Бактерии

Особенности современных проектов ЭИС

Особенности проектов современных ЭИС

АТОМАТИЗИРОВАННОЕ СОЗДАНИЕ ЭИС

Создание ЭИС- сложная работа, требующая высокой квалификации специалистов

Характеристики объекта внедрения:

· структурная сложность

· функциональная сложность

· информационная сложность

· сложная динамика поведения, обусловленная высокой изменчивостью внешней среды и внутренней среды

Технические характеристики проектов создания ПО:

· различная степень унифицированности проектных решений в рамках одного проекта;

· высокая техническая сложность,

· отсутствие полных аналогов, высокая доля вновь разрабатываемого ПО;

· большое количество и высокая стоимость унаследованных приложений

· большое количество локальных объектов внедрения, территориально распределенная и неоднородная среда функционирования

· большое количество внешних взаимодействующих систем

Организационные характеристики проектов создания ПО:

· различные формы организации и управления проектом

· большое количество участников проекта

· значительная длительность жизненного цикла системы

Программная инженерия- совокупность инженерных методов и средств создания ПО

Бактерии достаточно различаются между собой, но по ряду при­знаков выделены в отдельную группу микроорганизмов. Всем бакте­риям присущи форма и размеры, которые выражаются в микроме­трах (мкм). Масса бактериальной клетки очень мала, примерно 4 х 10^-13 г. Термин «бактерия» (от греч. bakteria - палочка) применя­ется для названия всего царства прокариот и для названия палочко­видных бактерий, не образующих спор. Различают несколько форм бактерий (рис. 1).

1. Шаровидные бактерии (кокки).

Микрококки (от греч. mikros - мальrй и kokkos - зерно) (рис. 1, а) делятся в одной плоскости, сапрофиты, патогенных для человека среди них нет.

Стрептококки (от греч. streptos - цепочка и kokkos - зерно) (рис. 1, б) делятся в одной плоскости. Размножающиеся клетки со­храняют между собой связь и образуют цепочки различной дли­ны, напоминающие нити бус. Многие стрептококки являются па­тогенными для человека и вызывают различные заболевания ­скарлатину, ангину, гнойные воспаления.

Диплококки (от греч. diploos - двойной и kokkos - зерно) (рис. 1, в) делятся в одной плоскости с образованием пар клеток, имеющих овальную или бобовидную форму.

Стафилококки (от греч. stарhуlё - гроздь винограда и kokkos - зерно) (рис. 1, г) делятся в нескольких плоскостях, а об­разующиеся клетки располагаются скоплениями, похожими на гроздья винограда. Стафилококки вызывают более ста различных заболеваний человека.

Тетракокки (от греч. tetra - четыре и kokkos - зерно) делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием те­трад. Среди этих бактерий патогенные для человека встречаются очень редко.

Сарцины (от лат. sarcina - связка, узел) (рис. 1, д) - клетки в виде пакетов из 8, 16, 32 и большего числа особей. Часто встреча­ются в воздухе. Среди них имеются условно-патогенные предста­вители.

2. Палочковидные бактерии.

Цилиндрические бактерии подразделяют на три группы: моно­бактерии (клетки располагаются одиночно и беспорядочно), диплобактерии (клетки располагаются попарно) и стрептобактерии (клетки располагаются в виде цепочки).

Извитые (спиралевидные) бактерии (рис. 1, з, и) подразделя­ются по количеству, характеру завитков и диаметру клеток на ви­брионы (от франц. vibrion, от лат. vibro - колеблюсь, изгибаюсь), которые имеют один изгиб или форму запятой (например, воз­будитель холеры) и спириллы (от греч. speira - спираль) (рис. 1, к) клетки большого диаметра с малым числом завитков (2…3) (на­пример, спирохеты).

Палочковидные бактерии делятся на неспорообразующие (рис. 1, е) и спорообразующие. Палочковидные бактерии, образу­ющие споры, называются бациллы (от лат. bacillum - палочка) (рис. 1, ж). Палочки бывают длинными - более 3 мкм (например, клостридии Clostridium), короткими - 1,5…3,0 мкм (например, кишечная палочка Escherichia соli и многие другие возбудители кишечных заболеваний) и очень короткими - менее 1,0 мкм (на­пример, возбудитель бруцеллеза - бруцелла Brucella melitensis). Концы палочек бывают закругленными, заостренными, утолщен­ными, обрезанными. Палочки могут иметь яйцевидную форму. По толщине палочки делятся на тонкие и толстые.

3. Нитевидные бактерии. Различают два типа таких бактерий: образующие временные и постоянные нити. Временные нити об­разуют палочковидные бактерии при нарушении условий их роста. Постоянные нитевидные формы образуются из палочковид­ных клеток, соединяющихся в длинные цепочки либо с помощью слизи, либо чехлами или мостиками. Нитевидные формы харак­терны для серобактерий и железобактерий.

4. Бактерии, имеющие особую форму клеток. К ним относятся бактерии, имеющие форму кольца, клетки с выростами, клетки в виде шестиугольных звезд и др.

Организация бактериальной клетки такова, что позволяет ей координировать все процессы жизнедеятельности, за определен­ный срок удваивать свою биомассу и размножаться путем просто­го деления пополам. В составе бактериальной клетки имеются раз­личные микроструктуры, называемые органеллами или элемента­ми клетки (рис. 2).

Клеточная стенка 1, основу которой составляет пептидоглюкан, или муреин (от лат. mureus - стенка) (старое название), ограни­чивает содержимое клетки от окружающего пространства. Пепти­доглюкан имеет сложное строение и огромную прочность, за счет чего клеточная стенка выдерживает большое давление. Например, у эшерихий (бактерии из группы кишечных палочек) внутрикле­точное давление (его называют тургорным) составляет 15 атмос­фер. Клеточная стенка имеет поры, через которые в клетку про­никают мелкие молекулы, являющиеся для бактерий продуктами питания. Внутри клетка заполнена цитоплазмой 4, которая пред­ставляет собой неподвижную, полужидкую, вязкую, неоднород­ную массу. В цитоплазме расположены различные органеллы бак­териальной клетки. Местами цитоплазма пронизана мембранными структурами - мезосомами 7, в которых происходят энер­гетические процессы.

Нуклеоид 5 - компактное образование, которое занимает по­стоянное место в цитоплазме, представленное одной или несколь­кими молекулами ДНК. Длина бактериальных хромосом до 1,4 мм (т.е. она более чем в 1000 раз превышает длину клетки), как пра­вило, они имеют кольцевидную структуру. Рибосомы 8 - органеллы, отвечающие за синтез белка в клетке. Они рассеяны в цито­плазме в виде мелких гранул размером 20... 30 нм (1 нм равен 0,001 мкм). В бактериаль­ной клетке рибосом может быть 5... 50 тыс.

Помимо основных структурных элементов в цитоплазме могут содержаться разные макромолекулы (аминокислоты, нуклеотиды и т. п.) и различные включения 9. В основном это питательные ве­щества, которые образуются в процессе жизнедеятельности клет­ки и откладываются про запас. Капельки и гранулы липидов, вос­ка, серы, гликогена, зерна волютина и гранулезы используются в качестве источника питательных веществ и энергии, когда бакте­рии попадают в условия голодания.

С внешней стороны клеточной стенки бактериальную клетку может окружать капсула, представляющая собой слой слизи (рис. 3). Капсула содержит большое количество воды, макромолекулы в ней расположены рыхло и не препятствуют поступлению в клетку веществ и выходу продуктов жизнедеятельности наружу. Некото­рые сапрофитные бактерии (например, лейконосток) образуют зооглеи - скопления клеток в виде слизистой массы, в которую вкраплены бактериальные клетки. Такое явление (а вернее, бед­ствие) может наблюдаться в сахарном производстве, когда за ко­роткий период времени бактерии могут превратить сахарный си­роп в тягучую слизистую массу. Нередко образуемые некоторыми бактериями слизистые вещества не удерживаются в виде компакт­ной массы вокруг клеточной стенки и диффундируют в окружаю­щуюся среду - образуется слизь. Слизеобразующие бактерии мо­гут ослизнять различные продовольственные и непродовольствен­ные товары. Ослизняться могут мясо, колбасы, творог. Тягучесть молока, рассолов, квашеных овощей, пива, вина, косметических изделий, в частности кремов, также связана с деятельностью сли­зеобразующих бактерий. Слизеобразование играет большую роль в процессах порчи продовольственных и непродовольственных товаров.

Некоторые болезнетворные бактерии при потере способности синтезировать капсулу перестают быть патогенными. Капсулы не только маскируют бактерии от фагоцитов, но и могут подавлять фагоцитоз.

Все бактерии подразделяют на подвижные и неподвижные.

Шаровидные бактерии, как правило, неподвижны. Палочковид­ные бактерии бывают подвижные и неподвижные. Подвижные бактерии, в свою очередь, подразделяют на плавающие и сколь­зящие, которые передвигаются по плотной поверхности благода­ря волнообразным сокращениям тела. У подвижных бактерий органом движения являются жгутики (см. рис. 2, 11), которые представляют собой тонкие длинные нити. Построены жгутики из белка флагеллина, обладающего способностью сокращаться. Диаметр жгутиков 12... 30 нм, а длина от 6... 9 до 80 мкм. Жгутики устроены очень интересно - они представляют собой трубочки, пустые внутри. Стенки этих трубочек состоят из белковых моле­кул, уложенных в виде спирали. Жгутики прикреплены к бакте­риальной клетке и имеют «переключатель», который позволяет клетке менять направление вращения жгутика. Получила микроб­ная клетка химический сигнал о том, что имеются питательные вещества в окружающем пространстве, переключила жгутик в нужном направлении - и в путь. В зависимости от того, сколько имеется жгутиков у микробной клетки и как они расположены на ее поверхности, бактерии условно делят на четыре группы (рис. 4):

монотрихи (а) имеют один жгутик на одном конце клетки;

амфитрихи (б) - пучки жгутиков на обоих концах клетки;

лофотрихи (в) - пучок жгутиков на одном конце клетки;

перитрихи (г) - множество жгутиков, расположенных по всей поверхности клетки.

Жгутиковые бактерии могут двигаться с большой скоростью, например; скорость некоторых споровых бактерий достигает все­го 27 мкм/с, а холерного вибриона - 200 мкм/с.

На поверхности бактериальной клетки располагаются фим­брии, или реснички (от англ. fimbria - бахрома) (см. рис. 2, 13) ­короткие нити. Их количество доходит до многих тысяч. Реснички, как и жгутики, прикреплены к клеточной стенке, но они значи­тельно короче и тоньше - их длина 0,1…12 мкм, а диаметр 25 нм. Фимбрии позволяют бактериям прикрепляться к определенным поверхностям. Это особенно важно для патогенных бактерий, ко­торые прикрепляются к чувствительным клеткам и поселяются на них.

Говоря о строении бактериальной клетки, необходимо остано­виться на ее строении в особом состоянии - в виде споры. Спо­ры - это измененные клетки бактерий в состоянии покоя. Дело в том, что некоторые бактерии при неблагоприятных услови­ях (недостатке питательных веществ, изменении температуры, кислотности среды, накоплении продуктов обмена веществ и др.) образуют защитные формы - эндоспоры (споры внутри клетки). У спор чрезвычайно низкая метаболическая активность, т. е. об­мен веществ с окружающей средой практически отсутствует. Они устойчивы к высушиванию, действию температур и различных химических веществ. В сухом состоянии споры бактерий погиба­ют после прогревания при 165... 170°С (в сушильном шкафу) в те­чение 1…2 ч, а в перегретом паре (в автоклаве) - при 121 в те­чение 15...30 мин. Споры хорошо видны под микроскопом, так как они плохо поддаются действию красителей и резко выделяются на фоне более ярко окрашенной клетки (рис. 5).

Обычно споры имеют круглую или овальную форму. Распола­гаться споры могут в центре или на конце клетки. Диаметр споры может не превышать диаметр вегетативной клетки (например, бактерии из рода Bacillus). Если диаметр споры превышает диа­метр клетки, то клетка меняет форму. Клетка со спорой может приобрести форму веретена (клостридии) или форму барабанной палочки, если спора находится на конце клетки (плектридии).

После завершения спорообразования вегетативная часть клетки отмирает, а спора высвобождается и может длительное время сохраняться в окружающей среде. В виде споры бактери­альная клетка сохраняется до тех пор, пока не возникнут благо­приятные условия - тогда она снова превращается в обычную клетку. Споры могут находиться в жизнеспособном состоянии сотни и даже тысячи лет. Например, жизнеспособные споры были выделены из трупов мамонтов, египетских мумий и льдов вечной мерзлоты.

Важно отметить, что порчу пищевых и непищевых товаров вы­зывают только вегетативные клетки бактерий. Сохраняются же бактерии в продуктах преимущественно в виде спор. В процессе производства товаров на их микробное население воздействуют различные неблагоприятные для микробов факторы. Спорообра­зующие бактерии выдерживают их действие и остаются в товарах в виде спор до лучших времен. Эти лучшие времена создаем ми­кробам мы с вами, нарушая условия хранения, транспортировки и реализации товара. Поэтому крайне важно знать условия, вызы­вающие образование спор, и условия, которые ведут к прорастанию спор в вегетативные клетки. Это необходимо при выборе способа обработки продуктов для предотвращения или снижения их контаминации (заражения) микроорганизмами и для предот­вращения микробной порчи при хранении.

Размножение бактерий происходит делением их пополам, на две равные дочерние клетки. При благоприятных условиях время деления на две половинки для многих бактерий, в частности для кишечной палочки Е. coli, составляет около 30 мин.

Развитие и жизнедеятельность бактерий, как и всех микроорга­низмов, находятся в тесной зависимости от среды их обитания. Развитие популяции бактерий может происходить в естественной (почве, воде, пищевых и непищевых товарах) и искусственной среде. Выращиванием микроорганизмов на специальных средах и их изучением занимается микробиология. Особенности развития и порчи микробами продовольственных товаров изучает пищевая микробиология.

Развитие микроорганизмов на питательных средах (так же как и на пищевых продуктах) вызывает их изменение. Так, на жидких средах происходит помутнение, образование осадка или пленки на поверхности. На плотных средах клетки бактерий образуют ко­лонии - компактные образования, состоящие из массы кле­ток микроорганизмов и видимые невооруженным глазом. Коло­нии бактерий на питательных средах различаются по размеру, форме, консистенции, структуре, прозрачности, цвету и другим признакам. Размеры колоний колеблются от 0,1 мм до нескольких сантиметров. Встречаются круглые, плоские, ризоидные колонии, колонии с различными краями: гладкими, зазубренными, фестончатыми, изрезанными. Поверхность колонии бывает гладкой или шероховатой, влажной или сухой, ровной или складчатой, плоской или выпуклой. Колонии могут быть прозрачными, полупрозрачны­ми, непрозрачными и различаться по цвету и консистенции (рис. 5).

Из окружающей среды микробы берут питательные вещества и в нее выделяют продукты своей жизнедеятельности. Культуры не­которых видов бактерий обладают характерным запахом, иногда он связан с разложением органических веществ. Разложение мо­жет сопровождаться образованием скатола, индола, сероводорода, меркаптана, масляной кислоты, аммиака и т. д. Многие продукты жизнедеятельности бактерий имеют неприятный запах. Но быва­ет и наоборот. Например, некоторым бактериям и плесневым гри­бам присущ приятный, ароматный запах, который связан с обра­зованием различных эфиров. Возбудитель мочки льна, например, издает запах ананаса. Особые расы молочнокислых бактерий при­дают приятный аромат кисломолочным продуктам.

Дата добавления: 2015-04-30