Карина Кочарова ;
Наталья Лысенко
Исследование микробной загрязненности воздуха в помещениях школы
Научно-экспериментальная работа
Продолжение. См. № 18/2008Грибы
Грибы (Fungi) – это отдельное царство организмов, насчитывающее свыше 80 тыс. видов, различных по образу жизни, строению и внешнему виду. Грибы классифицируют по типу спор и строению специализированных спороносных структур. Согласно одной из распространенных классификаций, грибы делятся на актиномицеты, дейтеромицеты, хитридиомицеты, зигомицеты, аскомицеты и базидиомицеты.
К микроорганизмам относятся актиномицеты, сочетающие признаки грибов и бактерий, они аэробы, хемоорганотрофы, большинство – сапрофиты, некоторые патогенны (дифтерия, нокардомикозы), включают в себя стрептомицеты, нокардии, актинопланы и т.д.
Морфология
Встречаются одноклеточные и многоклеточные грибы. Клетки грибов имеют разнообразную величину и форму. Наиболее частыми формами молодых клеток являются круглая, яйцевидная и удлиненная в виде трубочки. В более зрелых культурах отмечаются полиморфные, грушевидные, булавовидные, веретенообразные клетки. Развиваясь и размножаясь, клетки грибов образуют мицелий или псевдомицелий. Мицелий – это сплетение трубкообразных ветвящихся нитей гриба (гифов) диаметром 1–10 мкм и длиной 4–70 мкм и более. Мицелий может быть разделен перегородками (септами). Образование септ не связано с делением ядер, поэтому один отсек может содержать несколько ядер. В центре септы остается отверстие, через которое протоплазма может перетекать из одного компартмента в другой. Ветвление осуществляется боковыми выростами, возникающими у некоторых грибов через правильные промежутки то с одной, то с другой стороны. Дрожжеподобные грибы образуют так называемый псевдомицелий, который представляет собой скопление удлиненных клеток, располагающихся иногда в длинные цепочки с боковыми ответвлениями.
Виды роста и почкования дрожжеподобных грибов: А – Endomycopsis, Б – Saccharomyces, В – Candida
Строение клеток
Клетки грибов обладают органоидами, типичными для всех эукариот (митохондрии, ядро, аппарат Гольджи, вакуоли) обеспечивающими их жизнедеятельность. Клеточная стенка грибов многослойна, толщина ее достигает 1 мкм. Иногда она двухконтурная, поверхность ее обычно ровная, реже волнистая, шероховатая или бугристая. Стенка отделяет клетку гриба от внешней среды, служит защитой, придает определенную форму и является осмотическим барьером с избирательной проницаемостью для различных химических веществ. Ее основу составляют хитин, глюканы с примесью белков и липидов.
Метаболизм
Часть актиномицетов анаэробы или факультативные анаэробы. Настоящие грибы – аэробы, хемоорганотрофы, основное запасное вещество – гликоген. Питание за счет осмотического поглощения из окружающей среды питательных веществ (абсорбтивный тип), предварительно обработанных секретируемыми наружу пищеварительными ферментами (протеазы, липазы и др.).
Грибы в повседневной жизни
Микроскопические грибы играют неоценимую по значению биологическую роль в природе. Питаясь мертвыми остатками растений и животных, переваривая их, они участвуют в непрерывном круговороте органического вещества планеты. Человек давно «приручил» некоторые грибы и получает от них большую пользу. Например, пекарские дрожжи в качестве рыхлителей теста применяются в хлебопечении, пивные дрожжи – для получения пива. С помощью грибов получают спирт, лимонную кислоту, некоторые сыры.
Патогенные грибы и бактерии
Из огромного количества бактерий, обнаруженных в природе, лишь небольшое число видов являются патогенными, т.е. способными вызвать инфекционный процесс. Бактериями вызываются такие заболевания человека, как чума (Yersinia pestis), сибирская язва (Bacillus anthracis), лепра, или проказа, (Mycobacterium lepreae), дифтерия (Corynebacterium diphtheriae), сифилис (Treponema pallidum), холера (Vibrio cholerae), туберкулез (Mycobacterium tuberculosis) и др. Многие бактерии в норме безопасны для человека и могут быть обычными обитателями его кожи или кишечника, но при нарушениях иммунитета или при общем ослаблении организма могут выступать в качестве патогенов. Болезнетворность бактерий определяется их способностью преодолевать защитные барьеры организма, внедряться в его ткани и выделять токсические вещества. Степень патогенности или болезнетворности микроорганизмов называется «вирулентностью», она может быть обусловлена:
1) адгезией – способностью микроорганизмов прикрепляться к органам и тканям хозяина. За адгезию отвечают так называемые адгезины – пили и другие рецепторы (у стафилококков – белок А, у стрептококков – белок М). При отсутствии адгезинов инфекционный процесс не развивается;
2) инвазией – способностью внедряться во внутреннюю среду организма хозяина и распространяться по его органам и тканям. Микроорганизмы способны вырабатывать различные ферменты агрессии для преодоления защитных барьеров макроорганизма.
Схема строения дрожжевой клетки: Д – диктиосома; Ж – жировая капля; Кст – клеточная стенка; Мит – митохондрия; П – полифосфатная гранула; ПМ – плазматическая мембрана; Руб – рубец на месте отпочковавшейся дочерней клетки; ЦПл – цитоплазма; ЭР – эндоплазматический ретикулум; Яш – ядрышко |
Для того чтобы вызвать инфекционную болезнь, патогенные микробы должны проникнуть в организм в определенной инфицирующей дозе. Патогенность микробов зависит от многих факторов и подвержена большим колебаниям в различных условиях, она может снижаться или, наоборот, увеличиваться. Фактором болезнетворности некоторых бактерий (палочек сибирской язвы, чумы, коклюша и др.) оказалась капсула, защищающая бактерию от фагоцитоза. Разрушение ее резко снижает вероятность возникновения заболевания.
Бактерии, вызывающие такие заболевания, как дифтерия, столбняк и др., в период активного роста выделяют в среду обитания экзотоксины – чувствительные к нагреванию белки с высоким молекулярным весом. По типу действия экзотоксины делятся на: цитотоксины — блокируют синтез белка в клетке (дифтерия, шигеллы); мембранотоксины – действуют на мембраны клеток. Характерной особенностью экзотоксинов является их способность избирательно поражать определенные органы и ткани организма. Другие бактерии (кишечные палочки, большинство возбудителей дизентерии, гонококки и др.) синтезируют эндотоксины – сложные соединения, в молекулу которых входят фосфолипид, полисахарид и белок. Они в среду не выделяются, а остаются внутри клетки. У некоторых бактерий (стрептококки) обнаружен фермент гиалуронидаза, растворяющий основное вещество соединительной ткани – гиалуроновую кислоту, что облегчает распространение бактерий в тканях. Патогенные стафилококки синтезируют другой фермент – коагулазу, она действует подобно тромбину, вызывая образование сетки фибрина вокруг стафилококка, препятствуя, таким образом, фагоцитозу.
Наибольшее количество микробов содержится в воздухе промышленных городов. Наиболее чист воздух над лесами, горами, снежными просторами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. Над Москвой на высоте 500 м в 1 м3 воздуха содержатся 2–3 бактерии, на высоте 1000 м – в 2 раза меньше. Весьма богат микробами воздух в закрытых помещениях, особенно в лечебно-профилактических, детских дошкольных учреждениях, школах и т.д. Вместе с безвредными сапрофитами в воздухе зачастую находятся болезнетворные микробы и вирусы. При кашле, чихании в воздух выбрасываются мельчайшие капельки, содержащие возбудителей заболеваний, таких как грипп, корь, коклюш, туберкулез и ряд других, передающихся воздушно-капельным путем.
Патогенными могут быть и микроскопические грибы. Например Hystoplasma capsulatum, распространенная на обоих американских континентах и в Северной Африке и вызывающая гистоплазмоз, и Coccydioides imitis, распространенный в некоторых районах США, вызывающий кокцидиоидоз. В России известно несколько видов патогенных грибов, вызывающих заболевания кожи (дерматомицеты). Но они никогда не приводят к поражению внутренних органов и, следовательно, не представляют опасности для жизни. Причиной грибковых болезней внутренних органов в средней полосе являются грибы-сапрофиты. Для возникновения и развития глубокого грибкового заболевания у человека должно произойти снижение защитных свойств органов и тканей (иммунодефицит) или у самих грибов должны проявиться так называемые факторы агрессии – ферменты, растворяющие органические структуры, в том числе и живые ткани. Это особенно часто случается при повторном или постоянном массивном поступлении клеток грибов в организм.
Считается, что из сотен тысяч видов микроскопических грибов только около ста видов могут вызывать заболевания у человека. На территории России имеют значение две разновидности грибов – дрожжеподобные и плесневые. Все они являются почвенными и именно из почвы попадают в здания. Из плесневых грибов практическое значение для здоровья человека имеют грибы родов Aspergillus, Penicillium, Mucor, Alternaria и некоторые другие. По названиям грибов-возбудителей определяются и наименования болезней: аспергиллез, пенициллез и т.д. Из дрожжеподобных грибов чаще других вызывают заболевания человека представители род Candida. Они настолько широко распространены в природе, что сам человек в норме очень часто бывает их носителем. Но при пониженном иммунитете они проявляют агрессивные свойства и могут вызывать поражения (кандидоз) практически всех органов и тканей. Поэтому носительство грибковых клеток в организме может продолжаться неопределенно долгое время, а на фоне иммунодефицита возможен не только микоз, обусловленный одним возбудителем, но и смешанные грибковые поражения, в частности, микозы, вызываемые одновременно и плесневыми, и дрожжеподобными грибами, а в некоторых случаях одновременно грибами и бактериями.
В современных городах сложились условия, вызывающие трансформацию естественного микробиоценоза. Виновником этого является само население городов. Органический мусор – остатки пищи, прошлогодняя полусгнившая листва – смешивается с оголенной почвой и становится питательной средой для плесневых грибов.
Сложнейшим и еще малоизученным конгломератом органических и неорганических продуктов, является городская пыль, несущая с собой токсические вещества и миллиарды клеток патогенных и условно патогенных микробов. Среди них плесневые грибы с каждым годом занимают все большее место (количество только больничных плесневых микозов каждый год увеличивается на 5–7%, а общее количество микозов каждые 10 лет удваивается). Споры плесневых грибов всегда являются частью аэрозоля, которым дышат горожане. Относительное содержание спор в городе увеличено, в приземных слоях воздуха они могут переноситься сами или с частицами пыли. Самое благоприятное время для развития опасных плесеней – позднее лето (август) и начало осени (сентябрь), самое безопасное время для плесневого загрязнения – зима. В снегу патогенных грибов меньше всего.
Научные руководители:
В.В. КОРЧАГИНА,
Л.В. КОЗАДАЕВА,
Научный консультант:
Е.С. ЗУБКОВА,
Гимназия № 14, г. Одинцово, Моск. обл.