Бактерии

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 мембрана.

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 впячивания клеточной цитоплазматической мембраны. Такие впячивания называются мезосомами.

В цитоплазме есть рибосомы, а также различные органические включения: белки, углеводы (гликоген), жиры. Также клетки бактерий могут содержать различные пигменты. В зависимости от наличия тех или иных пигментов или их отсутствия, бактерии могут быть бесцветными, зелеными, пурпурными.

Питание бактерий

Бактерии возникли на заре формирования жизни на Земле. Именно они «открыли» различные способы питания. Лишь потом, с усложнением организмов, четко выделились два крупных царства: Растения и Животные. Они отличаются между собой в первую очередь по способу питания. Растения являются автотрофами, а животные — гетеротрофами. У бактерий же встречаются оба типа питания.

Питание — это способ получения клеткой или организмом необходимых органических веществ. Их можно получить из вне или синтезировать самостоятельно из неорганических веществ.

Автотрофные бактерии

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Процесс синтеза требует энергии. В зависимости от того, откуда автотрофные бактерии получают эту энергию их делят на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.

Фотосинтезирующие бактерии используют энергию Солнца, улавливая его излучение. В этом они сходны с растениями. Однако, если у растений в процессе фотосинтеза выделяется кислород, то у большинства фотосинтезирующих бактерий он не выделяется. То есть бактериальный фотосинтез анаэробен. Также зеленый пигмент бактерий отличается от аналогичного пигмента растений и называется бактериохлорофиллом. У бактерий нет хлоропластов. В основном фотосинтезирующие бактерии обитают в водоемах (пресных и соленых).

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию различных химических реакций. Энергия выделяется не во всех реакциях, а только в экзотермических. Некоторые такие реакции протекают в бактериальных клетках. Так в нитрифицирующих бактериях протекает реакция окисления аммиака в нитриты и нитраты. Железобактерии окисляют закисное железо в окисное. Водородные бактерии окисляют молекулы водорода.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Поэтому вынуждены получать их из окружающей среды.

Бактерии, питающиеся органическими остатками других организмов (в том числе мертвыми телами), называются бактериями-сапрофитами. По-другому их называют бактериями гниения. Таких бактерий много в почве, где они разлагают перегной до неорганических веществ, которые впоследствии используются растениями. Молочнокислые бактерии питаются сахарами, превращая их в молочную кислоту. Маслянокислые бактерии разлагают органические кислоты, углеводы, спирты до масляной кислоты.

Клубеньковые бактерии живут в корнях растений и питаются за счет органических веществ живого растения. Однако они связывают азот из воздуха и обеспечивают им растение. То есть в данном случае имеет место симбиоз. Другие гетеротрофные бактерии-симбионты обитают в пищеварительном аппарате животных, помогая переваривать пищу.

Существует много бактерий-паразитов. Такие бактерии живут в других живых организмах, питаются за их счет и наносят вред организму-хозяину.

Дыхание бактерий

В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ с высвобождением энергии. Эта энергия в последствии тратится на различные процессы жизнедеятельности (например, на движение).

Эффективным способом получения энергии является кислородное дыхание. Однако некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Таким образом, существуют аэробные и анаэробные бактерии.

Аэробным бактериям необходим кислород, поэтому они обитают в местах, где он есть. Кислород участвует в реакции окисления органических веществ до углекислого газа и воды. В процессе такого дыхания бактерии получают относительно большое количество энергии. Такой способ дыхания характерен для подавляющего числа организмов.

Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде для дыхания, поэтому могут обитать в бескислородной среде. Энергию они получают за счет реакции брожения. Данный способ окисления малоэффективен.

Размножение бактерий

В большинстве случаев для бактерий характерно размножение путем деления их клетки надвое. Перед этим происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Каждая дочерняя клетка получает одну из этих молекул и, следовательно, является генетической копией материнской клетки (клоном). Таким образом, для бактерий характерно бесполое размножение.

В благоприятных условиях (при достаточном количестве питательных веществ и благоприятных условиях окружающей среды) бактериальные клетки делятся очень быстро. Так от одной бактерии за сутки могут образоваться сотни миллионов клеток.

Хотя бактерии размножаются бесполым путем, в ряде случаев у них наблюдается так называемый половой процесс, который протекает в форме конъюгации. При конъюгации две разные бактериальные клетки сближаются, между их цитоплазмами устанавливается связь. Части ДНК одной клетки переходят во вторую, а части ДНК второй клетки — в первую. Таким образом, при половом процессе у бактерий происходит обмен генетической информации. Иногда при этом бактерии обмениваются не участками ДНК, а целыми молекулами ДНК.

Споры бактерий

Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий — это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.

При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течении длительного времени и способны переживать очень неблагоприятные условия (крайне высокие и низкие температуры, высыхание).

Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.

Значение бактерий

Огромна роль бактерий в круговороте веществ в природе. В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы. Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород).

Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В нитрифицирующих бактериях протекают реакции, в процессе которых из аммиака образуются нитриты, а из нитритов — нитраты. Клубеньковые бактерии способны усваивать атмосферный азот, синтезируя азотистые соединения. Они живут в корнях растений, образуя клубеньки. Благодаря этим бактериям, растения получают необходимые им азотистые соединения. В основном в симбиоз с клубеньковыми бактериями вступают бобовые растения. После их отмирания почва обогащается азотом. Это нередко используется в сельском хозяйстве.

В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению.

Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии.

В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты.

В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.

Однако бактерии могут приносить и вред. Они не просто портят продукты питания, но своими выделениями делают их ядовитыми.

Существуют бактерии-паразиты. Бактериальными болезнями являются тиф, чума, ангина, туберкулез, столбняк и многие другие. Люди заражают друг друга не только при контакте, но и через воду, окружающие предметы. Споры болезнетворных бактерий могут долго сохранять жизнеспособность, переживать весьма неблагоприятные условия. Поэтому проводятся различные мероприятия, направленные на уничтожение болезнетворных бактерий и их спор: химическая и ультрафиолетовая обработка помещений, проветривание, пастеризация, кипячение, стерилизация. От многих бактериальных болезней уже изобретены предохранительные прививки. Однако главной защитой является личная гигиена.

Источник:
http://biology.su/bacteria

Бактерии: что это такое, где находятся и как устроены. Польза и вред бактерий

Кроме привычного нам с вами мира людей, существует такой мир, который нельзя увидеть невооруженным глазом, — мир бактерий. С этих микроорганизмов началась жизнь на планете Земля. Сейчас им отведен целый домен в биологической систематике.

Бактерии — это микроорганизмы, состоящие всего из одной клетки. В некоторых случаях клетки, поделившись, не разделяются друг с другом. Тогда образуются пары (диплококки), цепочки (стрептококки) или целые группы кокков (сарцины). Их размеры составляют несколько микрометров.

Формы бактерий

Для бактерий характерны многие формы: округлые (кокки), палочковидные (бациллы), спиралевидные (спириллы), в виде запятой (вибрионы).

Размножение бактерий

Бактерии имеют свойство очень быстро делиться. Например, в течение 10-11 часов из одной-единственной клетки в благоприятных условиях может образоваться потомство количеством до 4 миллиардов особей.

Где обитают бактерии

Так как бактерии легко адаптируются к условиям окружающей среды, они распространены практически везде. Почва, поверхности, абсолютно все водоемы, радиоактивные отходы, горячие или кислые источники, воздух — трудно найти место, свободное от этих микроорганизмов. Например, в одном грамме почвы находится около 40 миллионов бактерий.

Кроме внешней среды, бактерии еще находятся и внутри живых организмов — это бактерии-паразиты и бактерии-симбионты.

Существует наука, посвященная изучению этих микроорганизмов, — бактериология. До сих пор не описано большинство бактерий, а некоторых из них выращивают в лабораториях для исследований.

Строение клетки бактерий

В отличие от клеток всех живых организмов, клетки бактерий устроены намного проще. Снаружи бактерия окружена клеточной стенкой, которая придает ей форму.

Некоторые виды имеют клеточную стенку, покрытую специальным полужидким материалом, образующим капсулу. Она помогает клетке не высыхать, предохраняет её от механических повреждений и позволяет прикрепляться к различным поверхностям.

Читайте также  Как пить соду для очищения организма - лечебные свойства и противопоказания

После клеточной стенки располагается мембрана, которая помогает бактерии удерживать питательные вещества, воспринимать сигналы из внешней среды, а также защищает от неблагоприятных условий.

Некоторые бактерии неподвижны и могут переноситься потоками воздуха. Другие же имеют специальные жгутики, которые позволяют им довольно быстро передвигаться. Может быть как один жгутик, так и целый пучок этих маленьких нитей, благодаря которым микроорганизмы могут развивать скорость от 1,6 до 12 мм/мин.

Внутри бактериальной клетки находится вязкая прозрачная субстанция — цитоплазма, в которой располагаются питательные вещества и некоторые включения, необходимые для жизни бактерий.

Бактериальные клетки — это единственные клетки, которые лишены ядра. В связи с этим бактерий относят к безъядерным организмам, или прокариотам. Все живые организмы, включая человека, имеют ядро в каждой клетке, поэтому их называют ядерными, или эукариотами.

Ядро клетки в нашей жизни играет большую роль, ведь именно там заключен наш генетический материал. Но это не значит, что у микроорганизмов нет наследственного материала. В центре каждой бактерии содержится вещество, которое несет в себе наследственную информацию, — нуклеоид. Он заменяет ядро.

Роль бактерий в жизни человека

Нам с самого детства говорят, что бактерии (они же микробы) плохие и всегда нужно стараться от них избавиться. Но так ли это? На самом деле без некоторых бактерий наш организм не может полноценно функционировать.

В организме человека находится от 1,5 до 2,5 кг бактерий. Больше всего их в желудочно-кишечном тракте, на коже, в носоглотке и ротовой полости. Существуют как полезные бактерии — симбионты, так и вредные — паразиты.

Бактерии в желудочно-кишечном тракте выполняют сразу несколько полезных функций:

некоторые виды синтезируют витамины К и группы В;

переваривают растительную пищу: наш организм не в состоянии сам переваривать целлюлозу, которую содержат растения, а бактерии с легкостью ею питаются, тем самым помогая нам;

молочнокислые бактерии вырабатывают молочную кислоту, которая поддерживает оптимальный уровень кислотности.

Кроме организма человека полезные микробы обитают в почве, например, азотфиксирующие бактерии. Благодаря этим маленьким помощникам некоторые виды растений могут усваивать азот из почвы.

Некоторые виды бактерий играют роль санитаров. Они очищают сточные воды, превращая органические вещества в безвредные неорганические. Поэтому их активно применяют в работе очистных сооружений.

Но, конечно, нельзя забывать и об отрицательной роли микроорганизмов. Огромное количество бактерий являются болезнетворными и опасными для людей. Из-за своих микроскопических размеров они переносятся ветром, некоторыми насекомыми (например, мухами), вместе с капельками слюны при чихании и кашле больного человека. Долго сохраняются в пыли и почве.

Бактерии могут проникать в открытые раны. Если рану загрязнить почвой, в которой есть болезнетворные бактерии, то можно подхватить гангрену и столбняк. При ожогах на поврежденной поверхности хорошо размножаются стафилококки и стрептококки, вызывая гнойные воспаления.

Большой бедой в Средних Веках была чума, вызванная бактерией «чумная палочка». Эта болезнь унесла миллионы жизней и оставила свой след в истории мира.

Источник:
http://www.anews.com/p/129962479-bakterii-chto-ehto-takoe-gde-nahodyatsya-i-kak-ustroeny-polza-i-vred-bakterij/

Скорость роста и размножения бактерий и других микроорганизмов зависит от условий окружающей среды. Температура, свет, наличие кислорода, влажность и рН-фактор (уровень кислотности или щелочности) наряду с наличием питания влияют на скорость развития бактерий. Из них особый интерес у техников и инженеров холодильного оборудования вызывает температура. Для каждой разновидности бактерий существует минимальная температура, при которой они могут развиваться. При температуре ниже данного порога бактерии впадают в спячку и не способны к воспроизводству. Точно так же для каждой разновидности бактерий существует порог максимальной температуры. При температуре выше этого предела бактерии разрушаются. Между этими пределами находится оптимальная температура, при которой бактерии размножаются с максимальной скоростью. Оптимальная температура для большинства бактерий, которые питаются пометом животных и мертвой тканью животных и растений (сапрофиты), от 24 до 30°С. Оптимальная температура для большинства бактерий, которые являются причиной инфекций и болезней носителя (патогенные бактерии), около 38°С. В большинстве случаев можно значительно снизить скорость размножения бактерий, если понизить температуру окружающей среды. Наконец, существует несколько разновидностей бактерий, которые лучше всего чувствуют себя при температуре кипения воды, в то время как другие — при температуре ее замерзания.

Дополнение к изложенному выше

Происхождение, эволюция, место в развитии жизни на Земле

Эукариоты возникли в результате симбиогенеза из бактериальных клеток намного позже: около 1,9—1,3 млрд лет назад. Для эволюции бактерий характерен ярко выраженный физиолого-биохимический уклон: при относительной бедности жизненных форм и примитивном строении, они освоили практически все известные сейчас биохимические процессы. Прокариотная биосфера имела уже все существующие сейчас пути трансформации вещества. Эукариоты, внедрившись в неё, изменили лишь количественные аспекты их функционирования, но не качественные, на многих этапах циклов элементов бактерии по-прежнему сохраняют монопольное положение.

Одними из древнейших бактерий являются цианобактерии. В породах, образованных 3,5 млрд лет назад, обнаружены продукты их жизнедеятельности — строматолиты, бесспорные свидетельства существования цианобактерий относятся ко времени 2,2—2,0 млрд лет назад. Благодаря ним в атмосфере начал накапливаться кислород, который 2 млрд лет назад достиг концентраций, достаточных для начала аэробного дыхания. К этому времени относятся образования, свойственные облигатно аэробной Metallogenium.

Появление кислорода в атмосфере нанесло серьёзный удар по анаэробным бактериям. Они либо вымирают, либо уходят в локально сохранившиеся бескислородные зоны. Общее видовое разнообразие бактерий в это время сокращается.

Предполагается, что из-за отсутствия полового процесса, эволюция бактерий идёт по совершенно иному механизму, нежели у эукариот[6]. Постоянный горизонтальный перенос генов приводит к неоднозначностям в картине эволюционных связей, эволюция протекает крайне медленно (а, возможно, с появлением эукариот и вовсе прекратилась), зато в изменяющихся условиях происходит быстрое перераспределение генов между клетками при неизменном общем генетическом пуле.

Из обязательных клеточных структур выделяют три:

  • нуклеоид
  • рибосомы
  • цитоплазматическая мембрана (ЦПМ)

С внешней стороны от ЦПМ находятся несколько слоёв (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол), называемых клеточной оболочкой, а также поверхностные структуры (жгутики, ворсинки). ЦПМ и цитоплазму объединяют вместе в понятие протопласт.

Строение протопласта

Одним из основных отличий клетки бактерий от клетки эукариот является отсутствие ядерной мембраны и, строго говоря, отсутствие вообще внутрицитоплазматических мембран, не являющихся производными ЦПМ. Однако у разных групп прокариот (особенно часто у грамположительных бактерий) имеются локальные впячивания ЦПМ — мезосомы, выполняющие в клетке разнообразные функции и разделяющие её на функционально различные части. У многих фотосинтезирующих бактерий существует развитая сеть производных от ЦПМ фотосинтетических мембран. У пурпурных бактерий они сохранили связь с ЦПМ, легко обнаруживаемую на срезах под электронным микроскопом, у цианобактерий эта связь либо трудно обнаруживается, либо утрачена в процессе эволюции. В зависимости от условий и возраста культуры фотосинтетические мембраны образуют различные структуры — везикулы, хроматофоры, тилакоиды.

Вся необходимая для жизнедеятельности бактерий генетическая информация содержится в одной ДНК (бактериальная хромосома), чаще всего имеющей форму ковалентно замкнутого кольца (линейные хромосомы обнаружены у Streptomyces и Borrelia). Она в одной точке прикреплена к ЦПМ и помещается в структуре, обособленной, но не отделённой мембраной от цитоплазмы, и называемой нуклеоид. ДНК в развёрнутом состоянии имеет длину более 1 мм. Бактериальная хромосома представлена обычно в единственном экземпляре, то есть практически все прокариоты гаплоидны, хотя в определённых условиях одна клетка может содержать несколько копий своей хромосомы, а Burkholderia cepacia имеет три разных кольцевых хромосомы (длиной 3,6; 3,2 и 1,1 млн пар нуклеотидов). Рибосомы прокариот также отличны от таковых у эукариот и имеют константу седиментации 70 S (80 S у эукариот).

Помимо этих структур, в цитоплазме также могут находиться включения запасных веществ.

Клеточная оболочка и поверхностные структуры

У бактерий существует два основных типа строения клеточной стенки, свойственных грамположительным и грамотрицательным видам.

Клеточная стенка грамположительных бактерий представляет собой гомогенный слой толщиной 20—80 нм, построенный в основном из пептидогликана с меньшим количеством тейхоевых кислот и небольшим количеством полисахаридов, белков и липидов (так называемый липополисахарид). В клеточной стенке имеются поры диаметром 1—6 нм, которые делают её проницаемой для ряда молекул.

У грамотрицательных бактерий пептидогликановый слой неплотно прилегает к ЦПМ и имеет толщину лишь 2—3 нм. Он окружён наружной мембраной, имеющей, как правило, неровную, искривлённую форму. Между ЦПМ, слоем пептидогликана и внешней мембраной имеется пространство, называемое периплазматическим, и заполненное раствором, включающим в себя транспортные белки и ферменты.

С внешней стороны от клеточной стенки может находиться капсула — аморфный слой, сохраняющий связь со стенкой. Слизистые слои не имеют связи с клеткой и легко отделяются, чехлы же не аморфны, а имеют тонкую структуру. Однако между этими тремя идеализированными случаями есть множество переходных форм.

Бактериальных жгутиков может быть от 0 до 1000. Возможны как варианты расположения одного жгутика у одного полюса (монополярный монотрих), пучка жгутиков у одного (монополярный перитрих или лофотрихиальное жгутикование) или двух полюсов (биполярный перитрих или амфитрихиальное жгутикование), так и многочисленные жгутики по всей поверхности клетки (перитрих). Толщина жгутика составляет 10—20 нм, длина — 3—15 мкм. Его вращение осуществляется против часовой стрелки с частотой 40—60 об/с.

Помимо жгутиков, среди поверхностных структур бактерий необходимо назвать ворсинки. Они тоньше жгутиков (диаметр 5—10 нм, длина до 2 мкм) и необходимы для прикрепления бактерии к субстрату, принимают участие в транспорте метаболитов, а особые ворсинки — F-пили —нитевидные образования, более тонкие и короткие (3—10 нм х 0, 3—10 мкм), чем жгутики — необходимы клетке-донору для передачи реципиенту ДНК при конъюгации.

Однако были описаны нанобактерии, имеющие размеры меньше «допустимых» и сильно отличающиеся от обычных бактерий. Они, в отличие от вирусов, способны к самостоятельному росту и размножению (чрезвычайно медленным). Они пока мало изучены, живая их природа ставится под сомнение.

При линейном увеличении радиуса клетки её поверхность возрастает пропорционально квадрату радиуса, а объём — пропорционально кубу, поэтому у мелких организмов отношение поверхности к объёму выше, чем у более крупных, что означает для первых более активный обмен веществ с окружающей средой. Метаболическая активность, измеренная по разным показателям, на единицу биомассы у мелких форм выше, чем у крупных. Поэтому небольшие даже для микроорганизмов размеры дают бактериям и археям преимущества в скорости роста и размножения по сравнению с более сложноорганизованными эукариотами и определяют их важную экологическую роль.

Многоклеточность у бактерий

Многоклеточный организм должен отвечать следующим условиям:

  • его клетки должны быть агрегированы,
  • между клетками должно осуществляться разделение функций,
  • между агрегированными клетками должны устанавливаться устойчивые специфические контакты.

Многоклеточность у прокариот известна, наиболее высокоорганизованные многоклеточные организмы принадлежат к группам цианобактерий и актиномицетов. У нитчатых цианобактерий описаны структуры в клеточной стенке, обеспечивающие контакт двух соседних клеток — микроплазмодесмы. Показана возможность обмена между клетками веществом (красителем) и энергией (электрической составляющей трансмембранного потенциала). Некоторые из нитчатых цианобактерий содержат помимо обычных вегетативных клеток функционально дифференцированные: акинеты и гетероцисты. Последние осуществляют фиксацию азота и интенсивно обмениваются метаболитами с вегетативными клетками.

Читайте также  Вильпрафен при уреаплазме: дозировка, схема приема

Размножение бактерий

При делении большинство грамположительных бактерий и нитчатых цианобактерий синтезируют поперечную перегородку от периферии к центру при участии мезосом. Грамотрицательные бактерии делятся путём перетяжки: на месте деления обнаруживается постепенно увеличивающееся искривление ЦПМ и клеточной стенки внутрь. При почковании на одном из полюсов материнской клетки формируется и растёт почка, материнская клетка проявляет признаки старения и обычно не может дать более 4 дочерних. Почкование имеется у разных групп бактерий и, предположительно, возникало несколько раз в процессе эволюции.

У бактерий наблюдается и половое размножение, но в самой примитивной форме. Половое размножение бактерий отличается от полового размножения эукариот тем, что у бактерий не образуются гаметы и не происходит слияния клеток. Однако главнейшее событие полового размножения, а именно обмен генетическим материалом, происходит и в этом случае. Этот процесс называется генетической рекомбинацией. Часть ДНК (очень редко вся ДНК) клетки-донора переносится в клетку-реципиент, ДНК которой генетически отличается от ДНК донора. При этом перенесённая ДНК замещает часть ДНК реципиента. В процессе замещения ДНК участвуют ферменты, расщепляющие и вновь соединяющие цепи ДНК. При этом образуется ДНК, которая содержит гены обеих родительских клеток. Такую ДНК называют рекомбинантной. У потомства или рекомбинантов, наблюдается заметное разнообразие признаков, вызванное смещением генов. Такое разнообразие признаков очень важно для эволюции и является главным преимуществом полового размножения. Известны 3 способа получения рекомбинантов. Это — в порядке их открытия — трансформация, конъюгация и трансдукция.

Источник:
http://www.xiron.ru/content/view/22790/28/

Бактерии — это одноклеточные или объединенные в колонии живые организмы, которые не имеют ядра. Боль­шинство бактерий являются гетеротрофами, но есть и автотрофы. Размножаются делением. При наступлении небла­гоприятных условии некоторые бактерии образуют споры.

Бактерии можно увидеть только в микроскоп, по­этому их называют микроорганизмами. Микроорганизмы изучает наука микробиология. Раздел микробиологии, изу­чающий бактерии, называется бактериологией.

Первым увидел и описал бактерии голландский естествоиспытатель Антони ван Левен­гук (1632-1723). Он научился шлифовать стекла и изготав­ливать линзы. Левенгук изготовил более 400 микроскопов и открыл мир микроскопических организмов — бактерий и протистов.

Когда мы слышим о бактериях, то чаще всего представля­ем себе больное горло или десны, несмотря на то что только небольшая часть бактерий вызывает заболевания. Большин­ство же этих организмов выполняет другие важные функции.

С бактериями мы начинаем контактировать с первых ча­сов жизни. Многие из них постоянно живут на поверхно­сти кожи человека. Еще больше их на зубах, деснах, языке и стенках ротовой полости. Во рту живет больше бактерий, чем людей на Земле! Но самое большое их количество обита­ет в кишечнике — до 5 кг у взрослого человека.

Среда обитания бактерий

Бакте­рии встречаются везде: в воде, почве, воздухе, в тканях рас­тений, телах животных и человека. Они живут там, где на­ходят достаточно пищи, влаги и благоприятную температуру (10-40 °С). Большинству из них необходим кислород. Есть также бактерии, которые живут в горячих источниках (с температурой 60-90 °С), экстремально соленых водоемах, в жерлах вулканов, глубоко в океанах, куда не проникает солнечный свет. Даже в самых холодных регионах (Антарк­тике) и на высоких горных вершинах живут бактерии.

В разных местах встречается различное количество бакте­рий. Меньше всего их в воздухе, особенно в природных усло­виях. А в местах скопления людей, например в кинотеатрах, на вокзалах, в классах, их значительно больше. Поэтому не­обходимо часто проветривать помещения.

В водах рек, особенно вблизи больших городов, бакте­рий может быть очень много — до нескольких сотен тысяч в 1 мм 3 . Поэтому нельзя пить сырую воду из открытых водоемов. Очень много бактерий в воде морей и океанов.

Еще больше бактерий в почве — до 100 млн в 1 г гумуса (плодородного слоя почвы).

Строение бактерий

Бактерии очень маленькие организмы. Самые боль­шие бактерии можно увидеть под световым микроскопом.

Для знакомства с самыми ма­ленькими требуется электрон­ный микроскоп (рис. 7).

Большинство бактерий, кото­рые населяют наш дом и наше тело, имеют форму шариков, па­лочек и спиралей. Шаровидные бактерии носят название кокки, палочковидные — бациллы, спи­ралевидные — спириллы (рис. 9). Некоторые бактерии образуют це­почки, располагаясь вплотную друг к другу.

Рассмотрите строение бактериальной клетки на рисун­ке 10. Она включает цитоплазму, окруженную цитоплазма­тической мембраной и клеточной оболочкой (клеточной стен­кой). Оболочка придает бактерии определенную форму и слу­жит защитой от неблагоприятных условий.

Дополнительную защиту многим бактериям даст слизи­стый слой, расположенный с наружной стороны оболочки. Поверхность клетки бактерии покрывают многочисленные ворсинки, которые пред­ставляют собой полые вы­росты цитоплазматиче­ской мембраны. Некото­рые бактерии имеют один или несколько нитевид­ных жгутиков.

Главное отличие бак­терий — отсутствие ядра, т. е. они — прокариоты.

Именно на этом основании их выделяют в отдельное царство. Ядерный материал у бактерий — бактериальная хромосома: она несет наследственную информацию.

Питание бактерий

Большинство бактерий являются гетеротрофами. Они потребляют готовые органические ве­щества. Пищей им служат живые и мертвые организмы, про­дукты питания человека, сточные воды и т. д.

Сапротрофы

Одни гетеротрофные бактерии используют органические вещества мертвых тел или выделений живых организмов. Это сапротрофы (от греч. сапрос — гнилой и трофос — пи­тание).

Паразиты (болезне­творные бактерии)

Другие бактерии питаются органическими веществами живых организмов. Это паразиты. Паразитами являются болезне­творные бактерии: дифтерийная и туберкулезная палочки, сальмонелла и др.

Существуют также автотрофные бактерии. Они спо­собны образовывать органические вещества из неорганиче­ских (углекислого газа, воды, сероводорода и др.). У авто­трофных фотосинтезирующих бактерий в клетках содер­жится бактериальный хлорофилл, с помощью которого они под действием солнечной энергии образуют органические вещества.

Цианобактерии

Примером автотрофных бактерий могут служить цианобактерии. Они производят собственную пищу из углекислого газа и воды под действием солнечного света. При этом выделяют кислород, обогащая им среду обитания.

Размножение бактерий

Бактерии размножаются пу­тем деления. При этом из одной материнской клетки об­разуются две дочерние клетки, похожие на материнскую. При благоприятных условиях (достаточном питании, влаж­ности и температуре от 10 до 30 °С) бактерии могут делить­ся каждые 20-30 мин, поэтому их число очень быстро воз­растает. Материал с сайта http://wiki-med.com

Если культивировать (выра­щивать) бактерии на питатель­ной среде в благоприятных условиях, они очень быстро размножаются и образуют колонии до 4 млрд клеток. Колонии бактерий определенных видов име­ют характерные очертания и окра­ску (рис. 8). По виду колоний можно установить наличие определенных бактерий в том или ином материале.

Движение бактерий

Некоторые бактерии двигаются с помощью жгутиков. Основание жгутика вращается, и он как бы ввинчивается в среду, обеспечивая передвижение бакте­рии. Большинство же бактерий передвигаются пассивно: одни с помощью потоков воздуха, другие по течению воды. Так осуществляется их распространение.

Спорообразование у бактерий

В неблагоприятных условиях (при не­достатке нищи, влаги, резких колебаниях температуры) бак­терии могут превращаться в спо­ры. Цитоплазма вблизи бактери­альной хромосомы уплотняется. Вокруг нее образуется очень проч­ная оболочка. Образовавшиеся та­ким путем споры могут существо­вать сотни лет (рис. 11).

При помощи ветра, животных или другим способом споры могут распространяться на большие расстояния. Когда споры попа­дают в благоприятные условия, их прочная оболочка разру­шается, и из споры развивается новая бактерия.

Источник:
http://wiki-med.com/%D0%91%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8

Бактерии — общая характеристика. Классификация, строение, питание и роль бактерий в природе

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.

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.

Читайте также  Мазь Акрихин: инструкция по применению, от чего помогает, отзывы

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.

Источник:
http://animals-world.ru/bakterii-obshhaya-xarakteristika/

Что такое бактерии

Бактерия (от греч. baktēría — «палочка») — микроорганизм, который состоит из одной клетки.

Клетка бактерии без ядра и заполнена в основном цитоплазмой. В этой цитоплазме происходят биохимические процессы. То есть бактерия живёт, генерирует энергию и размножается.

У бактерий есть ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Та самая макромолекула, которая сохраняет и передаёт информацию о генах.

Бактерия в целом не нуждается в человеке, чтобы выжить. Они могут быть повсюду, на любых поверхностях. Но некоторым из них для размножения и выживания всё же нужен организм-хозяин.

Бактерии — это один из видов микробов. Их настолько много, что учёные классифицировали их самих по видам.

Какие бывают бактерии?

Бактерии можно классифицировать по следующим основаниям.

  • цилиндрические (или палочковидные) (палочки);
  • сферические (или шаровидные) (кокки);
  • спиральные (или извитые) (спирохеты, спириллы, вибрионы);
  • нитевидные и ветвящиеся (железобактерии, серобактерии). Палочковидные бактерии могут образовывать нити с ветвлениями или без. В этом случае они станут ещё и нитевидными (или ветвящимися).

По методу окраски Грама:

  • грамположительные (бактерия Bacillus anthracis, которая вызывает сибирскую язву; бактерия Staphylococcus aureus, которая вызывает золотистый стафилококк);
  • грамотрицательные (бактерия Yersinia pestis, которая вызывает чуму; бактерия Bordetella pertussis, которая вызывает коклюш).

Бактериолог из Дании Ганс Грам (1853–1938) придумал окрашивать бактерии, чтобы их было лучше видно под микроскопом.

Он понял, что одни бактерии становятся тёмно-фиолетового цвета (грамположительные), другие — красного (грамотрицательные).

Способ окрашивания по Граму позволяет понять, какие инфекции вызывают эти бактерии. А соответственно, и подобрать лечение — определённый антибиотик.

По степени опасности для человека:

  • патогенные: которые ведут к болезням;
  • условно-патогенные;
  • непатогенные.

Последние два вида бактерий (условно-патогенные и непатогенные) могут сосуществовать с человеком, животным или растением и не вызывать инфекций. Но могут и «проснуться». Например, если иммунная система не в лучшей форме.

По углероду, который нужен бактериям для питания:

  • аутотрофы: питаются углеродом и не нуждаются в других элементах (например, серобактерии);
  • гетеротрофы: питаются уже готовыми органическими веществами и не могут самостоятельно образовать органические вещества из неорганических (например, паразиты).

По необходимости в кислороде:

  • аэробы: которым нужен кислород, чтобы существовать (например, стрептококки);
  • анаэробы: которым не нужен кислород для сущестования и размножения (например, бактерии Peptostreptococcus и Fusobacterium).

Как размножаются бактерии?

Бактерии размножаются с помощью процесса деления. Клетка бактерии делится пополам, потом ещё пополам и так далее.

Немецкий бактериолог Фердинанд Юлиус Кон (19 в.) говорил о том, что при искусственных очень благоприятных условиях одной расщепляющейся в течение 5 дней бактерии будет достаточно, чтобы занять пространство всего мирового океана.

Но в реальных условиях бактериям не хватит пищи, чтобы постоянно размножаться и кормиться.

Клетка бактерии: какая она?

Строение бактерии можно увидеть на рисунке ниже.

Бактерии и микробы

Микробы подразделяют на бактерии, вирусы и фаги, грибы, дрожжи.

Важно понимать, какой именно микроб атаковал ваш организм. Ведь в зависимости от того бактерия это или, например, вирус, и лечение должно быть разным.

Чем бактерия отличается от вируса?

Бактерии могут быть и полезными. Как, например, те, которые находятся в почве и даже помогают растениям защититься от «плохих» микробов. Или те, которые защищают нашу кожу и наш кишечник от «плохих» микробов (болезнетворных).

Они могут жить за счёт другого организма, но не только не наносят ему вред, но ещё и оказывают тому взаимопомощь. Их называют мутуалистами.

В то время как все вирусы живут паразитирующей жизнью.

Строение у бактерий и вирусов тоже разное.

Бактерия состоит из клетки, внутри которой есть жизнь: биохимические процессы.

Вирус же состоит из оболочек, внешней и внутренней, и капсида (белковая оболочка) с ДНК или РНК (рибонуклеииновая кислота).

Чтобы размножаться, вирусам нужна клетка. Подойдёт клетка и человека, и животного, и даже бактерии.

Как бороться против бактерий и вирусов?

Что касается лечения, то антибиотики действуют только против бактерий. Они разрушают биохимические процессы бактерии, не позволяя ей размножаться или же полностью уничтожая её.

Но против вирусов антибиотики бессильны. Вирус сам по себе не живёт, следовательно, и нет никаких процессов.

В борьбе с вирусами применяют либо противовирусные препараты, либо вакцины.

Противовирусные препараты не дают вирусу войти в клетку-хозяина или же меняют генетическую информацию, которую несёт вирус.

Вакцины — это введение в наш организм малой доли вируса. Делается это для того, чтобы наш организм выработал лейкоциты, которые сражаются против болезнетворных микробов.

Источник:
http://www.uznaychtotakoe.ru/bakterii/