Раздел 1. Особенности строения и жизнедеятельности бактерий
Бактерии относятся к прокариотам (безъядерным организмам), это самые простые, мельчайшие и самые распространенные организмы. Они были единственной формой жизни на Земле, по крайней мере, в течение 2 млрд. лет. Бактерии настолько отличаются от других живых организмов, что их выделяют в особое царство – MONERA , объединяющее бактерии и сине – зелёные водоросли, или цианобактерии
Бактерии – мельчайшие организмы, обладающие клеточным строением. Форма бактериальной клетки является одним из важнейших систематических признаков.
Выделяют 4 основные формы клеток:
1) Кокки – бактерии, имеющие сферическую форму. Сферические бактерии после деления могут образовывать:
а) диплококки – две клетки в одной капсуле. Представители: пневмококк - возбудитель пневмонии;
б) стрептококки – образованны кокками в виде цепочки. Представители: возбудители ангины и скарлатины;
в) стафилококки – напоминают виноградную гроздь. Представители: разные штаммы стафилококков вызывают фурункулёз, воспаление лёгких, пищевые отравления и некоторые другие заболевания.
2) Бациллы – прямые, палочковидные бактерии:
а) неспорообразующие палочки называют бактериями. Представители: обычные кишечные симбионты, возбудители брюшного тифа, клубеньковые бактерии;
б) спорообразующие палочки называют бациллами. Представители: очень много в почве, например, азотофиксирующие бактерии, возбудители сибирской язвы, возбудитель туберкулёза – палочка Коха.
3) Спириллы, спирохеты – спиралевидной формы.
а ) спириллы – спиральные палочки с одним жгутиком. Представители: обычные обитатели ротовой полости.
б) спирохеты – форма клеток очень сложна, но есть различия по способу передвижения. Представители: обычные обитатели ротовой полости, возбудитель сифилиса.
4) Вибрионы – короткие палочки, всегда изогнутые в виде запятой. Представители: возбудитель холеры.
Размеры их клеток варьируются в пределах от 0,1 до 10 мкм. Тело бактерий обычно состоит из одной клетки, однако, они могут образовывать колонии в виде шариков, нитей, пленок. Многоклеточные представители встречаются среди цианобактерий. В клетках бактерии нет оформленного ядра относятся они к прокариотам («безъядерные») (рис2) Генетический аппарат бактерий представлен одной кольцевой молекулой ДНК, которая присоединена в определенном месте к клеточной мембране и занимает в цитоплазме пространство, называемое нуклеоидом. У бактерий отсутствуют многие мембранные органеллы, характерные для эукариот (ядерных) клеток, но имеются рибосомы, на которых происходит синтез белка. Снаружи от пограничной мембраны клетка бактерий покрыта жесткой клеточной стенкой, в состав которой входит полисахарид муреин . Клеточная стенка многих бактерий сверху окружена слоем слизи, образующим полисахаридную капсулу, без которой клетки теряют свою патогенность (не могут вызвать заболевание). Бактерии, имеющие капсулы, обычно встречаются в застойных местах водопроводных труб, много их во рту, сюда же можно отнести молочнокислые бактерии. На поверхности клеток бактерий часто заметны разного рода жгутики и ворсинки. Жгутики бактерий очень тонкие, прочные, спиралевидные, в несколько раз длиннее, чем сами клетки бактерий. Жгутики совершают быстрые вращательные движения и способствуют передвижению бактерий. Бактерии для своих размеров двигаются очень быстро, за одну секунду они преодолевают расстояние, равное примерно 20 диаметрам самой бактериальной клетки. Постоянное вращение бактериальных жгутиков представляет собой уникальное явление. Основание жгутика, по-видимому, вращается так, что жгутик как бы ввинчивается в среду, не совершая беспорядочных биений, и таким образом продвигает клетку вперед. Это, очевидно, единственная в природе структура, где используется принцип колеса. Вращаясь со скоростью 3000об/мин, они тянут за собой клетку. Скорость движения может быть велика, например, вибрион холеры может смещаться на 3000 длин своего тела в одну минуту. Другие микроорганизмы, лишенные жгутиков, могут двигаться, изменяя форму клетки, например, змеевидно ползая по твердой поверхности.
Несмотря на простоту организации, бактерии могут реагировать на определенные раздражители, например, подвижные фотосинтезирующие бактерии плывут к источнику света, а кишечные палочки способны перемещаться к химическим агентам или от них.
Процесс питания Жизнь бактерий, их питание, размножение проходит необычайно активно. Одна бактериальная клетка за сутки потребляет пищи в 30-40 раз больше своей массы - это все равно, если бы школьник массой 35- 45 килограмм съедал в день больше тонны пищи! Питаться они могут практически всем, исключая созданные человеком пластмассы, стиральные порошка и яды вроде гербицидов и пестицидов, поэтому они накапливаются в окружающей нас среде и уже начинают угрожать существованию самого человечества. Все прочее может усваиваться всевозможными бактериями.
В качестве запасных питательных веществ у бактерии никогда не встречаются белки. В организме бактерий могут накапливаться жиры, полисахариды (гликоген, крахмал), один вид жирных кислот, полифосфаты, сера. Жиры и полисахариды могут использоваться бактериями как дополнительный источник энергии.
Нужно отметить, что есть группа бактерий, хорошо видимых и без микроскопа - это окрашенные бактерии. Одни из них вызывают посинение молока, другие окрашивают раны в зеленый цвет; колонии пурпурных бактерий на хлебе или картофеле похожи на капли крови. В средние века католическое духовенство использовало массовое появление пурпурных бактерий в своих интересах, объявляя каким-то чудом и зловещим небесным знамением их появление на хлебе, а это, на самом деле, были бактерии, вырабатывающие пигменты.
Имеются еще и светящиеся, или фотогенные бактерии. Свечение моря чаще всего вызывается светящимися бактериями, которые живут на теле медуз, моллюсков и других мелких морских животных.
Некоторые бактерии выделяют ароматические вещества – эфиры, которые обуславливают запах вин, молочных продуктов, сена, придает маслу и сливкам приятный характерный запах.
Бактерии обладают разными типами метаболизма . Вообще, все живые организмы можно классифицировать в соответствии с тем, какой источник энергии они используют, какие продукты обмена производят, т.е. по основным характеристикам обмена с окружающей средой. Углерод – это главный элемент, который необходим всем живым организмам, и бактериям в частности. К микроорганизмам такое деление не подходит – слишком разнообразны их типы питания. Их характеризуют по природе источников трех необходимых компонент жизни: солнечной энергии, углерода и водорода.
По источнику энергии различают две категории организмов: фототрофы (использующие солнечный свет) и хемотрофы (использующие энергию химических связей в питательных веществах).
В отношении углеродного питания бактерии разделяют на две физиологические группы : автотрофы (углекислый газ) и гетеротрофы ( органическое вещество).
Наконец, по источнику водорода (электронов) различают органотрофы (потребляющие органику) и литотрофы (потребляющие производные литосферы – каменной оболочки Земли).
По такой классификации зеленые растения – фотолитотрофы (светокамнееды), а животные – хемоорганотрофы (органоеды). В мире прокариот встречаются самые удивительные сочетания по способу питания.
