Справжні бактерії. "Це дрібні прокаріотів, що мають клітинну будову. Унаслідок мікроскопічних розмірів клітин від 0,1 до 10-3 0 мкм бактерії отримали назву мікробів або мікроорганізмів.
Бактерії живуть у грунті, воді, повітрі, снігах полярних областей і гарячих джерелах, на тілі тварин і рослин і всередині організму. Особливо багато їх в грунті - від 200-500 млн. До 2 млрд. І більше особин в 1г в залежності від типу грунту.
За формою і особливостям об'єднання клітин: розрізняють кілька морфологічних груп бактерій: кулясті (коки), прямі паличкоподібні (бацили), вигнуті (вібріони), спіральні зігнуті (спірили) і ін. Коки, зчеплені попарно, отримали назву диплококки, з'єднані у вигляді ланцюжка - стрептококи, у вигляді грон ти -стафілококи і ін. Рідше зустрічаються нитчасті форми (рис. 5.1).
Будова клітини. Клітинна стінка надає бактеріальної клітці певну форму, захищає її вміст від впливу несприятливих умов середовища і виконує ряд інших функцій. Основу клітинної стінки бактерій (як і всіх прокаріот) становить особливу речовину - муреин (полісахарид в з'єднанні з декількома амінокислотами). Багато видів бактерій оточені слизової капсулою, яка служить додатковим захистом для клітин.
Рис: 5.1. Бактерії (а) і ціанобактерії (б): 1,2 - бацили; 3 - спірохети; 4 - коки; 5 - спірили; 6 - вібріони; 7 - стрептококи і диплококки; 8 - сарціни; 9 - ниткоподібні форми; 10 - жгутикові форми; 11 -реснітчатие форми; 12 - хроококк; 13 - нитка ностока з Гетероцисти (вказані стрілками); 14 - осціллаторія (праворуч в збільшеному вигляді).
Бактерії часто забезпечені органоидами руху - джгутиками (від 1 до 50). У одних бактерій вони розташовані на одному кінці клітини, у інших - на двох або на всій поверхні. Спосіб розташування джгутиків є одним з характерних ознак при класифікації рухомих форм бактерій.
Плазматична мембрана за структурою і функціями не відрізняється від мембрани еукаріотичної клітини. У деяких бактерій плазмалемма здатна утворювати впячивания всередину цитоплазми, звані Мезосоми. На складчастих мембранах мезосом знаходяться окислювально-відновні ферменти, а у фотосинтезуючих бактерій - і відповідні пігменти (в тому числі бактеріохлорофіл), завдяки чому Мезосома здатні виконувати функції мітохондрій, хлоропластів та інших органел, а також брати участь в фіксації азоту.
У цитоплазмі є близько 20 тис. Рибосом і одна велика кільцева дволанцюжкова молекула ДНК, довжина якої в 700 або тисячу разів перевищує довжину самої клітини. Крім того, у більшості видів бактерій в цитоплазмі є ще й дрібні кільцеві молекули ДНК, так звані плазміди. Мембранні структури (органели), характерні для еукаріотів, у бактерій відсутні.
У ряду водних і грунтових бактерій, позбавлених джгутиків, в цитоплазмі є газові вакуолі. Регулюючи кількість газу в вакуолях, водні бактерії можуть занурюватися в товщу води або підніматися на її поверхню, а грунтові - пересуватися в капілярах грунту. Запасні речовини бактеріальної клітини - це полісахариди (крохмаль, глікоген), жири, поліфосфати, сірка.
Більшість бактерій безбарвні, і тільки деякі (зелені і пурпурні) містять в цитоплазмі пігменти, подібні зеленому хлорофілу і червоному фікоеритрину.
Харчування бактерій. За типом харчування бактерії ділять на дві трупи: автотрофні і гетеротрофні. Автотрофні бактерії синтезують органічні речовини з неорганічних. Залежно від того, яку енергію використовують автотрофи для синтезу органічних речовин, розрізняють фото- (зелені і пурпурні серобактерии) і хемосинтезирующие бактерії (нитрифицирующие, железобактерии. Безбарвні серобактерии і ін.). Гетеротрофні бактерії харчуються готовими органічними речовинами відмерлих залишків (сапротрофи) або живих рослин, тварин і людини (симбіонти).
До сапротрофами відносяться бактерії гниття і бродіння. Перші розщеплюють азотовмісні сполуки, другі - вуглець-містять. В обох випадках виділяється енергія, необхідна для їх життєдіяльності.
Розмноження. Бактерії розмножуються шляхом простого бінарного поділу клітини. Цьому передує самоудвоение (реплікація) молекули ДНК. Брунькування зустрічається як виняток.
У деяких бактерій виявлено спрощені форми статевого процесу. Наприклад, у кишкової палички статевої процес нагадує кон'югацію, при якій відбувається передача частини генетичного матеріалу з однієї клітини в іншу при їх безпосередньому контакті. Після цього клітини роз'єднуються. Кількість особин в результаті статевого процесу залишається колишнім, але відбувається обмін спадковим матеріалом, т. Е. Здійснюється генетична рекомбінація.
Спорообразование властиво тільки невеликій групі бактерій, у яких відомі два типи суперечка: ендогенні, що утворюються всередині клітини, і мікроцисти, що утворюються з цілої клітини. При утворенні спор (мікроцисти) в бактеріальної клітині зменшується кількість вільної води, знижується ферментативна активність, протопласт стискається і покривається дуже щільною оболонкою. Спори забезпечують можливість переносити несприятливі умови. Вони витримують тривале висихання, нагрівання понад 100 ° С і охолодження майже до абсолютного нуля. У звичайному ж стані бактерії нестійкі при висушуванні, дії прямих сонячних променів, підвищенні температури до 65-80 ° С і т. Д. У сприятливих умовах спори набухають і проростають, утворюючи нову вегетативну клітину бактерій.
Незважаючи на постійну загибель бактерій (поїдання їх найпростішими, дія високих і низьких температур та інших несприятливих чинників), ці примітивні організми збереглися з найдавніших часів завдяки здатності до швидкого розмноження (клітина може ділитися через кожні 20-30 хв), утворення спор, надзвичайно стійких до факторів зовнішнього середовища, і їх повсюдного поширення.
Значення бактерій у біосфері і народному господарстві. Роль бактерій в біосфері велика. Завдяки їх життєдіяльності відбувається розкладання і мінералізація органічних речовин відмерлих рослин і тварин. Утворилися при цьому прості неорганічні сполуки (аміак, сірководень, вуглекислий газ і ін.) Залучаються до загального кругообіг речовин. без якого було б неможливе життя на Землі. Бактерії разом з грибами і лишайниками руйнують гірські породи, беручи участь тим самим в початкових стадіях грунтоутворювального процесів.
Особливу роль в природі відіграють бактерії, здатні зв'язувати вільний молекулярний азот, недоступний для вищих рослин. До цієї групи належать свободноживущий азотобактер і бульбочкові бактерії. поселяються на коренях бобових рослин. Проникаючи через кореневий волосок в корінь, вони викликають сильне розростання клітин кореня, що має форму бульб. На перших порах бактерії живуть за рахунок рослини, а потім починають фіксувати азот з подальшим утворенням аміаку, а з нього - нітритів і нітратів. Утворилися азотистих речовин досить і для бактерій, і для рослин. Крім того, частина нітритів і нітратів виділяється в грунт, підвищуючи її родючість. Кількість фіксованої азоту бульбочкових бактерій може досягати 450-550 кг / га в рік.
Бактерії відіграють позитивну роль у господарській діяльності людини. Молочнокислі бактерії використовуються в приготуванні різноманітних молочних продуктів (сметани, кислого молока, масла, сиру та ін.). Вони ж сприяють консервації продуктів. Бактерії широко використовуються в сучасній біотехнології для промислового отримання молочної, масляної, оцтової і пропіонової кислот, ацетону, бутилового спирту і т. Д. У процесі їх життєдіяльності утворюються біологічно активні речовини - антибіотики. вітаміни. амінокислоти. Нарешті, бактерії є об'єктом для досліджень в області генетики, біохімії, біофізики, космічної біології і ін.
Негативна роль належить хвороботворним, або патогенним, бактеріям. Вони здатні проникати в тканини рослин. тварин і людини і виділяти при цьому речовини, які пригнічують захисні сили організму. Такі хвороботворні бактерії, як збудник чуми, туляремії, сибірки, пневмококи в організмі тварин і людини стійкі проти фагоцитозу і антитіл. Відомий цілий ряд інших хвороб людини бактери-ального походження, які передаються повітряно-крапельним шляхом (бактеріальна пневмонія. Туберкульоз, коклюш), через їжу і воду (черевний тиф, дизентерія. Бруцельоз, холера), при статевому контакті (гонорея, сифіліс і ін .).
Бактерії можуть вражати і рослини, викликаючи у них так звані бактеріози (плямистість, в'янення, опіки, мокра гнилизна, пухлини та ін.). Бактеріози досить часто зустрічаються у картоплі, томатів, капусти, огірків, буряка, бобових культур, плодових дерев.
Сапротрофного бактерії викликають псування продуктів харчування. При цьому поряд з виділенням вуглекислого газу, аміаку і енергії, надлишок якої викликає нагрівання субстрату (наприклад, гною, вологого сіна і зерна) аж до його самозаймання, відбувається утворення і отруйних речовин. Тому для запобігання псуванню харчових продуктів людина створює умови, при яких бактерії в значній мірі втрачають здатність до швидкого розмноження, а іноді і гинуть.
Широко розповсюдженими методами боротьби з бактеріями є: висушування плодів, грибів, м'яса, риби, зерна; їх охолодження і заморожування в холодильниках і льодовиках; маринування продуктів в оцтової кислоти; висока концентрація цукру, наприклад при виготовленні варення, викликає плазмоліз в клітинах бактерій і порушує їх життєдіяльність; засолювання. При засолюванні огірків, помідорів, грибів, квашенні капусти за рахунок діяльності молочнокислих бактерій створюється кисле середовище, гнітюча розвиток бактерій. На цьому засновано консервування продуктів харчування та силосування кормів.
Для знищення вегетативних форм бактерій і збереження молока, вина, фруктових соків та інших продуктів застосовується метод пастеризації -нагреваніе до 65 ° Свтеченіе 10-20 хв, а для очищення середовища від спороутворюючих бактерій найбільш ефективний метод стерилізації - кип'ятіння і підвищений тиск в автоклавах. Висока температура викликає денатурацію білків і загибель всіх бактеріальних клітин. Крім цього в медицині, харчовій промисловості, сільському господарстві для дезінфекції, т. Е. Для знищення патогенних мікроорганізмів, використовуються йод, пероксид водню, борна кислота, марганцевокислий калій, спирт, формалін та інші неорганічні і органічні речовини.
Ціанобактерії. Це мікроскопічні одноклітинні. колоніальні і багатоклітинні (нитчасті) організми різної морфологічної структури (див. рис. 5.1). У ряду нитчастих Циа-нобактерій є гетероцисти - спеціалізовані клітини з сильно потовщеними безбарвними двошаровими оболонками, які беруть участь в процесах розмноження і фіксації атмосферного азоту.
У цитоплазмі розташовані фотосінтезіруюшіе мембранні структури і пігменти: хлорофілу, каротиноїди і фікобіліни. Останні поглинають світло в області довжини хвилі 540-630 нм, яка іншими фототрофні організмами використовується в меншій мірі. Завдяки такій різноманітності пігментів ци-анобактеріі здатні до поглинання світлових хвиль різної довжини і можуть мешкати на великих глибинах морів і океанів.
Процеси фотосинтезу у ціанобактерій і еукаріотних організмів здійснюються подібним чином. Основним запасним вуглеводом у них є глікоген.
Розмножуються ціанобактерії тільки безстатевим шляхом.
Ціанобактерії поширені в прісних і солоних водах, на поверхні грунту, на скелях, в гарячих джерелах, входять до складу лишайників. Вони збагачують грунт органікою і азотом, є кормом для зоопланктону і риб, використовуються для отримання ряду цінних речовин, які продукуються ними в процесі життєдіяльності (амінокислоти, вітамін В12 пігменти і ін.) Окремі види ціанобактерій (наприклад, носток, спіруліна) можуть застосовуватися в їжу . У період масового розмноження ціанобактерій в водоймах (так званого «цвітіння води») відбувається процес їх гниття: вода набуває неприємного запаху і стає непридатною для пиття, спостерігається масова загибель (замор) риби. При цвітінні води на поверхні часто утворюється масляниста брудно-зелена плівка, що складається з відмерлих ціанобактерій.
Джерело. Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Посібник з біології для вступників до ВНЗ"