Микроорганизмы
Как показывает само название, объекты, относимые к микроорганизмам, были выделены по признаку их малых размеров. Если принять за критерий границу видимости невооруженным глазом равную 70-80 мкм, то все объекты, которые лежат за пределами этой границы, можно отнести к микроорганизмам (1 микрометр равен одной тысячной миллиметра).
Мир микроорганизмов - это преимущественно мир одноклеточных форм. Диапазон размеров микроорганизмов велик ( табл. 2 ). Величина самых крупных представителей микромира, лежащих на границе видимости невооруженным глазом, приблизительно 100 мкм (некоторые диатомовые водоросли , высшие протисты ). На порядок ниже размеры одноклеточных зеленых водорослей и клеток дрожжей , еще ниже размеры, характерные для большинства бактерий . В среднем линейные размеры бактерий лежат в пределах 0,5-3 мкм, но есть среди бактерий свои "гиганты" и "карлики". Например, клетки нитчатой серобактерии Beggiatoa alba имеют диаметр до 50 мкм; Achromatium oxaliferum , считающийся одним из крупных бактериальных организмов, имеет в длину 15-100 мкм при поперечнике примерно 5-33 мкм, а длина клетки спирохеты может быть до 250 мкм.
Самые мелкие из известных прокариотных клеток - бактерии, принадлежащие к группе микоплазм . Описаны микоплазы с диаметром клеток 0,1-0,15 мкм.
Поскольку молекулы всех соединений имеют определенные физические размеры, то, исходя из объема клетки с диаметром 0,15 мкм, легко подсчитать, что в ней может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществляться около 100 ферментативных реакций. Минимальное число ферментов, нуклеиновых кислот и других макромолекулярных компонентов, необходимых для самовоспроизведения теоретической "минимальной клетки", составляет, по проведенной оценке, около 50. Это то, что необходимо для поддержания клеточной структуры и обеспечения клеточного метаболизма. Таким образом, в группе микоплазм достигнут размер клеток, близкий к теоретическому пределу клеточного уровня организации жизни. Мельчайшие микоплазменные клетки равны или даже меньше частиц другой группы микроскопических организмов - вирусов .
Если бактериальные клетки обычно можно увидеть в световой микроскоп, то вирусы , размеры большинства которых находятся в диапазоне 16-200 нм (1 нанометр равен одной миллионной миллиметра), лежат за пределами его разрешающей способности. Впервые наблюдать вирусы и выяснить их структуру удалось после изобретения электронного микроскопа. По своим размерам вирусы занимают место между самыми мелкими бактериальными клетками и самыми крупными органическими молекулами. Размер частиц вируса-сателлита (18 нм) и величина крупной молекулы глобулярного белка (13 нм) близки. Таким образом, если раньше между известными биологам организмами и неживыми молекулами химиков существовала пропасть, то теперь этой пропасти нет: она заполнена вирусами.
Размеры всех живых организмов, выраженные в одних единицах, например в ангстремах (1 мл равен 10 в степени 7 ангстрем), располагаются в диапазоне от 100 ангстрем (самые мелкие вирусы) до 10 в степени 11 ангстрем (размеры кита). Если за границу, разделяющую микромиры и макромиры, принять предел видимости невооруженным глазом, т.е. приблизительно 10 в степени 6 ангстрем, то на основании приведенных значений на долю микромира приходится огромный диапазон величин.
Краткое рассмотрение различных представителей микромира, занимающих определенные "этажи" размеров, показывает, что, как правило, величина объектов определенно связана с их структурной сложностью. Нижний предел размеров свободноживущего одноклеточного организма определяется пространством, требуемым для упаковки внутри клетки аппарата, необходимого для независимого существования. Ограничение верхнего предела размеров микроорганизмов определяется, по современным представлениям, соотношениями между клеточной поверхностью и объемом. При увеличении клеточных размеров поверхность возрастает в квадрате, а объем - в кубе, поэтому соотношение между этими величинами сдвигается в сторону последнего.
У микроорганизмов по сравнению с макроорганизмами очень велико отношение поверхности к объему. Это создает благоприятные условия для активного обмена между микроорганизмами и внешней средой. И действительно, метаболическая активность микроорганизмов, измеренная по разным показателям, в расчете на единицу биомассы намного выше, чем у более крупных клеток. Поэтому представляется закономерным, что низшие формы жизни могли возникнуть и в настоящее время могут существовать только на базе малых размеров, так как последние создают целый ряд преимуществ, обеспечивающих жизнеспособность этим формам жизни.
Птеридины. методы определения
концентраций в биологическом материале
