3. Питание.

По способу питания выделяют две группы бактерий: автотрофы и гетеротрофы.

1. Автотрофы - синтезируют органические вещества из неоргани­ческих соединений с использованием солнечной энергии или энергии, освобождающейся при химических реакциях:

• Фтосинтезирующие (фототрофы) - синтез органических веществ с исполь­зованием солнечной энергии (земные и пурпурные бактерии);

• хемосинтезирующие - синтезируют органические вещества с использованием энергии, освобождающейся при окислении неорганических соединений (нитрофицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии, водородные бактерии).

2. Гетротрофы - используют готовые органические вещества:

• сапрофкты - питаются органическими веществами мертвых тел и выделений животных (бактерии гниения и брожения);

• симбионты — получают органические вещества в результате взаимовыгодного сожительства с другим организмом (симбиоз - азотофиксирующие бактерии);

• паразиты - питаются органическими веществами живых организмов (болезнетворные бактерии).

По типу источника электронов, используемых в окисли­тельно-восстановительных реакциях, различают:

- органотрофов, для которых донором электронов является органическое вещество;

- литотрофов, получающих электроны из неорганических соеди­нений (сероводород, вода).

4. Размножение - воспроизведение себе подобных.

Размножаются бактерии бесполым способом, путем деления клетки на две новые клетки, по типу дроб­ления. Сначала делится нуклеоид, затем цитоплазма. Мезосома (срединное тельце) участвует в расхождении дочерних нуклеоидов. Из одной материнской клетки в процессе деления образуются две дочерние клетки, сходные с материнской клеткой. Половой процесс - конъюгация - наблюдается у кишечной палочки.

При благополучных условиях размножение бактерий происходит через 20-30 минут, т. е. дочерние клетки через 20-30 минут готовы к размножению.

Высокая скорость размножения способствует быстрому возрас­танию численности бактерий.

Половой процесс - конъюгация - наблюдается у кишечной палочки.

При неблагоприятных условиях бактерии способны образовывать споры (эндоспоры, экзоспоры, миксоспоры или цисту).

Внутри клетки образуется плотная защитная оболочка вокруг нуклеида с частью цитоплазмы. Споры устойчивы к кипячению, замораживанию, иссушению и другим воздействиям.

Бактерии в состоянии спор могут длительное время переносить неблагоприятные условия и сохранять жизнеспособность в течение десятков, иногда сотен лет.

3. Роль бактерий в природе и жизни человека.

1. Роль бактерий в природе:

а) почвенные бактерии участвуют в образовании каменного угля, нефти, торфа и т. д.;

б) обеспечивают круговорот веществ в природе;

в) участвуют в образовании почвы, плодородного слоя - перегноя;

г) связывают атмосферный азот в виде доступных для растений нитратов и нитритов;

д) гнилостные бактерии разлагают вещества, делая их более доступными для других

организмов;

е) болезнетворные бактерии вызывают заболевания у животных и растений;

ж) существование геохими­ческих циклов.

Некоторые виды бактерий совместно используют субстрат, например:

1) два разных рода хемолитоавтотрофных бактерий - нитро-бактер и нитрозомонас - совместно участвуют в процессе пре­вращения аммиака в нитрат, последовательно окисляя восстанов­ленный азот аммония до нитрата и азотной кислоты: NН₄⁺ → NО₂^- → НNО₃;

2) анаэробные целлюлозоразлагающие бактерии гидролизуют целлюлозу до глюкозы и целлюбиозы. В результате их мета­болической деятельности в окружающей среде накапливаются раз­личные органические кислоты, в том числе уксусная кислота, и га­зы СО₂ и Н₂. При скоплении таких бактерий подавляется рост продуцентов. Обитающие же рядом другие анаэробы - метанообразующие бактерии - потребляют уксусную кислоту и углекислоту с водородом. В результате удаляются конечные продукты метабо­лизма целлюлозоразлагающих бактерий и обеспечивается рост и развитие как продуцентов, так и потребителей этих продуктов. В свою очередь, выделяющийся метан мигрирует в аэробную зону, где потребляется метанотрофными бактериями, окисляясь с ис­пользованием кислорода воздуха до углекислоты и воды. Углеки­слота и вода на свету используются растениями для синтеза цел­люлозы. Таким образом, круг замыкается.

Бактерии приспосабливаются к различным условиям среды, например: психрофилы способны развиваться даже во льдах Ан­тарктиды; термофилы развиваются при высоких температурах

(50-80 °С); экстремальные термофилы развиваются при температу­ре свыше 100 °С. Клубеньковые бактерии ризобиум проникают в корни бобовых растений (клевер, люпин, люцерна и др.) и вступа­ют с ними в симбиоз. В результате этого почва обогащается азотом.

2. Роль бактерий в жизни человека.

Положительная:

а) бактерии молочнокислого брожения используются для изго­товления кефира, кумыса,

сметаны, сывороток;

б) Молочно-кислые бактерии играют большую роль (приготовление молочнокислых продуктов,

силосование кормов, за­кваска капусты, засолка овощей;

в) для изготовления кормовых белков (водородные бактерии);

г) уксуснокислые бактерии брожения используют для получения винного уксуса, который

используется для маринования плодов и овощей;

д) бактерии используют в кожевенной и текстильной промыш­ленности (при выделке кожи,

при мочке льна и конопли);

е) бактерии используют для приготовления сывороток и вакцин;

ж) бактерии являются основой получения антибиотиков (эрит­ромицин, нистатин и др.).

Отрицательная:

а) бактерии гниения и брожения приводят к порче продуктов питания:

б) некоторые бактерии разрушают бумагу, тем самым портят книги;

в) вызывают коррозию металлов;

г) болезнетворные бактерии вызывают заболевания человека, домашних животных и

культурных растений:

- у человека заболевания - холера, чума, дизентерия, тиф, ангина и др.; - у домашних животных - чумка, бруцелез и др.;

- у культурных растений - бактериоз, ожог коры плодово-ягодных растений, яблони.

Сравнительные данные про­кариот и эукариот.

Структура	Эукариотические клетки	Прокариотические клетки
Клеточная стенка	Есть у растений, грибов, отсутствует у животных. Состоит из целлюлозы (у растений) или хитина (у грибов)	Есть. Состоит из муреина - смеси углеводных и белковых молекул
Клеточная мембрана	Есть. Органоиды мембран­ные и немембранные	Есть. Органоиды немем­бранные
Ядро	Есть. Окружено мембра­ной	Нуклеарная область, мембраны нет
Хромосомы	Линейные. Содержат бе­лок. Транскрипция про­исходит в ядре, трансля­ция — в цитоплазме	Кольцевые. Белка прак­тически не содержат. Транскрипция и трансля­ция происходят в цито­плазме
Эндоплазма-тический ретикулум	Есть	Нет
Структура	Эукариотические клетки	Прокариотические клетки
Рибосомы	Есть	Есть, но они меньше по размеру
Комплекс Гольджи	Есть	Нет
Лизосомы	Есть	Нет
Митохондрии	Есть	Нет
Вакуоли	Есть у большинства кле­ток	Нет
Реснички и жгутики	Есть у всех организмов, кроме высших растений. Состоят из белка - тубулина	Есть у некоторых бакте­рий. Состоят из белка -флагелина
Хлоропласты	Есть у растительных кле­ток	Нет. Фотосинтез зеленых и пурпурных протекает в бактериохлорофиллах (пигментах)
Микротрубочки микрофиламенты	Есть	Нет
Способность к фагоцитозу	Есть	Нет

Прокариоты	Эукариоты
Наследственный материал представлен кольцевой молеку­лой ДНК, не отделен от цито­плазмы мембраной	Генетический материал локализован в ядре
Отсутствуют внутриклеточные органеллы	Имеются
Рибосомы имеют меньший раз­мер, чем у эукариот
Клеточная стенка содержит полимер пептидогликан	Нет
Жгутики состоят из одной или нескольких фибрилл	Каждый жгутик состоит из микротрубочек - 9 по периметру и 2 в центре
Образуют в качестве запасного вещества полиоксибутират и фиксируют молекулярный азот	Этим свойством не обладают

ВИРУСЫ

Империя Доклеточные, Царство Вирусы.

Вирусы - неклеточные формы жизни, способные проникать в определенные живые клетки и размножаться в них. Вирусы были открыты в 1892 году Д.И. Ивановским. Он обратил внимание на возбудителя, про­ходящего через бактериальные фильт­ры (ВТМ).Описал необычайные свойства возбудителя болезни табака (табачной мозаики). У человека вызывают заболевания: СПИД, грипп, бешенство, оспу, энцефа­лит, гепатит, корь, краснуху и др

Вирусы представляют собой простейшую форму жизни на Земле, занимающую пограничное положение между живой и неживой материей. Они проявляют свойства живых организмов только попав в живые клетки прокариот и эукариот.

Строение. 20—2000 нм; из НК — всегда только или ДНК, или РНК, ко­торые могут быть как двунитчатыми, так и однонитчатыми.

В 1915 г. Ф. Тоуртом были открыты вирусы бактерий - бак­териофаги. Бактериофаги, или фаги, способны проникать в клетку бактерии и разрушать ее.

Строение бактериофага: головка (содержит ДНК), хвостик, хво­стовые отростки.

базальная пластина – в ней закреплены 6 нитей, с помощью ко­торых бактериофаг осаждается на оболоч­ке бактерий

головка - внутри нее нахо­дится спираль ДНК

полый стержень - окруженный чехлом из из сократительного белка. (За счет сократительных реакций происходит впрыскивание ДНК в бактериальную клетку.)

а) Характерные особенности вирусов:

1.Имеют незначительный размер

2.Отсутствие клеточного строения.

3.Имеют простой химический состав: у вирусов только одна нуклеиновая кислота РНК или

ДНК. 4.Вирусы не способны синтезировать белки.

5.Могут размножаться только в живых клетках. 6.Вирусы не растут.

Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (в неклеточной), в этой форме их свойства как живых систем не проявляются и внутриклеточной, когда проявляются свойства живых организмов и они могут размножаться.

б) Особенности строения вирусов. По строению различают 2 группы вирусов:

- Простые - состоят из нуклеиновой кислоты -ДНК или РНК - и белковой обо­лочки (капсида)

(вирус табачной мозаики)

- Сложные - состоят из нуклеиновой кислоты -ДНК или РНК, белковой оболочки, могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и ферменты (вирус гриппа, герпеса)

В составе вирусов присутствуют двухцепочечные ДНК и одноцепочечные РНК, встречаются одноцепочечные ДНК и двухце­почечные РНК.

Форма вирусов может быть различной: палочковидная, нитевидная, сферическая, кубовидная, булавовидная и др.

Каждая вирусная частица состоит из одной молекулы генетического материала (ДНК или РНК), которая окружена оболочкой, состоящей главным образом из белка. Оболочка вирусной частицы называется капсид. Капсид защищает генетический материал вируса от действия ферментов и ультрафиолетового излучения, а также способствует осаждению вируса на клеточную мембрану. Капсид содержит ре­цепторы, комплементарные рецепторам клеточных мембран, по­этому вирусы поражают строго определенный круг хозяев.

У простых вирусных частиц капсид состоит из нескольких белков (например: вирус табачной мозаики). Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку, белковую или липопротеиновую, иногда помимо белков в наружных оболочках сложных вирусов содеражатся углеводы (например: вирус гриппа или герпеса).

Функцию носителя наследственной информации у вирусов выполняет нуклеиновая кислота, РНК или ДНК, следовательно, различают два вида вирусов: РНК-содержащие и ДНК-содержащие. Геном вирусов может быть представлен многообразными линейными и кольцевидными формами нуклеиновых кислот.

Геном может быть представлен:

1. одноцепочечная РНК или ДНК (однониточная);

2. двухцепочечная РНК или ДНК (двуниточная).

Все активные процессы протекают в клетках-хозяевах

в) Особенности функционирования вирусов.

Этапы жизнедеятельности вирусов:

Вирусы способны размножаться только в клетках других ор­ганизмов. Размножение (репродукция) вирусов - это многоступен­чатый процесс.

1. Абсорция - прикрепление вируса к клеточной стенке. Абсорция вирусов на поверхности клетки (будущего хозяина) осуществляется за счет связывания белков-рецепторов клеточной оболочки со специальными белками вирусной частицы, которые узнают нужный рецептор на поверхности клетки. На одной клетке могут адсорби­оваться десятки и даже сотни вирусных частиц.

1. Пенетрация - проникновение вируса в клетку.

Вирусы проникают в клетку при процессах пиноцитоза и фагоцитоза, т. е. в момент захвата клеткой из окружающей среды различных капелек или частиц. А также при различных повреждениях клеточной оболочки.

Далее под действием целого набора ферментов разрушаются вирусные белки, освобождая вирусное инфекционное начало — нуклеиновую кислоту.

Иной путь проникновения в клетку у бактериофагов - вирусов бактерий. Наличие толстой клеточной стенки бактерий не позволяет белку-рецептору вместе с присоединившимся к нему вирусом погружаться в цитоплазму. Поэтому бактериофаги имеют специальные приспо­собления для внедрения через плотную бактериальную оболочку. В конце хвоста содержится фермент, который растворяет бактериальную оболочку. Далее микроскопические "мышцы" хвоста сокращаются и нуклеиновая кислота впрыскивается внутрь клетки, а белковый чехол фага остается на поверхности клетки.

3. Эклипс. Стадия эклипса у разных вирусов различается по продолжительности от 1 часа до 30 часов. В начале этой стадии происходит синтез так называемых ранних белков вируса. Вирусный геном изменяет облик веществ в клетке, направляя всю ее деятельность на произ­водство вирусных белков и вирусной нуклеиновой кислоты.

4. Созревание вирусных частиц или их матурация.

На этой стадии происходят процессы сборки отдельных компо­нентов в самостоятельно функционирующие структуры - вирионы. Они точно соответствуют родительским оригиналам.