Характеристика царства бактерий – Царство бактерий. Общая характеристика. | Биология

Царство бактерий. Общая характеристика. | Биология

Бактерии – типичные прокариотические организмы. Бактерии самые древние поселенцы земли, они живут уже два миллиарда лет. Ученым известно около 2 500 видов. Бактерии имеют клеточное строение, но не имеют ядра, отделенного мембраной от цитоплазмы.

Генетический материал у бактерий представлен пальцевыми молекулами ДНК длинной около 1 мм. Каждая такая молекула состоит из около 5 000 000 пар нуклеотидов. Плазматическая мембрана у бактериальной клетки по структуре и функциям не отличается от таковой эукариотической. У некоторых бактерий плазматическая мембрана впячивается внутрь и образуются лизосомы – основная их функция – дыхание. Рибосомы в бактериальной клетке разбросаны по цитоплазме. На клеточной стенке некоторых бактерий имеются палочковидные белковые выступы – они необходимы для прикрепления клеток друг к другу. Клеточная стенка придает бактериальной клетке жесткость и форму. Некоторые бактерии имеют слизистые слои – капсулы. Они служат дополнительной защитой для клеток.

Большинство бактерий не содержит хлорофилла и питается готовыми органическими веществами – гетеротрофно. Бактерии освоили все среды обитания. Они живут практически везде: в почве, в пыли, в воздухе, в воде, на теле животных, внутри живых организмов. Они сохраняют свою жизнеспособность в горячих источниках при температуре 90 градусов С, в нефтяных скважинах на глубине 1 700 метров, на дне океана – глубже 10 километров. Некоторые бактерии выживают после пятидневного кипячения, в условиях вакуума. Многие бактерии могут жить без кислорода. Численность бактерий огромна: в одном грамме плодородной почвы может находиться до 2 миллиардов бактерий.

Бактерии по форме разнообразны: шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы), изогнутые (вибрионы), спиральные (спириллы), в виде цепочки (стрептококки), в виде гроздей (стафилококки). Некоторые бактерии имеют жгутики.

Бактерии

очень быстро размножаются, каждые 20-30 минут. Теоретически их численность растет в геометрической прогрессии. Размножение ограничивается климатическими условиями, действием солнечного света, борьбой между видами, накоплением продуктов обмена. В оптимальных условиях бактериальная клетка растет с огромной скоростью. Достигнув определенного размера, бактериальная клетка приступает к бесполому размножению, перед делением происходит удвоение генетического материала. У самых быстрорастущих бактерий деление происходит через каждые 20 мин.

По способу добычи пищи гетеротрофные делятся на три группы: паразиты, сапрофиты и симбионты.

Сапрофиты питаются мертвой органикой, вместе с грибами разлагают органические останки, являясь редуцентами любой экосистемы. Среди них гнилостные бактерии, бактерии брожения.

Симбиотические бактерии живут на корнях растений и снабжают их азотом, который способны усваивать только бактерии.

Кишечные бактерии обеспечивают нормальную работу пищеварительной системы.

Паразитические бактерии, или болезнетворные, способны выделять токсины (ядовитые вещества, воздействующие на определенные системы органов). Туберкулезная палочка, холерный вибрион вызывают тяжелые болезни и даже смерть. Для профилактики бактериальных заболеваний необходим строгий бактериологический контроль, соблюдение правил личной гигиены, предохранительные прививки.

Бактерии имеют очень важное значение для человека. Это обусловлено ролью микроорганизмов в биосфере.

Плодородие почв. При жизнедеятельности почвенных бактерий происходит образование гумуса, который представляет собой разложившееся с помощью бактерий органическое вещество, содержащее все необходимые вещества для жизни растений. Кроме того, почвенные бактерии участвуют в круговороте различных веществ. Например, азота.
Очистка сточных вод. Для очистки сточных вод применяются микроорганизмы, которые в короткие сроки могут перевести большинство органических соединений в неорганические.

Бактерии симбионты. В кишечнике многих животных и человека обитает так называемая микрофлора, которая способна переваривать потребляемую организмом пищу и синтезируют витамины.
Промышленное брожение. Путем брожения человек может получать различные вещества, например, уксусная кислота, силос, спирт, кисломолочные продукты.
Производство антибиотиков. Эти вещества выделяются некоторыми бактериями и грибами. Эти вещества вызывают угнетение жизнедеятельности других бактерий.
Производство кормового белка.
Производство ферментов и генная инженерия. Возможность промышленно производить инсулин, получать спирты, кетоны, органические кислоты, полимерные вещества.
Биологические методы борьбы с вредителями, различные бактерии могут заражать и вызывать гибель вредителей сельского хозяйства.

ebiology.ru

Общая характеристика бактерий — строение, питание, классификация

Бактерии это самый древний организм на земле, а также самый простой в своем строении. Он состоит всего из одной клетки, которую можно увидеть и изучить только под микроскопом. Характерным признаком бактерий является отсутствие ядра, вот почему бактерии относят к прокариотам.

Некоторые виды образовывают небольшие группы клеток, такие скопления могут быть окружены капсулой (чехлом). Размер, форма и цвет бактерии сильно зависит от окружающей среды.

По форме бактерии различаются на: палочковидные (бациллы), сферические (кокки) и извитые (спириллы). Встречаются и видоизмененные – кубические, С-образные, звездчатые. Их размеры колеблются от 1 до 10мкм. Отдельные виды бактерий могут активно передвигаться при помощи жгутиков. Последние иногда превышают размер самой бактерии в два раза.

Виды форм бактерий

Для движения бактерии используют жгутики, количество которых бывает различное – один, пара, пучок жгутиков. Расположение жгутиков также бывает разным – с одной стороны клетки, по бокам или равномерно распределены по всей плоскости. Также одним из способов передвижения считается скольжение благодаря слизи, которой покрыт прокариот. У большинства внутри цитоплазмы есть вакуоли. Регулировка ёмкости газа в вакуолях помогает им двигаться в жидкости вверх или вниз, а также перемещаться по воздушных каналах почвы.

Ученые открыли более 10 тысяч разновидностей бактерий, но по предположениям научных исследователей в мире существует их более миллиона видов. Общая характеристика бактерий дает возможность определиться с их ролью в биосфере, а также изучить строение, виды и классификацию царства бактерий.

Места обитания

Простота строения и быстрота адаптации к окружающим условиям помогла бактериям распространиться в широком диапазоне нашей планеты. Они существуют везде: вода, почва, воздух, живые организмы – всё это максимально приемлемое место обитания для прокариотов.

Бактерии находили как на южном полюсе, так и в гейзерах. Они есть на океанском дне, а также в верхних слоях воздушной оболочки Земли. Бактерии живут везде, но их количество зависит от благоприятных условий. К примеру, большая численность видов бактерий проживает в открытых водоемах, а также почве.

Особенности строения

Клетка бактерии отличается не только тем, что в ней нет ядра, но и отсутствием митохондрий и пластид. ДНК данного прокариота находится в специальной ядерной зоне и имеет вид замкнутого в кольцо нуклеоида. У бактерии строение клетки состоит из клеточной стенки, капсулы, капсулоподобной оболочки, жгутиков, пили и цитоплазматичной мембраны. Внутреннее строение оформляют цитоплазма, гранулы, мезосомы, рибосомы, плазмиды, включения и нуклеоид.

Клеточная стенка бактерии выполняет функцию обороны и опоры. Вещества могут свободно протекать сквозь неё, благодаря проницаемости. Данная оболочка имеет в своем составе пектин и гемицеллюлозу. Некоторые бактерии выделяют особую слизь, которая может помочь защититься от пересыхания. Слизь формирует капсулу – полисахарид по химическому составу. В такой форме бактерия способна переносить даже очень большие температуры. Также она выполняет и другие функции, к примеру слипание с любыми поверхностями.

На поверхности клетки бактерии находятся тонкие белковые ворсинки – пили. Их может быть большая численность. Пили помогают клетке передавать генетический материал, а также обеспечивают слипание с другими клетками.

Под плоскостью стенки находится трехслойная цитоплазматичная мембрана. Она гарантирует транспорт веществ, а также имеет немалую роль в образовании спор.

Цитоплазма бактерий на 75 процентов произведена из воды. Состав цитоплазмы:

• Рыбосомы;
• мезосомы;
• аминокислоты;
• ферменты;
• пигменты;
• сахар;
• гранулы и включения;
• нуклеоид.

Обмен веществ у прокариотов возможен, как с участием кислорода, так и без его него. Большая их часть питаются уже готовыми питательными веществами органического происхождения. Очень мало видов способны сами синтезировать органические вещества из неорганических. Это сине-зеленые бактерии и цианобактерии, которые отыграли немалую роль в формировании атмосферы и насыщении её кислородом.

Размножение

В условиях, благоприятных для размножения, оно осуществляется почкованием или вегетативно. Бесполое размножение происходит в такой последовательности:

1. Клетка бактерии достигает максимального объема и содержит необходимый запас питательных веществ.
2. Клетка удлиняется, посередине появляется перегородка.
3. Внутри клетки происходит дележ нуклеотида.
4. ДНК основная и отделенная расходятся.
5. Клетка делится пополам.
6. Остаточное формирование дочерних клеток.

При таком способе размножения нету обмена генетической информацией, поэтому все дочерние клетки будут точной копией материнской.

Процесс размножения бактерий в неблагоприятных условиях более интересен. О способности полового размножения бактерий ученые узнали сравнительно недавно – в 1946 году. У бактерий нет разделения на женские и половые клетки. Но ДНК у них встречается разнополое. Две такие клетки при приближении друг к другу образовывают канал для передачи ДНК, происходит обмен участками – рекомбинация. Процесс довольно длительный, результатом которого являются две совершенно новые особи.

Большинство бактерий очень сложно увидеть под микроскопом, так как они не имеют своей окраски. Немногие разновидности имеют пурпурный или зеленый окрас, благодаря содержанию в них бактериохлорофилла и бактериопурпурина. Хотя если рассматривать некоторые колонии бактерий, становится ясно, что они выделяют окрашиваемые вещества в среду обитания и приобретают яркую окраску. Для того, чтобы подробней изучать прокариотов, их окрашивают.

Фотографии бактерий под микроскопом

Классификация

Классификация бактерий может быть основана на таких показателях, как:

• Форма
• способ передвижения;
• способ получения энергии;
• продукты жизнедеятельности;
• степень опасности.

По способу питания бывают бактерии автотрофы или гетеротрофы. Автотрофные бактерии пребывают в основном в почве. Гетеротрофы различают такие, как: симбионты, паразиты и сапрофиты.

Бактерии симбионты живут в содружестве с иными организмами.

Бактерии паразиты ничего не производят, поэтому питаются тем, что произвел организм хозяина, либо питается тканями другого организма.

Бактерии сапрофиты проживают на уже отмерших организмах, продуктах и органических отходах. Они способствуют процессам гниения и брожения.

Гниение очищает природу от трупов и других отходов органического происхождения. Без процесса гниения не было бы круговорота веществ в природе. Так в чем же состоит роль бактерий в круговороте веществ?

Бактерии гниения — это помощник в процессе расщепления белковых соединений, а также жиров и других соединений, содержащих в себе азот. Проведя сложную химическую реакцию, они разрывают связи между молекулами органических организмов и захватывают молекулы белка, аминокислот. Расщепляясь, молекулы высвобождают аммиак, сероводород и другие вредные вещества. Они ядовиты и могут вызывать отравление у людей и животных.

Бактерии гниения быстро размножаются в благоприятных для них условиях. Так как это не только полезные бактерии, но и вредные, то чтобы не допустить преждевременного гниения у продуктов, люди научились их обрабатывать: сушить, мариновать, солить, коптить. Все эти способы обработки убивают бактерии и не дают им размножаться.

Бактерии брожения при помощи ферментов способны расщеплять углеводы. Эту способность люди заметили еще в древние времена и используют такие бактерии для изготовления молочнокислых продуктов, уксусов, а также других продуктов питания до сих пор.

Кроме полезных, существуют также и патогенные бактерии. Их жизнедеятельность базируется на паразитизме в организме животных, растений и даже человека. Они вызывают серьезные инфекционные болезни, примером может служить туберкулез, сифилис, язву (сибирскую и язву желудка), дифтерию, чуму и многие другие не менее тяжелые заболевания.

Бактерии, трудясь в совокупности с другими организмами, делают очень важную химическую работу. Очень важно знать какие есть виды бактерий и какую пользу или вред приносят для природы.

Значение в природе и для человека

Выше уже отмечалось большое значение многих видов бактерий (при процессах гниения и различных типах брожения), т.е. выполнение санитарной роли на Земле.

Бактерии также играют огромную роль в круговороте углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора, серы, кальция и других элементов. Многие виды бактерий способствуют активной фиксации атмосферного азота и переводят его в органическую форму, способствуя повышению плодородия почв. Особо важное значение имеют те бактерии, которые разлагают целлюлозу, являющиеся основным источником углерода для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

Сульфатредуцирующие бактерии участвуют в образовании нефти и сероводорода в лечебных грязях, почвах и морях. Так, насыщенный сероводородом слой воды в Черном море является результатом жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий. Деятельность этих бактерий в почвах приводит к образованию соды и содового засоления почвы. Сульфатредуцирующие бактерии переводят питательные вещества в почвах рисовых плантаций в такую форму, которая становится доступной для корней этой культуры. Эти бактерии могут вызывать коррозию металлических подземных и подводных сооружений.

Благодаря жизнедеятельности бактерий почва освобождается от многих продуктов и вредных организмов и насыщается ценными питательными веществами. Бактерицидные препараты успешно используются для борьбы с многими видами насекомых-вредителей (кукурузным мотыльком и др.).

Многие виды бактерий используются в различных отраслях промышленности для получения ацетона, этилового и бутилового спиртов, уксусной кислоты, ферментов, гормонов, витаминов, антибиотиков, белково-витаминных препаратов и т.д.

Без бактерий невозможны процессы при дублении кожи, сушке листьев табака, выработке шелка, каучука, обработке какао, кофе, мочении конопли, льна и других лубоволокнистых растений, квашении капусты, очистке сточных вод, выщелачивании металлов и т.д.

animals-world.ru

Царство бактерии — общая характеристика

Царство «Бактерии» состоит из бактерий и сине-зеленых водорослей, общая характеристика которых заключается в малой величине и отсутствии разделенного мембраной от цитоплазмы ядра.

Кто такие бактерии

В переводе с греческого «bakterion» – палочка. Большей частью, микробы – это невидимые невооруженным глазом одноклеточные организмы, размножающиеся делением.

Кто их открыл

Впервые увидеть мельчайших одноклеточных в самодельный микроскоп смог исследователь из Голландии, живший в 17 веке, Антони Ван Левенгук. Изучать окружающий мир через увеличительное стекло лупы он начал во время работы в галантерейном магазине.

Антони Ван Левенгук (1632 — 1723)

В дальнейшем Левенгук сосредоточился на изготовлении линз, способных к увеличению до 300 раз. В них он рассматривал мельчайшие микроорганизмы, описывая полученную информацию и перенося увиденное на бумагу.

В 1676 году Левенгук обнаружил и изложил сведения о микроскопических существах, которым дал название «анималькули».

Чем питаются

Мельчайшие микроорганизмы существовали на Земле задолго до появления человека. Они имеют повсеместное распространение, питаясь органической пищей и неорганическими веществами.

По способам усвоения питательных веществ бактерии принято делить на автотрофные и гетеротрофные. Для существования и развития гетеротрофы используют отходы жизнедеятельности, органического разложения живых организмов.

Представители бактерий

Биологами выделено около 2500 групп различных бактерий.

По форме их подразделяют на:

• кокки, имеющие шарообразные очертания;
• бациллы – в форме палочки;
• вибрионы, имеющие изгибы;
• спириллы – спиральной формы;
• стрептококки, состоящие из цепочек;
• стафилококки, образующие грозди, напоминающие виноградные.

По степени влияния на организм человека прокариотов можно разделить на:

• полезные;
• вредные.

К опасным для человека микробам относятся стафилококки и стрептококки, вызывающие гнойные заболевания.

Полезными считаются бактерии бифидо, ацидофилус, стимулирующие иммунитет и защищающие желудочно-кишечный тракт.

Как размножаются настоящие бактерии

Размножение всех видов прокариотов происходит в основном делением, с последующим ростом до исходной величины. Достигая определенного размера, взрослый микроорганизм распадается на две части.

Реже воспроизведение себе подобных одноклеточных выполняется почкованием и коньюгацией. При почковании на материнском микроорганизме вырастает до четырех новых клеток, с последующим отмиранием взрослой части.

Коньюгация считается простейшим половым процессом у одноклеточных. Чаще таким способом размножаются бактерии, обитающие в животных организмах.

Бактерии симбионты

Микроорганизмы, участвующие в пищеварении в кишечнике человека, это яркий пример бактерий симбионтов. Впервые симбиоз был открыт голландским микробиологом Мартином Виллемом Бейеринком. В 1888 году он доказал взаимовыгодное тесное сожительство одноклеточных и растений бобовых.

Обитая в корневой системе, симбионты, питаясь углеводами, снабжают растение атмосферным азотом. Таким образом, бобовые повышают плодородие, не обедняя почву.

Известно множество успешных симбиотических примеров с участием бактерий и:

• человека;
• водорослей;
• членистоногих;
• морских животных.

Микроскопические одноклеточные оказывают помощь системам человеческого организма, способствуют очищению сточных вод, участвуют в круговороте элементов и работают на достижение общих целей.

Почему бактерии выделяют в особое царство

Для этих организмов характерны мельчайшие размеры, отсутствие оформленного ядра и исключительное строение. Поэтому, несмотря на внешнее сходство, их нельзя отнести к эукариотам, обладающим оформленным клеточным ядром, ограниченным от цитоплазмы оболочкой.

Благодаря всем особенностям в XX веке ученые выделили их в отдельное царство.

Самые древние бактерии

Мельчайшие одноклеточные считаются первой зародившейся жизнью на Земле. Исследователи в 2016 году обнаружили в Гренландии сохранившиеся в погребенном состоянии цианобактерии возрастом около 3,7 миллиарда лет.

В Канаде найдены следы микроорганизмов, живших примерно 4 миллиарда лет назад в океане.

Функции бактерий

В биологии между живыми организмами и средой обитания бактерии выполняют следующие функции:

• переработка органических веществ в минеральные;
• фиксация азота.

В жизни человека одноклеточные микроорганизмы играют важную роль с первых минут рождения. Они обеспечивают сбалансированную микрофлору кишечника, оказывают влияние на иммунитет, занимаются поддержанием водно-солевого баланса.

Запасное вещество бактерий

Запасные питательные вещества у прокариота скапливаются в цитоплазме. Их накапливание происходит в благоприятных условиях, а потребляется в период голодания.

К запасным веществам бактерий относятся:

• полисахариды;
• липиды;
• полипептиды;
• полифосфаты;
• отложения серы.

Главный признак бактерий

Функцию ядра у прокариота выполняет нуклеоид.

Поэтому главным признаком бактерий является сосредоточение наследственного материала в одной хромосоме.

Почему представителей царства бактерии относят к прокариотам

Отсутствие оформленного ядра послужило причиной отнесения бактерий к прокариотным организмам.

Как бактерии переносят неблагоприятные условия

Микроскопические прокариоты способны длительное время переносить неблагоприятные условия, превращаясь в споры. Происходит потеря воды клеткой, значительное уменьшение объема и изменение формы.

Споры становятся нечувствительны к механическим, температурным и химическим воздействиям. Таким образом сохраняется свойство жизнеспособности и осуществляется эффективное расселение.

В какой среде обитают паразитические бактерии

Паразитические микробы служат возбудителями заболеваний в живых существах, питаясь за счет организма-хозяина. Средой обитания болезнетворных микроорганизмов является слюна нездорового человека, предметы, с которыми он соприкасался, воздух в помещении.

Паразитические прокариоты могут пребывать в растениях и их плодах.

Заключение

Бактерии – древнейшая форма жизни на Земле, известная задолго до появления человека. Они присутствуют повсеместно: в окружающем воздухе, воде, в поверхностном слое земной коры. Местом обитания служат растения, животные, человек.

Активное изучение одноклеточных началось в XIX веке и продолжается по сей день. Данные организмы являются основной частью повседневной жизни людей и оказывают непосредственное влияние на существование человека.

1001student.ru

Бактерии — Википедия

Бакте́рии (лат. Bacteria) — домен прокариотических микроорганизмов. Бактерии обычно достигают нескольких микрометров в длину, их клетки могут иметь разнообразную форму: от шарообразной до палочковидной и спиралевидной. Бактерии — одна из первых форм жизни на Земле и встречаются почти во всех земных местообитаниях. Они населяют почву, пресные и морские водоёмы, кислые горячие источники, радиоактивные отходы^[2] и глубинные слои земной коры. Бактерии часто являются симбионтами и паразитами растений и животных. Большинство бактерий к настоящему времени не описано, и представители лишь половины типов бактерий могут быть выращены в лаборатории^[3]. Бактерии изучает наука бактериология — раздел микробиологии.

Один грамм почвы в среднем содержит 40 миллионов бактериальных клеток, а в миллилитре свежей воды можно найти миллион клеток бактерий. На Земле насчитывается около 5⋅10³⁰ бактерий^[4], и их биомасса превышает суммарную биомассу животных и растений^[5]. Они играют важную роль в круговороте питательных веществ^[en], например, именно бактерии осуществляют фиксацию атмосферного азота. Они также разлагают останки животных и растений посредством гниения^[6]. Экстремофильные бактерии, обитающие рядом с холодными^[en] и горячими гидротермальными источниками, вырабатывают энергию из нерастворимых соединений, таких как сероводород и метан. Предполагается, что бактерии живут и в Марианской впадине, имеющей глубину 11 километров^[7][8]. Имеются сообщения о бактериях, обитающих в каменистых породах на 580 метров глубже морского дна на глубине 2,6 км около северо-востока США^[7][9].

Человеческую микрофлору составляют 39 триллионов бактериальных клеток (само тело человека состоит из около 30 триллионов клеток)^[10]. Наиболее многочисленна кишечная микрофлора, кожа также заселена многими бактериями^[11]. Большинство бактерий, обитающих в человеческом теле, безвредны за счёт сдерживающего действия иммунной системы, а некоторые даже приносят пользу. Ряд бактерий патогенны для человека. Такие инфекционные болезни, как холера, сифилис, сибирская язва, проказа и бубонная чума, вызываются бактериями. Наибольшее число смертей вызвано бактериальными респираторными инфекциями^[en], и один лишь туберкулёз ежегодно убивает 2 миллиона человек (преимущественно в Африке южнее Сахары)^[12]. В развитых странах антибиотики используются не только для лечения заболеваний человека, но и в животноводстве, из-за чего проблема устойчивости к антибиотикам становится всё более актуальной. В промышленности бактерии используют в очистке сточных вод, для ликвидации разливов нефти, при получении сыра и йогурта, восстановлении золота, палладия, меди и других металлов из руд^[13], а также в биотехнологии, для получения антибиотиков и других соединений^[14].

Первоначально бактерии поместили в царство растений в составе класса Schizomycetes. Сейчас известно, что бактерии, в отличие от растений и других эукариот, не имеют оформленного ядра и, как правило, мембранных органелл. Традиционно бактериями называли всех прокариот, однако в 1970-х годах было показано, что прокариоты представлены двумя независимыми доменами — бактериями и археями (эукариоты составляют третий домен)^[15].

Слово «бактерия» происходит от лат. bacterium, производного от греч. βακτηρία, что означает «трость, палочка», так как первые описанные бактерии были палочковидными^[16][17].

Предки современных бактерий были одноклеточными микроорганизмами, которые стали одной из первых форм жизни на Земле, появившись около 4 миллиардов лет назад. Почти три миллиарда лет вся жизнь на Земле была микроскопической^[18][19]. Хотя для бактерий известны ископаемые останки (например, строматолиты), их морфология очень однообразна, что не позволяет идентифицировать отдельные виды. Однако для реконструкции филогении бактерий можно использовать последовательности генов, и именно с их помощью было показано, что бактерии отделились раньше архей и эукариот^[20]. Ближайший общий предок бактерий и архей, вероятнее всего, был гипертермофилом, который жил 3—2,5 млрд лет назад^[21][22].

Бактерии сыграли важнейшую роль в появлении эукариот. Считается, что эукариотическая клетка возникла, когда бактерии стали эндосимбионтами одноклеточных организмов, вероятно, близких к современным археям.^[23][24]. Иными словами, прото-эукариотическая клетка проглотила клетку α-протеобактерии, которая дала начало митохондриям и гидрогеносомам. На данный момент неизвестны эукариоты, лишённые и митохондрий, и гидрогеносом, хотя иногда эти органеллы сильно редуцированы. Впоследствии некоторые из эукариот, уже имеющих митохондрии, проглотили клетки цианобактерий, которые стали пластидами растений и водорослей^[25][26].

Различные морфотипы бактерий

Бактериальные клетки имеют чрезвычайно разнообразную морфологию (то есть форму и размер). Как правило, бактериальные клетки в десять раз мельче эукариотических и достигают 0,5—5 мкм в длину. Однако есть и бактерии, видимые невооружённым глазом: так, Thiomargarita namibiensis достигает половины миллиметра в длину^[27], а длина Epulopiscium fishelsoni может составлять 0,7 мм^[28]. К числу самых мелких бактерий можно отнести представителей рода Mycoplasma, длина клеток которых не превышает 0,3 мкм, что сравнимо по размерам с вирионами некоторых вирусов^[29]. Существуют ещё более мелкие бактерии (ультрамикробактерии^[en]), однако они плохо изучены^[30].

Большинство бактерий имеют шарообразную (кокки) или палочковидную (бациллы) форму^[31]. Некоторые бактерии, называемые вибрионами^[en], выглядят как слегка закрученные палочки или запятые; спириллы имеют спиральную форму, а спирохеты имеют длинные плотно закрученные клетки. Описаны и бактерии с другими необычными формами клеток, например, клетками в форме звезды^[32]. Разнообразие форм бактериальных клеток обусловлено особенностями их клеточных стенок и цитоскелета. Форма бактериальной клетки обусловливает их способность поглощать питательные вещества, прикрепляться к поверхностям, плавать в жидкостях и ускользать от питающихся бактериями организмов^[33].

Многие виды бактерий существуют в виде одиночных клеток, однако у некоторых видов клетки образуют характерные скопления: например, клетки Neisseria объединены в пары, у Streptococcus — в цепочки, у Staphylococcus — в скопления в виде грозди винограда. Некоторые бактерии могут формировать более сложные многоклеточные структуры. Так, Actinobacteria формируют длинные филаменты (внутриклеточные нитевидные образования), Myxococcales образуют плодовые тела, а Streptomyces образуют ветвящиеся нити^[34]. Иногда такие сложные структуры появляются только при некоторых условиях. Например, при нехватке аминокислот клетки Myxococcales определяют расположение соседних клеток того же вида с помощью чувства кворума, движутся навстречу друг другу и формируют плодовые тела до 500 мкм длиной, состоящие из около 100 тысяч бактериальных клеток^[35]. Бактериальные клетки в составе плодовых тел выполняют различные функции: десятая часть всех клеток мигрирует к верхней части плодового тела и превращается в особую покоящуюся форму, называемую миксоспорой, которая более устойчива к высыханию и другим неблагоприятным условиям внешней среды^[36].

Бактерии часто прикрепляются к какой-либо поверхности и формируют плотные скопления, известные как биоплёнки, или более крупные скопления — бактериальные маты. Толщина биоплёнок и матов может составлять от нескольких микрометров до полуметра, в их состав могут входить бактерии разных видов, а также археи и протисты. В биоплёнках наблюдается сложное расположение клеток и внеклеточных компонентов, которые формируют вторичные структуры, известные как микроколонии, через которые проходит сеть каналов, обеспечивающая лучшую диффузию питательных веществ^[37][38]. В таких местообитаниях, как почва и поверхность растений, большинство бактерий, прикреплённых к поверхностям, входят в состав биоплёнок^[39]. Биоплёнки имеют важное значение для медицины, потому что они часто образуются при хронических бактериальных инфекциях или инфекциях, связаннных с инородными имплантатами. Более того, бактерии в составе биоплёнок гораздо сложнее убить, чем отдельные бактериальные клетки^[40].

Строение клетки типичной грамположительной бактерии (обратите внимание на наличие только одной клеточной мембраны)

Внутриклеточные структуры[править | править код]

Бактериальная клетка окружена мембраной, состоящей в основном из фосфолипидов. Мембрана окружает всё содержимое клетки и выступает в роли барьера для удержания в клетке питательных веществ, белков и других компонентов цитоплазмы^[41]. В отличие от клеток эукариот, у бактерий, как правило, отсутствуют крупные мембранные органеллы, такие как ядро, митохондрии, хлоропласты^[42]. Однако у некоторых бактерий имеются органеллы с белковой оболочкой, в которых протекают определённые метаболические процессы^[43][44], например, карбоксисомы^[45]. Кроме того, у бактерий имеется многокомпонентный цитоскелет, который контролирует локализацию нуклеиновых кислот и белков внутри клетки и управляет клеточным делением^[46][47][48].

Многие важные биохимические реакции, такие как образование АТФ, происходят за счёт градиента концентрации определённых ионов по разные стороны мембраны, что создаёт разность потенциалов, как в батарейке. Поскольку у бактерий нет мембранных органелл, такие реакции (например, перенос электронов) протекают при участии мембраны бактериальной клетки, обращённой во внешнюю среду в случае грамположительных бактерий или в периплазматическое пространство в случае грамотрицательных бактерий^[49]. Однако у многих фотосинтезирующих бактерий мембрана образует многочисленные складки, которые заполняют почти всё внутреннее пространство клетки^[50]. На этих складках располагаются светопоглощающие комплексы, однако у некоторых бактерий, например, зелёных серных бактерий, светопоглощающие комплексы находятся внутри особых мембранных пузырьков — хлоросом^[51].

У большинства бактерий нет ядра, окружённого мембранами, и их генетический материал, в большинстве случаев представленный единственной кольцевой молекулой ДНК^[en], находится в цитоплазме в составе нуклеоида, имеющего неправильную форму^[52]. Нуклеоид содержит не только геномную ДНК, но также взаимодействующие с ней белки и РНК. Как все живые организмы, бактерии имеют рибосомы, которые обеспечивают синтез белков, однако размеры и структура рибосом бактерий отличаются от таковой у рибосом архей и эукариот^[53].

У некоторых бактерий в цитоплазме имеются гранулы, запасающие питательные вещества, такие как гликоген^[54], полифосфат^[55], сера^[56] или полигидроксиалканоаты^[57]. Ряд бактерий, например, фотосинтезирующие цианобактерии, имеют газовые вакуоли, с помощью которых они регулируют свою плавучесть, благодаря чему могут перемещаться между слоями воды с разным содержанием питательных веществ и уровнем освещённости^[58].

Внеклеточные структуры[править | править код]

Поверх мембраны бактериальной клетки располагается клеточная стенка. Клеточная стенка бактерий состоит из пептидогликана, также известного как муреин, который состоит из полисахаридных цепочек, связанных пептидными линкерами из D-аминокислот^[59]. По химическому составу бактериальная клеточная стенка отличается от клеточной стенки растений и грибов, у которых она состоит из целлюлозы и хитина соответственно^[60]. Клеточная стенка архей также не содержит пептидогликана. Клеточная стенка жизненно необходима для многих видов бактерий, и некоторые антибиотики, такие как пенициллин, подавляют биосинтез пептидогликана и тем самым убивают бактерию^[60].

В широком смысле по составу клеточной стенки бактерий принято делить на грамположительные и грамотрицательные. Название этих типов связано с их дифференциальной окраской по методу Грама, который долгое время используется для классификации бактерий^[61]. У грамположительных бактерий имеется толстая клеточная стенка, состоящая из многих слоёв пептидогликана и тейхоевых кислот. У грамотрицательных бактерий, напротив, клеточная стенка значительно тоньше и включает всего лишь несколько слоёв пептидогликана, а поверх неё залегает вторая мембрана, содержащая липополисахариды и липопротеины. Большинство бактерий грамотрицательны, и только фирмикуты и актинобактерии грамположительны (ранее они были известны как грамположительные бактерии с низким GC-составом и грамположительные бактерии с высоким GC-составом соответственно)^[62]. Различия между грамположительными и грамотрицательными бактериями могут обусловливать различную чувствительность к антибиотикам. Например, ванкомицин эффективен только против грамположительных бактерий и не действует на грамотрицательные бактерии^[63]. У некоторых бактерий строение клеточной стенки не соответствует в строгом смысле ни грамположительному, ни грамотрицательному типу. Например, у микобактерий имеется толстый слой пептидогликана, как у грамположительных бактерий, который покрыт внешней мембраной, как у грамотрицательных бактерий^[64].

У многих бактерий клетка покрыта так называемым S-слоем, состоящим из плотно уложенных молекул белков^[65]. S-слой обеспечивает химическую и физическую защиту клетки и может выступать в роли макромолекулярного диффузионного барьера. Функции S-слоя разнообразны, но плохо изучены, однако известно, что у Campylobacter он выступает фактором вирулентности, а у Geobacillus stearothermophilus^[en] он содержит поверхностные ферменты^[66].

Электронная микрофотография Helicobacter pylori, на клеточной поверхности располагается множество жгутиков

У многих бактерий имеются жгутики, представляющие собой плотные белковые структуры около 20 нм в диаметре и до 20 мкм в длину. Они обеспечивают подвижность клеток и по строению и механизму работы не имеют ничего общего с эукариотическими жгутиками. Движение жгутиков бактерий происходит за счёт энергии, которая высвобождается при движении ионов по электрохимическому градиенту через клеточную мембрану^[67].

Нередко клетки бактерий покрыты фимбриями, которые представляют собой белковые филаменты, достигающие 2—10 нм в диаметре и до нескольких мкм в длину. Они покрывают всю поверхность бактериальной клетки и в электронный микроскоп выглядят как волоски. Предполагается, что фимбрии участвуют в прикреплении клеток бактерий к различным поверхностям и друг к другу, а у многих патогенных бактерий они являются факторами вирулентности^[68]. Пили — это клеточные белковые прида

ru.wikipedia.org

Царство бактерий. Все о биологии

В биологии все живые организмы классифицируют по определённым признакам. Уже в древнем мире было принято делить всех существ на планете на растения и животных. При этом наши предки даже не догадывались о том, насколько много их на планете. Впоследствии все живые организмы были разделены на пять групп, которые назвали царствами: животные, растения, грибы, бактерии и вирусы.

Молочнокислые бактерии, или лактобактерии

Бактерии(от греческого «bakterion» — палочка) — группа мельчайших микроорганизмов, чаще всего одноклеточных. Впервые бактерии разглядел в свой микроскоп голландский натуралист Антони ван Левенгук в 1676 году. Однако название «бактерии» появилось лишь в 1828 году. В 50-х годах XIXвека Л.Пастер открыл болезнетворные свойства бактерий и положил начало их отдельному изучению. Изобретение мощных электронных микроскопов в 30-е годы прошлого столетия позволило учёным узнать больше о бактериях. В 1977 их даже разделили на два царства: архебактерий и эубактерий. Так как эти два вида достаточно схожи, то часто их объединяют в одно царство.

Бактерии считаются самыми древними существами на Земле. Они образовались более 3,5 млрд лет назад и в течение очень длительного времени (около миллиарда лет) были единственными организмами на нашей планете.

Виды бактерий

Существует несколько сложных классификаций бактерий, в зависимости от различных их характеристик. На Земле их несколько миллионов видов. Бактерий в организме человека в 10 раз больше, чем клеток, а их общий вес составляет около 2,5 кг. Многие из них выполняют жизненно необходимые функции (например, участвуют в пищеварении).

Виды бактерий

Некоторые виды бактерий безвредны, другие вредны лишь в больших количествах, а третьи вызывают опасные болезни. Большинство бактерий живут лишь в строго определённых условиях и сразу же погибают, попадая под воздействие солнечных лучей, высокой или низкой температуры и так далее.

Подавляющее большинство бактерий одноклеточны. Но даже по форме клеток они существенно отличаются друг от друга. Клетки бактерий бывают шаровидными (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты) и другие.

Бактерия хеликобактер пилори быстро перемещается благодаря своим жгутикам

Есть подвижные и неподвижные бактерии. Среди подвижных одни свободно плавают при помощи специальных хвостиков — жгутиков, а другие просто скользят за счет волнообразных сокращений собственного тела.

Преобразование необходимых для жизни бактерий веществ происходит подобно аналогичным процессам в других живых организмах (за исключением некоторых особенностей). По способу их получения бактерии отличаются: часть из них способна синтезировать органические вещества из неорганических соединений (подобно растениям), другие же питаются готовыми органическими веществами (как животные и грибы). Бактерии размножаются лишь поперечным делением или почкованием.

Деление бактерии

Бактерии почвы

В почве содержится огромное количество бактерия. Одни из них, называемые бактериями разложения, принимают участие в разложении мертвых растений и животных Эта функция может показаться тебе весьма неприятной, но именно бактерии выполняют эту грязную, но важную для живых существ работу! Еще один очень полезный вид почвенных бактерий — клубеньковые. Они обогащают почву азотом, а потом помогают растениям его усваивать.

Бактерии в пище

Бактерии есть и в продуктах питания, но это полезные бактерии. Они участвуют в производстве сыров, соления квашеных и кисломолочных продуктов (кефира, сметаны, йогурта, простокваши и т.д.).

Бактерии в живом организме

Организм каждого человека представляет собой очень сложный биологический механизм, который работает по собственным законам. Человеческий организм населен огромным количеством бактерий. Ученые подсчитали, что их общий вес составляет от 1,5 до 2,5 кг! Живут бактерии в желудочно-кишечном тракте, рту, носовой полости и на коже. Основная цель бактерий заключается в создании в органах человека такой среды, в которой вредные микробы не могут выжить. Именно поэтому болезнетворные микробы, попадая, например, на кожу, в нос, рот или желудочно-кишечный тракт, погибают, так как среда, созданная полезными бактериями, является для них смертельной.

Самая важная функция бактерий — расщепление и переваривание пищи. Микроорганизмы, находящиеся на коже человека, можно назвать биологическим щитом, который не позволяет вредным бактериям повредить кожные покровы и проникнуть внутрь организма. А еще существуют бактерии, которые помогают нашей иммунной системе защищать нас от некоторых возбудителей болезней.

В организме животных также находится огромное количество полезных бактерий. Например, в желудке коровы живут специальные бактерии, помогающие ей расщеплять целлюлозу — вещество, которое в большом количестве содержится в растениях. Благодаря особым бактериям пищеварительного тракта коровы целлюлоза расщепляется на жирные кислоты, из которых животное получает необходимую ему энергию. Представь: если бы в организме человека были такие бактерии, мы могли бы питаться только растениями и вообще не нуждаться в другой пище!

Строение бактерий

Бактерия покрыта прочной оболочкой — клеточной стенкой. Этот орган во многом похож на клеточную стенку растений. Основная его функция — защита бактерии от внешних воздействий и придание ей определенной формы. Очень часто над клеточной стенкой образуется дополнительный защитный слой — капсула, которая предохраняет бактерию от высыхания.

Строение бактерии

На поверхности некоторых бактерий находятся жгутики или короткие ворсинки, которые помогают этим организмам двигаться.

Внутри клетка заполнена цитоплазмой. Ядра у бактерий нет, его место занимает особое вещество — ДНК, которое несет генетическую информацию клетки. Рибосомы, находящиеся в цитоплазме, выполняют функцию формирования молекул белка.

Бактерии и вирусы: в чем разница?

Бактерии — это одноклеточные существа, в изобилии существующие в любой точке нашей планеты, включая и живые организмы. По своей природе они могут быть как «хорошими», так и «плохими», т.е. приносить либо пользу, либо вред другим организмам Вирусы — самые маленькие из всех известных существ. Они в десятки или сотни раз меньше бактерий.

Бактерии и вирусы

Вирус считается биклеточным организмом: для поддержания жизни ему нужно любое живое существо. Вирусы используют чужой организм например человеческий, в качестве хозяина. Это означает, что вирус вторгается в клетку тела человека и использует ее для собственного размножения. Так образуются сотни новых вирусов, которые распространяются по всему телу и могут инфицировать любой орган человека.

Но при этом они наносят вред живому организму, так как, внедрившись в чужую клетку, заставляют ее генетический материал работать только на собственное воспроизводство.

Вне клетки другого организма вирусы теряют жизнеспособность. Покинув клетку хозяина, они остаются в живых в течение очень короткого времени: например, продолжительность существования вируса гепатита С составляет 4 дня.

Бактерии, в отличие от вирусов, могут жить и размножаться как в теле человека, так и в окружающей среде. Они обитают абсолютно везде, и большинство из них не вызывает никаких заболеваний.

Бактерии размножаются путем деления.

При благоприятных условиях (подходящая температура и наличие питания) некоторые бактерии могут делиться каждые 20 минут.

Как распространяются бактерии и вирусы?

Несмотря на многочисленные различия, способы распространения вирусов и бактерий приблизительно одинаковы:

1. Во время кашля и чихания.
2. При рукопожатиях и прикосновении к различным предметам
3. При прикосновении к пище грязными руками.
4. В случае употребления испорченных продуктов.
5. Через кровь и слюну.

Можно ли избежать заражения?

Да, в большинстве случаев заражения можно избежать. И здесь самую важную роль играет личная гигиена. Необходимо чаще мыть руки и закрывать рот салфеткой во время кашля и чихания.

Нельзя оставлять без внимания даже незначительные порезы или ссадины.

А для того чтобы не возникло нагноение, их обязательно нужно обработать антисептическими препаратами и, если есть необходимость, заклеить специальным пластырем.

Чтобы избежать попадания микробов в желудочно-кишечный тракт, необходимо тщательно мыть овощи и фрукты перед едой, питаться только свежими продуктами. А летом — вовремя убирать пищу в холодильник, так как в тепле бактерии размножаются особенно быстро.

Защита от чужеродных бактерий

Если внешний бактериологический щит организма не смог справиться с возложенными на него функциями, то в бой с инфекциями вступают фагоциты. Эти особые клетки, свойственные организму человека и животных, защищают его от различных чужеродных частиц (бактерий и вирусов). Фагоциты настолько умны, что могут распознавать вредные для организма микробы, а затем поглощать их.

Ученые делят фагоциты на профессиональные и непрофессиональные. Основное различие между ними заключается в том, что на поверхности профессиональных фагоцитов находятся специальные частицы — рецепторы, которые в состоянии обнаружить чужеродные частицы. К профессиональным фагоцитам относятся макрофаги. Эти клетки способны захватить и переварить бактерии, остатки мертвых клеток и прочие вредные для организма человека и животных частицы.

Захват макрофагом вируса

Однако для полного уничтожения чужеродных частиц одного фагоцитоза недостаточно. Активное участие в борьбе с бактериями и вирусами принимают и антитела, выработка которых начинается благодаря присутствию макрофагов. Именно макрофаги захватывают чужеродные частицы и делят их на части. Затем в борьбу с этими разделенными частичками вступают еще одни клетки — лимфоциты, которые способны выделять в кровь антитела. В свою очередь, антитела, связываясь с вирусами и бактериями, препятствуют их размножению.

Открытие явления фагоцитоза принадлежит русскому биологу, одному из основателей иммунологии, И.И. Мечникову.

И.И. Мечников

В ходе многочисленных исследований он наблюдал, как особые клетки защищают организм от инфекций. Свои первые опыты ученый проводил с личинками морских звезд.

Шипы мандаринового дерева, которые он воткнул в личинки, спустя некоторое время были окружены подвижными клетками, поглотившими занозы. Несколько позже Мечников проводил опыты с дафниями — небольшими прозрачными ракообразными. Грибные споры, попавшие на поверхность дафний, в конце концов были уничтожены ими.

В 1908 г. за исследования в области иммунологии и развитие теории фагоцитоза ученый был удостоен Нобелевской премии.

Поделиться ссылкой

sitekid.ru

Царство бактерии — общая характеристика. Доклад о бактериях

Бактерии — одни из самых древних организмов на Земле. Несмотря на простоту своего строения, они живут во всех возможных средах обитания. Больше всего их насчитывается в почве (до нескольких миллиардов бактериальных клеток на 1 грамм почвы). Много бактерий в воздухе, воде, пищевых продуктах, внутри тел и на телах живых организмов. Бактерии были обнаружены в тех местах, где другие организмы жить не могут (на ледниках, в вулканах).

Обычно бактерия — это одна клетка (хотя бывают колониальные формы). Причем эта клетка очень мелкая (от долей мкм до нескольких десятков мкм). Но главной особенностью бактериальной клетки является отсутствие клеточного ядра. Другими словами, бактерии принадлежат прокариотам .

Бактерии бывают подвижными и неподвижными. В случае неподвижных форм передвижение осуществляется с помощью жгутиков. Их может быть несколько, а может быть только один.

Клетки разных видов бактерий могут сильно отличаться между собой по форме. Бывают шаровидные бактерии (кокки ), палочковидные (бациллы ), похожие на запятую (вибрионы ), извитые (спирохеты, спириллы ) и др.

Строение бактериальной клетки

У клеток многих бактерий имеется слизистая капсула . Она выполняет защитную функцию. В частности, защищает клетку от высыхания.

Как и у клеток растений, у бактериальных клеток есть клеточная стенка . Однако, в отличие от растений, ее строение и химический состав несколько иной. Клеточная стенка состоит из слоев сложного углевода. Ее строение таково, что позволяет проникать различным веществам внутрь клетки.

Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембра н а .

Бактерии относятся к прокариотам, так как в их клетках нет оформленного ядра. Они не имеют и хромосом, характерных для клеток эукариот. В состав хромосомы входит не только ДНК, но и белок. У бактерий же их хромосома состоит только из ДНК и представляет собой кольцевую молекулу. Такой генетический аппарат бактерий называется нуклеоид . Нуклеоид находится прямо в цитоплазме, обычно в центре клетки.

У бактерий нет настоящих митохондрий и ряда других клеточных органелл (комплекса Гольджи, эндоплазматической сети). Их функции выполняют

hvaro.ru

Читать книгу Биология. Многообразие живых организмов. Бактерии, грибы, растения. 7 класс Н. И. Сонина : онлайн чтение

Часть 1. Царство Бактерии

• Подцарство Настоящие бактерии

• Подцарство Архебактерии

• Подцарство Оксифотобактерии

В царство бактерий (от греч. «бактерион» – палочка) объединяют самых древних обитателей нашей планеты, которых в обиходе часто называют микробами. Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал не отделён от цитоплазмы оболочкой, – другими словами, они лишены оформленного ядра. По размерам большинство из них значительно крупнее вирусов. Царство бактерий на основе важных особенностей жизнедеятельности, и прежде всего обмена веществ, учёные подразделяют на три подцарства: Архебактерии, Настоящие бактерии и Оксифотобактерии.

Изучением строения и особенностей жизнедеятельности микроорганизмов занимается наука микробиология.

Подцарство Настоящие бактерии

Рассмотрим особенности строения бактерий на примере представителей подцарства Настоящие бактерии.

Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, более 3 млрд лет назад. Бактерии микроскопически малы, но их скопления (колонии) нередко видимы невооружённым глазом. По форме и особенностям объединения клеток в группы различают несколько категорий настоящих бактерий. Кокки имеют шарообразную форму; диплококки состоят из попарно сближенных клеток шаровидной формы; стрептококки образованы кокками, сближенными в виде цепочки; сарцины – скопления кокков, имеющие вид плотных пачек; стафилококки – комплекс кокков в виде виноградной грозди. Бациллы, или палочки, – вытянутые в длину бактерии; вибрионы – дугообразно изогнутые бактерии, а спириллы – бактерии с вытянутой, штопорообразно извитой формой и т. д.

На поверхности клеток бактерий часто имеются жгутики – органоиды движения, с помощью которых они передвигаются в жидкой среде. По своей организации они отличаются от жгутиков и ресничек растений и животных. Некоторые бактерии перемещаются «реактивным» способом, выбрасывая в окружающую среду порцию слизи. Клеточная стенка бактерий построена очень своеобразно и включает соединения, не встречающиеся у растений, грибов и животных. Обычно она достаточно прочна, её основу составляет вещество муреин, представляющее собой смесь полисахаридов и белков. Клеточная стенка многих бактерий сверху покрыта слоем слизи. Цитоплазма окружена мембраной, отделяющей её изнутри от клеточной стенки.

Форма бактерий

Расположение жгутиков у бактерий

В цитоплазме бактерий мембран мало, и они представляют собой не самостоятельные структуры, а впячивания наружной цитоплазматической мембраны. Совсем нет органоидов, окружённых мембраной (митохондрий и пластид). Синтез белков осуществляют рибосомы, имеющие меньший размер, чем у эукариот. Все ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности, рассеяны в цитоплазме или прикреплены к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны.

Обычно бактерии размножаются делением надвое. Вначале клетка удлиняется, в ней происходит удвоение кольцевой хромосомы, постепенно образуется поперечная перетяжка, а затем дочерние клетки расходятся или остаются связанными в характерные группы – цепочки, пакеты и т. д.

В неблагоприятных условиях, например при повышении температуры или высушивании, многие бактерии образуют споры. При этом часть цитоплазмы, содержащая наследственный материал, выделяется и покрывается толстой многослойной капсулой. Клетка как бы высыхает – процессы обмена веществ в ней прекращаются. Споры бактерий очень устойчивы; они могут сохранять жизнеспособность в сухом состоянии многие годы, а также выживать в организме больного человека, несмотря на активное лечение антибиотиками. Споры бактерий распространяются ветром и другими путями. Попадая в благоприятные условия, спора преобразуется в активную бактериальную клетку.

Схема спорообразования

Размножение бактериальной клетки делением надвое

Для получения энергии разные виды бактерий используют различные источники: органические вещества, неорганические соединения или солнечный свет. Большинство бактерий гетеротрофны (от греч. «гетеро» – разнородный и «трофос» – питаю), т. е. питаются готовыми органическими веществами – гниющими остатками организмов или паразитируют в других организмах, в том числе и на человеке. Некоторые колониальные бактерии, клетки которых соединены мостиками, образуют своеобразные нитчатые структуры в виде ловчих сетей. Передвигаясь, такая колония захватывает мелкие живые организмы (бактерий, простейших и пр.), обволакивает их слизью и переваривает.

Автотрофных бактерий (от греч. «авто» – сам и «трофос» – питаю), которые самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических, немного. Часть из них способна к хемосинтезу – синтезу органических веществ, образующих их тело, из неорганических с помощью энергии окисления неорганических соединений. Другие образуют органические молекулы из неорганических в процессе фотосинтеза, используя энергию солнечного света.

По отношению к кислороду бактерии делятся на аэробов (существующих только в кислородной среде) и анаэробов (существующих в бескислородной среде). Кроме того, известны группы бактерий, живущих как в кислородной, так и в бескислородной среде.

Патогенные бактерии

В природе бактерии распространены чрезвычайно широко. Они населяют почву, играя роль разрушителей органического вещества – остатков погибших животных и растений. Преобразуя органические молекулы в неорганические, бактерии тем самым очищают поверхность планеты от гниющих остатков и возвращают химические элементы в биологический круговорот.

И в жизни человека роль бактерий огромна. Так, получение многих пищевых и технических продуктов невозможно без участия различных бродильных бактерий. В результате жизнедеятельности бактерий получают простоквашу, кефир, сыр, кумыс, а также ферменты, спирты, лимонную кислоту. Процессы квашения пищевых продуктов тоже связаны с бактериальной активностью.

Встречаются бактерии-симбионты (от лат. «сим» – вместе, «биос» – жизнь), которые живут в организмах растений и животных, принося им определённую пользу. Например, клубеньковые бактерии, поселяющиеся в корнях некоторых растений, способны усваивать газообразный азот из почвенного воздуха, превращать его в растворимые соединения и таким образом снабжать эти растения азотом, необходимым для их жизнедеятельности. Отмирая, растения обогащают почву соединениями азота, что было бы невозможно без участия таких бактерий.

Известны хищные бактерии, поедающие представителей других видов прокариот.

Велика и отрицательная роль бактерий. Различные виды бактерий вызывают порчу пищевых продуктов, выделяя в них продукты своего обмена, ядовитые для человека. Наиболее опасны патогенные (от греч. «патос» – болезнь и «генезис» – происхождение) бактерии – источник различных заболеваний человека и животных, таких как воспаление лёгких, туберкулёз, ангина, сибирская язва, сальмонеллёз, чума, холера и др. Поражают бактерии и растения.

Бактерии-симбионты образуют клубеньки на корнях растений

Результат деятельности бактерий – разрушителей древесины

Подцарство Архебактерии*

Архебактерии (от греч. «архиос» – древнейший), возможно, древнейшие из ныне живущих прокариот, а следовательно, и из всех других живых организмов; они появились на нашей планете более 3,8 млрд лет назад.

Всего описано немногим более 40 видов архебактерий. Некоторые из них способны обитать в экстремальных условиях.

Среди архебактерий наиболее известны метанообразующие бактерии, которые в результате обмена веществ выделяют горючий газ метан. Значительную часть метана на Земле (10–15×10⁶ т ежегодно) образует только эта группа прокариот. Обитают метанообразующие архебактерии в строго анаэробных условиях: в затопляемых почвах, болотах, иле водоёмов, очистных сооружениях, рубце жвачных.

Другая группа архебактерий – так называемые галобактерии – организмы, способные к росту при очень высокой концентрации солей. Они живут в солёных озёрах.

Среди архебактерий есть и такие, которые окисляют серу и её неорганические соединения с образованием серной кислоты и поэтому могут быть причиной разрушения каменных и бетонных сооружений, коррозии металлов и др.

Галобактерии

Галобактерии живут в солёных отложениях Мёртвого моря

Серобактерии

Метанообразующие архебактерии обитают в болотах

Подцарство Оксифотобактерии*

Подцарство включает несколько групп бактерий, в частности отдел цианобактерий, нередко называемых синезелёными водорослями. Они очень широко распространены по всему миру. Известно около 2 тыс. видов цианобактерий. Это древние организмы, возникшие около 3 млрд лет назад. Предполагается, что изменения в составе древней атмосферы Земли и обогащение её кислородом связаны с фотосинтетической активностью цианобактерий.

Клетки цианобактерий, по форме округлые, эллиптические, цилиндрические, бочонковидные или иные, могут оставаться одиночными, объединяться в колонии, образовывать многоклеточные нити. Часто они выделяют слизь в виде толстого чехла, окружённого у некоторых форм плотной оболочкой. У некоторых видов нити ветвятся и местами образуют многорядные слоевища. Нитчатые формы цианобактерий, помимо обычных клеток, имеют такие, которые способны усваивать азот атмосферного воздуха, переводя его в состав различных растворимых неорганических веществ. Эти клетки снабжают соединениями азота прочие клетки нити. Жгутиков цианобактерии, в отличие от настоящих бактерий, никогда не имеют. Размножаются цианобактерии обычно путём деления клетки надвое, полового процесса у них нет.

Разные формы цианобактерий

Цианобактерии и архебактерии в горячем источнике

Цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах

Цианобактерии образуют зелёные пятна на камнях

Большинство цианобактерий – автотрофные организмы и могут синтезировать все вещества клетки за счёт энергии света. Однако они способны и к смешанному типу питания.

Часто цианобактерии вступают в симбиоз с другими организмами. А в симбиозе с грибами образуют такие организмы, как лишайники.

Большинство видов населяют пресноводные бассейны, немногие живут в морях. При массовом размножении цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах, что отрицательно сказывается на жизни обитателей водоёма, так как многие цианобактерии в процессе жизнедеятельности выделяют ядовитые вещества. Кроме того, из-за массовой гибели цианобактерий вода начинает загнивать, появляется неприятный запах. Пить воду из таких водоёмов нельзя. На суше цианобактерии живут в почве, образуют характерные зелёные налёты на камнях и коре деревьев.

Виды рода анабена искусственно разводят в тропиках на рисовых полях для обогащения почвы соединениями азота. Благодаря азотфиксирующим свойствам этой бактерии, обитающей в полостях листьев водного папоротника азоллы, рис может долго расти на одном и том же месте без внесения удобрений. Некоторые цианобактерии в странах Востока используют в пищу.

Микрофотографии различных цианобактерий

Вопросы и задания

1. Каковы особенности строения бактериальной клетки? Какие химические вещества образуют тело бактерий?

2. Назовите основные формы бактериальных клеток.

3. Как перемещаются бактерии?

4. Используя материал учебника, составьте таблицу и внесите в неё группы бактерий и способы получения ими энергии.

5. Встречаются ли среди бактерий хищники?

6. Какую систематическую группу образуют архебактерии?

7. Какие организмы называют аэробами? Почему? В чём их отличия от анаэробов?

8. Перечислите особенности строения клеток цианобактерий.

9. Как размножаются бактерии?

10. Как вы думаете, почему бактерии считают наиболее древними организмами?

11. Обсудите в классе, как можно предотвратить цветение водоёмов.

12. Составьте развёрнутый план параграфа.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылки

1. http://artsiz.ucoz.ua/publ/shkolnikam_na_zametku/prokarioty/2-1-0-1 (Общая характеристика прокариот)

2. http://www.worldofnature.ru/dia/?act=viewcat&cid=578 (Прокариоты: информация и иллюстрации)

Бактерии – микроскопические одноклеточные организмы, не имеющие ядра. По форме делятся на кокки, бациллы, вибрионы, спириллы и др. Большинство прокариотических организмов питается отмершими остатками организмов, но встречаются паразиты, симбионты, хищники и автотрофы. Многие бактерии способны усваивать азот из воздуха. Бактерии обеспечивают процесс брожения, в результате которого человек получает многие полезные продукты питания. Ряд патогенных бактерий вызывает тяжёлые заболевания человека и животных.

Часть 2. Царство Грибы

• Отдел Хитридиомикота

• Отдел Зигомикота

• Отдел Аскомикота, или Сумчатые грибы

• Отдел Базидиомикота

• Группа Несовершенные грибы

• Отдел Оомикота

• Группа Лишайники

Современные биологи относят грибы к самостоятельному царству организмов, которые существенно отличаются от растений и животных.

Изучением царства грибов, включающего не менее 100 тыс. видов, занимается наука микология (от греч. «микос» – гриб, «логос» – учение).

Учёные полагают, что грибы представляют собой сборную группу организмов, имеющих различное происхождение. Не исключено, что грибы – одни из первых эукариот, однако их ранняя история практически неизвестна. Подавляющее большинство современных грибов обитает на суше. Однако древнейшие грибы, очевидно, были пресноводными или морскими организмами.

Грибы лишены пигмента, обеспечивающего фотосинтез, – хлорофилла и являются гетеротрофами. Некоторые свойства грибов сближают их с животными: в качестве запасного питательного вещества они накапливают в клетках гликоген, а не крахмал, как растения; в состав клеточной оболочки входит хитин, сходный с хитином членистоногих; в качестве продукта азотистого обмена веществ образуют мочевину. С другой стороны, по способу питания (путём всасывания, а не заглатывания пищи), по неограниченному росту и неподвижности они напоминают растения.

Отличительный признак грибов – строение их вегетативного тела. Это грибница, или мицелий, состоящий из тонких ветвящихся нитевидных трубочек – гиф.

Шляпочные грибы

Грибы по строению разнообразны и широко распространены в различных местах обитания. Их размеры колеблются в широких пределах: от микроскопически малых (одноклеточные формы – дрожжи) до крупных экземпляров, тело которых в диаметре достигает полуметра и более (это, например, крупные шаровидные дождевики, а также съедобные грибы – белый, подберёзовик и др.).

Грибница, или мицелий, обладает огромной площадью поверхности, через которую поглощает питательные вещества. Часть грибницы, расположенная в почве, носит название почвенной грибницы. Наружная часть – то, что мы обычно называем грибом, – тоже состоит из гиф, но очень плотно переплетённых. Это – плодовое тело гриба. На нём формируются органы размножения.

У большинства грибов мицелий разделён перегородками на отдельные клетки. В перегородках имеются поры, через которые сообщается цитоплазма соседних клеток. Объединяясь в пучки, гифы образуют крупные тяжи, иногда достигающие в длину нескольких метров. Такие тяжи выполняют, в частности, проводящую функцию. В ряде случаев плотные переплетения гиф образуют утолщения, богатые запасными питательными веществами, обеспечивают выживание гриба в неблагоприятных условиях, когда основная часть грибницы погибает. Из них в подходящих для существования условиях вновь развивается мицелий.

Строение гриба

Грибная клетка, как правило, имеет хорошо выраженную клеточную стенку. В цитоплазме расположено значительное число рибосом и митохондрий, аппарат Гольджи развит слабо. В вакуолях часто можно обнаружить гранулы белков. Большое количество включений представлено гранулами гликогена и каплями жира. Наследственный, или генетический, аппарат клетки сосредоточен в ядрах, число которых колеблется от одного до нескольких десятков.

Некоторые одноклеточные грибы, например дрожжи, имеют тело, образованное одной почкующейся клеткой. Если отпочковавшиеся дочерние клетки не расходятся друг от друга, образуется мицелий, состоящий из нескольких клеток.

Грибы размножаются в основном бесполым путём – спорами либо вегетативно – частями мицелия. Споры развиваются на специализированных гифах – спорангиеносцах, поднимающихся над почвой или другими субстратами. Имеется также половое размножение.

Облако спор, образованных грибами

Гифы грибов в почве

Схема строения клетки гриба

Между корнями деревьев и грибницей некоторых грибов устанавливается тесная связь, полезная как грибу, так и растению, – возникает симбиоз. Нити грибницы оплетают корень и даже проникают внутрь его, образуя микоризу (от греч. «микос» – гриб и «риза» – корень). Грибница поглощает из почвы воду и растворённые минеральные вещества, которые поступают из неё в корни деревьев. Таким образом, грибница может частично заменять деревьям корневые волоски. Из корней растения грибница, в свою очередь, получает органические вещества, необходимые ей для питания и образования плодовых тел.

В хозяйственной деятельности человека грибы играют и положительную, и отрицательную роль. Большое значение в пищевой промышленности имеют дрожжи, вызывающие процесс брожения. Многие грибы образуют биологически активные вещества, ферменты, органические кислоты. Их используют в микробиологической промышленности для производства лимонной и других органических кислот, а также ферментов и витаминов. Ряд видов, например спорынью, чагу, используют в качестве сырья для получения лекарственных препаратов.

Грибы традиционно употребляют в пищу. На территории нашей страны встречается свыше 150 видов съедобных грибов, но широко используется лишь несколько десятков.

Известны грибы – возбудители заболеваний человека, например микоза стоп и кистей, ногтей. Некоторые грибы служат причиной болезней домашних животных, нанося вред животноводству. Пример такого грибкового заболевания – стригущий лишай. Многие грибы вызывают болезни растений – трутовики на деревьях, спорынья злаков и др.

Половое размножение базидиомицетных грибов

Возбудители – грибы хитридиомикота

Спорангии со спорами

В царство грибов микологи включают несколько отделов: Хитридиомикота, Зигомикота, Оомикота, Аскомикота и Базидиомикота. Наиболее крупные из них – Аскомикота и Базидиомикота.

Отдельную группу образуют Несовершенные грибы, которые размножаются только бесполым путём или вегетативно и никогда не образуют плодовых тел.

Отдел Хитридиомикота*

Мицелий у большинства представителей отдела Хитридиомикота отсутствует. Это преимущественно одноклеточные и микроскопические формы, и тело их, как и многих других внутриклеточных паразитов, живущих в цитоплазме клеток хозяина, представлено голой цитоплазматической массой. Они обычно тесно связаны с водной средой. Многие из них паразитируют на водорослях, высших водных растениях, других водных грибах, а также на беспозвоночных животных. Некоторые виды паразитируют на корнях высших наземных растений, главным образом во влажной почве. Значительно меньшая часть видов хитридиомикота развивается на растительных остатках и трупах животных.

Отдел Зигомикота

Почти все представители этого отдела – одноклеточные организмы, ведущие наземный образ жизни. Среди них есть и виды, разлагающие органические остатки, и паразиты высших грибов, насекомых, других животных и человека.

Наиболее широко известен род Мукор. Мукоровые грибы питаются на навозе, за счёт растительных остатков; некоторые паразитируют на животных, растениях и человеке. Именно мукоровые грибы образуют белый или серый налёт (плесень) на пищевых продуктах: хлебе, варенье, овощах.

Пилобол на навозе

Мукор на хлебе

Мортирелла

Отдел Аскомикота, или Сумчатые грибы

Аскомикота – один из наиболее обширных отделов (около 30 тыс. видов). Своё название они получили благодаря образованию замкнутых структур – сумок (асок), содержащих споры. К отделу Аскомикота относят, в частности, дрожжи, представленные одиночными почкующимися клетками, многочисленные многоклеточные грибы с крупными плодовыми телами, например сморчки́ и строчки́.

Представители аскомикота широко распространены во всех природных зонах и регионах. По способу питания это гетеротрофы, обитают они в почве, лесной подстилке, на различных растительных субстратах и питаются гниющими остатками. Одни виды аскомикота развиваются на субстратах животного происхождения, другие участвуют в разложении растительных остатков, содержащих целлюлозу, до неорганических молекул.

Многие виды аскомикота образуют вещества, применяемые в медицине для лечения инфекционных заболеваний (антибиотики), ферменты, органические кислоты и используются для их промышленного получения.

Широко используемая человеком группа из отдела Аскомикота – дрожжи. Важно отметить, что среди дрожжей нет видов, образующих токсические для человека вещества. При порче пищевых продуктов, вызываемой дрожжами, меняются вкус и внешний вид, но не накапливаются вредно действующие вещества, как это отмечается у ядовитых грибов и бактерий. Пекарские дрожжи существуют только в культуре. Они представлены сотнями рас: винными, хлебопекарными, пивными и спиртовыми.

Сумка (аска) со спорами

Дрожжи

Большой практический интерес представляют виды рода Спорынья. Большинство из них паразитирует на злаках. На поражённых спорыньёй колосьях злаков хорошо заметны склероции – плотные сплетения гиф, имеющие вид рожков чёрно-фиолетового цвета. Склероции зимуют в почве, куда они попадают с культурных злаков при уборке урожая или с дикорастущих растений, встречающихся по краям полей. Весной склероции прорастают плотными сплетениями гиф, по периферии которых образуются плодовые тела. В них формируются споры, заражающие злаки в период цветения.

Клетки спорыньи содержат высокотоксичные (ядовитые) вещества, что может вызвать отравление при их попадании в муку или в корм для животных. Вещества, выделяемые из спорыньи, широко применяют в современной медицине для лечения сердечно-сосудистых, нервных и других заболеваний. Особенно эффективны они в акушерско-гинекологической практике.

Некоторые представители аскомикота, например сморчки и трюфели, съедобны.

Спорынья

Сморчок

Строчок

Трюфели

iknigi.net