Бактерии, микроскопические, обычно одноклеточные организмы, для которых характерно отсутствие оформленного ядра. Распространены повсеместно: в почве, воде, воздухе, внутри и на поверхности тел живых и мёртвых организмов. Впервые описаны А. Левенгуком. Значение бактерий велико. Считается, что это первые организмы, появившиеся на Земле и создавшие условия для дальнейшего развития жизни. Они участвуют в круговороте веществ в природе, в формировании плодородного слоя почвы (некоторые почвенные бактерии), поддерживают баланс углекислого газа в атмосфере. Клубеньковые бактерии, обогащая почву азотом, способствуют росту урожайности с.-х. культур. Молочнокислые бактерии, уксуснокислые бактерии и др. широко используют в биотехнологии. Гнилостные бактерии – природные санитары. В то же время гнилостные и болезнетворные бактерии наносят существенный вред. Первые вызывают порчу продуктов, кормов и др., вторые – болезни растений, инфекционные болезни животных и человека. Бактерии кишечной флоры (микрофлоры) животных и человека (а у жвачных – и желудка) участвуют в нормальном переваривании пищи у своих хозяев.
Форма бактерий различна: палочковидная (бациллы), шаровидная (кокки), извитая (вибрионы), спиралевидная (спирохеты) и др. Бациллы могут соединяться в цепочки (возбудители дифтерии, брюшного тифа, туберкулёза). Кокки также могут иметь вид цепочек (стрептококки) или гроздьев (стафилококки). Имеются виды, состоящие из двух клеток (гонококки), многоклеточные (трихобактерии, серо-, железобактерии).
Обязательными органоидами являются
: ядерный аппарат, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана.
Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются: клеточная стенка, капсула, споры, пили, жгутики.
В центре бактериальной клетки находится нуклеоид
- ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной.
Цитоплазма - сложная коллоидная система, содержащая различные включения метаболического происхождения (зерна волютина, гликогена, гранулезы и др.), рибосомы и другие элементы белоксинтезирующей системы, плазмиды (вненуклеоидное ДНК), мезосомы (образуются в результате инвагинации цитоплазматической мембраны в цитоплазму, участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении).
Цитоплазматическая мембрана
ограничивает с наружной стороны цитоплазму, имеет трехслойное строение и выполняет ряд важнейших функций- барьерную (создает и поддерживает осмотическое давление), энергетическую (содержит многие ферментные системы- дыхательные, окислительно- восстановительные, осуществляет перенос электронов), транспортную (перенос различных веществ в клетку и из клетки).
Клеточная стенка
- присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов). Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. В составе - два основных слоя, из которых наружный- более пластичный, внутренний- ригидный.
Размножаются бактерии очень быстро (многие через каждые 20–30 мин), путём деления клетки на две. При такой скорости размножения в течение 6 часов из одной клетки может образоваться 250 тыс. бактерий. При неблагоприятных условиях у многих бактерий содержимое клетки отделяется от оболочки, уплотняется и покрывается новой оболочкой. В результате образуются устойчивые споры, выдерживающие длительное высушивание, нагревание св. 100 °C и сильнейшее охлаждение. Так, споры возбудителя сибирской язвы жизнеспособны в течение 30–50 лет. Бактерии и их споры могут переноситься ветром, водой и другими способами. Некоторые бактерии неподвижны, у других есть жгутики, дающие возможность передвигаться.
Одни бактерии могут расти и размножаться только в присутствии кислорода (аэробы), другие – в его отсутствии (облигатные анаэробы), третьи могут существовать как в его присутствии, так и в отсутствии (факультативные анаэробы). Известные всем процессы брожения и гниения протекают с участием анаэробных бактерий, расщепляющих соответственные углеводы и белки. Разложение бактериями погибших растений и животных – важнейшее звено биогеохимических циклов углерода, кислорода, азота, серы и других элементов, а также круговорота веществ в биосфере в целом.
По типу строения клеточной стенки и в зависимости от окрашивания по специальному методу среди бактерий выделяют грамотрицательные, включающие цианобактерии, и грамположительные бактерии, а также архебактерии и микоплазмы (бактерии, лишённые клеточной стенки и ограниченные только плазматической мембраной).
Спорообразование- способ сохранения определенных видов бактерий в неблагоприятных условиях среды. Эндоспоры образуются в цитоплазме, представляют собой клетки с низкой метаболической активностью и высокой устойчивостью (резистентностью) к высушиванию, действию химических факторов, высокой температуры и других неблагоприятных факторов окружающей среды. Высокая резистентность связана с большим содержанием кальциевой соли дипиколиновой кислоты в оболочке спор. Расположение и размеры спор у различных микроорганизмов отличается. Основные фазы “жизненного цикла” спор- споруляция (включает подготовительную стадию, стадию предспоры, образования оболочки, созревания и покоя) и прорастание, заканчивающееся образованием вегетативной формы. Процесс спорообразования генетически обусловлен.
Как правило, сапрофиты не вызывают заболеваний, однако встречаются микробы, ведущие сапрофитический образ жизни, но обладающие тем не менее болезнетворными свойствами для человека.
Роль бактерий в круговороте веществ
1) Минерализуя растительные и животные остатки, микроорганизмы участвуют в круговороте всех химических элементов, входящих в состав живых клеток.
2) Биомасса растений и животных разлагается микроорганизмами, способными утилизировать целлюлозу, пентозы, крахмал, лигнин, пектиновые вещества, в конечном итоге до углекислоты и воды. Углекислый газ потом используется растениями в процессе фотосинтеза.
3) Бактерии участвуют в круговороте азота. При минерализации животного и растительного белка гнилостные бактерии образуют аммиак, который окисляется нитрифицирующими бактерии в нитриты и затем в нитраты. Как аммонийные соли, так и нитраты служат источником азотистого питания для высших растений, синтезирующих при этом белки своего тела
4) Бактерии осуществляют окисление железа и марганца, отложение солей кальция, окисление метана и водорода, разрушение горных пород продуктами жизнедеятельности и др. Всё это позволяет считать деятельность бактерий мощным геологическим фактором.
Бактерии - первые организмы, населившие нашу планету. Это мельчайшие прокариотические организмы, имеющие клеточное строение. Размеры бактерий колеблются от нескольких десятых микрона до 10-13 мкм. Они содержатся в воздухе (на высоте до 40 000 м), почве, воде, снегах полярных областей и горячих источниках с температурой около 90 °С. Особенно много их в почве - от 200-500 млн до 2 млрд и более особей в 1 г, в зависимости от типа почв.
По форме и особенностям объединения клеток различают несколько морфологических групп бактерий: шаровидные, называемые кокками, прямые палочковидные - бациллы, изогнутые - вибрионы, спирально изогнутые - спириллы. Кокки, сцепленные попарно, получили название - диплококки
, соединенные в виде цепочки - стрептококки
, в виде гроздей - стафилококки
и др. Реже встречаются нитчатые формы.
Некоторые бактерии имеют органоиды движения — жгутики (от 1 до 50), которые состоят из особого белка - флагеллина. У ряда бактерий они расположены на одном конце клетки, у других - на двух или по всей поверхности. Способ расположения жгутиков является одним из признаков при классификации подвижных бактерий.
Тонкая и эластичная клеточная стенка, в состав которой входит муреин, придает бактериальной клетке определенную форму, защищает ее содержимое от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды и выполняет ряд других функций. Многие виды бактерий окружены слизистой капсулой.
Плазматическая мембрана способна образовывать выпячивания внутрь цитоплазмы, называемые мезосомами . На мембранах мезосом располагаются окислительно-восстановительные ферменты, а у фотосинтезирующих бактерий - и соответствующие пигменты, благодаря чему мезосомы способны выполнять функции митохондрий, хлоропластов и других органелл.
B центральной части клетки находится одна кольцевая молекула ДНК - геном, состоящий примерно из 5 млн пар Нуклеотидов. Некоторые бактерии имеют мелкие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Ядрышки у бактерий не обнаружены. Отсутствуют также митохондрии, хлоропласты, аппарат Гольджи и другие мембранные структуры, характерные для всех эукариотических клеток. Однако в цитоплазме имеется до 20 тыс. мелких рибосом.
У некоторых лишенных жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли . Регулируя количество газов в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на ее поверхность, а почвенные - передвигаться в капиллярах почвы. Запасные вещества бактериальной клетки - полисахариды (крахмал, гликоген), жиры, полифосфаты, сера.
Бактерии бесцветны (в их цитоплазме нет пигментов), за исключением зеленых и пурпурных серных.
Размножение бактерий происходит путем простого бинарного деления клетки. Этому предшествует самоудвоение (репликация) молекулы ДНК. Почкование встречается как исключение.
У некоторых бактерий обнаружены упрощенные формы полового процесса (например, у кишечной палочки). Половой процесс напоминает конъюгацию, при которой происходит передача генетического материала из одной клетки в другую при их непосредственном контакте. После этого клетки разъединяются. Количество особей в результате полового процесса остается прежним, но происходит обмен наследственным материалом, т. е. осуществляется генетическая рекомбинация.
Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий бациллам, клостридиуму. В виде спор бактерии переносят неблагоприятные условия. Они выдерживают длительное высыхание, нагревание свыше 100 °C и охлаждение почти до абсолютного нуля. В обычном же состоянии бактерии неустойчивы при высушивании, воздействии прямых солнечных лучей, повышении температуры до 65-80 °С и т. д. В благоприятных условиях споры набухают и прорастают.
К сапротрофам относится бактерия гниения и брожения. Первые расщепляют азотсодержащие, вторые - углеродсодержащие соединения. В обоих случаях выделяется энергия, необходимая для их жизнедеятельности.
Роль бактерий в биосфере достаточно велика. Благодаря их жизнедеятельности происходит разложение и минерализация органических веществ, отмерших растений и животных. Образовавшиеся при этом простые неорганические соединения (аммиак, сероводород, диоксид углерода и др.) вовлекаются в общий круговорот веществ. Бактерии, вместе с грибами и лишайниками, участвуют в начальных стадиях почвообразовательных процессов.
Особую роль в природе играют азотфиксирующие бактерии. Населяя почву, такие бактерии обогащают ее азотом, к ним относятся свободноживущий азотобактер и клубеньковые бактерии, поселяющиеся на корнях бобовых и мимозовых растений.
Бактерии играют положительную роль в хозяйственной деятельности человека. Молочнокислые бактерии используются в приготовлении разнообразных пищевых продуктов из молока: сметаны, простокваши, кефира, масла, сыра.
Патогенные бактерии - возбудители опасных болезней у человека и животных: чумы, туляремии, сибирской язвы, пневмонии, дизентерии, туберкулеза и др.
Поражают бактерий я растения, вызывая у них так называемые бактериозы (пятнистость, увядание, ожоги, мокрые гнили, опухоли и др.).
Сапротрофные бактерии играют не только положительную роль, обеспечивая круговорот веществ в природе, но и отрицательную, вызывая гниение продуктов питания.
Широко распространенными методами борьбы с гнилостными бактериями являются: высушивание плодов, грибов, мяса, рыбы, зерна; их охлаждение и замораживание в холодильниках и ледниках; маринование продуктов в уксусной кислоте; высокая концентрация сахара, например, при изготовлении варенья, что вызывает плазмолиз в клетках бактерий и нарушает их жизнедеятельность; засолка.
Для уничтожения вегетативных форм бактерий я сохранения молока, вина, фруктовых соков и других продуктов применяется метод пастеризации - нагревание до 65 °С в течение 10-20 мин., а для освобождения среды от спорообразующих бактерий наибольший эффект дает метод стерилизации - кипячение при повышенном давлении в автоклавах. В медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве используют метод дезинфекции (обработка йодом, перекисью водорода, борной кислотой и т. д.).
Цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Они представляют собой древнейшую, уникальную группу организмов. Многие свойства цианобактерий (фиксация азота, прижизненные выделения органических веществ и др.) определяют их чрезвычайно важную роль в биосфере. Отдел включает одноклеточные, колониальные и многоклеточные (нитчатые) организмы различной морфологической структуры: от микроскопических до видимых простым глазом. В цитоплазме расположены фотосинтезирующие ламмедлярные структуры и пигменты: хлорофилл α, каротинонды, фикобилины, пигменты, отсутствующие у других фотосинтетиков. Благодаря разнообразию пигментов цианобактерии способны к поглощению света различных длин волн.
Размножаются цианобактерии бесполым путем (одноклеточные -делением клеток, колониальные и нитчатые - распадением на отдельные участки, способные прорастать в новые организмы). Половой процесс и подвижные жгутиковые формы и стадии не выявлены.
Цианобактерии распространены в пресных и соленых водах, на поверхности почвы, на скалах, в горячих источниках, входят в состав лишайников. Они обогащают почву органикой и азотом, являются кормом для зоопланктона и рыб, могут использоваться для получения ряда ценных веществ, продуцируемых ими в процессе жизнедеятельности (аминокислоты, витамин В 12 , пигменты и др.). Некоторые - носток, спирулина - могут применяться в пищу. В период массового размножения цианобактерий в водоемах (так называемого «цветения воды») происходит процесс их гниения: вода приобретает неприятный запах и становится непригодной для питья; наблюдается массовая гибель рыбы; на поверхности водоема образуется маслянистая грязно-зеленая пленка, состоящая из отмерших цианобактерий.
Организмы, не имеющие оформленного ядра, выделяют в особое царство. К ним относят бактерий и цианобактерий (их также называют цианеи, сине-зеленые водоросли). Клетки бактерий меньше по размеру, чем клетки эукариот (ядерных организмов). Характерной особенностью клеток прокариот (доядерных) является отсутствие мембранных органоидов: ЭПС, митохондрий, пластид, вакуолей. Все процессы, протекающие на мембранах, у прокариот проходят на складках наружной мембраны. Единственная хромосома бактерий имеет форму кольца и располагается непосредственно в цитоплазме.
Клетки могут иметь форму шара (кокки), палочек (бациллы), запятой (вибрионы), спирали (спирохеты), зачастую снабжены жгутиками, служащими для передвижения. (Если клетки соединены по две, их называют диплококки, цепочкой стрептококки, гроздью стафилококки). Клетки бактерий не способны менять форму, за исключением спирохет. Снаружи может располагаться слизистая капсула, во много раз превышающая размеры самой клетки.
Бактерии способны переносить неблагоприятные условия, образуя споры. Устойчивость спор некоторых бактерий поражает воображение. Так, споры бактерии, вызывающей ботулизм, переносят длительное кипячение, поэтому гарантию их уничтожения при консервировании дает только обработка в заводских условиях при повышенном давлении (температура кипения воды повышается). Споры сибирской язвы в почве сохраняют жизнеспособность сотни лет, поэтому скотомогильники представляют серьезную угрозу в случае их размывания водой или земляных работ.
По способу питания большинство бактерий гетеротрофы, лишь немногие хемосинтезирующие бактерии питаются автотрофно, используя энергию, выделяющуюся при окислении химических элементов (серы, железа). Цианобактерии осуществляют фотосинтез.
С помощью сапрофитных бактерий происходит квашение капусты и силосование кормов, сквашивание молока, спиртовое брожение и образование уксуса. Кишечная палочка, обитающая в кишечнике человека, сдерживает размножение нежелательной микрофлоры. Кроме того, кишечная палочка используется как индикатор загрязнений при проведении санитарно-эпидемиологических исследований.
Особую опасность представляет туберкулез, вызываемый палочкой Коха, т.к. за последние годы появились разновидности, устойчивые к антибиотикам. Туберкулез поражает чаще легкие (старое название чахотка). Туберкулез передается воздушно-капельным путем, но более опасно пользование посудой после лиц, больных туберкулезом. Заболевание может не развиваться в течение многих лет, сдерживаемое иммунитетом. Но при недоедании, систематическом переутомлении, проживании в сыром помещении возникает кровохаркание, затем следует распад легочной ткани. Профилактика туберкулеза: обеспечить доступ в помещения солнечного света, не допускать чрезмерной влажности воздуха; занятия на свежем воздухе физическим трудом и физкультурой, достаточное питание, соблюдение режима труда и отдыха, не допускать длительных нервных стрессов, состояния отчаяния. Посуда больных туберкулезом моется и хранится отдельно.
Бледная спирохета является возбудителем сифилиса венерического заболевания, передающегося половым путем, но нередко и бытовое заражение. Сифилис может развиваться в течение ряда лет, приводя к поражениям кожи, нервной системы, скелета (характерный провалившийся нос на поздних стадиях). Бледная спирохета сохраняется во влажной среде, например на влажных простынях, полотенцах. Профилактика: категорический отказ от случайных половых связей, не пользоваться чужой немытой посудой и предметами личной гигиены, не спать на чужом постельном белье.
У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы
Эта тема принадлежит разделу:
Биология 10 класс
Готовые ответы на билеты по биологии за 10 класс. Изучение живых организмов, их строение, среда обитания, классификация, питание. Биология человека.
Схема планировочной организации земельного участка предприятия
Курсовой проект. Архитектурно-строительная часть. Схема планировочной организации земельного участка предприятия. Фундаменты. Колонны. Балки подкрановые. Фермы. Плиты покрытия. Инженерные сети.
Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине «Архитектура ЭВМ, сети и ассемблеры»
Язык и языковая система
Язык и его функции. Языковая система. Формы существования языка. Язык и письмо. Ключевые слова: лингвистика, билингвизм, диглоссия, семиотика, морфология, фонетика, прагматика.
Педагогический процесс
Свойства педагогического процесса. История социологии права. Функции обучения. Методологические основы обучения. Деятельность учителя и учащихся в процессе обучения Предыстория социологии права
Система менеджмента и организация
Менеджмент качества, его сущность и содержание. цели и задачи деловой стратегии всеми сотрудниками конкретного подразделения. Рыночное управление. СМ - система менеджмента. Организация. Стратегический менеджмент (СМ). Проблемы совершенствования систем управления на современном этапе. Принципы построения организации. Управленческое решение-выбор альтернативы; акт, направленный на разрешение проблемной ситуации. Процедура подготовки и принятия управленческих решений
Говоря о бактериях, чаще всего мы представляем нечто негативное. А между тем знаем мы о них очень мало. Строение и жизнедеятельность бактерий достаточно примитивны, но это, по предположениям некоторых ученых, самые древнейшие обитатели Земли, и за столько лет они не исчезли и не вымерли. Многие виды таких микроорганизмов человек использует для своего блага, другие же являются причиной серьезных заболеваний и даже эпидемий. Но вред одних бактерий порой не соизмерим с пользой других. Давайте поговорим об этих удивительных микроорганизмах и познакомимся с их строением, физиологией и классификацией.
Царство бактерий
Это безъядерные, чаще всего одноклеточные микроорганизмы. Их открытие в 1676 году - заслуга голландского ученого А. Левенгука, который впервые разглядел крошечные бактерии под лупой микроскопа. А вот изучать их природу, физиологию и роль в жизни человека впервые начал французский химик и микробиолог Луи Пастер в 1850-х годах. Строение бактерии стало активно исследоваться с появлением электронных микроскопов. Ее клетка состоит из цитоплазматической мембраны, рибосомы и нуклеотида. ДНК бактерии сосредоточена в одном месте (нуклеоплазме) и представляет собой клубок из тонких нитей. Цитоплазма отделена от клеточной стенки в ней находятся нуклеотид, различные мембранные системы, клеточные включения. Рибосома бактерии состоит на 60% из РНК, остальное - белок. На фото ниже изображено строение сальмонеллы.
Клеточная стенка и ее компоненты
Бактерии имеют клеточное строение. Стенка клетки обладает толщиной около 20 нм и, в отличие от высших растений, не имеет фибриллярной структуры. Ее прочность обеспечивается специальным покровом, называемым мешком. Он состоит преимущественно из полимерного вещества - муреина. Его компоненты (субъединицы) соединены в определенной последовательности в особые полигликановые тяжи. Они совместно с короткими пептидами образуют макромолекулу, напоминающую сеть. Это и есть муреиновый мешок.
Органы передвижения
Эти микроорганизмы способны к активному передвижению. Осуществляется оно за счет плазматических жгутиков, имеющих винтообразное строение. Бактерии могут передвигаться со скоростью до 200 мкм в секунду и оборачиваться вокруг своей оси за секунду 13 раз. Способность жгутиков к движению обеспечивается специальным сократительным белком - флагеллином (аналог миозина в мышечных клетках).
Размеры они имеют следующие: длина - до 20 мкм, диаметр - 10-20 нм. Каждый жгутик отходит от базального тельца, которое погружено в оболочку клетки бактерии. Органы передвижения могут быть единичными или располагаться целыми пучками, как, например, у спириллы. Количество жгутиков может зависеть от условий внешней среды. Например, Протеус вульгарис при бедном питании имеет всего два субполярных жгутика, тогда как при нормальных условиях развития в пучках их может быть от 2 до 50.
Движение микроорганизмов
Строение бактерии (схема ниже) таково, что она может достаточно активно передвигаться. Движение в большинстве случаев происходит за счет толчка и осуществляется в основном в жидкой или влажной среде. В зависимости от действующего фактора, другими словами - вида внешнего раздражителя, оно может представлять собой:
- хемотаксис - это направленное движение бактерии к питательным веществам или, напротив, от каких-либо токсинов;
- аэротаксис - движение к кислороду (у аэробов) или от него (у анаэробов);
- фототаксис - реакция на свет, проявляющаяся в движении, характерна прежде всего для фототрофов;
- магнитотаксис - реакция на изменения в магнитном поле, объясняется наличием у некоторых микроорганизмов специальных частиц (магнетосом).
Одним из перечисленных способов бактерии, особенности строения клетки которых позволяют им передвигаться, могут создавать скопления в местах с оптимальными условиями для их жизнедеятельности. Кроме жгутиков, некоторые виды имеют многочисленные более тонкие нити - их называют "фимбрии" или "пили", но их функция в достаточной мере еще не изучена. Бактерии, которые не имеют специальных жгутиков, способны к скользящему движению, правда, оно характеризуется очень низкой скоростью: примерно 250 мкм в минуту.
Несколько слов о физиологии
Вторая малочисленная группа бактерий - автотрофы. Они способны синтезировать из неорганических частично могут усваивать атмосферный углекислый газ и являются хемотрофами. Эти бактерии занимают весьма важное место в круговороте химических элементов в природе.
Также существуют две группы настоящих фототрофов. Особенности строения бактерий этой категории заключаются в том, что они содержат вещество (пигмент) бактериохлорофилл, родственное по природе растительному хлорофиллу, а так как у них отсутствует фотосистема II, фотосинтез протекает без выделения кислорода.
Размножение делением
Основной способ размножения - это деление исходной материнской клетки надвое (амитоз). У форм, имеющих вытянутую форму, это всегда происходит перпендикулярно продольной оси. Строение бактерии претерпевает при этом кратковременные изменения: от края клетки к середине образуется поперечная перегородка, по которой затем и разделяется материнский организм. Это объясняет старое название царства - Дробянки. Клетки после деления могут оставаться соединенными в неустойчивые, рыхлые цепочки.
Вот такие можно выделить отличительные особенности строения бактерий некоторых видов, например, стрептококков.
Спорообразование и половое размножение
Второй способ размножения - спорообразование. Оно напрямую сопряжено со стремлением приспособиться к неблагоприятным условиям и направлено на то, чтобы их пережить. У некоторых палочковидных бактерий споры образуются эндогенно, то есть внутри клетки. Они очень устойчивы к нагреванию и могут сохраняться даже при длительном кипячении. Образование спор начинается с различных химических реакций в материнской клетке, при этом разлагается около 75% всех ее белков. Затем происходит деление. При этом образуются две дочерние клетки. Одна из них (меньшая) покрывается толстой оболочкой, которая по объему может занимать до 50% - это и есть спора. Она сохраняет жизнеспособность и готовность к прорастанию в течение 200-300 лет.
Некоторые виды способны к половому размножению. Впервые этот процесс открыли в 1946 году, когда изучали строение клетки бактерии Оказалось, что возможен частичный перенос генетического материала. То есть фрагменты ДНК передаются от одной клетки (донора) к другой (реципиенту) в процессе конъюгации. Осуществляется это при помощи бактериофагов или путем трансформации.
Строение бактерии и особенности ее физиологии таковы, что в идеальных условиях процесс деления происходит постоянно и очень быстро (каждые 20-30 минут). Но в естественной среде он ограничен различными факторами (солнечным светом, питательной средой, температурой и др.).
В основу классификации этих микроорганизмов положено различное строение клеточной стенки бактерий, которое обуславливает сохранение анилинового красителя в клетке или его вымывание. Это было выявлено Х. К. Грамом, а впоследствии, в соответствии с его именем были выделены два больших отдела микроорганизмов, о которых мы поговорим ниже.
Грамположительные бактерии: особенности строения и жизнедеятельности
Эти микроорганизмы имеют многослойный муреиновый покров (30-70% от всей сухой массы клеточной стенки), благодаря чему из клеток не вымывается анилиновый краситель (на фото выше слева схематично изображено строение грамположительной бактерии, а справа - грамограмотрицательной). Их особенностью является и то, что диаминопимелиновая кислота часто заменяется лизином. Содержание белка значительно меньше, а полисахариды отсутствуют или связаны ковалентными связями. Все бактерии этого отдела разделены на несколько групп:
- Грамположительные кокки. Они представляют собой одиночные клетки или группы по две, четыре и более клеток (до 64), скрепленных между собой целлюлозой. По типу питания это, как правило, облигатные или факультативные анаэробы, например, из семейства Стрептококковые, но могут быть и аэробы.
- Неспорообразующие палочки. По названию уже можно понять строение клетки бактерии. К этой группе относят анаэробные или факультативно аэробные молочнокислые виды из семейства Лактобациллы.
- Спорообразующие палочки. Они представлены всего одним семейством - Клостридии. Это облигатные анаэробы, способные образовывать споры. Многие из них формируют характерные цепочки или нити из отдельных клеток.
- Коринеморфные микроорганизмы. Внешнее строение клетки бактерии этой группы может значительно меняться. Так, палочки могут становиться булавовидными, короткими, кокками или слабо разветвленными формами. Эндоспоры они не образуют. К ним относятся пропионовокислые, стрептомицетовые бактерии и т. д.
- Микоплазмы. Если обратить внимание на строение бактерии (схема на рисунке ниже - стрелка указывает на цепочку ДНК), то можно отметить, что она не имеет клеточной стенки (вместо нее есть цитоплазматическая мембрана) и, следовательно, не окрашивается анилиновым красителем, поэтому ее нельзя отнести к данному отделу на основании окрашивания по Граму. Но согласно последним исследованиям микоплазмы произошли от грамположительных микроорганизмов.
Грамотрицательные бактерии: функции, строение
У таких микроорганизмов сеть муреина очень тонкая, ее доля от сухой массы всей клеточной стенки составляет всего лишь 10%, остальная часть - это липопротеины, липополисахариды т. д. Вещества, поступающие при окрашивании по методу Грама, легко вымываются. По типу питания грамотрицательные бактерии - фототрофы или хемотрофы, некоторые виды способны к фотосинтезу. Классификация внутри отдела находится в процессе формирования, различные семейства объединяют в 12 групп, исходя из особенностей морфологии, обмена веществ и других факторов.
Значение бактерий для человека
Несмотря на свою, казалось бы, незаметность, бактерии имеют огромное значение для человека, как положительное, так и отрицательное. Производство многих пищевых продуктов невозможно без участия отдельных представителей этого царства. Строение и жизнедеятельность бактерий позволяют получать нам многие молочные продукты (сыры, йогурты, кефир и многое другое). Эти микроорганизмы участвуют в процессах квашения, брожения.
Многочисленные виды бактерий являются возбудителями болезней у животных и человека, таких как столбняк, дифтерия, туберкулез, чума и т. д. Но в то же время микроорганизмы участвуют в различных промышленных производствах: это генная инженерия, получение антибиотиков, ферментов и других белков, искусственное разложение отходов (например, метановое сбраживание сточных вод), обогащение металлов. Некоторые бактерии растут на субстратах, богатых нефтепродуктами, и это служит индикатором при поиске и разработке новых месторождений.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
ДРУГОЕ
Бактерии в моче редко обнаруживают в анализах клинически здоровых людей. Состояние, при котором это происходит,…
Существуют не только плохие вирусы, несущие нам болезни, но и хорошие, от этих болезней нас избавляющие. Это…
Строение грудной клетки человека обусловлено ее основной функцией - защитой от повреждений жизненно важных органов и…
Характеристика семействаСемейство enterobacteriaceae включает в себя более 100 видов кишечных бактерий, объединенных в…
Американские микробиологии предупреждают об опасности посещения спортзалов. Дело в том, что посетители этих заведений…
Под микрофлорой обычный человек понимает совокупность всевозможных микроорганизмов в самом широком смысле. Иными…
Запах пота может исходить из разных участков тела. Выделение пота происходит из выделяющихся пор. Сам пот запаха не…
Все мы знаем о пользе квашеной капусты. Особенно полезны квашения в зимне-весенний период, в то время, когда организм…
Общие сведенияНесмотря на то что название этих бактерий у многих на слуху, большинство людей не знает, что такое…
Эвглена зеленая (Euglena viridis) - представитель биологической группы жгутиковых простейших (в современной систематике…
Основные отличия растительной клетки от животнойКлетки представляют собой основную структурную единицу как растений,…
Все бактерии принадлежат к н/ц Прокариоты.
В надцарство Прокариоты объединяются в основном микроскопические организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра(доядерные ).
Прокариоты – первые организмы появившиеся на Земле (~3,8 млрд. л.н.).
К надцарству Прокариоты относится всего лишь одно царство – Дробянки, которое подразделяется на три подцарства: архебактерии (метанобразующие), эубактерии (настоящие бактерии) и оксифотобактерии (хлороксибактерии и цианобактерии ). По другой классификации к надцарству Прокариоты относится 2 царства: Архебактерии и Еубактерии.
Бактерии – это самая распространенная группа живых организмов в природе. Они живут в почве, воде, пыли, воздухе (до 40 км), в продуктах питания, на других организмах, а также и внутри их.
В 1 г плодородной почвы может содержится от 0,2 до 2 и более млрд. бактерий; в 1 см 3 парного молока – более 3 млрд.
Бактерии являются космополитами : одни и те же виды можно найти на всех материках, т.е. почти повсеместно; они приспособлены к самым разным экологическим условиям.
Их можно найти даже в горячих источниках (при t до +88°С). Известны бактерии, которые существуют при высоком давлении (на дне океана) при t выше +360°С (термофилы).
Аэробные бактерии Microccus radiodurans могут выдерживать радиоактивное облучение в 6,5 млн. рентген, что в 10 тыс. раз превышает дозу, смертельную для человека. Некоторые бактерии могут находиться даже в ядерных реакторах.
Бактерии – в основном микроскопические клеточные организмы, не имеющие оформленного ядра. Сейчас известно около 5000 видов бактерий, а по другим данным их более 3 млрд. видов.
Размеры и формы
Размеры клеток бактерий составляют в среднем 10 мкм (от 0,2 до 100 мкм; 1 мкм = 10 –6 м). Большинство бактерий представляют собой одноклеточные организмы, однако некоторые являются колониальными и даже «многоклеточными» (многие нитчатые цианобактерии ). Большинство бактерий можно рассмотреть только под микроскопом (отсюда и название – микробы ).
Бактерии открыты голландским ученым А. Левенгуком. В 1695 г. вышла в свет его книга «Тайны природы», в которой были впервые описаны микробы.
По форме клеток среди настоящих бактерий (эубактерий) выделяют несколько групп (рис. 3.5.):
– кокки – имеют шарообразную форму (монококки – одиночные; диплококки – спаренные (пневмококк ); стрептококки – соединенные в виде цепочки (Streptococcus thermophilus ); сарцины – в виде плотных пачек; стафилококки – в виде виноградной грозди (Staphylococcus aureus ));
– бациллы – палочковидные, вытянутые (Escherichia coli – кишечная палочка, Salmonella typhi – тифозная палочка ) – самая многочисленная группа эубактерий ;
– вибрионы – дугообразно изогнутые в виде запятой (Vibrio cholerae – вибрион холеры );
– спириллы – вытянутые, извитой формы в виде спирали (р. Спирилла ).
Среди оксифотобактерий имеются также бактерии в виде многоклеточных нитей (Oscillatoria, Spirulina, Anabaena, Nostoc и др.).
Строение клетки. Бактериальные клетки имеют примитивное строение (рис. 3.6.).
Снаружи бактериальная клетка ограничена оболочкой (клеточной стенкой). У большинства бактерий (эубактерии ) основным структурным веществом оболочки является муреин (гликопептид), у некоторых (цианобактерии) оболочка содержит некоторое количество целлюлозы, муреина, но главный компонент – другие полисахариды и пектиновые вещества.
Оболочка придает клетке определенную форму и прочность (выдерживает внутреннее давление протопласта в гипотоническом растворе); обладает избирательной проницаемостью и антигенными свойствами (благодаря белкам и углеводам, входящих в ее состав).
Снаружи оболочки у многих бактерий (эу- и цианобактерий ) образуется слизистая капсула , состоящая из молекул полисахаридов, которая представляет собой дополнительный защитный слой.