Царство Бактерии (дробянки)

Признаки бактерий:

• Прокариоты

• Питание автотрофное (фото- и хемо-) и гетеротрофное (паразиты, сапротрофы, симбионты)

• Клетки мелкие от 0,1 до 10 мкм

• Жесткая клеточная стенка содержит муреин

• Многие способны к передвижению при помощи жгутиков

• Разнообразны запасные питательные вещества

• Неблагоприятные условия переносят в виде спор

• Размножаются путем деления надвое; половое размножение в самой примитивной форме – генетическая рекомбинация

Строение. По форме различают кокки – шарообразные клетки; бациллы (прямые палочки); вибрионы (короткие изогнутые палочки); спириллы и спирохеты (извитые бактерии)

Клеточная стенка из муреина придает клетке определенную форму и жесткость, защищает от перепадов давления и концентрации солей. Иногда на поверхности формируются дополнительные капсулы и слизистые слои. Жгутики бактерий состоят из белка флагеллин. Плазматическая мембрана характеризуется высоким содержанием белков (50-75%) и относительно низким содержанием липидов (15-45%). У некоторых бактерий плазматическая мембрана впячивается внутрь и образует мезосомы и (или) фотосинтетические мембраны. В цитоплазме имеются мелкие рибосомы. Бактериальную ДНК называют кольцевой хромосомой или нуклеоидом.

У некоторых лишенных жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. Запасные вещества бактериальной клетки – полисахариды (крахмал, гликоген), жиры, полифосфаты, сера. Большинство бактерий бесцветно, за исключением зеленых и пурпурных серных.

Жизнедеятельность. Неблагоприятные условия некоторые бактерии переносят в виде спор. Бактериальные споры очень устойчивы. В благоприятных условиях бактерии способны к быстрому размножению путем простого деления надвое. Половой процесс крайне примитивен и представляет собой обмен генетической информацией между клетками (иногда при помощи вирусов). По отношению к наличию в среде кислорода различают аэробные и анаэробные бактерии.

По способу питания бактерии делятся на две группы: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Различают фото- (зеленые и пурпурные) и хемосинтезирующие бактерии (нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии и др.). Гетеротрофные бактерии питаются готовыми органическими веществами мертвых остатков (сапротрофы) или живых растений, животных и человека (паразиты и симбионты). К сапротрофным относят бактерии гниения и брожения. Первые расщепляют азотсодержащие, вторые – углеродсодержащие соединения. В обоих случаях выделяется энергия, необходимая для их жизнедеятельности. Примером симбионтов могут служить азотфиксирующие бактерии, живущие в корневых клубеньках бобовых растений. К симбионтам относят микрофлору кишечника (кишечная палочка поставляет витамины группы В и К). Среди паразитов выделяют облигатных (которые могут жить и расти только в живых клетках) и факультативных (заражают хозяина, вызывая его гибель, а затем питаются его останками). Паразиты, вызывающие заболевания, называются патогенами.

Значение. Сапротрофные бактерии играют в природе роль редуцентов, разлагая сложные органические вещества отмерших растений и животных и, таким образом вовлекая их в круговорот веществ в биосфере. Бактерии играют важную роль в плодородии почвы, образуя гумус. Человек использует сапротрофных бактерий в очистных сооружениях.

У многих животных в пищеварительном тракте поселяются симбиотические бактерии – «микрофлора» - организмы, обеспечивающие переваривание трудноусваиваемой пищи (клетчатки, например). Некоторые бактерии живут на коже, препятствуя развитию патогенов.

Многие полезные продукты питания получаются в результате брожения, и человек использует их уже несколько тысяч лет. Например, молочнокислые продукты получают благодаря деятельности бактерий рода Lactobacillus. Они же обеспечивают квашение капусты, образование силоса. Многие бактерии используют для производства антибиотиков (стрептомицин, тетрациклины и др.)

В последние годы появился новый источник питания – так называемый белок одноклеточных, который используют на корм скоту.

Бактерий можно использовать для создания новых способов получения многих важных для промышленности веществ, в том числе спиртов, кетонов, органических кислот, сахаров и полимеров. Ферменты, выделенные из бактерий, можно применять для трансформации веществ (например, для превращения метана в оксид этилена).

Работы по генетической инженерии проводятся на микроорганизмах. Например, перенос гена, ответственного за синтез инсулина, в бактериальную клетку позволяет получить этот важный гормон в промышленных масштабах (микробиологический синтез). То же касается интерферона. Перспективно было бы включить некоторые бактериальные гены в геном эукариот. Определенные виды рода Bacillus заражают и вызывают гибель гусениц некоторых бабочек и личинок родственных им насекомых. На других животных и на растения такие бактерии не действуют. Это значит, что в распоряжении человечества имеется идеальное средство для борьбы со многими серьезными вредителями растений. Препараты таких бактерий используют для опыления посевов.

Бактерии могут быть вредны для человека в двух случаях. Во-первых, если не предпринять соответствующих мер, сапротрофные бактерии портят продукты питания. Во-вторых, бактерии (паразиты) могут быть возбудителями многих болезней. Наиболее известные бактериальные заболевания человека: дифтерия, туберкулез, чума, холера, брюшной тиф, дизентерия, сальмонеллез, ботулизм, гангрена, столбняк, коклюш.