Рассказ о бактериальной клетке

Люди — редкое исключение в мире бактерий.

Бактерии (греч. bakterion — палочка) — простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам.
В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов: разлагают органические вещества мертвых животных и растений.

Бактерии обладают исключительной устойчивостью: их можно обнаружить даже на стенках ядерного реактора. Такая способность
связана с их быстрым размножением — при благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. При изменении условий
внешней среды (за счет мутаций) выживают и размножаются те формы, которые устойчивы к действию того или иного фактора (к примеру, радиации).

Строение бактерий

Бактерии имеют клеточную стенку, состоящую из муреина (пептидогликана) и выполняющую защитную функцию. У бактерий (прокариот,
доядерных) отсутствуют мембранные органоиды. В их клетке можно найти только немембранные: рибосомы, жгутики, пили. Пили —
поверхностные структуры, которые служат для прикрепления бактерии к субстрату.

Наследственный материал находится прямо в цитоплазме (не в ядре, как у эукариот) в виде нуклеоида. Нуклеоид (лат. nucleus — ядро + греч. eidos вид) —
одна сложная кольцевидная молекула ДНК, не ограниченная мембранами от остальной части клетки.

Долгое время выделяли «особый органоид» бактерий — мезосомы, считали, что они могут участвовать в некоторых клеточных процессах.

Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только
лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).

При наступлении неблагоприятных для жизни условий бактерии образуют защитную оболочку — спору. При образовании споры клетка частично теряет воду,
уменьшаясь при этом в объеме. В таком состоянии бактерии могут сохраняться тысячи лет!

В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды
на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.

Энергетический обмен бактерий

Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии,
которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.

К аэробным бактериям относят многочисленных редуцентов, которые разлагают органические вещества мертвых растений и животных. Анаэробные
бактерии составляют микрофлору нашего кишечника — бескислородную среду обитания.

Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.

Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.

Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад
возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся

Что касается бактерий гетеротрофов, то их способ питания основан на разложении останков животных и растений — сапротрофы (редуценты), либо же они
питаются органами и тканями животных и растений — паразиты.

Биотехнология

Бактерии широко применяются в направлении биотехнологии — генной инженерии. Их используют для получения различных химических веществ (белков).

В ДНК бактерии вставляют нужный ген (к примеру, ген, кодирующий белковый гормон — инсулин), бактерия принимает новый участок гена за свой
собственный, в результате чего начинает синтезировать белок с данного участка. На рибосомах подобных бактерий синтезируется инсулин, который
человек собирает, обрабатывает и использует как лекарство.

Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.

Классификация бактерий по форме

При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.

По форме бактериальные клетки подразделяются на:

• Стафилококки — их скопления похожи на виноградные грозди
• Диплококки — округлой формы, расположенные попарно
• Стрептококки — объединяются в цепочки, напоминающие нити жемчуга
• Палочки
• Вибрионы — изогнутые в виде запятой
• Спириллы — спирально извитые палочки
• Спирохеты — сильно извитые (до 10-15 витков) палочки

Размножение бактерий

Бактерии, как прокариоты (доядерные организмы), не могут делиться митозом, так как основное условие митоза — наличие ядра.
Бактерии делятся бинарным делением клетки.

В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление
в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.

При размножении в лабораторных условиях бактерии образуют колонии. Колонии — видимые невооруженным глазом скопления клеток,
образуемые в процессе роста и размножения микроорганизмов на питательном субстрате. Колонии выращиваются в чашках Петри.

Бактериальные инфекции

Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях
применяются антибиотики, дающие хороший эффект.

От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После
вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит
болезнь в легкой форме.

К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез,
дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.

Для борьбы с бактериями, вирусами и грибами в медицинских учреждениях (уже часто и в домашних условиях) используется кварцевание.
Кварцевание — процесс обеззараживания помещения, суть которого в лампе, испускающей ультрафиолетовое излучение, губительное для
микроорганизмов.

При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для
избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.

Бактерии

История открытия бактерий

Впервые бактерии были обнаружены в XVII в. благодаря изобретению увеличительных приборов.

Антони ван Левенгук

Голландский ученый Антони ван Левенгук (1632-1723) (Рис.1) впервые открыл мельчайшие живые существа, рассматривая под микроскопом разнообразные микропрепараты: стоячая вода, капли морской воды, перцовый настой и др. Первоначальные сведения о формах, объемах и движении бактерий Левенгук отправил в Лондонское королевское общество в 1683 году.

Луи Пастер

Благодаря открытию французского ученого Луи Пастера в 1870-1880 гг. (Рис.2), стало известно, что микроорганизмы вызывают порчу пищевых продуктов и вызывают заболевания человека. Кроме того Пастер доказал, что в процессе брожения вина, пива и прочих пищевых продуктов происходит выделение ядовитых веществ.

Открытия Луи Пастера внесли огромный вклад в развитие микробиологии. Для уничтожения микроорганизмов ученым была предложена технология однократного нагревания продуктов до 70°С, в частности всех молочных. Это технология получила название — пастеризация.

Микробиология (от греч. «микрос» — мельчайший, «логос» — учение) — наука о строении и свойствах мелких, не видимых невооруженным глазом живых организмов.

Клеточное строение и жизнедеятельность бактерий.

Бактерии (от греч. «бактерион» — палочка) одноклеточные безъядерные организмы.

Клеточное строение бактерии представлено клеточной мембраной, прочной клеточной стенкой и цитоплазмой (Рис.3).

Определенную форму, а также функции защиты и опоры для бактериальной клетки придает клеточная стенка.

В зависимости от строения клеточной стенки выделяют две группы бактерий:

1. Грамположительные — имеют внутреннюю мембрану и более толстый слой пептидогликана (окрашиваются в синий или фиолетовый цвет по методу Г.Грама).
2. Грамотрицательные — имеют три слоя: внутренняя мембрана, тонкий слой пептидогликана и наружная мембрана (окрашиваются в розовый или красный цвет) (Рис.4).

Клеточная стенка многих бактерий покрыта капсулой — особый слой, защищающий от высыхания (за счет нее некоторые цианобактерии могут жить в пустыне).

Цитоплазма включает в себя белки, жиры и кольцевую молекулу ДНК — нуклеоид (основное наследственное вещество бактерии). Оформленного ядра нет.

На поверхности бактерии имеются мелкие нитевидные выросты —пили, служащие для передачи наследственной информации между бактериями в ходе полового размножения (см.»размножение бактерий»), а также для прикрепления бактерии к субстрату, отвечаю за адаптацию клетки.

Формы и цвет бактерий:

По форме бактерии подразделяют на три группы: шаровидные, палочковидные и извитые. Наиболее простыми считаются шаровидные, их называют кокками. (Рис.5)

Кокки могут группироваться попарно — диплококки; по 4 — тетракокки; по 8 и более — сарцины. Формы в виде виноградной грозди называют — стафилококки, в виде цепочки — стрептококки.

Большая часть бактерий обладает палочковидной формой, однако встречаются и в виде запятой — вибрионы, в виде спирали (латинская буква «S») — спириллы.

По цвету бактерии в основном бесцветны, однако есть и с пигментами (зеленые и пурпурные, способные к фотосинтезу).

Распространение и среда обитания бактерий

Наиболее благоприятная для бактерий влажная среда с температурой +10-40°С. Некоторые представители бактерий способны выдерживать высокие температуры горячих источников (около +100°С) и низких температур ледников. В экспериментах споры бактерий выдерживали холод в -200°С.

Бактерии распространены повсеместно. Больше всего их можно встретить в плодородном слое почты (чернозем). Меньше всего их в воздухе на высоте более 5 км. Очень много бактерий находится на покровах живых и мертвых организмов. Хемосинтезирующие бактерии обнаружены в почве на глубине 5 и более метров, а также на глубине до 1000 метров дна океанов.

Образование спор у бактерий

При недостатке питания, влаги, резком понижении или повышении температуры, бактерии способны образовывать споры. Это временная защитная форма бактерий, когда клетка не двигается и не питается, находясь в состоянии покоя долгое время (Рис.6).

Споры бактерий способны пролежать под землей до 20-30 лет. С помощью ветра споры разносятся на большие расстояния, а попав в благоприятные условия, «просыпаются», превращаясь в обычную клетку, способная вновь размножаться.

Цианобактерии

Именно цианобактерии стали одними из первых представителей живых организмов на Земле. Некоторые ископаемые останки цианобактерий имеют возраст превышающий 3 мдрд лет (Рис.7).

Второе название цианобактерий — синезеленые водоросли. У них отсутствует ядро, что объединяет их с бактериями, а возможность фотосинтезировать относит к водорослям. Именно благодаря фотосинтезу, они первыми обогатили атмосферу нашей планеты кислородом, что сделало ее пригодной для существования живых организмов.

Цианобактерии представлены как одноклеточными, так и многоклеточными формами.

Носток — съедобная синезеленая водоросль, употребляемая в пищу в разных странах (Китай, Монголия, Южная Америка) (Рис.8).

Питание бактерий

По способу питания (получения энергии) бактерии подразделяются на две основные  группы:

1. Автотрофные (от греч.»авто» — сам, «трофос» — пища) — фотосинтезирующие бактерии способные образовывать внутри себя основной источник питания — глюкозу самостоятельно, за счет энергии солнца, углекислого газа и воды (цианобактерии или синезеленые водоросли). Побочным продуктом такой реакции — кислород. Некоторые цианобактерии не способны выделять кислород, так как при фотосинтезе они не используют воду.  К автотрофным бактериям так же относят и хемосинтезирующие формы, использующие энергию химических реакций (азотобактерии, железобактерии, серобактерии и др.).
2. Гетеротрофные (от греч. «гетеро» — разный, иной) — питаются готовой органикой, поселяясь на питательной среде. В свою очередь эти бактерии подразделяются на паразитов и сапрофитов. Паразиты являются болезнетворными формами, которые питаются тканями своих хозяев, вызывая различные заболевания растений (бактериозы), животных и человека. Для сапрофитных бактерий характерно питание отмершими остатками или выделениями других живых организмов. Благодаря сапрофитным бактериям происходит процесс гниения и брожения. По сути сапрофиты — это санитары нашей планеты, разлагающие остатки пищи, трупы животных, экскременты, сухие листья, ветки и др.

Отношение бактерий к кислороду

По отношению к кислороду все бактерии, как и другие организмы, делятся на две большие группы:

1. Анаэробы — бактерии способные обходиться без кислорода полностью или частично.

Бактерии, которые могут жить как в присутствии кислорода, так и без него — называют факультативными (от фр. факультатиф — необязательный, возможный) анаэробами. К ним относят бактерии гниения или уксуснокислые бактерии.

Микроаэрофильные бактерии лучше растут в атмосфере с низким содержанием кислорода.

Бактерии, для которых кислород губителен, называют облигатными (от лат. облигатус — обязательный, непременный) анаэробами. К ним относят винные бактерии или бактерии ботулизма.

2. Аэробы — дышащие кислородом бактерии (синегнойные, лактобактерии и др.). Дыхание многих бактерий похоже на дыхание растений и животных. Они поглощают кислород воздуха и выделяют углекислый газ и энергию.

Отношение бактерий к азоту

Определенная часть бактерий способна обходиться без органического азота, входящего в состав белковой пищи, так как они самостоятельно могут его усваивать из атмосферы.

Благодаря такой группе азотфиксирующих бактерий, азот входящий в состав воздуха, усваивается растениями, далее через пищевую цепь он поступает в другие живые организмы, встраиваясь в органические соединения (белки и нуклеиновые кислоты). Подобные бактерии образуют симбиоз с корнями бобовых растений (клубеньковые бактерии).

Размножение бактерий

Размножаются бактерии простым поперечным делением клеток (перетяжкой). Цитоплазма клетки «перешнуровывается», и клетка делится пополам. Перед делением, наследственный материал бактерии, представленный кольцевой молекулой ДНК, удваивается (реплицируется). Репликация может происходит несколько раз, именно поэтому в клетке бактерии иногда встречается больше одного нуклеотида (Рис.9).

Темп деления бывает очень высоким. Процесс деления может следовать один за другим через 20-30 мин. При наступлении неблагоприятных условий, бактерии прекращают деление, теряя свою жизнеспособность, что приводит к их гибели или образовании споры.

Некоторые бактерии способны размножаться половым путем, по типу конъюгации. В данном случае происходит слияние двух бактериальных клеток. «Мужская» клетка отдает свою ДНК «женской» клетке и после этого погибает. ДНК двух клеток комбинируется, в результате чего получается новая генетически «уникальная» клетка.

Бактериальные заболевания

Болезнетворные (патогенные) бактерии — это паразитические представители, способные вызвать заболевания людей, животных и растений. Они являются причиной таких инфекционных заболевании, как чума, столбняк, туберкулез, тиф, холера, сибирская язва, скарлатина и др. (таблица 1).

№	Болезнь	Пути заражения (примечания)	Меры профилактики
1	Ангина	Воздушно-капель­ный, через посуду и контакт с веща­ми больного	Марлевые повязки, влажная уборка с дезинфицирующими средствами и проветривание помещений, изоляция боль­ных
2	Туберкулез
3	Конъюнктивит	Инфекционное за­болевание глаз	Исключить засорение поверхности глаза во время пыльных бурь, работы с цементом, пе­ском, опилками и т. д.
4	Холера	Через воду и немы­тые овощи и фрукты, загрязненную посуду и т. д.	При вспышках использовать только безопасную (кипяче­ную, стерилизованную или бутилированную) воду, мыть все овощи и фрукты водой, под­кисленной уксусом или лимон­ной кислотой
5	Брюшной тиф	Использовать только безопасную воду, тщательно мыть все овощи и фрукты и т. д.
6	Бруцеллез	От больных живот­ных через молоко или мясо	Не употреблять непроверен­ное или непрожаренное мясо, нестерилизованные молочные продукты. Изготавливать ай­ран, творог, курт и т. д. только из пастеризованного или кипяченого молока.
7	Сибирская язва	От больных живот­ных	Не забивать животных на мясо без санкции ветврача
8	Ботулизм	Использование в пищу продуктов, зараженных анаэ­робной бактерией, живущей в почве	Не употреблять сомнительные консервы из овощей, грибов и рыбы, непотрошеную копче­ную рыбу
9	Столбняк	Заражение при по­резах анаэробной бактерией, живу­щей в почве	Если при порезе был контакт с почвой, кроме обработки раны антисептиками нужно обязательно обратиться к врачу

Таблица 1. Бактериальные заболевания, пути заражения и меры профилактики

После того как болезнетворные бактерии проникнут в организм человека, они начинают очень быстро размножаются. Бактерии выделяют ядовитые вещества (токсины), вызывающие отравление организма. Токсины разносятся кровью по всему телу вызывая серьезные последствия.

Организм человека наделен защитными функциями, которые позволяют многим людям долгие годы не прибегать к помощи врачей. Так, проникновению микробов в организм препятствует наша кожа. В носу микробов улавливают реснички и слизь. В ушах их задерживает ушная сера.

Слезная жидкость содержит небольшое количество солей и белки, которые помогают уничтожать болезнетворные организмы, оказавшиеся на поверхности глаза. Миндалины и аденоиды убивают микробов в горле, а соляная кислота в составе желудочного сока — в желудке.

Внутри организма с ними борются иммунные клетки крови.
Болезнетворные бактерии распространены в воде, воздухе, почве. Чем чище воздух в помещениях, тем меньше люди болеют. Необходимо ежедневно проветривать и дом, и классные комнаты.

Туберкулезные палочки вместе с пылью распространяются по воздуху. Они сохраняют жизнеспособность до 3 месяцев. Бактерии брюшного тифа сохраняются в почве тоже до 3 месяцев. Массовое поражение людей инфекционными заболеваниями называется эпидемией.

Туберкулез считается опасным инфекционным заболеванием. Передается он воздушно-капельным путем, поражая ткани легких (Рис 10).

При заболевании скота туберкулезом возбудители болезни могут передаваться человеку через молоко.

Возбудителями дизентерии являются дизентерийные бактерии (а также одноклеточные животные — дизентерийные амебы). При употреблении сырого молока от больных коров человек может заразиться бруцеллезом.

Иногда при консервировании овощей, даже после их стерилизации при высоких температурах, могут сохраниться бактерии. В процессе развития они выделяют ядовитые вещества. Употребление таких продуктов вызывает у людей тяжелое отравление ботулизм.

Только благодаря интенсивному развитию медицины и микробиологии были найдены методы борьбы с микробами. Получены необходимые лекарства. Они убивают бактерий и очищают человеческий организм от болезнетворных микроорганизмов.

Так, при употреблении антибиотиков (пенициллин, ампициллин, бисептол) погибают многие бактерии. При простуде в человеческом организме также увеличивается количество болезнетворных бактерий. С помощью антибиотиков можно ускорить выздоровление.

К профилактическим мерам инфекционных заболеваний относится соблюдение правил гигиены. Например, следует употреблять только очищенную» кипяченую воду, мыть руки перед едой, держать одежду в чистоте, незамедлительно обрабатывать йодом или перекисью водорода пораненный участок кожи, не допускать порчи продуктов и др. Очень важно общее закаливание организма.

В сладкой, а также соленой среде бактерии не развиваются. Поэтому, заготавливая впрок мясо, рыбу и овощи, их солят, из ягод и фруктов делают варенье и др.

Растения также поражаются многими видами бактерий. Такие заболевания растений называют бактериозами. Они поражают корни, стебли, листья и плоды овощных, бахчевых, фруктово-ягодных и технических культур, нанося тем самым огромный вред.

Основными мерами борьбы с бактериозами являются обработка семян ядохимикатами перед посевом, отбор устойчивых к болезням сортов.

Ученые установили, что вещества, выделяемые листьями грецкого ореха, лоха, черемухи, тополя, сосны, уничтожают бактерий. Поэтому наряду с использованием этих деревьев в озеленении населенных пунктов их нужно садить и вблизи скотных дворов.

Значение бактерий в природе и жизни человека

Бактерии играют большую роль в круговороте веществ в природе. Бактерии гниения (сапрофиты) наряду с некоторыми растениями, животными и грибами санитары нашей планеты.

Они участвуют в разложении растительных остатков, мертвых тел и выделений животных, в образовании и почве перегноя.

Почвенные бактерии способствуют питанию растений. Они превращают перегной в минеральные вещества, которыми затем питаются растения. Бактерии не только обогащают почву минеральными веществами, но и улучшают ее структуру.

Азот — основной компонент воздуха (78%). Он входит в состав всех живых организмов. На его основе строятся белки. Азот постоянно циркулирует между атмосферой и живыми организмами. Попав в почву, он преобразуется в нитраты, которые затем поглощаются растениями. Животные поедают растения и используют эти белки.

Вместе с отходами животных, а также в процессе разложения растений и животных после их смерти соединения азота возвращаются в почву. Внося удобрения, земледельцы повышают уровень содержания нитратов в почве, необходимый для роста растений.

Цианобактерии обогащают воздух молекулами кислорода, осуществляя фотосинтез. Образование в недрах земли селитры (азотное удобрение), железной руды, торфа и угля, я в море — сероводородов также связано с жизнедеятельностью бактерий. Тем самым бактерии, принимают участие в круговороте веществ, способствуют непрерывности жизни на Земле.

Велика роль бактерий и в народном хозяйстве. Их издавна использовали в хлебопечении, кожевенном производстве и т. д. Молочнокислые бактерии используются в сыродельном производстве, в молочной промышленности, при квашении овощей и фруктов, силосовании кормов.

Бактерии сбраживают углеводы. При этом образуется молочная кислота (например, при скисании молока, квашении капусты и др.), которая предотвращает порчу капусты и силоса. Одни бактерии обязательно необходимы для производства вина (винные), другие вызывают его порчу (уксусные).

В современной химической промышленности изучаются бактерии, разлагающие синтетические вещества. Уже найдены бактерии, разлагающие нейлон. Продолжаются поиски «пожирателей» полиэтилена, который в природе сохраняется в течение 500-700 лет.

Некоторые виды болезнетворных бактерий, наряду с вирусами и грибами, выращиваются на специальных питательных средах и применяются в качестве бактериологического оружия, что является преступлением против человечества.

Во многих странах в специальных водохранилищах выращивается цианобактерия спирулина для производства пищевого белка.

---

Источники:
Биология 7 класс. К.Кайым, Р.Сатимбеков, А.Аметов,Ж.Кожантаева, Алматы «Атамұра», 2012г;
Биология: Справочные материалы, учебное пособие для учащихся; Д.И.Трайтак, Н.И.Клинковская, В.А.Карьенов, С.И.Балуев, Москва «Просвещение», 1983г.

  Грибы.

  Одноклеточные животные (Простейшие).

Одно из Царств животного мира – Царство бактерий. Бактериальная клетка очень необычна. Мы рассмотрим строение клеток бактерий и функции, которые выполняют части клеток. На этом уроке мы также изучим питание бактерий и узнаем, как происходит размножение бактерий.

Как и вирусы, бактерии очень малы, и их мир мы можем разглядеть только под микроскопом. Но, как и вирусы, они оказывают огромное влияние на весь мир.

Что такое бактерии?

Бактерии – одноклеточные организмы, не имеющие ядра и образующие особое царство.

Бактерии – самые древние обитатели нашей планеты. Учёные рассчитали, что первые бактерии поселились на ней более трёх с половиной миллиардов лет назад и почти миллиард лет оставались единственными живыми существами на Земле.

Те древние бактерии были не очень похожи на известные сейчас, их строение было проще. Но и современные бактерии остаются наиболее простыми и самыми маленькими одноклеточными организмами.

Царство бактерий относят к прокариотам. Прокариоты – это одноклеточные живые организмы, у которых нет клеточного ядра. Бактериальная клетка не имеет оформленного ядра, ядерное вещество распределено в цитоплазме.

Все остальные клеточные организмы, у которых в клетках есть ядро, оружённое ядерной оболочкой, называются эукариотами. К эукариотам относятся и растения, и грибы, и животные. Люди – тоже эукариоты.

Общая характеристика бактерий

В отличие от вирусов, бактерии состоят из клеток, но клеток особенных.

Во-первых, бактерии – одноклеточные. То есть бактериальная клетка – это и есть вся бактерия.

Во-вторых, у бактериальных клеток нет ядра.

Само слово «бактерия» происходит от греческого «палочка», и некоторые бактерии действительно выглядят как палочки, вернее, как длинные сосиски. Но есть и бактерии других форм (рисунок 1).

Учёные делят бактерии на группы в зависимости от их внешнего вида. Посмотрите на рисунок 1 и познакомьтесь: круглые шарики называются кокки, а если эти шарики собираются в цепочку, то это уже стрептококки, те, что похожи на палочки – бациллы, на запятую – вибрионы, а спиралевидные бактерии, напоминающие червяков – это спириллы.

Чтобы разглядеть бактерии, можно воспользоваться световым микроскопом. Размер бактерий от 0.5 до 5 мкм. Они крупнее вирусов, но гораздо меньше, чем клетки растений или животных. Большинство бактерий полупрозрачные, но некоторые виды – зелёные или красные. Среди них есть подвижные, передвигающиеся за счёт сокращений или жгутиков, похожих на крошечные лапки или на хвостики.

Какое строение имеет бактериальная клетка?

Как мы уже говорили выше, бактерия – одноклеточный организм, то есть она состоит из одной-единственной клетки.

Основные части бактериальной клетки – это клеточная стенка, мембрана, цитоплазма и ядерное вещество.

Части бактериальной клетки и их функции:

Клеточная стенка. Она прочная и плотная, как скорлупа, но по составу отличается от оболочек растений. Клеточная стенка выполняет защитную функцию, также благодаря ей бактерия сохраняет постоянную форму.

Капсула. Часто поверх этой стенки клетки бактерий покрыты дополнительным защитным слоем слизи. Этот слой называют капсулой, и его толщина может превышать диаметр самой клетки во много раз, но у некоторых бактерий капсула, наоборот, очень тонкая и её можно разглядеть только в электронный микроскоп. Капсула есть не у всех бактерий, она не считается обязательной частью клетки. Капсула защищает бактерии от высыхания. Также благодаря слизистым капсула бактерии могут слипаться между собой.

Клеточная мембрана. Её функция – поддерживать целостность клетки защищать её от вредных воздействий. Также через мембрану осуществляется взаимосвязь с внешней средой.

Внутри бактерии располагается цитоплазма. Цитоплазмой называют всё содержимое клетки, за исключением клеточной мембраны и ядерного вещества. Цитоплазма обладает сложной и интересной структурой, которую можно разглядеть только через электронный микроскоп. Но в цитоплазме бактерий нет ядра и вакуолей, есть только рибосомы.

Роль цитоплазмы в том, чтобы осуществлять обмен веществ, то есть она регулирует поступление веществ в клетку извне и выделение наружу продуктов обмена. Также в цитоплазме могут какое-то время храниться запасные питательные вещества.

Ядерное вещество распределено в цитоплазме, иногда прикрепляется к клеточной мембране. Оно представляет собой органическую молекулу ДНК, содержащую наследственную информацию. Также его называют ядерным аппаратом или нуклеоидом (что означает «подобный ядру»)

У бактерий могут быть жгутики. Хотя они и похожи на отдельные органы, это части той же самой клетки. С их помощью бактерия может перемещаться.
У некоторых бактерий нет жгутиков, а у других – один-два, а встречаются и такие, у которых десятки, а то и сотни жгутиков.

Условия среды, в которых встречаются бактерии

На Земле бактерии встречаются повсеместно, то есть практически везде.

Чем можно объяснить широкое распространение бактерий на нашей планете?

Так как они очень выносливы и приспособлены к разным условиям, их можно встретить и в Антарктиде, где температура опускается ниже 80 градусов по Цельсию, и в горячих источниках, где она поднимается выше 80 градусов. Некоторым бактериям для жизнедеятельности нужен кислород, но другие могут обходиться и без него; одни виды погибают при высыхании, а другие продолжают существовать. Есть даже такие, которые способны выжит в растворе кислоты.

Особенно много бактерий в почве – в 1 грамме почвы их может быть сотни миллонов. Но есть бактерии и в воздухе, и в воде.

Бактерии существуют и внутри живых организмов. То есть и в нас тоже есть бактерии.

Питание бактерий

Бактерии способны потреблять самую различную пищу. Они привыкли перерабатывать разные вещества, и только некоторые, созданные людьми, для них пока в новинку (например, пластик и стиральный порошок).

Бактерии в большинстве своём питаются органическими веществами.

Для бактерий характерны следующие типы питания:

Гетеротрофы (от греческого «гетерос» — другой и «трофе» — пища) получают органические вещества, а с ними питание и энергию от других организмов

Автотрофы (от греческого «аутос» — сам) создают органические вещества из неорганических самостоятельно.

К гетеротрофам относятся сапротрофы и паразиты.

Сапротрофы или сапрофиты (от греческого слова «сапрос» — гнилой) питаются органическими веществами умерших организмов, а также получают их из выделений и отходов живых организмов. Они участвуют в разложении погибших организмов.

Паразиты (от греческого «паразитос» — нахлебник) получают пищу из живых организмов.
Среди паразитов много болезнетворных бактерий, то есть они вредят тем организмам, на которых паразитируют. Носителями паразитов могут быть и растения, и животные, и люди, и даже другие бактерии.

В чём отличие сапрофитов от паразитов? Какие бактерии называют сапрофитами, а какие — паразитами?

Показать ответ

Скрыть

Подробнее об автотрофах

Организмы, способные образовывать органические вещества из неорганических, носят название автотрофы. К автотрофам относятся синезелёные бактерии. Они могут превращать неорганические вещества в органические. Именно благодаря им на Земле возможна кислородосодержащая атмосфера.

В клетках синезелёных бактерий содержится хлорофилл. Это вещество извлекает энергию из солнечного света. При помощи этой энергии бактерии перерабатывают простые неорганические вещества в более сложные органические. Этот процесс называется фотосинтез.  В ходе фотосинтеза бактерии выделяют в атмосферу кислород.

Из-за способности к фотосинтезу учёные долгое время считали, что данные микроорганизмы нужно относить не к бактериям, а к растениям, и называли их «синезелёные водоросли». Но в конце концов их решили отнести к бактериям и теперь они называются цианобактериями.

Трудно переоценить роль цианобактерий. Они не только поставляют кислород в атмосферу Земли, но и являются производителями органических веществ для других живых организмов.

На рисунке 3 справа изображена не бактерия, а одноклеточная водоросль. Сравните растительную и бактериальную клетки. Что общего и какие различия есть в их строении?

И те, и другие клетки покрыты клеточной оболочкой, у них есть цитоплазма; и те, и другие могут обладать жгутиками.

Основное отличие – и бактерии, и цианобактерии не имеют ядра, а в растительных клетках ядро обязательно есть. Кроме того, бактерии отличаются от растительных клеток по строению и составу клеточной оболочки.

Как бактерии размножаются

Размножение бактерий происходит делением клетки надвое. Содержимое клетки разделяется перетяжкой пополам, и из одной клетки получаются две. Некоторые бактерии размножаются очень быстро, например, кишечная палочка делится примерно каждые 20-30 минут. При таком стремительном размножении потомство одной-единственной бактерии через сутки могло бы весить около двух тонн, а через 5 суток могло бы заполнить все моря и океаны Земли.

Этого не происходит из-за того, что очень многие бактерии погибают. Да, при всей их выносливости бактерии могут погибнуть от действия солнечного света, недостатка питательных веществ, при высушивании, нагревании, действии дезинфицирующих веществ и из-за других факторов.

Что происходит с бактериями при наступлении неблагоприятных условий?

Некоторые бактерии гибнут. Но многие виды бактерий способны образовывать особые клетки, которые называются споры (от греческого «спора», означающего «семя»).

Сначала клетка проходит подготовительный этап. Она прекращает расти, завершается синтез ДНК, изменяется обмен веществ клетки.

Затем начинается деление клетки, но не такое, как при размножении. Мембрана клетки отходит от оболочки к центру и отделяет часть цитоплазмы с нуклеоидом внутри. Образуется предспора (или проспора), окружённая двумя мембранами.

Затем предспора создаёт на своей поверхности ещё одну оболочку, более плотную и прочную.

На последнем этапе спора приобретает характерную форму, она становится термоустойчивой. Этот этап называется «созревание споры».

Какова роль спор в жизни бактерий? Как думаете?

Показать ответ

Скрыть

Превращение бактерии в спору – это не размножение бактерий, так как в итоге из одной клетки получается также одна клетка. Важно знать, что не все бактерии способны образовывать споры.

Что такое бактерии

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Бактерии – это древнейшая группа микроорганизмов, живущих на нашей планете.

Как считают учёные, они появились более 3-х миллиардов лет назад и долгое время являлись единственными обитателями Земли.

Несмотря на длительный эволюционный период, бактерии и поныне остаются самыми примитивными организмами.

Открывателем мира бактерий считается голландский натуралист XVII века Антони Ван Левенгук, он же конструктор совершенного по тем временам микроскопа с 275-кратным увеличением. Такой прибор позволил вести исследования микроорганизмов с помощью микроскопии.

Только 200 лет спустя французский учёный Л.Пастер сделал серьёзный шаг вперёд в изучении физиологии и метаболизма бактерий, а его последователь Р.Кох сделал выдающиеся открытия в медицинской микробиологии (вспомним пресловутую «палочку Коха»).

Бактерии — это …

Бактерии относятся к прокариотам (это кто?) – простейшим одноклеточным организмам без оформленного клеточного ядра. В биологической классификации они выделены в отдельное царство.

Более или менее детально изучено порядка 10 000 видов бактерий при том, что их насчитывается более миллиона.

Генетический материал этих микроорганизмов (ДНК) находится в клетке в определённом месте, называемом нуклеоидом. Большинство бактерий не имеют цвета, хотя встречаются экземпляры пурпурной и зелёной окраски. Колонии бактерий могут носить и другие яркие оттенки благодаря концентрированному выделению красителей в атмосферу.

В некоторых бактериальных клетках формируются споры. Спорообразование увеличивает устойчивость бактерии к экстремальным условиям. В виде споры микроб находится как бы в анабиозе, но при первой возможности спора активизируется, переходя в жизнеспособное состояние.

При наличии такого механизма бактерии выдерживают длительное кипячение и замораживание, а их близкие родственники археи обитают даже в Мёртвом море, где жизни, казалось бы, не должно быть вообще из-за громадной концентрации солей.

Как правило, бактерии в той или иной степени взаимосвязаны с высшими организмами, оказывая на них вредное или полезное воздействие (в зависимости от штамма).

Бактерии большей частью живут колониями, взаимодействуют между собой и хорошо приспосабливаются к окружающей среде.

Строение бактерии

Бактериальная клетка окутана плотной оболочкой (клеточной стенкой), выполняющей защитную функцию. Клеточная стенка проницаема, что позволяет питательным веществам проникать внутрь клетки, а продуктам обмена выходить наружу.

Нередко поверх оболочки образуется ещё один защитный слой в виде слизи – капсула, которая оберегает бактерию от высоких температур, предотвращая высыхание.

Внутри бактериальной клетки располагаются следующие компоненты:

1. цитоплазма;
2. нуклеоид – содержит геномную ДНК, выступая в роли ядра;
3. гранулы – источник энергии;
4. мезосомы – участвуют в процессе деления и спорообразования;
5. рибосомы – требуются для синтеза белка;
6. плазмиды – выполняют регуляторные и кодирующие функции (присутствуют не у всех бактерий).

У многих бактерий присутствуют один или несколько жгутиков. Их длина может быть намного больше размера самой бактерии.

Помимо жгутиков, на теле бактерии находятся более короткие и тонкие нитевидные образования – пили. Жгутики являются инструментом для передвижения, а пили нужны, главным образом, для прикрепления бактерии к ткани.

Виды и формы бактерий

Различают бактерии по многим признакам. Например, по характеру воздействия они бывают вредными (болезнетворными) или полезными (к ним относятся, например, пробиотики, бактерии для септиков и др.).

По типу питания – автотрофными (синтезирующими органические вещества) или гетеротрофными (питающимися готовой органикой).

Часто бактерии различают по их форме. В переводе с древнегреческого «бактерия» означает «палочка», но на самом деле конфигурация микробов гораздо разнообразней, что видно из нижеприведённой таблицы.

Вид бактерии	Кокки	Бацилла	Вибрион	Спирилла	Стрепто- кокки	Стафи- лококки	Дип- лококки
Форма тела	Шар	Палочка	Запятая	Спираль	Цепочка кокков	Гроздь кокков	Сдвоенные шары

Способы питания

По способу питания бактерии подразделяются на автотрофы (питают себя сами) и гетеротрофы (питаются за счёт других).

Автотрофы не нуждаются в продуктах, произведённых другими живыми организмами. Главным (а иногда и единственным) источником углерода для них служит диоксид этого химического элемента (СО2).

Используя диоксид углерода в совокупности с некоторыми неорганическими соединениями (такими как аммиак, сера и др.), бактерии с помощью сложных химических реакций синтезируют нужные им биохимические компоненты.

Гетеротрофы, будучи неспособными обеспечить себя сами, в качестве главного источника углерода используют углеродосодержащие вещества (в частности, сахар), произведённые другими представителями флоры и фауны.

Размножение бактерий

Бактерии размножаются бесполым путём посредством деления.

На определённом этапе развития кольцевая молекула ДНК удваивается (образуя копию), обе её части закрепляются на клеточной стенке, а при удлинении тела бактерии расходятся в разные стороны.

Между образовавшимися таким образом ДНК на теле бактерии начитает формироваться стяжка, которая, плавно сжимаясь, делит клетку надвое. Каждая половинка сразу же начинает самостоятельную жизнь, развивается, созревает, делится и т.д. Почкование наблюдается крайне редко.

В нормальных условиях бактериальная клетка делится каждые 25-35 минут.

За одни сутки одна бактерия даёт огромное потомство (цифру с 18-ю нулями!), но в живой природе большая его часть погибает под воздействием множества неблагоприятных факторов. Иначе… фантазии не хватает, чтобы представить иное развитие событий.

Способы передвижения

Среди бактерий встречаются как подвижные, так и неподвижные экземпляры.

Подвижные особи перемещаются с помощью жгутиков либо путём волнистых сокращений.

При отсутствии жгутиков некоторые виды бактерий всё же могут передвигаться. Так, покрытые слизистым налётом бациллы обладают способностью к скольжению, а водные и почвенные бактерии часто имеют в цитоплазме газовые пузырьки (вакуоли).

За счёт регулирования объёма газа в пузырьках почвенные бактерии перемещаются по капиллярам почвы, а водные погружаются в глубину или всплывают на поверхность.

Бактерии и вирусы

Несмотря на некоторое сходство (в частности, микроскопические размеры), эти микроорганизмы относятся к разным категориям.

Принципиальное отличие заключается в том, что микробы в своей массе – одноклеточные организмы, которые могут размножаться без посторонней помощи, а вот вирусам (это что?) с их неклеточной структурой для репликации необходима живая клетка.

Бактерии по размеру значительно больше вирусов. Большинство из них можно увидеть в обычный оптический микроскоп, а вирусы различимы только в электронный микроскоп.

То, что бактерии и вирусы – принципиально разные организмы, подтверждает и тот факт, что их изучают отдельные разделы микробиологии: бактериология и вирусология.

Роль бактерий в природе и жизни человека

Бактерии занимают важнейшее место в растительном мире.

Примером может служить симбиоз (взаимовыгодное сожительство) бактерий с растениями семейства бобовых.

Последние не в состоянии самостоятельно усваивать азот, поэтому получают его от бактерий, поселившихся на корнях и образовавших так называемые клубеньки. В свою очередь, корни растения снабжают бактерии углеводами. Положительный пример принципа «ты мне – я тебе».

Бактерии – это незаменимое звено в круговороте веществ в экосистеме.

Они присутствуют повсюду в бессчётных количествах и участвуют практически во всех происходящих в природе процессах. Бактерии разлагают органические вещества, образованные отмершими растениями, останками животных, экскрементами живых организмов, выполняя функции санитаров планеты.

Они участвуют в почвообразовании, создавая перегной. Наконец, они синтезируют минеральные соединения, которые поглощаются корнями растений.

В организме человека обитают миллиарды различных микроорганизмов как полезных, так и вредных.

К полезным представителям микрофлоры человека относятся бифидо- и лактобактерии, обитающие в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ).

Бифидобактерии активно участвуют в процессе пищеварения и образуют биологический барьер, препятствующий проникновению болезнетворных микробов. Помимо этого, они вырабатывают ферменты, которые подавляют размножение патогенных форм.

Без бифидобактерий невозможен синтез некоторых витаминов и кислот, а также нормальное усвоение кальция и железа.

Лактобактерии образуют лактозу, необходимую для расщепления молочного сахара. Вырабатывая молочную кислоту, они поддерживают оптимальный уровень кислотности в ЖКТ и стимулируют иммунную систему.

Свободными от бактерий остаются лишь органы, не имеющие прямого контакта с внешней средой (сердце, печень, мозг и др.). Хотя во время болезни и эти органы становятся уязвимыми и в любой момент могут быть поражены той или иной заразой.