Бактерии: способ питания, особенности строения, среда обитания

Бактерии: способ питания, особенности строения, среда обитания

В нашей статье будут рассмотрены самые древние организмы — бактерии. Способ питания и среда обитания этих организмов отличаются большим разнообразием. Как взаимосвязаны между собой эти характеристики?

Общая характеристика бактерий

Бактерии представляют собой группу одноклеточных микроскопических организмов. Они являются прокариотами. Это значит, что их клетки не содержат оформленного ядра. Их генетический материал представлен кольцевой молекулой ДНК, расположенной прямо в цитоплазме.

Формы бактериальных клеток отличаются большим разнообразием. Они могут иметь вид шара, палочки, грозди винограда, спирали, звездочки, куба и т. п. Поверхностный аппарат бактерий представлен проницаемой мембраной, слизистой капсулой и клеточной стенкой, состоящей из муреина или пектина. В цитоплазме прокариотов находятся рибосомы и элементы цитоскелета.

Бактерии: способ питания и среда обитания

Благодаря простоте строения, бактерии освоили все среды обитания. Они находятся в воде, почве, воздухе, горных породах, горячих источниках, на поверхности тела, во внутренних органах растений, животных и человека. По способу питания бактерии являются как авто-, так и гетеротрофами.

Первые содержат в своих клетках пластиды хлоропласты, благодаря которым осуществляется фотосинтез. В его результате образуется углевод глюкоза, который используется для осуществления различных процессов жизнедеятельности. Организмы, использующие для синтеза органических веществ солнечную энергию, еще называют фототрофами. К ним относятся зеленые, пурпурные и цианобактерии.

Другая группа автотрофных бактерий использует для жизнедеятельности энергию химических связей. Они преобразуют сложные соединения в более простые. Этот процесс называется хемосинтезом. Примерами таких организмов являются серо-, железо- и азотфиксирующие бактерии.

Достаточно многочисленна и группа гетеротрофных прокариотов. Источник их питания зависит от среды обитания. В зависимости от этого различают три группы бактерий:

  • сапротрофы;
  • паразиты;
  • симбиотические организмы.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Сапротрофы

Данная группа бактерий обитает во всех средах, которые содержат органические вещества. Это может быть почва, растительные и животные организмы. К примеру, бактерии гниения по способу питания являются сапротрофами. Они разлагают органику, извлекая из нее питательные вещества.

Таков и способ питания молочнокислых бактерий. Их способность сбраживать углеводы широко используется в пищевой промышленности. Кефир, ряженка, творог, йогурт — всё это продукты жизнедеятельности прокариотов данного вида.

Паразитические бактерии, способ питания которых также является гетеротрофным, обитают внутри или на поверхности других организмов. Питаясь продуктами жизнедеятельности хозяев, они вызывают серьезные заболевания. К примеру, дизентерийная палочка, которая размножается в кишечнике, вызывает слабость, повышение температуры, головную боль, расстройство стула — все это проявления дизентерии. «Болезнью грязных рук» часто называют сальмонеллез, брюшной тиф и холеру. Все они вызваны попаданием в организм паразитических прокариотов.

Опасными заболеваниями человека и животных являются туберкулез, сибирская язва, столбняк, ангина, дифтерия, сап, бруцеллез. Механизмы их попадания в организм различны:

  • употребление зараженной воды или продуктов;
  • воздушно-капельный путь;
  • несоблюдение гигиены.

Симбиотические бактерии

Многие организмы способны вступать во взаимовыгодные взаимоотношения с представителями других царств живой природы. Не являются исключением и бактерии. Способ питания представителей данной группы также гетеротрофный. Однако они питаются готовыми веществами других организмов, не нанося им вреда. Кроме того, такое сожительство имеет много пользы.

Примером такого проявления являются нитрифицирующие бактерии, обитающие в корнях бобовых растений. Попадая туда из почвы через трещинки покровной ткани, они начинают активно размножаться. В результате этого образуются небольшие, но многочисленные пузырьки. Этот вид микроорганизмов способен фиксировать азот, входящий в состав воздуха, и преобразовывать его в доступную для растений форму. При этом от растений они получают питательные вещества, которые находятся в водном растворе.

Симбиотическими бактериями человека являются прокариоты, обитающие в его кишечнике. Здесь они вырабатывают ферменты, дополнительно способствующие расщеплению ряда органических соединений. Бактерии кожи и слизистых оболочек препятствуют расселению «чужеродных» прокариотов.

Итак, бактерии являются одноклеточными прокариотическими организмами. Они могут как самостоятельно синтезировать органические вещества (автотрофы), так и питаться готовыми (гетеротрофы).

Источник:
http://fb.ru/article/293073/bakterii-sposob-pitaniya-osobennosti-stroeniya-sreda-obitaniya

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.

Читайте также  Декарис – инструкция по применению таблеток, отзывы, цена, отзывы

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 — 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.

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.

Читайте также  Обзор лучших глистогонных таблеток для кошки: какое средство выбрать

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/

Царство Бактерии: строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе

Царство Бактерии: строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе. Бактерии – возбудители заболеваний растений, животных, человека. Профилактика заболеваний, вызываемых бактериями.

Царство Бактерии иди Дробянки объединяет солидную группу микроорганизмов. Их связывают некоторые общие черты, но есть и отличительные особенности: процессы жизнедеятельности, образ жизни и нюансы строения. Маленькие живые организмы, несмотря на простую организацию, доставляют человеку много хлопот, вызывая болезни, против которых ежегодно создаются сотни новых препаратов.

Царство Бактерии, строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе

Бактерии образуют три подцарства:

  1. Архебактерии;
  2. Настоящие бактерии (эубактерии);
  3. Цианобактерии (сине-зеленые водоросли).

Архебактерии представляют собой одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл, со свойственным им биохимическим составом и физиологическими особенностями (образованы 40 видами). Многочисленная группа – это эубактерии, которые характеризуются общим строением.

Бактерии открыл Антони ванн Левенгук, который с помощью оптического микроскопа увидел и описал удивительные мелкие организмы. Это событие произошло в 17 веке. А в 19 веке Луи Пастер выяснил, что микробы подразделяются на полезные и вредные. Дальнейшее развитие микробиологии стало возможно благодаря трудам Роберта Коха.

Характерные внешние черты бактерий

Отличительные внешние черты бактериальных микроорганизмов состоят в следующем:

  1. Клеточная стенка строится из гликопептида муреина. Грамположительные бактерии отличают толстой стенкой, а у грамотрицательных бактерий она в 10 раз тоньше.
  2. Образуют на поверхности слизистую капсулу, которая создает устойчивость к фагоцитозу и клетки крови не могут их поглотить. Бактерии беспрепятственно перемещаются по кровеносному руслу, размножаются и вызывают воспалительные процессы. Слизистая капсула защищает микроорганизм от пересыхания во внешней среде.
  3. Внутри клетка наполнена цитоплазмой — полувязким веществом, в котором «плавает» незначительное количество органоидов. Цитоплазма накапливает некоторые вещества: крахмал, гликоген, жиры, полифосфаты в качестве запасов для питания.
  4. Большинство форм без жгутиков, но некоторые бактерии снабжены ими для передвижения.
  5. ДНК образовано одной нитью – это замкнутый в кольцо нуклеотид. Деление клетки происходит за счет обмена наследственной информацией: в центре бактерии образуется перетяжка, которая разделяет ее на две дочерние клетки.

Таблица «Строение бактерий»

Органоиды

Строение и функции

Оболочка

Состоит из двух слоев: мембраны и клеточной стенки из муреина. Некоторые формируют третий слой – слизистую капсулу.

Цитоплазма

Объединяет органоиды и обеспечивает приток питательных веществ.

Ядерное вещество

Одноцепочечная кольцевая ДНК. Она не всегда присутствует в одном экземпляре. В клетку способны встраиваться плазмиды – дополнительные маленькие кольцевые молекулы ДНК.

Рибосомы

Обеспечивают синтез белковых молекул.

Клеточные включения

Дополнительный источник питания: крахмал, гликоген, жиры, гранулы волютина.

Жгутик

Сформирован как вырост одноклеточной оболочки и позволяет клетке перемещаться в пространстве. Бактерия формирует от 1 до 1000 жгутиков (в зависимости от конкретного вида). Жгутики подразделяются на одиночные, расположенные в виде пучка или равномерно распределенные по поверхности. Иногда образуются ворсинки – приспособление для прикрепления к субстрату.

  • На заметку:Бактерии относятся к прокариотам (доядерным организмам). Они устроены просто и уступают по уровню развития клеткам эукариот. Несмотря на примитивное строение, они отлично приспособлены к жизни во внешней среде и вольготно чувствуют себя в организме человека.

Форма простейших микроорганизмов

Бактерии в зависимости от вида различаются формой и размерами.

Различие бактерий по типу питания

Живой мир приспособился получать энергию тремя способами. Их освоили простейшие микроорганизмы: это процессы дыхания, брожения и фотосинтеза. Но в эти химические превращения они включают некоторые соединения, недоступные для других видов организмов

Схема «Особенности питания бактерий»

По способу питания бактерии разделяют на две группы:

  1. Гетеротрофы— они не способны синтезировать органическое вещество, а питаются готовым.
  2. Автотрофы — способны синтезировать органические вещества из неорганических.
    • сапрофиты — бактерии, которые питаются органическими веществами отмерших организмов (молочно-кислые бактерии, бактерии гниения);
    • паразиты — бактерии, которые питаются органическими веществами живых организмов (менингококки, гонококки);
    • симбионты — тесное сожительство бактерий с живыми организмами, приносящие пользу друг другу (клубеньковые бактерии на корнях бобовых).

Гетеротрофы окисляют органику для построения тела двумя основными способами:

  • при участии кислорода в процессе дыхания;
  • в результате брожения без доступа кислорода (анаэробные условия).

Благодаря микроорганизмам происходит спиртовое, молочнокислое, масляное и другие виды брожений. Спирты и органические кислоты, метанобразующие микроорганизмы превращают в метан и углекислоту.

Эти свойства «мельчайших тружеников» люди используют в хозяйственной деятельности и в одном из направлений науки – биотехнологии. Микробы помогают бороться с вредными насекомыми, сорными травами, очищают сточные воды и зараженный грунт, «съедают» нефтяные пятна.

Значение в природе

Большинство бактерий задействовано в круговороте веществ. В цепи питания играют роль редуцентов, разлагающих продуты жизнедеятельности других организмов, поэтому в основной своей массе они содержатся в почве. На 1 г почвы приходится до 200-500 млн. бактерий гниения. Это группы азотфиксирующих, нитрифицирующих, серобактерий и других микроорганизмов.

Бактерии населяют моря и водоемы. Их обилие наблюдается в прибрежной зоне, где больше питательных веществ. В воздухе микробы поднимаются с потоками воздуха или пылью. Тела большинства живых организмов являются «домом» для маленьких обитателей планеты, которые выполняют в теле хозяина разрушительную или созидательную функцию.

Известны хищные представители этой группы микробов. Их способность пожирать «собратьев» ученые пытаются направить на истребление болезнетворных бактерий. Бактерии Bdellovibrio bacteriovorus работают в качестве «живого антибиотика» против некоторых опасных «собратьев». Этот вид относится к быстро плавающим, который ставит своеобразные рекорды по скорости среди прокариот. Bdellovibrio настигают другие бактерии, пожирая их изнутри, и готовясь к очередному делению. Они «работают» без побочных эффектов.

  • На заметку:Хищные бактерии, способные бороться с болезнетворными формами, помогают найти выход из сложившейся ситуации. Современные болезнетворные бактерии устойчивы к линии антибиотиков, что делает их неуязвимыми и опасными паразитами. Биохимики не успевают разрабатывать лекарства против вновь возникающих опасных штаммов.

Пути размножения

Микроорганизмы этого царства способны к делению следующими способами.

  1. Деление пополам или удвоение, которое может повторяться неоднократно и привести к образованию до 1000 и более особей за короткий промежуток времени.
  2. Почкование – это способность отделения части материнской клетки с цитоплазмой и органоидами.
  3. Споры – бактериальные клетки, покрытые плотной оболочкой. Образуются из материнской клетки в больших количествах. В таком виде существуют в окружающей среде продолжительно, так как защищены плотной оболочкой от внешних неблагоприятных условий: кипячения, УФ-лучей; радиации, ультразвукового воздействия.

Несмотря на бесполое размножение бактерии способны к изменчивости. Это связано не только с мутациями (перестройкой ДНК по определенным причинам), но и с процессом конъюгации, когда клетки обмениваются участками и даже целыми хромосомами. Иногда они поглощают ДНК, найденное во внешней среде.

  • К сведению:Размер клеток бактерий уступает клеткам других организмов. Это мелкие живые существа от 0,5 до 10 мкм (1 мкм=1/1000мм) и за счет небольших параметров отличаются высокой скоростью деления. При наличии питательного субстрата они размножаются каждые 15-20 мин. Процессы метаболизма в маленьких клетках происходят быстрее.

Бактерии – возбудители заболеваний

К вызывающим заболевания или патогенным бактериям относятся паразитические разновидности. Среди шаровидных бактерий известны болезнетворные кокки:

  1. Стафилококки, которые образуют скопления, похожие на виноградные гроздья. Среди них наиболее опасен золотистый стафилококк – источник гнойных воспалений и пищевых отравлений.
  2. Стрептококки представляют собой цепочку клеток, которая сохраняется после деления. Вызывают серьезные воспалительные инфекции: ангину, отит, эндокардит и другие.

Бактерии в форме палочек образуют бациллы, окруженные плотной оболочкой. Способны вызывать ряд опасных заболеваний: сибирскую язву, дифтерию, ботулизм, столбняк, сальмонеллез. Микробы в форме спирали в большинстве безопасны. Известны также условно-патогенные микробы, которые живут в организме человека и никак себя не проявляют до тех пор, пока не ослабнут иммунные, защитные силы организма. С этого момента они становятся источником реальной опасности.

Чума, туберкулез, холера, гонорея, сифилис и другие опасные патологии возникают по вине бактерий. В древности от бактериальных инфекций гибли целые города и царства. Открытие антибиотиков и вакцинация стали спасением человечества от «мелких паразитов». Но антибиотики – не панацея. Даже их наличие не гарантирует 100% избавления от инфекции.

  • К сведению:Человеческий организм представляет собой вместилище для всевозможных видов бактерий: патогенных, условно-патогенных и симбионтов, которые помогают вытеснить колонии вредных микробов, участвуют в переваривании углеводов и синтезе витаминов.

Профилактика заболеваний, вызываемых бактериями

Бактерии населяют окружающий мир и избежать контакта с ними невозможно. Но свести к минимуму их внедрение в организм реально при соблюдении ряда профилактических правил:

  1. Чаще принимать водные процедуры. На поверхности грязной кожи скапливаются бактерии. Это «виновники» неприятного запаха, исходящего от грязного тела.
  2. Промывать продукты (овощи, фрукты, зелень), которые не подвергаются термической обработке. Употреблять свежие продукты и только что приготовленные блюда (особенно это касается десертов и скоропортящихся продуктов).
  3. Избегать контакта с больными людьми, так как большая часть микробов передается контактным и воздушно-капельным путем. Если в доме находится больной, то важна периодическая дезинфекция квартиры.
  4. Стараться избегать скопления людей в период распространения бактериальных инфекций.
  5. Вовремя проводить вакцинации, исходя из графика прививочной карты.

Серьезная защита от бактерий — это крепкий иммунитет. Когда человек закален, физически крепок и ведет подвижный образ жизни, то инфекции отступают. Попавшие в организм бактерии гибнут под воздействием защитного барьера, который организм ставит как преграду на пути инфекций. Но бактерии становятся приспособленными к любым неблагоприятным факторам, а организм человека слабеет с каждым поколением, поэтому победить «невидимого врага» становится труднее.

Источник:
http://bingoschool.ru/manual/299/

Питание бактерий

Питание бактерий – процесс поглощения и усвоения бактериальной клеткой пластического материала и энергии в результате преобразовательных реакций [4] .

Питание является неотъемлемой функцией каждого живого организма. В процессе питания организм получает вещества, идущие на синтез клеточных структур и служащие источником энергии для всех процессов жизнедеятельности. Для питания микроорганизмов необходимы те же элементы, что и для животных и растений. Первоочередные элементы питания – углерод, азот, кислород, водород, являющиеся основой всех органических веществ, которые входят в состав живой клетки как прокариоритеческихтак и эукариоэтическихорганизмов [5] .

Читайте также  Цинковая мазь от остриц детям и взрослым: как лечиться, отзывы

Типы питания бактерий чрезвычайно разнообразны. Различаются они в зависимости от способа поступления питательных веществ бактериальной клетки, источников углерода и азота, способа получения энергии, природы доноров электронов [4] .

Содержание:

Способы поступления питательных веществ

По способам поступления питательных веществ бактерии подразделяются на:

  • голофиты (греч. holos – полноценный и греч. phyticos – относящийся к растениям)– бактерии неспособные выделять в окружающую среду ферменты, расщепляющие субстраты, потребляют вещества только в растворенном, молекулярном виде;
  • голозои (греч. holos – полноценный и греч. zoikos – относящийся к животным) – бактерии, обладающие комплексом ферментов, обеспечивающие внешнее питание – расщепление субстратов до молекул вне бактериальной клетки, после чего молекулы питательных веществ транспортируются внутрь бактерии [4] .

Гетеротрофные бактерии: культура Erwinia amylovora

Источники углерода

По источникам углерода различают:

  • автотрофы (греч. autos– сам, trophe – пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (CO2), из которого осуществляют синтез всех углеродосодержащих веществ;
  • гетеротрофы(греч.geteros– другой, trophe– пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода различные органические вещества в молекулярной форме (многоатомные спирты, углеводы, жирные кислоты, аминокислоты). Наибольшая степень гетеротрофности отмечается у прокариот, живущих только внутри других живых клеток, в частности хламидий и риккетсий [4] .

Источники энергии

В зависимости от используемых источников энергии бактерии подразделяют на два типа:

  • фототрофы – бактерии способные использовать солнечную энергию;
  • хемотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях [4] .

Хемоорганотрофные бактерии: Бактерии Pectobacterium carotovorum ssp. carotovorum вытекают из инфицированных тканей капусты.

Природа доноров электронов

По природе доноров электронов бактерии делят на:

  • литотрофы (греч. litos – камень)– бактерии, использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества: водород (Н2), сероводород (Н2S), аммиак (NH3), сера (S), углекислый газ(CО2), ионы железа (Fe2+) и многие другие;
  • органотрофы – бактерии, использующие в качестве донора электронов органические соединения (углеводы, аминокислоты) [4] .

В зависимости от источника энергии и природы донора электронов возможно четыре основных типа энергетического метаболизма: хемолитотрофия, хемоорганотрофия, фотолитотрофия, фотоорганотрофия. Таки образом, бактерии разделяют на:

  • хемолитотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
  • хемоорганотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве донора электронов органические соединения;
  • фотолитотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
  • фотоорганотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве донора электронов органические соединения [2] .

Источники углерода, энергии и доноров электронов

Каждый тип энергетического метаболизма осуществляется на базе различных биосинтетических способностей организма. Как отмечалось выше, прокариоты, прежде всего, делятся на автрофов и гетеротрофов. В последствие, те же микроорганизмы распределяются ещё по группам: фототрофы, хемотрофы, литотрофы, органотрофы [3] .

Следовательно, выделяется восемь сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, отражающие возможности способов питания прокариот:

  • хемолитоавтотрофы – хемотрофы+литотрофы+ автотрофы;
  • хемолитогетеротрофы – хемотрофы+литотрофы+ гетеротрофы;
  • хемоорганоавтотрофы – хемотрофы+ органотрофы+ автотрофы;
  • хемоорганогетеротрофы – хемотрофы+органотрофы+гетеротрофы;
  • фотолитоавтотрофы – фототрофы+ литотрофы+ автотрофы;
  • фотолитогетеротрофы – фототрофы + литотрофы+ гетеротрофы;
  • фотоорганоавторофы – фототрофы+органотрофы+автотрофы;
  • фотоорганогетеротрофы – фототрофы+органотрофы+гетеротрофы [3] .

Способы питания прокариот представлены в Таблице 1 [2] .

Всем перечисленным способам питания соответствуют реально существующие прокариоты. Однако число видов, относящихся к той или иной группе, далеко не одинаково. Большинство видов сосредоточено в группе с хемоорганогетеротрофным типом питания. В числе фотосинтезирующих прокариот (фототрофов) подавляющее число (все цианобактерии, большинство пурпурных и зеленых серобактерий) – фотолитотрофы [2] .

Кроме указанных восьми типов питания, отмечается существование миксотрофов – организмов, способных одновременно использовать различные возможности питания. Например, способные одновременно окислять органические и минеральные соединения или использующие в качестве источника углерода, как диоксид углерода, так и органические вещества [3] .

Источник:
http://www.pesticidy.ru/dictionary/Bacteria_nutrition

Многообразие типов питания, присущего бактериям

Питание позволяет клеточным организмам восполнять запасы энергии и необходимых веществ, которые расходуются в процессе жизнедеятельности. Все типы питания, известные современной науке, присутствуют у бактерий.

Обмен веществ (метаболизм) разных живых организмов имеет сходные механизмы, но у микробов есть ряд особенностей:

  1. Благодаря высокой интенсивности метаболизма вес перерабатываемых веществ в 30-40 раз больше веса самого микроорганизма.
  2. В питании участвует вся поверхность клетки.
  3. Пища перерабатывается выделяемыми ферментами снаружи, а внутрь клетки поступают образовавшиеся после этого более простые соединения.
  4. Чрезвычайно высокая адаптация к изменяющейся среде обитания.

Бактерии делятся на группы в зависимости от признака, по которому производится классификация:

  1. По используемому источнику энергии:
    • фототрофы – энергия солнечного света;
    • хемотрофы – энергия окислительно-восстановительных реакций.
  2. По типу соединения, служащего донором электронов:
    • органотрофы – органические вещества;
    • литотрофы – неорганические вещества.
  3. По источнику углерода:
    • автотрофы – углекислый газ;
    • гетеротрофы – органические вещества.

К этой группе относятся бактерии, использующие для синтеза органики энергию света, которая преобразуется с помощью фотосинтетических пигментов. Такими пигментами могут быть:

В первом случае фотосинтез происходит с выделением кислорода. Такой процесс называется оксигенным или кислородным фотосинтезом. Он наблюдается у цианобактерий (Cyanobacteria).

Во втором случае используется пигмент, относящийся к хлорофиллам, но реагирующий на свет с другой длиной волны, который не могут поглощать ни растения, ни водоросли, ни цианобактерии. При этом выделение кислорода не происходит (аноксигенный или бескислородный фотосинтез). Примером могут служить пурпурные (Purple bacteria), зеленые (Chlorobiaceae) и гелиобактерии (Heliobacteriaceae).

Существует теория, что для фотосинтеза могут быть использованы и другие источники света. Так, обнаруженный в окрестностях подводного термального источника вид GSB1, относящийся к серобактериям (Chlorobiaceae), обитает на глубине более двух километров, куда не проникает солнечный свет. Предполагается, что бактериохлорофилл этого вида поглощает длинные световые волны термального источника.

Этот тип микробов использует энергию окислительно-восстановительных реакций. Это наиболее многочисленная группа бактерий, к которой кроме других относится большинство почвенных и болезнетворных микробов.

Суть процесса состоит в поэтапном окислении органических или неорганических веществ, сопровождающемся выделением энергии. Химические реакции могут быть двух видов: аэробными, с обязательным присутствием кислорода или анаэробными, то есть бескислородными. Процессы первого типа принято называть дыханием, а второго – брожением.

Хемотрофы являются единственными живыми организмами Земли, которые не зависят от энергии света Солнца.

Органотрофы и литотрофы

Питание позволяет бактерии восполнить запас электронов, необходимых ей для многих клеточных процессов. При всем многообразии веществ, которые могут быть донорами электронов, микробы делятся на две группы:

Органотрофы окисляют органику. Донорами выступают молекулы аминокислот, жиров, сахаров (чаще всего – глюкозы). После окисления молекулы могут распадаться, образуя более простые устойчивые соединения. К органотрофам, в частности, относятся бактерии гниения.

Донорами электронов для литотрофов выступают неорганические соединения. Так, в процессе питания литотрофы могут повышать валентность металлов, окислять аммиак до нитритов или азота, нитриты – до нитратов, сульфид – до серы, серу – до сульфата, фосфит – до фосфата, угарный газ – до углекислого и т.д.

Автотрофы и гетеротрофы

Важнейшим химическим элементом, необходимым клетке, является углерод. В зависимости от источника его получения бактерии делятся на два типа – автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы способны усваивать его из углекислого газа. Синтез белков, жиров и углеводов происходит на основе неорганических элементов. К этой группе, в частности, относятся многие почвенные микробы и цианобактерии. Автотрофы – это первичные производители органики, и они являются начальным звеном многих цепочек питания.

Гетеротрофы получают углерод из готовых органических соединений. Среди них выделяют паразитов (паратрофов) и сапрофитов (сапротрофов). Паразиты питаются органическими веществами, произведенными другими живыми существами. Сапрофиты – это микробы гниения, разлагающие мертвую органику. Большая их часть относится к почвенным бактериям.

Лишь малая часть микроорганизмов, в частности, хламидии (Chlamydia) и риккетсии (Rickettsia), являются строгими (облигатными) паразитами, которые способны жить только в организме хозяина. Остальные паратрофы могут обитать вне его, переходить на гнилостное питание.

Деление на автотрофов и гетеротрофов используется и для определения источника других необходимых для бактерий химических элементов – азота, фосфора, калия, магния и т.д. Так, одни почвенные бактерии в процессе питания усваивают атмосферный азот, другие окисляют аммиак, выделяющийся в процессе гниения, до нитратов, третьи окисляют нитриты до нитратов.

Полная классификация

Сочетание признаков рассмотренных выше классификаций описывает все возможные типы питания:

  1. Хемоорганоавтотрофы. Окисляют трудноусваиваемые вещества. Например, некоторые представители аминобактерий (Aminobacter), метилобактерий (Methylobacterium), флавобактерий (Flavobacterium), псевдомонад (Pseudomonas).
  2. Хемоорганогетеротрофы. Большинство видов бактерий.
  3. Хемолитоавтотрофы. Водородные, нитрифицирующие, серо-, железобактерии.
  4. Хемолитогетеротрофы. Некоторые водородные бактерии.
  5. Фотоорганоавтотрофы. Довольно редкий механизм питания, при котором окисляются неусваиваемые вещества. Встречается у некоторых пурпурных бактерий.
  6. Фотоорганогетеротрофы. Часть пурпурных и цианобактерий.
  7. Фотолитоавтотрофы. Некоторые зеленые, пурпурные и цианобактерии.
  8. Фотолитогетеротрофы. Гелиобактерии, часть пурпурных, зеленых и цианобактерий.

Кроме того, часть бактерий относят к миксотрофному типу. Они могут одновременно использовать различные типы питания. Так, представитель родобактерий (Rhodobacteraceae) паракоккпантотропус (Paracoccus pantotrophus) обладает органогетеротрофным и литоавтотрофным типом питания. А цианобактерии не только синтезируют органику фототрофным путем, но и могут потреблять готовые органические вещества, разлагая их до неорганических.

Зависимость развития бактерий от питания

Рост и развитие бактерий напрямую зависят не только от внешних условий среды, но во многом и от питания. Обычно это происходит по следующей схеме:

  1. При попадании микробов в питательную среду происходит их адаптация к пище и рост клеток. Популяция не увеличивается.
  2. Резкий рост численности популяции за счет деления клеток.
  3. Баланс между количеством новых и погибших клеток – относительная стабильность популяции.
  4. Сокращение численности бактерий по мере обеднения среды и накопления в ней продуктов обмена.

Если на третьей стадии обеспечивать постоянное пополнение питательных веществ и отвод продуктов метаболизма, то получится так называемая непрерывная культура. Ее широко используют в микробиологии.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Источник:
http://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/tipy-pitanija-bakterij.html