КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военно дело (14632) Висока технологиите (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къщи- (47672) журналистика и SMI- (912) Izobretatelstvo- (14524) на външните >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) История- (13644) Компютри- (11121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) култура (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23,702) Matematika- (16,968) инженерно (1700) медицина-(12,668) Management- (24,684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образование-(11,852) защита truda- (3308) Pedagogika- (5571) п Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) oligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97182) от промишлеността (8706) Psihologiya- (18,388) Religiya- (3217) с комуникацията (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) спортно-(42,831) Изграждане, (4793) Torgovlya- (5050) превозът (2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596 ) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Telephones- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно (12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Биофилми, тяхната структура, свойства и видове социални реакции

Специална форма на колониалната организация микроорганизми представляват биофилм. Те са microcolonies образувани в слизестата матрица и разделени с отворени (често пълни с вода) канали - един вид аналог на примитивен "кръвоносната система", която доставя хранителни субстрати и премахва метаболитни продукти.

В колонии от бактерии Alcaligenes Sp. открити пори и канали, както и по-специализирани структури ( "газови бутилки"), заобиколени от един вид "мембрана" и съдържащ извънклетъчни хемопротеини. Предполага се, че тези структури улесняват транспорта на О 2 към клетките в колониите (единици), т.е.. Е. Става дума за аналогова система на дихателните органи.

Произведени от микроби матрица не позволява проникването на лекарствени средства, което повишава устойчивостта на бактериите към антибиотици в десетки или дори стотици пъти. В биофилм бактерии се съхраняват за дълго време в организма на гостоприемника и да станат резистентни към действието на двете хуморален и клетъчен имунитет. Следователно, наличието на хронични инфекциозни заболявания се определя от факта, че бактериите могат да образуват биофилми и persistiruya дълги, за да се задържат в организма гостоприемник. Когато биофилм достигне определен размер, те започват да влезе в частите, които с помощта на кръв или стомашно-чревния тракт са разпръснати по цялото тяло. Образуването на нови огнища на растежа на биофилм (аналогия на метастази на злокачествени клетки).

Бактериите са способни да образуват биофилм не само на биологични повърхности, но също и на дърво, пластмаса, метал, например, за масло транспорт, за хирургични инструменти, ендоскопи, имплантируемо медицинско оборудване (лещи, катетри, изкуствени сърдечни клапи). С биофилми, формирани на повърхността на стени, подове, легла, и е тясно свързани с проблема на вътреболничните инфекции, защото никой НЛО или дезинфектанти не помагат.

Понякога биофилм може да бъде полезно, например, те се използват за обеззаразяване на отпадъчни води и отпадъчни води. Нормално микрофлора на стомашно-чревния тракт образува биофилм, че е добре и надеждно защитим лигавиците от увреждащи средства.

В природата, биофилми са навсякъде. Установено е, че повече от 95% от естествено срещащи бактерии намерени в биофилми. Те се формират в стрес добив и само след достигане на някои бактерии плътност - от 1 до 10 милиона на 1 мл. В този случай, бактериите отделят високо специфични сигнализиращи молекули (avtoinduktory). Avtoinduktory регулаторни протеини чрез изразяване на гени, които предизвикват синтеза на полизахариди, съставляващи капсулата върху повърхността на бактериалната маса. Крайният резултат, микробна общност, където редица функции всички видове клетки изпълняват заедно и в същото време е налице разделение на задълженията. Това е най-социално поведение на бактерии.



Може да се формира и сложни общества, които са съставени от различни видове бактерии. В биофилм са обединени не само грам-отрицателни и грам-положителни организми, но дори и най-простите. на същите принципи, само avtoinduktory имат по-широк спецификата на работа в тези случаи.

Докато лекарства, които биха могли да бъдат препоръчани за практическо използване, не съществува. Но има разбиране за това как да ги създаде. Въз основа на факта, че учените изследвали механизмите на образуване на биофилм, сега активно търси начини за тяхното унищожаване. Това е най-сериозният радикал подход към лечението на хронични инфекциозни заболявания. Други методи към днешна дата няма никакви антибиотици са безсилни, а останалата част е само симптоматично. Едно възможно решение на този проблем - търсенето на анти-патогенни лекарства, които, за разлика от антимикробното средство (причиняване на смърт или инхибиране растежа на бактерии), ще има способността да намалява или блокира тяхната вирулентност, в резултат на инфекция може да са обработени имунната система на организма. Цели на такива антипатогенни система регулиране лекарства могат да бъдат бактерии, които контролират експресията на вирулентни фактори. Откриването на бактериални комуникационни системи (QS система), които контролират най-важните етапи на инфекциозни процеси, включително образуването на биофилми и фактори на вирулентност, оставя се да се доближи до тази цел. Те използват различни стратегии, свързани с прекъсване на веригата от събития в процеса на QS система, включително и потискането на avtoinduktorov, разпространението и възприемането на техните сигнали. Има сведения за дадено вещество, способни да инхибират синтеза на avtoinduktorov. Например, за P.aeruginosa инхибитори като различни аналози са наречени S-аденозилметионин, някои макролидни антибиотици subminimalnyh използва в концентрации на еритромицин. От среда изолира бактерии могат да причинят разграждане на молекулите или avtoinduktorov тях метаболизма.

Основните свойства на биофилм:

Ø интерактивна общност на различни видове микроорганизми;

Ø микроорганизми събрани microcolonies;

Ø microcolonies заобиколени от защитна матрица;

Ø вътре microcolonies - различни среди;

Ø микроорганизми имат примитивен комуникационна система;

Ø микроорганизми в биофилм са устойчиви на антибиотици, антимикробни агенти и отговор гостоприемник;

Ø бактерии в биофилма генерира вещества, така че тя не произвежда, като култура; m

Ø ikroorganizmy в биофилм не се държат като бактерии в културна среда.

Схематично представяне на основните форми на социално поведение на микроорганизми


Социален живот на микробите

В резултат на координирано движение Paenibacillus dendritiformis милион колонии от бактерии могат да образуват отделни клетки в хранителна среда повърхност изключително сложна структура. Горе: общ изглед на колониите (размер колония от всеки - няколко сантиметра). По-долу: краищата на отделните клонове на колонии при висока степен на увеличение (някои бактериални клетки са видими). От статията Eshel Бен-Якоб "Бактериална Ноу-хау: От физика към кибернетика"

Бактерии проявяват различни форми на социално поведение, както и способността да се свържете с далечна комуникация и формират многоклетъчни групи, които в много отношения прилича на структурата на общността на висшите животни - а в някои свойства дори сравними с човешкото общество. Проучването на микробите обществения живот помага да се установи диалог с етологията на микробиология (включително социално етологията и човешкото етологията).

Общественият живот е характерна не само за животните, но и за много организми - едноклетъчни еукариоти (протозои) и прокариоти (бактерии). Проучването на колективни взаимодействия (социално поведение) и обмен на информация (съобщение) в микроби през последните десетилетия, за да се превърне в един от най- "модни" тенденции в микробиология (виж изх. По-долу).

При преглед статия А. В. Oleskina, служител на отдела за физиология на Факултета по биологични организми, се считат за най-важните факти за социалния живот на микроби. Авторът споделя мнението на ДВ Смирнов, който през 1972 г. въвежда понятието "етологията бактерии" по отношение на приложимостта на етологична подход към изучаването на поведението на микроби.

Координирано поведение на микробните клетки се проявява по различни начини:

1) Afiliatsiya - "взаимно привличане" индивиди от един вид група, желанието да "бъдат заедно". В едноклетъчни този имот се появява често под формата на сближаване - адхезия на клетките. Този феномен не е уникален за микроби, но дори и за клетки от различни органи и тъкани от многоклетъчни организми. Например, "ако организмът е култивирани миши чернодробни и бъбречни клетки микс, на" като се стреми да като "в култура появи отделни единици, чернодробни и бъбречни клетки." Ярък пример afiliatsii бактерии - колективния образованието на плодни тела (повече за това в статията "Способността да се комплекс колективното поведение може да се дължи на една единствена мутация", "Елементи", 25.05.06.).

2) Сътрудничество - обединението на физически лица за съвместно изпълнение на конкретна задача. Клетките на многоклетъчни организми много примери показват, ко - всъщност, многоклетъчен организъм не е нищо друго, в резултат на сътрудничеството на множество клетки. Бактериите сътрудничество също е широко разпространен: например, myxobacteria са в състояние да улови заедно и смилане на хранителни частици; влакнеста цианобактерии, които образуват биофилми при скъсване на филма е активно се движат nastrechu помежду си на почивката и бързо "зашие" пропастта. Има много примери за съвместно движение координирани множество бактериални клетки (вж. Пълзящи мотилитет).

3) изолиране на популациите от друг, отказ да се образува смесен клъстер - дисплей селективност afiliatsii. Това допринася за структурирането и изолацията на микробните социалните системи (вж. Дешифрира генетичния механизъм, който позволява на бактериите да се разграничат "нас" от "Елементи", 14.07.08 "тях".).

4) Колективна агресия също е често срещана сред микроби. Например, някои микроби произвеждат антибиотици, които се превръщат клетки конкурентни колонии в покой спори. "В резултат на тази колония осигурява изключителен достъп до всички хранителни ресурси" (вижте също :. "Бактериите алтруистична тяхна помощ братя-канибали ядат себе си" "елементи", 02.27.06.).

Много микроби активно да обменят информация помежду си. За да направят това, те използват различни "канали за комуникация". AV Oleskin идентифицира три вида комуникация в бактерии:

1) Контакт комуникация (обмен на сигнали чрез клетка-клетка контакти, включително цитоплазмени мостове - plasmodesmata)

2) химически Distant: обмен различни сигнални вещества - autoregulators, autoinducers, феромони. Важна роля играе специална "демократичния" механизъм за колективно вземане на решения, известен като "усещане за кворум" (виж: Кворум наблюдение; наличие на благоприятна среда система в светлинен морската бактерия Vibrio harveyi е описано в статията "усещане за кворум". Приемането на колективни решения в макро - и микрокосмос "елементи", 02.04.09) .. В Грам-отрицателни бактерии са често феромони ацилиран хомосерин, и в грам-положителни - специфични пептиди. И двете групи бактерии са също така използвани за химически комуникационни фуранони, които могат да бъдат използвани не само за вътревидови, но за междувидовата комуникация. Някои еукариоти по време на еволюцията са се научили да имитират прокариотни сигнали и секретират подобни вещества, с цел да обърка враговете си прокариотни (паразити, конкуренти). Интересно е, че важна роля в микробен комуникация също играе биогенни амини - вещества, които животните са взети функциите на хормони и невротрансмитери: серотонин, норепинефрин, допамин, хистамин. Очевидно е, че ако еволюционния формирането на многоклетъчни животни interorganismal комуникационна система, която е съществувала в едноклетъчни предци, е в основата на новата комуникационна система между клетките и частите на комплексен организъм.

3) физическо Distant: предполагаем обмен на информация чрез електромагнитни и звукови вълни. Тази идея се връща към А. Г. Gurvicha, но конкретни факти podverzhdaet съществуване на такава комуникация в микроби, а изключително малка, и те се нуждаят от допълнително изпитване.

Според автора, за организирани групи прокариоти важи с пълна сила на понятието "биосоциалните система", които авторът определя като "обединение на физически лица, характеризираща се с комуникация, afiliatsiey и сътрудничество между тях." Подобно на други биосоциални системи, микробни отбори са разделени на хомо- и хетеротипен (състояща се от индивиди от един и същи или различни видове).

Структурата на био-социална система може да се основава или на йерархичен принцип (където има лидери, които контролират поведението на други лица), или в мрежа (егалитарно система без ясни лидери) и има цяла гама от междинни варианти между тези две крайности. Микробните Отборите йерархични елементи или отсъства, или могат да бъдат открити само с много силно желание (например, когато населението е разделен на две части, едната от които дава другият да се яде, виж:. На бактерии алтруистично помощта техните братя-канибали се хранят. "елементи", 27.02.06). Като цяло, бактерии са много по-склонни към образуване на мрежата, а не йерархични структури. В "липсата на единен център за контрол не пречи effktivnoy координиране на социално поведение", което е добре видимо в пример за кворум системи наблюдение. Най-важните фактори, отговорни за координиране на поведението AV Oleskin отнася междуклетъчни контакти, химически сигнали и извънклетъчна матрица секретира от много микробни колонии.

Отборите също намерени микробен функционална специализация на физическите лица, който е един вид "разделение на труда". От време на време в популацията на микробите могат да се разграничат различни клъстери темп на растеж и делене различни; клъстери активно делящи се и латентни клетки; клъстери "алтруисти" и принесе жертва и "канибали", които използват този безсрамно; микробните биофилм на клъстери може sodrzhat твърдо адсорбирани на повърхността и необвързани "планктонни" клетки (виж също: Fair мая и дрожди-измамници могат да живеят заедно "елементи", 04.20.09; социален конфликт между маи :. laborors и измамници, "Елементи "6.6.06). Отличителна пример за функционална специализация в бактерии - формиране heterocysts някои филаментозен цианобактерии (около geterotsisty виж бележка: цианобактерии са комбинирани в една и съща клетка, фотосинтезата и атмосферно азот фиксиране, "елементи", 1.02.06.).

Ясен проява на целостта на микробните групи е да се образуват супер-организъм структури, т.е. лица, които не принадлежат към някоя от клетките в индивида, но са важни за живота на колонията като цяло. Най-rasprostanenie типа на тези структури в прокариоти вече е споменато извънклетъчната матрица. Тя е образувана от сливането на външните слоеве на отделните клетъчни стени. Съставът на матрицата може да включва различни полизахариди, гликопротеини, липоолигозахариди, пептиди и дори извънклетъчен ДНК верига. Матрицата обслужва множество функции: образуващо структура (по-специално, тя може да осигури разделяне на колониите на microcolonies), адхезия (свързване на колонията към основата), предпазни (матрица може да се предпази от изсъхване, температурни промени, нежелани химични реакции, както и в случай на патогенни бактерии - от имунната система на гостоприемника), комуникативно (матрица служи като среда за разпространение на сигнала вещества).

Освен това, много матрични микробни колонии и образуват биофилм Superorganismal и по-сложни структури. Те включват пневматични или напълнена флуидни канали в матрицата, които представляват аналог на дихателните и кръвоносната системи.

По този начин, бактерии, могат да образуват много сложни многоклетъчни системи, които могат да се държат в много отношения като цяло. Някои автори дори се равняват на тези микробни общности да многоклетъчни организми. Но това, както изглежда, все едно преувеличение. Например, микробните групи имат нещо подобно на онтогенезата (логическата пътя на развитие на индивидуална колония), но това онтогенезата много по-зависими от фактори на околната среда в сравнение с онтогенезата на тези многоклетъчни организми. Може би по-правилно да се разгледа бактериални групи (от биофилм), не като mnogokletotchnye организми, както и на "Града на микроби" (Николаев, Plakunov, 2007).

AV Oleskin spravdelivo отбелязва, че "организмово подход" към популациите на микробите е едностранен. В действителност на микробната групи обичат да лежат в основата на два реда биосоциалните еволюция. Един от тях води до клетките и тъканите вътре в тялото (ако микробни средства за комуникация, сравними с хормони и цялата микробна колонията - многоклетъчен организъм). Другите води до биосоциални системи, конструирани от цели многоклетъчни организми (в този случай, средствата от микробен комуникация може да се оприличи на феромони и микробни колонии в сравнение с биосоциалните система, например, мравки). "

В последната част на статията AV Oleskin отразява върху перспективите за сътрудничество между микробиология и етологията, както и на социалните и хуманитарните науки (защото по някакъв начин, сравним с обществения живот на микроби не само с животински съобщества, но също така и за човешкото общество).

От социалното поведение на микроби, виж също .:

ДВ Смирнов. Етологията бактерии.

"Усещане за кворум": приемане на колективни решения в макро и микро света. "елементи", 2.04.09

Способността да се комплекс колективното поведение може да се случи, защото на една единствена мутация. "елементи", 25.05.06

Бактерии алтруистична помощ техните братя-канибали се ядат. "Елементи", 02.27.06.

Дешифрира генетичния механизъм, който позволява на бактериите да се разграничат "нас" от "тях". "Елементи", 7.14.08.

Микробиолози казват: многоклетъчни - пълна измама. "Елементи", 06.04.07.

<== предишната лекция | Следващата лекция ==>
| Биофилми, тяхната структура, свойства и видове социални реакции

; Дата на добавяне: 01.11.2014; ; Отзиви: 508; Нарушаването на авторски права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикува материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2017) на година. Не е авторът на материала, и предоставя на студентите възможност за безплатно обучение и употреба! Най-новото допълнение , Ал IP: 66.249.93.155
Page генерирана за: 0.022 сек.