Антигенная структура микробной клетки

Бактерия представляет собой сложный комплекс антигенов, которые включают сложные соединения белковой природы, специфические полисахариды. У подвижных бактерий различают: Н-антигены – жгутиковые: термолабильны, протеиновой природы, разрушаются при 56 –80 °С; О-антигены. – соматические: термостабильны, липопротеидной природы, выдерживают до 80 – 100 °С.

Капсульные антигены – сложные полисахариды, которые позволяют подразделять микробы на серовары.

Антитела – специфические белки, которые образуются клетками лимфоидных органов позвоночных и обладают свойством вступать с антигенами в специфические связи. Установлено, что антитела – это иммуноглобулины сыворотки крови. Они представляют собой группу белков и подразделяются на 5 классов: М, Е, G, A, D.

Ig G – составляют около 80% всех иммуноглобулинов. Легко переходят через плаценту; связывают антигены бактерий, вирусов, экзотоксины.

Ig M – первые появляются после иммунизации, связывают грамотрицательные бактерии, активируют фагоцитоз. Содержат около 10 активных центров. Значительно активнее Ig G.

Ig E – реакины – кожно-сенсибилизирующие антитела, не проходят через плаценту, способны фиксироваться в разных органах, тканях. Играют большую роль в развитии аллергических реакций.

Ig D – функция до конца не выяснена. Не проходят через плаценту. Их концентрация увеличивается при некоторых заболеваниях кожи, под действием солнечных лучей.

Ig A:

– сывороточный;

– секреторный.

Сывороточные иммуноглобулины – связывает токсины и микроорганизмы проникающие в кровь, но они слабее Ig A секреторного. Они отличаются и по физико-химическим свойствам.

ЛЕКЦИЯ №12

Азотфиксация, нитрификация, денитрификация

История азотфиксации

1883 – Жоден – показал накопление азота в почве в питательных средах (без азота) в замкнутых сосудах, где культивировались микроорганизмы.

1885 – Бертло – подтвердил, что в стерильной почве за летний период содержание азота не изменилось, а в нестерильной – возросло.

1893 – Виноградский – выделил чистую культуру анаэроба Cl. pasterianum.

1901 – Бейеринк – открыл аэроба Azotobacter chroococcus.

Еще в первом веке до нашей эры греки и римляне писали о повышении урожая бобовыми растениями (симбиоз с бактериями). Первые работы в этом направлении принадлежат Буссенго Ж. (1838).

1886 – 1888 – Халльригель и Вильфарт – доказали взаимосвязь между клубеньками на корнях бобовых и фиксацией азота.

1866 – Воронин М. С. – опубликовал работы о бактериях в тканях клубеньков.

Фиксация азота

Клубеньковые бактерии в симбиозе с растениями сем. Бобовых (Fabaceae) дают в год 100 – 200 кг азота на 1 га, свободноживущие – 1–3 кг/га. Всего на Земле за год образуется 175х10⁶ т N₂.

Клубеньковые бактерии – род Rhizobium – грамотрицательные палочки, сапрофиты в свободном состоянии растут за счет органических соединений.

По специфичности в отношении хозяина-растения, а также по некоторым другим признакам различают несколько видов:

R.meliloti

R.phaseoli

R.lupini

R.japonicum.

бактероиды

Заражение растений происходит только через молодые корневые волоски. Бактерии внедряются на самом конце или около конца волоска и растут в виде инфекционной нити до его основания. Затем такие нити, одетые целлюлозной оболочкой, проникают сквозь тонкие стенки молодого эпидермиса в кору корня.

Натолкнувшись здесь на одну из тетраплоидных клеток, нить стимулирует деление ее и соседних диплоидных клеток. Так образуется клубенек. Стимулирование идет за счет ростовых веществ.

Бактерии в клубеньках размножаются очень быстро и образуют крупные клетки неправильной формы – бактероиды, объем которых в 10–12 раз превышает объем свободноживущих Rhizobium. Бактероиды располагаются по отдельности или группами, окруженные мембраной, в цитоплазме растительных клеток. Ткань, заполненная бактериями, имеет красноватую окраску – содержит пигмент леггемоглобин, родственный гемоглобину. Он облегчает диффузию кислорода через клетку растения к бактероиду. Образование пигмента – это специфический результат симбиоза: простетическая группа (активный центр) синтезируется бактероидом, а белковый компонент – при участии растения. Fе(II)-содержащий белок имеет высокое сродство к кислороду. Леггемоглобин защищает клетки бактероида от высокого парциального давления кислорода.

В основе специфичности симбиоза Rhizobium с растением-хозяином лежит первый контакт с волоском корневой системы. Бобовые растения содержат лектины – гликопротеины, способные специфически связываться с полисахаридами на поверхности бактероида. Возможно, именно взаимодействие лектинов корневого волоска с поверхностными полисахаридами Rhizobium определяет, будет ли волосок инфицирован. Если растение и Rhizobium совместимы, то растение обеспечивает сахарами бактерии, а они отдают в цитоплазму азот в форме ионов аммония – около 95%.

У некоторых не бобовых растений тоже есть клубеньки, способные фиксировать азот. В основном это симбиоз с актиномицетами p. Franckia (100–300 кг/га в год). Размер клубеньков может достигать величины теннисного шарика.

Цианобактерии: p. Nostoc, Anabaena – большую роль играют в культивировании риса (образуют гетероцисты и нитрогеназу).