Тип: Protozoa (Простейшие)
Класс: Mastigophora ( Жгутиковые)
Отряд: Haemosporidia ( Гемоспоридии)
Род: Plasmodium (Плазмодии)
Вид: P. vivax ( Возбудитель трехдневной малярии)
P.ovale ( Малярия типа 3х дневной)
P. falciparum (Возбудитель тропической малярии)
P. malaria ( Возбудитель 4х дневной малярии)
Морфология: Отсутствие клеточной стенки у плазмодия создает условия для фагоцитоза и пиноцитоза (и, следовательно, внутриклеточного пищеварения). Способ движения аналогичен способу передвижения некоторых саркодовых. Из плазмодия миксомицетов выделен сократительный белок актин, участвующий в организации движения.
Ж.Ц.: Промежуточный хозяин- человек, основной хозяин – самки малярийных комаров.
Заражение человека происходит при укусе самкой комара p.Anopheles, которая вместе со слюной вводит в кровь спорозоиты малярийного плазмодия. Током крови спорозоиты заносятся в клетки печени, селезенки, эндотелий кровеносных капилляров, где превращаются в тканевые шизонты. Шизонты растут и через 5-16 дней проходит их множественное деление ( шизогония) и образуются тканевые мерозоиты. Все эти стадии развития в организме человека называют тканевой (предэритроцитарной) шизогонией, соответсвующей инкубационному периоду болезни.
Тканевые мерозоиты разрушают клетки, поступают в кровь и внедряются в эритроциты. Начинается цикл эритроцитарной шизогонии. Мерозоит, проникший в эритроцит называется эритроцитарным (кровяным) шизонтом. Через 2-3 часа после внедрения в центре шизонта образуется вакуоль, оттесняющая к переферии цитоплазму и ядро. Шизонт приобретает форму перстня и называется кольцевидным. Питаясь гемоглобином эритроцитов, шизонты растут, образуют псевдоподии и превращаются в амебовидные шизонты. Они продолжают питаться, расти, вытягивают ложноножки, округляются, их ядро многократно делится (на 6-24 части) и вокруг ядер обособляются участки итоплазмы. Такая стадия называется морулой. Образовавшиеся в результате эритроцитарной шизогонии клетки называются кровяными мерозоитами. Оболочка эритроцита разрушается и в плазму крови выходят мерозоиты и продукты их обмена. Этот процесс называется меруляцией. В это время у больного человека начинается приступ малярии. Часть кровяных мерозоитов вновь проникает в эритроциты и повторяет весь цикл эритроцитарной шизогонии, который может проходить многократно. Продолжительность эритроцитарной шизогонии составляет 48-72 часа в зависимости от вида плазмодия. Другая часть мерозоитов, попав в эритроциты, превращается в незрелые половые клетки – гамонты (микро- и макрогаметоциты), дальнейшее развитие которых (гаметогония) может происходить только в теле комара.
При питании кровью больного человека, микро- и макрогаметоциты попадают в желудок самки малярийного комара, где они созревают и превращаются в зрелые половые клетки – микро- и макрогаметы. Далее происходит их слияние с образованием подвижной зиоты (оокинеты). Она активно внедряется в стенку желудка, проникает на его наружную поверхность, покрывается защитной оболочкой и превращается в ооцисту. Ооциста увеличивается в размерах, содержимое ее многократно делится, в результате чего образуется большое количество (до 10 000) лентовидных спорозоитов. Процесс их образования называется спорогонией. Оболочка созревшей ооцисты разрывается, спорозоиты попадают в полость тела комара и гемолимфой разносятся во все органы, скапливаясь преимущественно в слюнных железах. При укусе такими самкам здоровых людей происходит их заражение малярией (трансмиссионный путь). Заражение малярией возможно также при переливании крови и трансплацентарно. В этом случае инвазионной стадией для человека являлется эритроцитарный шизонт, потому такая малярия называется шизонтной.
Разрушаются клетки крови и печени. Идет отравление организма п/ж. Паразит питается за счет хозяина , поглащая гемоглобин, нарушая при этом все обменные процессы.
Симптомы: Чередующиеся приступы лихорадки. Приступ длится 6-12 часов, в нем можно выделить 3 фазы: озноб 0,5-3 часа, жар 40-41С, пот. При выделении пота самочуствие улудшается. При 3хдневной приступы повторяются через 48 часов, при четырехдневной- через 72 часа (зависит от продолжительности эритроцитарной шизогонии). Наблюдается увеличение ечени, селезенки (здесь разрушаются пораженные эритроциты).Анемия(малокровие), слабость, бледность кожи, головокружение, снижение АД. Вызывает осложнения только тропическая малярия(98% лет.исх.). Убольных может развиться осложнения: малярийная кома, острая почечная недостаточность. Эритроцитарная шизогония проходит не в сосудах, а в капиллярах внутренних органов , чаще в головном мозгу.
Известны среди зверей и суточные миграции – это переход животных от мест дневных лежек к местам водопоев, солонцев и кормежек. Суточные миграции свойственны для зайцев, оленей и других зверей.
В противоположность активным миграциям среди животных наблюдаются и пассивные, т. е. такие, когда животные удаляются от мест размножения и обычного обитания с помощью льдов или течения воды. Немалую роль в пассивных миграциях играют разные виды транспорта. Особенно характерно расселение через транспортные средства мышевидных грызунов. В результате пассивных миграций были расселены почти по всему свету домовые животные .
Диагностика:Обнаружение паразитов в крови, взятой во время приступа или же сразу же после него.Дли диагностики также используют иммунологические методы: определение антител в сыворотки крови больных.
Профилактика: личная – защита от укусов комаров и химиопрофилактика. Общественная – выявление и лечение больных и паразитоносителей, уничножение переносчиков – комаров p.Anopheles, санитарно-просветительская работа.
Анаболизм (ассимиляция) – эндотермический процесс уподобления поступающих в клетку веществ веществам самой клетки. Важным моментом служит синтез белков и нуклеиновых кислот. Частным случаем является фотосинтез.
Катаболизм ( диссимиляция) – экзотермический процесс, при котором происходит распад веществ с освобождением энергии. Этот распад осуществляется в результате приваривания и дыхания.
Организмы по способу питания делятся на автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы — живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. Эти экосистемы сами снабжают себя органическим веществом. Фотосинтез. Фотосинтетики - растения и сине-зеленые водоросли, которые используют энергию Солнца для создания первичного органического в-ва. Хемосинтез: хемосинтетики — бактерии, которые используют энергию хим реакций (процессы окисления) для синтеза первичного органического вещества (фруктозы): серобактерии S2àS0=>(SO4)2-, железобактерии Fe2+=> Fe3+, нитрифицирующие бактерии: NH3=>N2=>NO=> (NO3)-.
Листья растений осуществляют три важных процесса — фотосинтез, испарение воды и газообмен. В процессе Ф. из воды и CO2 под действием солнечных лучей синтезируются органические вещества. Днем, в р-те Ф. и дыхания, растение выделяет O2 и CO2, а ночью — только CO2, образующийся при дыхании. Больш. раст. способно синт. хлорофилл. Устойчивыми окончательными продуктами фотосинтеза являются углеводы (сахара, а затем крахмал), органические кислоты, аминокислоты, белки. Световая фаза:
1. Фотолиз воды — 2H2Oà4H++O2|;
2. Созд. разности пот. на мембране (e- и H+) à эл. поле à молекула АДФ проходит через канал фермента в мембране и синт. в АТФ; 3. Образование H из (e- и H+).
Темновая фаза:
1. Синтез глюкозы: 24H + 6CO2 à(Ф) C6H12O6 + 6H2O;
2. Синтез крахмала из глюкозы: nC6H12O6 à(Ф) [C6H10O5]n + nH2O — реакция поликонденсации.
Σ: 6CO2 + 6H2O + АТФ à(nv) C6O12O6 (фруктоза)+ 6O2 + АДФ
Дыхание — гетеротрофный процесс, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества. Благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество. Различают следующие виды дыхания: 1 аэробное — процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель, газообразный кислород присоединяет водород; 2 анаэробное — происходит обычно в бескислородной среде и в качестве окислителя служат другие неорганические вещества, нп сера; 3 брожение — такой анаэробный процесс, где окислителем становится само орг в-во.
Аэробное (кислородное) дыхание. Процесс аэробного дыхания можно условно разделить на несколько последовательных этапов. Первый этап —подготовительный, или этап пищеварения, включающий в себя расщепление полимеров до мономеров. Эти процессы происходят в пищеварительной системе животных или цитоплазме клеток. На данном этапе не происходит накопления энергии в молекулах АТФ.
Следующий этап — бескислородный, или неполный. Он протекает в цитоплазме клеток без участия кислорода.
На данном этапе дыхательный субстрат подвергается ферментативному расщеплению. Примером такого процесса является гликолиз — многоступенчатое бескислородное расщепление глюкозы.
В реакциях гликолиза шестиуглеродная молекула глюкозы (С6 расщепляется на две молекулы пировиноградной кислоты (С3). При этом от каждой молекулы глюкозы отщепляется четыре атома водорода и образуются две молекулы АТФ. Атомы водорода присоединяются к переносчику НАД (никотинамидаденинди-нуклеотид), который переходит в свою восстановленную форму НАД - Н + Н+ (НАД очень сходен с НАДФ, т. е. с переносчиком атомов водорода при фотосинтезе).
Суммарная реакция гликолиза имеет вид: C6H12O6+ 2 ADF + 2H3PO4 + 2 HAD+ 2C3H4O3 +2ATF + 2NAD*H + H+ +H2O
Полезный выход энергии этого этапа — две молекулы АТФ, что составляет 40%; 60% рассеивается в виде тепла.
Наиболее важным является кислородный этап аэробного дыхания. Он протекает в митохондриях и требует присутствия кислорода.
Продукт гликолиза — пировиноградная кислота — заключает в себе значительную часть энергии, и дальнейшее ее высвобождение осуществляется в митохондриях. Здесь пировиноградная кислота подвергается ферментативному расщеплению 2C3H4O3 +6H2O+8HAD- +2 FAD+ 6CO2 + 8NAD*H2 + 2FAD*H + 2 ATF : Углекислый газ выделяется из митохондрий в цитоплазму клетки, а затем в окружающую среду. Атомы водорода, акцептированные НАД и ФАД (кофермент флавинадениндинуклеотид), вступают в цепь реакций, конечный результат которых — синтез АТФ.
атомы водорода отщепляются от НАД и ФАД, захватываются переносчиками, встроенными во внутреннюю мембрану митохондрий, где происходит их окисление: H H- + e-
Н+ выносятся переносчиками на наружную поверхность крист, накапливаются в межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар;
электроны (е-) атомов водорода возвращаются по цепи дыхательных ферментов в матрикс и присоединяются к атомам кислорода, который постоянно поступает в митохондрию. Атомы кислорода при этом становятся отрицательно заряженными: 1/2O2 +e- O^2
На мембране возникает разность потенциалов. Когда разность потенциалов достигает 200 мВ, начинает действовать протонный канал в молекулах фермента АТФ-синтетазы, которые встроены во внутреннюю мембрану;
через протонный канал Н- устремляются обратно в матрикс митохондрий, создавая высокий уровень энергии, большая часть которой идет на синтез АТФ из АДФ и фосфорной кислоты, а протоны соединяются с отрицательно заряженными частицами кислорода, образуя воду — второй конечный продукт клеточного дыхания: 36 ADF + 36 H3PO4 + E 36 ATF
24H+ +2O^2 12 H2O
Таким образом, кислород, поступивший в митохондрии, необходим для присоединения электронов, а затем и протонов. При отсутствии кислорода процессы, связанные с транспортом протонов и электронов в митохондриях, прекращаются, а следовательно, невозможно протекание и бескислородного этапа, так как все переносчики атомов водорода оказываются загруженными.
Аэробное дыхание, включающее бескислородный и кислородный этапы, можно выразить суммарным уравнением: C6H12O6 +6O2 +6H2O + 38ADF + 38 H3PO4 6CO2 + 12H2O + 38ATF
При распаде молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж/ моль. В АТФ запасается 55% энергии, остальная рассеивается в виде тепла.
Анаэробное дыхание. При отсутствии или недостатке кислорода, играющего роль конечного акцептора электронов в кислородном дыхании, цепь передачи электронов через мембрану не осуществляется, а значит, не создается протонный резервуар, обеспечивающий энергией синтез АТФ. В этих условиях клетки способны синтезировать АТФ, расщепляя питательные вещества в процессе анаэробного дыхания. Анаэробное дыхание осуществляют многие виды бактерий, микроскопические грибы и простейшие. Некоторые клетки, временами испытывающие недостаток кислорода (например, мышечные клетки или клетки растений), тоже обладают способностью к анаэробному дыханию.
Анаэробное дыхание — эволюционно более ранняя и энергетически менее рациональная форма получения энергии из питательных веществ по сравнению с кислородным дыханием.
В основе анаэробного дыхания лежит процесс, в ходе которого глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты и высвобождаются атомы водорода. Акцептором атомов водорода, отщепляемых в результате дыхания, является пировиноградная кислота, которая превращается в молочную. Схематически ход анаэробного дыхания можно выразить следующими уравнениями: 1) C6H12O6 + 2ADF +2H3PO4 +2NAD+ C3H4O3(пирови.к-та) +2ATF +2NAD*H + H+
2)C3H4O3 +2NAD*H C3H6O3(молоч.к-та) +2NAD+
Описанный процесс получил название молочнокислого брожения. Суммарно этот процесс можно выразить следующим уравнением: C6H12O6 =2ADF+2H3PO4 +2NAD+ 2C3H6O3 +2ATF +2NAD*H +H+
Молочнокислое брожение осуществляют молочнокислые бактерии (например, кокки из рода стрептококк). Образование молочной кислоты по такому типу происходит также в животных клетках в условиях дефицита кислорода.
В природе широко распространено спиртовое брожение, которое осуществляют дрожжи. В отсутствие кислорода дрожжевые клетки образуют из глюкозы этиловый спирт и СО;. Вначале спиртовое брожение идет аналогично молочнокислому, но последние реакции приводят к образованию этилового спирта. От каждой молекулы пи-ровиноградной кислоты отщепляется молекула С02, и образуется молекула двууглеродного соединения —уксусного альдегида, который затем восстанавливается до этилового спирта атомами водорода:
C6H12O6 + 2ADF +2H3PO4 +2 NAD- 2C3H4O3 +2ATF +2NAD*H +H+
C3H4O3 CH3COH +CO2
CH3COH + 2NAD*H C2H5OH +2NAD-
Суммарное уравнение:
C6H12O6+2ADF+1H3PO4 2C2H5OH +2ATF+2CO2
Спиртовое брожение, кроме дрожжей, осуществляют некоторые анаэробные бактерии. Этот тип брожения наблюдается в растительных клетках в отсутствие кислорода.