Жизнедеятельность бактерий

• Возраст Земли – 4,5 млрд. лет ; через 1,5 млрд. лет после её образования возникли бактерии и течение почти 3млрд. лет были доминирующей формой жизни и только в последние 600млн. лет , после появления высших организмов господство бактерий закончилось

Распространение бактерий

• Бактерии освоили самые разнообразные среды : они живут в почве , пыли , воде , воздухе , внешних покровах животных и растений и внутри организма ( в полости рта человека более 100 видов , а в 1 г содержимого толстого кишечника содержится 250 млрд. бактериальных клеток ) ; их можно встретить в горячих источниках при температуре свыше100^оС ( экстремальные термофилы ) счвыуц32, в атмосфере на высоте 10 км. , в рассолах с концентрацией солей 250 г/л , сохраняются после пятидневного кипячения в условиях глубокого вакуума и в холоде до – 190 ^оС ,

• Как правило , любая экологическая ниша занята не одним видом микроорганизмов , а несколькими видами и родами – микробным сообществом

• Движение – с помощью жгутиков , ресничек , реактивным способом ( за счёт выбрасывания слизи ), при участии газовых вакуолей ( почвенные бактерии )

Дыхание бактерий

• Осуществляется посредством дыхательных ферментов , вырабатываемых бактериальной клеткой (все ферменты , обеспечивающие процессы жизнедеятельности бактерий , диффузно рассеяны по цитоплазме или прикреплены к наружной мембране )

• При дыхании освобождается больше энергии , чем используют бактерии ( большая часть этой энергии – до 75% - выделяется в окружающую среду в виде теплоты - самонагревание навоза ,сена , зерна )

• По отношению к кислороду бактерии делятся на :

• аэробные – существующие только в кислородной среде ( туберкулёзная полочка )

• облигатные анаэробные – существующие только в бескислородной среде ; гибнут в присутствии кислорода ( столбнячная палочка , кишечная микрофлора )

• факультативные анаэробы – живущие как в кислородной , так и в бескислородной среде

• Синтез АТФ у бактерий осуществляется тремя путями :

1. Брожение ( в результате у разных бактерий , наряду с АТФ , образуются органические кислоты – молочная , пропионовая , муравьиная , маслянная , уксусная , янтарная и другие соединения )

2. Фотосинтез и хемосинтез

3. Клеточное дыхание ( у аэробов )

Питание бактерий

• По способу питания различают :

Б АКТЕРИИ

автотрофные гетеротрофные

фотоавтотрофные хемоавтотрофные фотогетеротрофные хемогетеротроные

( фотосинтетики ) ( хемосинтетики) - сапрофиты

- паразиты

- симбионты

• Самой важной является группа хемогетеротрофных бактерий

Хемогетеротрофы – получают необходимую для жизнедеятельности энергию химическим путём

( окисление органических веществ в процессе дыхания – органотрофы )

• Микроорганизмы не могут поглощать высокомолекулярные вещества , для их роста и развития необходимы низкомолекулярные ( чаще одномолекулярные ) вещества

• Важнейшим элементом ( после углерода ) для микроорганизмов является азот ( часть микроорганизмов приобрела способность использовать его в газообразном состоянии – этот процесс называется азотофиксацией

• Кроме органических веществ необходимы неорганические вещества : азот , фосфор , натрий , калий , железо и др. , а также микроэлементы – кобальт , цинк , медь , вольфрам и др.

• По способу добычи пищи ( органических веществ ) у них можно выделить три группы : сапрофиты , симбионты и паразиты

• Сапрофиты – это организмы , извлекающие питательные вещества из мёртвого и разлагающегося органического материала ; сапрофиты секретируют гидролитические ферменты в органическое вещество , так что переваривание происходит вне организма , а образующиеся при этом растворимые продукты гидролиза всасываются и усваиваются ( ассимилируются ) уже внутри тела сапрофита

• Симбионты – организмы , получающие необходимую органику в результате взаимнополезного сожительства с другим организмами ( например , анаэробная кишечная микрофлора или бактерия-симбионт Rhizobium , способная фиксировать азот и живущая в корневых клубеньках бобовых растений )

• Паразиты – организмы , получающие пищу и убежище ( среду обитания ) за счёт другого организма ( хозяина ) ; хозяином может быть любой организм , причём паразит наносит вред своему хозяину (например , патогенные бактерии )

• облигатные паразиты – могут жить и расти только в живых клетках

• факультативные паразиты – заражают хозяина , вызывают его гибель и затем питаются сапрофитно его остатками

• все паразиты нуждаются в « дополнительных ростовых веществах » , которые они не могут сами синтезировать и находят их только в других живых клетках

• многие формы способны и к парзитическому и сапрофитному образу жизни ( палочки сыпного тифа сибирской язвы , бруцеллёза )

Автотрофные бактерии – синтезируют органические вещества из неорганических ( в зависимости от того , какую энергию они используют , различают фото – и хемосинтезирующие бактерии)

Фотосинтезирующие бактерии ( фотоавтотрофы , фотогетеротрофы )

• Для синтеза органических веществ используют световую энергию ( способность к фотосинтезу определяется наличием особого пигмента – бактериохлорофилла )

• Фотосинтез протекает без выделения свободного кислорода ( анаэробный тип фотосинтеза )

• Для ассимиляции СО₂ в качестве доноров водорода используется сероводород , сера , тиосульфат

( например , зелёные , пурпурные серные и несерные бактерии )

Сравнение фотосинтеза у прокариот и эукариот

Прокариоты		Эукариотические растения
Бактерии	Сине-зелёные водоросли	Хлоропласты имеются Мембраны в хлоропластах Мембраны уложены в стопку и у высших растений образуют граны Фотосистема II есть , поэтому при фотолизе воды выделяется кислород ( аэробный фотосинтез ) Донором водорода служит вода Главный пигмент – хлорофилл ; фикобилины есть только у красных водорослей ( признак примитивности )
Хлоропластов нет Мембраны с пигментами в виде выростов плазматической мембраны (хроматофоры ) Мембраны не уложены в стопку Фотосистемы II нет ; поэтому кислород не выделяется ( анаэробный фотосинтез ) Доноры водорода самые разные , например Н2S , Н2 , органические соединения , но не вода Главный пигмент – бактериохлорофилл ; фикобилинов нет	Хлоропластов нет Мембраны по всей толще мембраны Мембраны не уложены в стопку Фотосистема II есть ; поэтому при фотолизе воды выделяется кислород ( аэробный фотосинтез ) Донором водорода служит вода Главный пигмент – хлорофилл ; содержит фикобилины ( третий класс фотосинтетических пигментов )

Хемосинтезирующие бактерии ( аэробные нитрифицирующие , азотофиксирующие , железо- и серобактерии )

Хемосинтез – синтез органических соединений из неорганических за счёт химической энергии, получаемой при окислении неорганических веществ в процессе дыхания ( серы , сероводорода , железа , аммиака , нитрита и др. ) - литотрофы

• Нитрифицирующие бактерии – окисляют аммиак до азотистой , а затем до азотной кислоты

NH₃  HNO₂  HNO₃

• Железобактерии – превращают закисное железо в окисное ( Fe²⁺  Fe ³⁺ )

• Серобактерии – окисляют сероводород до серы или серной кислоты и её солей

Н₂S  S  SО₃^2-  SО₄^2-

• Выделяющаяся в ходе реакций окисления энергия запасается в виде молекул АТФ и используется для синтеза органических соединений