Бактерии

Бактерии – наименьшие клеточные организмы, поэтому их еще называют микробы или микроорганизмы. Наука, изучающая бактерии – микробиология. Относятся к прокариотам. Встречаются повсеместно. Заселяют воду, воздух, другие организмы. Очень много их в почве.

По форме различают группы бактерий:

- палочковидные (бациллы). Представители – возбудители туберкулеза, столбняка, ботулизма, коклюша, брюшного тифа, дизентерии, бруцеллеза, скарлатины, дифтерии, чумы, сибирской язвы.

- В форме запятой (вибрионы). Представители – возбудитель холеры.

- В форме спирали (спириллы). Представители – возбудитель сифилиса.

- шаровидные (кокки).

А. Кокки, соединенные попарно, получили название диплококки. Представители: возбудители гонореи – гонококки, менингита – менингококки, пневмонии – пневмококки.

Б. Кокки, соединенные в виде цепочки – стрептококки.

В. Кокки, соединенные в виде гроздей винограда – стафилококки.

Строение клетки бактерий. Оболочка клеток бактерий представлена сли­зистой капсулой, клеточной стенкой и плазматической мембраной. Клеточная стенка придает клетке определенную форму, защищает ее содержимое от воздействия неблагоприятных условий среды. Основу клеточной стенки бактерий составляет муреин. Многие виды бактерий окружены слизистой капсулой, которая служит дополнительной защитой. Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана. Плазмалемма образовывает мезосомы, которые выполняют функции митохондрий (содержат окислительно-восстановительные ферменты) и хлоропластов (мембраны содержат бактериохлорофилл). Мезосомы также участвуют в фиксации атмосферного азота. В цитоплазме отсутствует клеточный центр, и отсутствуют органоиды, имеющие мембранное строение. Из органоидов имеются только рибосомы. У бактерий отсутствует ядро, вместо ядра имеется его эквивалент – нуклеоид, лишенный ядерной оболочки и состоящий из одной двухцепочечная молекулы ДНК, замкнутой в кольцо. Кроме того, у бактерий в цитоплазме имеются еще и мелкие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Запасные вещества бактериальной клетки – это полисахариды (крахмал, гликоген) и жиры. Большинство бактерий бесцветны, и только некоторые (зеленые и пурпурные) содержат в цитоплазме пигменты, подобные зеленому хлорофиллу и красному фикоэритрину. Органоиды движения многих бактерии – жгутики. Они не покрыты цитоплазматической мембраной.

Питание бактерий. По типу питания бактерии делят на две группы: автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Автотрофные бактерии бывают фотосинтезирующие (зеленые и пурпурные серобактерии) и хемосинтезирующие (нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серобактерии, водородные, метанобразующие). Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов, а затем до нитратов; бесцветные серобактерии окисляют сероводород; железобактерии переводят двухвалентное железо в трехвалентное.

Гетеротрофные бактерии делятся на сапротрофы (питаются готовыми органическими веществами отмерших организмов) и симбионты (симбиоз с растениями и животными, паразитизм и мутуализм). К сапротрофам относятся бактерии гниения (расщепляют азотсодержащие соединения) и брожения (расщепляют углеродсодержащие соединения).

Размножение. Бактерии размножаются путем прямого бинарного деления клетки. Этому предшествует репликация молекулы ДНК (нуклеоида). У некоторых бактерий обнаружены упрощенные формы полового процесса – конъюгации (обмен плазмидами). Бактерии размножаются очень быстро (клетка делится каждые 20–30 мин.).

Спорообразование свойственно только палочковидным бактериям. При образовании спор бактериальная клетка покрывается плотной защитной оболочкой, которая обеспечивают возможность переносить неблагоприятные условия. В обычном же состоянии бактерии неустойчивы при высушивании, воздействии прямых солнечных лучей, повышении температуры до 65–80°С.

Значение бактерий. Роль бактерий в биосфере велика. Благодаря им происходит разложение и минерализация органических веществ отмерших растений и животных. Образовавшиеся при этом простые неорганические соединения (аммиак, сероводород, углекислый газ и др.) вовлекаются в общий круговорот веществ. Бактерии вместе с грибами и лишайниками участвуют в начальных стадиях почвообразования.

Особую роль играют бактерии, способные связывать азот воздуха, недоступный для высших растений. К этой группе относятся свободноживущий азотобактер и клубеньковые бактерии, поселяющиеся на корнях растений семейства Бобовые, и вызывают образование клубеньков. Клубеньковые бактерии фиксируют атмосферный азот с последующим образованием соединений, которые доступны для питания растений.

Положительная роль бактерий

Молочнокислые бактерии используются для приготовления молочных продуктов (сметаны, простокваши, масла, сыра) и для соления продуктов.

Бактерии используются в современной биотехнологии для промышленного получения органических кислот, ацетона, спиртов, антибиотиков, витаминов, аминокислот, гормонов.

Бактерии – материал для генной инженерии.

Отрицательная роль бактерий

Болезнетворные бактерии способны вызывать болезни растений, животных и человека. Болезни человека бактериального происхождения, которые передаются воздушно-капельным путем (бактериальная пневмония, туберкулез, коклюш, дифтерия, скарлатина), через пищу и воду (брюшной тиф, дизентерия, бруцеллез, холера), при половом контакте (гонорея, сифилис, хламидиоз). Бактерии, вызывающие столбняк, попадают в организм человека при загрязнении раны почвой.

Сапротрофные бактерии вызывают порчу продуктов питания. Способы предотвращения порчи продуктов:

- высушивание продуктов;

- охлаждение и замораживание в холодильниках и ледниках;

- маринование продуктов в уксусной кислоте;

- высокая концентрация сахара, например, при изготовлении варенья;

- засолка; при засолке огурцов, помидоров, грибов, квашении капусты за счет деятельности молочнокислых бактерий создается кислая среда, угнетающая развитие бактерий.

Для уничтожения вегетативных форм бактерий и сохранения молока, вина, пива и соков применяется метод пастеризации – нагревание до 65°С в течение 10–20 мин. Для очищения среды от спор бактерий применяют стерилизацию – кипячение под повышенным давлением в автоклавах. Помимо этого, для дезинфекции (уничтожения патогенных бактерий) в медицине используются йод, перекись водорода, спирт и формалин.

Цианобактерии (синезеленые водоросли). Относятся к прокариотам. Имеют микроскопические размеры. Различают одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы цианобактерий. Принимают участие в процессах фиксации атмосферного азота. В их цитоплазме на мезосомах расположены фотосинтезирующие пигменты: хлорофилл, каротиноиды и фикобилины. Здесь осуществляются процессы фотосинтеза.

Размножаются цианобактерии только бесполым путем.

Цианобактерии распространены в водоемах, на поверхности почвы, на скалах, в горячих источниках, входят в состав лишайников. Они обогащают почву азотом, являются кормом для зоопланктона и рыб. Отдельные виды цианобактерии (например, носток, спирулина) могут применяться в пищу. При массовом размножении цианобактерий в водоемах наблюдается «цветение воды», когда происходит процесс их гниения. Вода становится непригодной для питья, наблюдается гибель рыбы.

Представители: Носток, спирулина, анабена, микроцистис.