК и превращения ее в форму, которая входит в состав вирусных частиц. Затем
происходит сборка инфекционных частиц.
–
Новые вирусные частицы выходят из клеток. После некоторого преобразования
белков, входящих в состав варионов, частица становится инфекционной
(“созревает”), и цикл может повториться опять.
Вероятность
заражения ВИЧ при однократном воздействии
Сексуальные
контакты (вагинальные, анальные, оральные) 1,0%
Переливание
крови и препаратов из неё > 90%
Парентерально
(загрязнённые медицинские и др. инструменты) от 1,0% до 90%
Ранения
медперсонала загрязнёнными инструментами < 0,5 %
Перинатальное
(беременность, роды) инфицирование от 2-5% до 30%
Защитные
средства.
Небактериальные
инфекции урогенитального тракта
Кроме
бактериальных инфекций половым путем передаются также заболевания, вызываемые
эукариотическими организмами – простейшими и грибами. К наиболее
распространенным грибковым инфекциям, передающимся половым путем, относится
кандидоз (молочница) – взывается дрожжеподобным грибком рода Candida.
Воспаление
мочеполового тракта вызвает трихомонада – простейшее одноклеточное. Как и все
эукариоты, трихомонада имеет ядро, но, что интересно, у нее нет митохондрий.
Энергообеспечивающие органеллы трихомонады называются гидрогеносомами. Они
выделяют молекулярный водород и эффективны при недостатке кислорода, когда
аэробное дыхание малодоступно. Гидрогеносомы являются эволюционными
производными митохондрий, и это доказано тем, что в них нашли ДНК. Кроме
трихомонад, их содержат некоторые другие простейшие.
Трихомонада
способна поглощать другие микроорганизмы. На фотографии внизу изображена
трихомонада с гонококками, которые она захватила. Она при этом защищает их от
действия антибиотиков, поэтому врач всегда учитывает, какое сочетание
возбудителей обнаружено. Вначале нужно вылечить трихомоноз, и только затем
бактериальные инфекции.
Лечат
эти инфекции с помощью антибиотиков. Первым был выделен антибиотик из
плесневого гриба пенициллум. Открытие сделал в конце 1920-х гг. Александр
Флеминг, сотрудинк лаборатории при больнице в Лондоне (Нобелевская премия по медицине
1945). Антибиотик назвали пенициллином, его применение спасло жизни многих
людей. Пенициллин действует на мембраны бактерий. Он относится к классу
бета-лактамных антибиотиков. В молекуле этих антибиотиков есть так называемая
лактамное кольцо. Оно имитирует элемент бактериальной клеточной стенки, поэтому
ферменты, которые строят клеточную стенку, связываются с молекулой антибиотика
и ингибируются. В клеточной стенке бактерии появляются “дыры”, и
клетка может просто лопнуть. К антибиотикам этой группы относятся также
цефалоспорины.
Антибиотики
других групп, в том числе тетрациклин, блокируют разные этапы синтеза белков на
мРНК. Они действуют только на мелкие прокариотические рибосомы. У человека,
также как и у других эукариотических организмов, рибосомы крупные. Но в
митохондриях содержатся рибосомы прокариотического типа, и поэтому этот класс
антибиотиков повреждает митохондрии. Обычно в первую очередь страдают
митохондрии в клетках, работающих в среднем ухе, поэтому в качестве осложнений
при лечении такими атибиотиками может развиться глухота. При лечении необходимо
соблюдать рекомендованные дозы лекарства, и не использовать один за другим
несколько антибиотиков с одинаковым побочным действием.
Противогрибковые
антибиотики воздействуют на мембрану клеток грибов, поскольку грибы – это
эукариоты, и на рибосомы у них воздействовать трудно. Мембраны у них отличаются
от мембран человеческих клеток, поэтому можно блокировать ее синтез.
Список литературы
М.В.
ГУСЕВ, Л.А. МИНЕЕВА. МИКРОБИОЛОГИЯ учебник для студентов биологических
специальностей университетов ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1992 (#”#”>https://bio.fizteh.ru
Источник