Бактерии ─ такие разнообразные и такие нужные

Разнообразие бактерий по форме, дыханию, способу питания

Среда обитания бактерий безгранична и разнообразна. Их можно обнаружить в воздухе, внутри организмов, в почве, в условиях низких температур Севера, в горных породах и горячих гейзерах.

Большое разнообразие бактерий и малые размеры позволяют им проникнуть в любой организм и любую породу. Не теряя своей жизнеспособности, они способны перенести низкие температуры и нагревание до 90⁰C. Их споры способны пролежать много лет в ожидании благоприятной среды.

Значение жизнедеятельности бактерий неоценимо для всех живущих на Земле.

Существует большое разнообразие видов по форме, способу обмена веществ, особенностям питания, передвижению, способу организации.

Разновидность форм

При всем своем разнообразии микроорганизмы делятся на три основные формы:

• палочковидные;
• шаровидные;
• извитые.

Палочковидные выглядят в форме цилиндра, но их отличает разнообразие по своим размерам и расположению. У многих длина превышает поперечный разрез. Многие из них имеют уплотнения на концах либо заостренные или укороченные концы. Их биология предполагает одиночные клетки, пары ─ диплобактерии, цепочка ─ стрептобактерии.

Шаровидные имеют четкую эллипсовидную либо сферическую форму. Они называются кокками. Микрококки располагаются хаотично, диплококки ─ парами, стрептококки ─ цепочками. В зависимости от способа деления они могут образовывать скопления, напоминающие по форме виноградную гроздь или цепочку.

Способность приспосабливаться к любым условиям существования объясняется разнообразием бактерий.

Группы по типу обмена веществ

Для роста и размножения бактериям необходима энергия, которую они получают за счет дыхания. Биология получения этой энергии такова: одним для окисления органики необходим кислород, для других он является смертельным.

Аэробные организмы ─ это те, чей процесс обмена веществ невозможен без кислорода. Анаэробным микроорганизмам для жизнедеятельности кислород не нужен, а то и вовсе губителен.

Такой вид условно можно поделить на две группы:

• те, которым кислород вообще не нужен;
• те, которые могут жить с ним и без него.

Отдельную группу занимают цианобактерии, их роль, как и у растений, осуществлять процесс фотосинтеза, так как в их клетках есть хлорофилл. Жизнедеятельность этих микроорганизмов имеет огромное значение для всего живого.

Различия по способу питания

Различная природа существования обусловила разнообразие бактерий по способам питания. Сам процесс восполнения энергии бактерий имеет такие особенности:

• питательные элементы поступают через всю поверхность клетки;
• быстрота обменных процессов;
• быстрое приспособление к меняющимся условиям.

Особенности биологии питания обуславливаются способностями усваивать азот и углерод. По способу усвоения углерода бактерии делят на:

• автотрофов;
• гетеротрофов.

Природа питания автотрофов заключается в способности перерабатывать органику на неорганические соединения, чем обуславливается их неоценимое значение для растений.

Разнообразную по видам группу составляют гетеротрофы, которым для питания нужны готовые или переработанные органические соединения. Гетеротрофы делятся на симбионтов, сапрофитов и паразитов.

Роль и значение симбионтов неоценима для жизни растений и питания почвы. Природа их взаимодействия заключается в том, что растениям для жизни необходим азот.

Азот, находящийся в воздухе, для них недоступен, а вот бактерии имеют особенность соединять азот с молекулами других веществ, он становится доступным для растений.

Такие бактерии селятся на корнях в основном бобовых, особенность их взаимодействия в том, что бобовые дают бактериям углеводы, а бактерии ─ азот.

Биология сапрофитных форм заключается в том, что они являются главными участниками круговорота биомассы на планете. Их роль и значение на нашей планете неоценимы, так как основой их питания являются умершие живые организмы, а также их экскременты.

Природа их питания заключается в том, что они в материал, который разлагается, выделяют ферменты и после усваивают растворенную органику. На выходе микроорганизмы «выдают» неорганические соединения, необходимые для питания представителей флоры.

Большое разнообразие микроорганизмов привело к тому, что они являются не только вредителями, а и выполняют такие важные функции, как преобразование органики, выработка кислорода, азотфиксация и многое другое, без чего невозможна жизнь на Земле.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/species/raznoobrazie-bakterij.html

III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF
Введение

С самого детства родители твердят нам о том, что надо мыть руки, нельзя тянуть их в рот и пугают микробами. Кто же эти микробы? Оказывается так называют бактерии.

Бактерия – это живой организм. Ученые нашли следы бактерий, возраст которых более 4 миллиардов лет. В настоящее время учёными описано 10 тысяч видов бактерий, но в природе их значительно больше.

Цель моей работы: поиск, изучение и анализ информации о различных видах бактерий.

В соответствии с целью в данном исследовании, мною поставлены следующие задачи.

Задачи исследования:

1. Найти в разных источниках, необходимую информацию о бактериях.

2. Выяснить, какие бывают бактерии (виды, формы, категории).

3. Узнать о влиянии бактерий на жизнедеятельность человека.

4. Провести опыты с целью выявления благоприятных условий размножения бактерий.

5. Провести анкетирование учащихся третьих классов нашей школы с целью выяснения их мнения в вопросе соблюдения личной гигиены.

6. Сделать вывод о пользе и вреде бактерий и необходимости соблюдения правил гигиены.

Гипотеза: можно предположить, что в разных условияхсуществованияколичество колоний бактерий существования должно быть различным.

Актуальность моей работы заключается в том, что необходимо обращать серьезное внимание на бактерии в условиях неблагоприятного воздействия на человека окружающей среды.

Методы исследования:

– сбор и анализ информации;

– обобщение изученного материала;

– анкетирование;

– наблюдение.

Глава 1 Теоретическая часть

1.1 Бактерии – это микроорганизмы

Эти микроскопические организмы, не видимые человеку, играют огромную роль в его жизни и природе. Большинство из них приносят пользу. Они участвуют в формировании структуры и плодородия почв, в образовании полезных ископаемых и разрушении мёртвых остатков растений и животных, в переваривании пищи человеком и животными. Но, к сожалению, среди бактерий есть болезнетворные. При попадании в организм они вызывают у людей и животных разные (часто очень тяжелые) заболевания.

Бактерии до сих пор еще полностью не изучены, как не изучено до конца их влияние на нас и на окружающий мир. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Они очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования.

1.2 Классификация бактерий

Хотя бактерии очень малы, их можно различить по внешнему виду – конечно, с помощью микроскопа (Приложение рис.1).

Одна из самых распространенных классификаций этих микроорганизмов – классификация по форме (Приложение рис.2).

Названия видов произошли от геометрических форм бактерий:

• Микробы с названием «кокки» выглядят как шарик или как некоторое количество отдельных шариков, если речь идет о колонии.
• Бациллы выглядят как цилиндрические образования, палочки разной длины и ширины.
• Название «спирилла» свидетельствует о том, что исследователь имеет дело с бактерией в виде спирали.
• Вибрионами называют бактериальные микроорганизмы, которые выглядят как запятые.

Все бактерии, живущие внутри нас и окружающие снаружи, по степени опасности для здоровья человека можно разделить на две категории:

– приносящие вред здоровью человека;

– приносящие пользу человеку и окружающему миру.

Даже те, которые условно безопасны для человека, могут стать угрозой при снижении иммунитета. А так же существуют такие бактерии, которые очень опасны. Они вызывают множество смертельных заболеваний, заражают зверей, птиц, рыб и растения.

1.3 Бактерии и человек

Мы с вами уже разобрались, какие бывают бактерии, как они выглядят, что умеют делать. Теперь стоит поговорить о том, какова их роль в жизни современного человека. Во-первых, уже много веков мы используем потрясающие способности молочнокислых бактерий. Без этих микроорганизмов не было бы в нашем рационе ни кефира, ни йогурта, ни сыра. Кроме этого, подобные существа также ответственны за процесс закваски (для хлеба). В сельском хозяйстве бактерии используют двояко. С одной стороны, они помогают избавиться от ненужных сорняков (фитопатогенные организмы, как гербициды), с другой – от насекомых.

Если бы на земле не было бактерий, вызывающих гниение, наша планета постепенно покрылась бы неразложившимися остатками погибших растений и животных. А благодаря бактериям гниения эти остатки не только уничтожаются, но в почву беспрерывно возвращаются все вещества, из которых состояли тела погибших растений и животных. Возвратившись в почву, эти вещества служат материалом для новых поколений растений и животных.

В быту же мы сталкиваемся повсеместно с болезнетворными бактериями. Согласно статистике, наибольшее количество колоний находится на ручках тележек супермаркетов, за ними идут компьютерные мыши в интернет-кафе и только на третьем месте ручки общественных помещений.

1.4 Вредные бактерии

Ранее мы с вами поговорили о том, какие бывают бактерии. Виды и названия наиболее распространенных микроорганизмов были названы ранее. Далее речь пойдет об «одноклеточных врагах» человека. Итак, прежде всего, давайте узнаем особенности болезнетворных бактерий. Их главное оружие против нас – это токсины. С помощью подобных веществ они отравляют клетки организмов.

Прежде чем углубиться в то, какие бывают вредные бактерии, стоит определиться с путями их распространения. А таковых имеется очень много. Есть микроорганизмы, которые передаются с помощью зараженных и немытых продуктов, воздушно-капельным и контактным путями, через воду, почву или с помощью укусов насекомых. Самое плохое, что всего одна клеточка, попав в благоприятную среду человеческого организма, способна в течение всего лишь нескольких часов размножиться до нескольких миллионов бактерий.

Глава 2 Практическая часть

2.1 Подготовка условий для посева бактерий

Чтобы попробовать вырастить колонию бактерий в домашних условиях необходимо подготовить благоприятные условия для их развития. Мы использовали специальную лабораторную посуду – чашки Петри. В них поместили питательную среду для ускорения роста бактерий. Чаще всего для этого используют бульон, раствор желатина или агар-агара. Мы приготовили питательную среду на основе агар-агара следующим способом: в 60 мл воды размешать половину чайной ложки порошка агара. Раствор необходимо довести до кипения и полной прозрачности. Немного остудить и разлить по чашкам тонким слоем, едва покрывающим дно.

2.2 Посев бактерий и последующие наблюдения

После того как питательная среда в чашках застыла, я произвёл посев бактерий, просто потрогав ее руками. Первые две чашки – грязными руками. Одну из них оставили при комнатной температура, а другую поместили в холодильник, чтобы посмотреть влияет ли температура окружающей среды на скорость размножения бактерий. Затем я вымыл руки с обычным мылом и потрогал чашки уже чистыми руками. В четвертую чашку дополнительно капнули антибактериального средства, купленного в аптеке. Эти чашки Петри так же оставили при комнатной температуре, чтобы сравнить помогло ли мытье рук избавиться от бактерий.

На бумаге указали номера чашек, дата посева, условия посева и хранения:

1 – грязные руки, опыт при комнатной температуре;

2 – грязные руки, опыт в холодильнике;

3 – чистые руки, опыт при комнатной температуре;

4 – чистые руки + антибактериальное средство, опыт при комнатной температуре.

Посев был произведен 23 ноября 2016 года (Приложение рис.3). Первые результаты – появление первых колоний бактерий в чашке Петри № 1 (грязные руки, опыт при комнатной температуре) мы увидели 28 ноября. Итоги мы подвели 10 декабря 2016 года (Приложение рис.4).

В результате наблюдений мы определили, что грязные руки при комфортной (комнатной) температуре являются прекрасной средой для роста колоний бактерий.

В то же время, на чистых руках, даже без использования антибактериальных средств, и при комнатной температуре количество бактерий гораздо меньше и это не несет угрозы для здоровья и жизни человека.

Глава 3 Анкетирование учащихся начальной школы

Мы провели анкетирование (Приложение) среди учащихся третьих классов нашей школы с целью выяснения их отношения к бактериям и способам защиты от них. Было опрошено 72 человека. Почти все ученики, заполнившие анкету, знают, что такое бактерии. Только 6 человек ответили отрицательно. По результатам анкетирования большинство ребят знают, что среди бактерий есть полезные. Не знают об этом 14 человек (Приложение диаграмма 1).

Из анкет мы узнали, что среди опрошенных 72 учеников третьих классов:

66 человек считают необходимым поддерживать чистоту;

64 человека считают необходимым чаще мыть руки;

63 человека считают необходимым хорошо мыть фрукты и овощи;

58 человек знают, что нельзя брать в рот пальцы и посторонние предметы;

58 человек считают, что нельзя грызть ногти (Приложение диаграмма 2).

Однако не все ребята понимают, что необходимо отказаться от вредных привычек – грызть ногти и брать в рот пальцы и посторонние предметы.

Вывод

Изучая литературу о бактериях, я пришел к выводу, что надо понимать, что человек и бактерии неразлучны. Они могут быть как врагами, так и друзьями.

Мое исследование показало, что среди бактерий есть как полезные так и опасные для человека. Бактерии способны выживать в различных условиях окружающей среды и проникать в организм человека, нанося вред. Поэтому правы наши родители, что приучают нас мыть чаще руки, не грызть ногти, соблюдать чистоту.

Библиография

1. Биологический энциклопедический словарь/Гл. ред. М.С.Гиляров. – М.: Советская энциклопедия, 1986. – 893с.

2. Детская Энциклопедия. Для среднего и старшего возраста./ 2-е изд. М.: «Просвещение», 1965. В 12 томах. Том 4. «Растения и Животные». 3. Что такое. Кто такой. Детская энциклопедия в 3 томах. 2-е изд. М.: АСТ, 2008. Том 1.

4. Молекулярная биология : учебник / А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. – М. : Академия, 2013. – 395 с. : ил. – (Высшее образование).

5. Устинова А.А., Ильина В.Н., Шишова Т.К. Микробиология: Руководство к практическим занятиям. – Самара: Изд-во ПГСГА, 2009. – 84 с. – Издание 4-е, испр. и доп.

Приложение

Рис. 1 Внешний вид бактерий

Рис. 2 Формы бактерий

Рис 3. Посев бактерий в 4 чашки Петри

Рис 4. Момент подведения итогов наблюдений

Анкета для учеников 3-х классов

1.	Знаешь ли ты о существовании бактерий?
да	нет
2.	Могут ли бактерии быть полезными?
да	нет
3.	Где, по-твоему, могут жить бактерии?
4.	Какие правила следует соблюдать, чтобы избежать заражения болезнями, вызываемыми бактериями?
– поддерживать чистоту
– чаще мыть руки
– хорошо мыть фрукты и овощи
– не брать в рот пальцы и посторонние предметы
– не грызть ногти

Диаграмма 1

Диаграмма 2

Источник: https://school-science.ru/3/1/33120

Бактерии | Биология

Бактерии — одни из самых древних организмов на Земле. Несмотря на простоту своего строения, они живут во всех возможных средах обитания.

Больше всего их насчитывается в почве (до нескольких миллиардов бактериальных клеток на 1 грамм почвы). Много бактерий в воздухе, воде, пищевых продуктах, внутри тел и на телах живых организмов.

Бактерии были обнаружены в тех местах, где другие организмы жить не могут (на ледниках, в вулканах).

Обычно бактерия – это одна клетка (хотя бывают колониальные формы). Причем эта клетка очень мелкая (от долей мкм до нескольких десятков мкм). Но главной особенностью бактериальной клетки является отсутствие клеточного ядра. Другими словами, бактерии принадлежат прокариотам.

Клетки разных видов бактерий могут сильно отличаться между собой по форме. Бывают шаровидные бактерии (кокки), палочковидные (бациллы), похожие на запятую (вибрионы), извитые (спирохеты, спириллы) и др.

Строение бактериальной клетки

У клеток многих бактерий имеется слизистая капсула. Она выполняет защитную функцию. В частности, защищает клетку от высыхания.

Как и у клеток растений, у бактериальных клеток есть клеточная стенка. Однако, в отличие от растений, ее строение и химический состав несколько иной. Клеточная стенка состоит из слоев сложного углевода. Ее строение таково, что позволяет проникать различным веществам внутрь клетки.

Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана.

Бактерии относятся к прокариотам, так как в их клетках нет оформленного ядра. Они не имеют и хромосом, характерных для клеток эукариот. В состав хромосомы входит не только ДНК, но и белок.

Нуклеоид находится прямо в цитоплазме, обычно в центре клетки.

У бактерий нет настоящих митохондрий и ряда других клеточных органелл (комплекса Гольджи, эндоплазматической сети). Их функции выполняют впячивания клеточной цитоплазматической мембраны. Такие впячивания называются мезосомами.

В цитоплазме есть рибосомы, а также различные органические включения: белки, углеводы (гликоген), жиры. Также клетки бактерий могут содержать различные пигменты. В зависимости от наличия тех или иных пигментов или их отсутствия, бактерии могут быть бесцветными, зелеными, пурпурными.

Питание бактерий

Бактерии возникли на заре формирования жизни на Земле. Именно они «открыли» различные способы питания. Лишь потом, с усложнением организмов, четко выделились два крупных царства: Растения и Животные. Они отличаются между собой в первую очередь по способу питания. Растения являются автотрофами, а животные — гетеротрофами. У бактерий же встречаются оба типа питания.

Питание — это способ получения клеткой или организмом необходимых органических веществ. Их можно получить из вне или синтезировать самостоятельно из неорганических веществ.

Автотрофные бактерии

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Процесс синтеза требует энергии. В зависимости от того, откуда автотрофные бактерии получают эту энергию их делят на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.

Фотосинтезирующие бактерии используют энергию Солнца, улавливая его излучение. В этом они сходны с растениями. Однако, если у растений в процессе фотосинтеза выделяется кислород, то у большинства фотосинтезирующих бактерий он не выделяется.

То есть бактериальный фотосинтез анаэробен. Также зеленый пигмент бактерий отличается от аналогичного пигмента растений и называется бактериохлорофиллом. У бактерий нет хлоропластов. В основном фотосинтезирующие бактерии обитают в водоемах (пресных и соленых).

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию различных химических реакций. Энергия выделяется не во всех реакциях, а только в экзотермических.

Некоторые такие реакции протекают в бактериальных клетках. Так в нитрифицирующих бактериях протекает реакция окисления аммиака в нитриты и нитраты. Железобактерии окисляют закисное железо в окисное.

Водородные бактерии окисляют молекулы водорода.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Поэтому вынуждены получать их из окружающей среды.

Бактерии, питающиеся органическими остатками других организмов (в том числе мертвыми телами), называются бактериями-сапрофитами. По-другому их называют бактериями гниения.

Таких бактерий много в почве, где они разлагают перегной до неорганических веществ, которые впоследствии используются растениями. Молочнокислые бактерии питаются сахарами, превращая их в молочную кислоту.

Клубеньковые бактерии живут в корнях растений и питаются за счет органических веществ живого растения. Однако они связывают азот из воздуха и обеспечивают им растение. То есть в данном случае имеет место симбиоз. Другие гетеротрофные бактерии-симбионты обитают в пищеварительном аппарате животных, помогая переваривать пищу.

Существует много бактерий-паразитов. Такие бактерии живут в других живых организмах, питаются за их счет и наносят вред организму-хозяину.

Дыхание бактерий

В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ с высвобождением энергии. Эта энергия в последствии тратится на различные процессы жизнедеятельности (например, на движение).

Эффективным способом получения энергии является кислородное дыхание. Однако некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Таким образом, существуют аэробные и анаэробные бактерии.

Аэробным бактериям необходим кислород, поэтому они обитают в местах, где он есть. Кислород участвует в реакции окисления органических веществ до углекислого газа и воды. В процессе такого дыхания бактерии получают относительно большое количество энергии. Такой способ дыхания характерен для подавляющего числа организмов.

Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде для дыхания, поэтому могут обитать в бескислородной среде. Энергию они получают за счет реакции брожения. Данный способ окисления малоэффективен.

Размножение бактерий

В большинстве случаев для бактерий характерно размножение путем деления их клетки надвое. Перед этим происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Каждая дочерняя клетка получает одну из этих молекул и, следовательно, является генетической копией материнской клетки (клоном). Таким образом, для бактерий характерно бесполое размножение.

В благоприятных условиях (при достаточном количестве питательных веществ и благоприятных условиях окружающей среды) бактериальные клетки делятся очень быстро. Так от одной бактерии за сутки могут образоваться сотни миллионов клеток.

Хотя бактерии размножаются бесполым путем, в ряде случаев у них наблюдается так называемый половой процесс, который протекает в форме конъюгации.

При конъюгации две разные бактериальные клетки сближаются, между их цитоплазмами устанавливается связь. Части ДНК одной клетки переходят во вторую, а части ДНК второй клетки – в первую.

Таким образом, при половом процессе у бактерий происходит обмен генетической информации. Иногда при этом бактерии обмениваются не участками ДНК, а целыми молекулами ДНК.

Споры бактерий

Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий — это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.

При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.

Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.

Значение бактерий

Огромна роль бактерий в круговороте веществ в природе. В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы. Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород).

Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В нитрифицирующих бактериях протекают реакции, в процессе которых из аммиака образуются нитриты, а из нитритов — нитраты. Клубеньковые бактерии способны усваивать атмосферный азот, синтезируя азотистые соединения.

Они живут в корнях растений, образуя клубеньки. Благодаря этим бактериям, растения получают необходимые им азотистые соединения. В основном в симбиоз с клубеньковыми бактериями вступают бобовые растения. После их отмирания почва обогащается азотом.

Это нередко используется в сельском хозяйстве.

В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению.

Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии.

В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты.

В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.

Существуют бактерии-паразиты. Бактериальными болезнями являются тиф, чума, ангина, туберкулез, столбняк и многие другие. Люди заражают друг друга не только при контакте, но и через воду, окружающие предметы. Споры болезнетворных бактерий могут долго сохранять жизнеспособность, переживать весьма неблагоприятные условия.

Поэтому проводятся различные мероприятия, направленные на уничтожение болезнетворных бактерий и их спор: химическая и ультрафиолетовая обработка помещений, проветривание, пастеризация, кипячение, стерилизация. От многих бактериальных болезней уже изобретены предохранительные прививки.

Однако главной защитой является личная гигиена.

Источник: https://biology.su/bacteria

Кто такие бактерии?

Бактерии – это очень маленькие, невероятно древние и в какой-то степени довольно простые микроорганизмы. Согласно современной классификации их выделили в отдельный домен организмов, что говорит о значительном отличии бактерий от прочих форм жизни.

Бактерии являются самыми распространенными и соответственно самыми многочисленными живыми организмами, они без преувеличения вездесущи и прекрасно себя чувствуют в любой среде: воде, воздухе, земле, а также внутри других организмов. Так в одной капле воды их количество может достигать нескольких миллионов, а в теле человека их примерно в десятеро больше, чем всех наших клеток.

Это микроскопические, преимущественно одноклеточные организмы, главным отличием которых является отсутствие клеточного ядра. Основа клетки, цитоплазма содержит в себе рибосомы и нуклеоид, выступающий генетическим материалом бактерий.

У некоторых типов бактерий есть внешние жгутики, их количество и размеры могут сильно отличаться, но предназначение всегда одинаковое – с их помощью бактерии передвигаются.

Структура и содержимое бактериальной клетки

Какими бывают бактерии?

Формы и размеры

Формы у различных типов бактерий весьма вариативны: они могут быть округлыми, палочковидными, извитыми, звёздчатыми, тетраэдрическими, кубическими, C- или O-образными, а также неправильными.

Размерами бактерии разнятся еще сильнее. Так, Mycoplasma mycoides – малейший вид во всем царстве имеет длину 0,1 – 0,25 микрометров, а самая крупная бактерия Thiomargarita namibiensis достигает 0,75 мм – ее видно даже не вооруженным взглядом. В среднем размеры колеблются от 0,5 до 5 мкм.

Метаболизм или обмен веществ

В вопросах получения энергии и питательных веществ бактерии проявляют чрезвычайное разнообразие. Но в то же время их довольно просто обобщить, разделив на несколько групп.

По способу получения питательных веществ (углеродов) бактерии делятся на:

• автотрофы – организмы, способные самостоятельно синтезировать все необходимые им для жизнедеятельности органические вещества;
• гетеротрофы – организмы, способные трансформировать только уже готовые органические соединения, и поэтому нуждающиеся в помощи других организмов, которые бы им эти вещества вырабатывали.

По способу получения энергии:

• фототрофы – организмы, вырабатывающие необходимую энергию в результате фотосинтеза
• хемотрофы – организмы, вырабатывающие энергию путем проведения различных химических реакций.

Как размножаются бактерии?

Рост и размножение у бактерий тесно связаны. Достигнув определенного размера, они начинают размножаться. У большинства видов бактерий этот процесс может протекать чрезвычайно быстро. Деление клеток, например, может проходить быстрее 10 минут, при этом количество новых бактерий будет расти в геометрической прогрессии, поскольку каждый новый организм будет делится на два.

Выделяют 3 различных типа размножения:

• деление – одна бактерия делится на две абсолютно генетически идентичные.
• почкование – на полюсах материнской бактерии формируется одна или несколько почек (до 4-х), при этом материнская клетка стареет и умирает.
• примитивный половой процесс – часть ДНК родительских клеток переносится в дочернюю, при этом появляется бактерия с принципиально новым набором генов.

Первый тип наиболее распространенный и быстрый, последний – невероятно важный, причем не только для бактерий, но и для всей жизни в целом.

Источник: http://wildwildworld.net.ua/why/kto-takie-bakterii

Бактерии общаются электрическими сигналами

Для оптимального использования ресурсов среды бактерии в биоплёнке обмениваются друг с другом электрохимическими импульсами.

Бактерии формируют довольно сложные сообщества, используя для общения друг с другом разнообразные химические сигналы: одна бактерия выделяет некую молекулу, которую ловит другая бактерия и в соответствии с содержанием молекулярного «письма» предпринимает какие-то действия.

При этом вовсе необязательно, чтобы такие молекулы создавались именно для «почтовых» целей – они могут быть обычным продуктом жизнедеятельности, просто микроорганизмы научились воспринимать их и как социальные сигналы, сообщающие о том, как идут дела в колонии.

В колониях клетки Bacillus subtilis общаются друг с другом с помощью электрохимических сигналов. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)

‹

›

Но такие химические послания – не единственный способ общения бактерий: сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что они могут посылать друг другу электрические импульсы, подобные тем, которые бегают в нейронных цепях высших животных. Гюроль Сюэль и его коллеги давно занимаются биоплёнками, которые формируются из множества бактериальных клеток, погружённых в плотный межклеточный матрикс, защищающий бактерий от неблагоприятных воздействий внешней среды – биоплёнки прочно держатся на поверхности субстрата, и в них трудно проникнуть разнообразным токсинам. (Заметим, что биоплёнки образуют не только бактерии, но и грибы, водоросли, простйшие.) Как клетка на краю колонии может узнать, что происходит в центре, если между ней и центром находится участок плотного вещества, через который молекулы могут идти довольно долго? А между тем общение между «окраиной» и «центром», несомненно, имеет место.

Несколько месяцев назад та же группа исследователей опубликовала статью, в которой говорилось, как рост колоний Bacillus subtilis зависит от распределения своеобразных социальных ролей между «окраинными» и «центральными» зонами (на всякий случай оговоримся, что в случае бактерий нельзя говорить об истинных социальных ролях, как они понимаются у насекомых или, скажем, приматов). Такая дифференциация биоплёнки предполагает обмен сигналами между дальними «коллегами»: например «внутренние жители» сообщают «внешним», что рост следует приостановить, потому что питательные вещества не успевают доходить до центра. О том, что здесь задействованы электрические сигналы, удалось догадаться из-за аминокислоты глутамата, недостаток которой в первую очередь побуждал бактерий притормозить с расширением колонии. Глутамат (остаток глутаминовой кислоты) – известный возбуждающий нейромедиатор; с другой стороны, у бактериальных клеток есть специальные белки, работающие ионными каналами, чья задача – пропускать те или иные ионы внутрь клетки или из неё. В нейронах такие каналы приобретают особую важность, ведь для того, чтобы импульс возник и побежал по нейронной мембране, нужно изменить заряд по обе её стороны, а заряд – это ионы.

Словом, у исследователей были предпосылки к тому, чтобы поискать «нейронный» механизм общения у бактерий. И действительно, как пишут авторы работы в Nature, у тех же B. subtilis удалось заметить изменения мембранного электрического потенциала, которые соответствовали изменениями в динамике роста биоплёнки. Причём изменения в мембранном потенциале, обусловленные работой ионных каналов, порождали электрохимический сигнал, который распространялся по всей колонии. Ведущим ионом тут был ион калия: из-за перераспределения калия между клеткой и средой происходили перемены в бактериальном обмене веществ. Если же белки ионных каналов искусственным образом отключали, электрические колебания в колонии прекращались. Есть соблазн сравнить бактериальную колонию с мозгом, однако это будет изрядным преувеличением: электрический обмен сигналами помогает оптимальным образом организовать жизнь биоплёнки, но до сложности и многозадачности нейронных цепей «бактериальном мозгу» очень и очень далеко. Кроме того, ещё предстоит точнее описать механизм распространения сигнала: какова здесь роль глутамата, выступает ли он в данном случае настоящим нейромедиатором и т. д.

Многие патогенные бактерии формируют прочные плёнки, от которых очень трудно избавиться, в конце концов, и кариес у нас начинается из-за таких вот прочно осевших на зубной эмали микробов. Возможно, новые данные помогут нам бороться с трудноуничтожимыми колониями вредных микроорганизмов.

Источник: https://www.nkj.ru/news/27210/

Что такое бактерии? Человек очень своеобразно относится к бактериям

Человек очень своеобразно относится к бактериям. Все мы знаем, что многие бактерии вредны. Такие болезни, как тиф, холера, дифтерия, воспаление легких и все инфекции в открытых ранах возбуждаются определенными видами бактерий. Поэтому люди ведут борьбу с этими бактериями.

И все же, не будь других бактерий, жизнь на Земле была бы невозможна! Человек размножает некоторые виды бактерий, потому что нуждается в них и использует.

Обычно считается, что бактерии стоят на самой низшей ступени в царстве растений. Каждая бактерия представляет из себя отдельную частицу живой материи без ядра. В среднем их размер составляет около 0,001 мм в диаметре.

Бактерии обычно встречаются в трех формах: круглые кокки, бациллы в виде палочек и спиралеобразные спириллы. Размножаются они простым делением на две части. При благоприятных условиях они воспроизводятся очень быстро. К счастью, у природы существует несколько способов контролировать это размножение.

В противном случае бактерии заняли бы собой всю поверхность земного шара. Бактерии, вызывающие гниение мертвых растений и животных, очень полезны для человека.

Не только потому, что они разлагают мертвые ткани на простые соединения, из которых те состоят, но еще и потому, что без бактерий гниения земля покрылась бы бесполезным мертвым веществом и не осталось бы места для живого.

READ  Антибактериальное мыло: главные заблуждения

Некоторые другие бактерии полезны тем, что они вызывают ферментацию. Наиболее известны такие виды ферментации, как скисание молока и брожение сладких фруктовых соков. Многие промышленные процессы обязаны своим существованием ферментирующему действию бактерий.

Созревание сливок, из которых получается отличное масло, тоже основано на ферментации. Многие сыры получили свой изысканный вкус благодаря продуктам бактериальных процессов.

И как мы знаем, растения не могут жить без бактерий, которые соединяют азот с другими элементами, чтобы получать нитраты, используемые растениями.

Бактерии под микроскопом — фотографии

Познакомьтесь с бактериями, которые составляют 90 процентов живых клеток в организме. Человеческое тела является домом для триллионов форм жизни, начиная от стержневых кишечных палочек E.

coli, которые используют свои три хвоста, чтобы энергично передвигаться в нас внутри, и заканчивая бактериями сальмонеллы, которые становятся причиной пищевого отравления, но могут счастливо жить на нашей коже, не оказывая на нас никакого влияния.

READ  Что такое микробы? Один тип микробов вызывает только одно заболевание

Компьютерное изображение бактерий (синих и зеленых) на коже человека. Многие виды бактерий находятся на коже человека, особенно связанные с выделениями потовых желез и волосяных фолликулов. Как правило, они не вызывают проблем, хотя некоторые из них могут вызвать акне. Бактерии обычно могут стать проблемой, только если они проникают под кожу, например, через рану или порез.

Преподаватель технологического института Корка, д-р Рой Слитор, рассказывает: «Только кишечник человека содержит почти четыре с половиной фунтов бактерий Мы, в сущности, только на десять процентов люди – остальное составляют разные микробы.» Компьютерное изображение цепей бактерий пневмонии Streptococcus pneumoniae. Это грамположительные бактерии овальной формы, которые являются одной из причин пневмонии. Также они могут вызвать опасные инфекционные заболевания легких.

Тот факт, что мы состоим преимущественно из разных бактерий, может вызвать тревогу, но д-р Слитордал понять, что бактерии действуют нам на благо – и без них мы бы не выжили. «Это бактериально-человеческое взаимодействие по большей части является симбиотическим.

В обмен на продовольствие и питание, бактерии помогают нам с пищеварением, образованием витаминов и способствуют укреплению нашей иммунной системы Кроме того, они защищают нас от патогенных инфекций – так называемых «плохих бактерий», рассказывает он.

READ  Как узнать вид кактуса

Концептуальное изображение нескольких бактерии кокки на поверхности клетки.

Ресничная палочковидная бактерия. Типичные палочковидные бактерии включают кишечную палочку и сальмонеллы.

Плавающие бактерии.

Полученное с помощью электронного микроскопа изображение Helicobacter Pylori.

Ресничные (с волосками) палочковидные бактерии.

Бактерии Helicobacter Pylori.

Типичные палочковидные бактерии кишечной палочки и бактерии сальмонеллы, Эти бактерии имеют жгутики (волосоподобные структуры) на одном конце, которые позволяют им двигаться.

Компьютерное изображение бактерий Enterococcus faecalis. Бактерия является одним из так называемых супервирусов, которые устойчивы к антибиотикам.

Источник: http://intofact.ru/chto-takoe-bakterii-chelovek-ochen-svoeobrazno-otnositsya-k-bakteriyam/

Бактерии (Bacteria)

В надцарство прокариот, или доядерных, объединяют самых древних   обитателей нашей планеты – бактерии (Рис. 1.1), которых в обиходе часто называют микробами.   Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, около 3 млрд. лет назад.

   Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал неотделен   от плазматической оболочки, другими словами они лишены оформленного ядра (рис.1.2). По   размерам большинство из них значительно крупнее вирусов.

В настоящее время описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона, однако само   применение понятия вида к бактериям сопряжено с рядом трудностей.

Рис. 1.1. Pseudomonas aeruginosaДо конца 1970-х годов термин «бактерия» был синонимом прокариотов, но в 1977 году на основании данных молекулярной биологии прокариоты были разделены на царства архебактерий и эубактерий.

Впоследствии, чтобы подчеркнуть различия между ними, они были переименованы в архей и бактерий соответственно. Хотя до сих пор под бактериями часто понимают всех прокариотов, в данной статье описаны лишь эубактерии.

Однако, эти две группы схожи, и многие положения статьи справедливы также для архей — в подобных случаях используется термин «прокариоты» или сочетание «бактерии и археи».

Изучение строения и жизнедеятельности микроорганизмов занимается   наука – микробиология.

Способы питания бактерий столь же разнообразны, как и условия их   жизни. Пожалуй, нет такого органического вещества, которое не подошло бы в пищу   тем или иным бактериям. Некоторые бактерии, как и зеленые растения, сами   производят органические вещества с помощью солнечных лучей. Только кислород в   отличие от растений они при этом процессе (фотосинтезе) не выделяют.

Рис. 1.2. Строение бактерий.Среди бактерий есть паразиты, которые, поселяясь в чужих   организмах, могут стать причиной болезни. Есть и бактерии-хищники, которые из   множества своих тел «плетут» приспособления, чем-то напоминающие паутину, и   ловят туда свою добычу (например, простейших).

Некоторые бактерии питаются такими «малосъедобными» веществами,   как аммиак, соединения железа, серы, сурьмы.

Размножаются бактерии простым делением надвое. Каждые 20 минут в   благоприятных условиях количество некоторых бактерий может удваиваться. Если,   например, в организм человека попала всего одна такая бактерия, то черех 12   часов их может стать уже несколько миллиардов.

Долгое время люди жили, так сказать, «бок о бок» с бактериями, не   подозревая об их существовании. Первым человеком, наблюдавшим бактерии в   микроскоп, был в 1676году Антонии Ван Левенгук.

Размер некоторых бактерий достигает в длину до   1/20мм (пурпурная серобактерия  ). Пару таких бактерий вполне можно увидеть невооруженным глазом, но большинство бактерий в десятки раз меньше. Иногда бактерии образуют большие скопления видимые даже не вооруженным глазом.

На   месте одной-единственной бактерии, попавшей на поверхность питательной среды,   уже через несколько часов образуется видимая невооруженным глазом   колония-бугорок.

Бывают желтые, красные, сини бактерии. Выдающийся английский   биолог Александр Флеминг любил в свободное время делать цветные рисунки, причем   в качестве красок он использовал … бактерии. Он наносил на контуры рисунка   питательный бульон с соответствующими бактериями, помещал рисунок в тепло и   получал цветное изображение.

В экологических и микробиоценотических исследованиях под бактериями часто понимают лишь   нефотосинтезирующие немицелиальные прокариоты, противопоставляя их по функциям актиномицетам и цианобактериям.

2. Строение бактерий

Рис. 2.1. Строение бактерий на примере кишечной Подавляющее большинство бактерий (за исключением актиномицетов и нитчатых цианобактерий) одноклеточны.

   По форме клеток они могут быть округлыми (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады),   извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты),   реже — звёздчатыми, тетраэдрическими,   кубическими, C- или O-образными (рис. 2.2). Формой определяются такие способности бактерий,   как прикрепление к поверхности, подвижность, поглощение питательных веществ.

   Отмечено, например, что олиготрофы,   то есть бактерии, живущие при низком содержании питательных веществ в среде,   стремятся увеличить отношение поверхности к объёму, например, с помощью   образования выростов (т. н. простек).

 Из обязательных клеточных структур выделяют три:

• нуклеоид
• рибосомы
• цитоплазматическая   мембрана (ЦПМ)

Рис. 2.2. Различные формы бактерий С внешней стороны от ЦПМ находятся несколько слоёв (клеточная   стенка, капсула, слизистый   чехол), называемых клеточной оболочкой, а также поверхностные   структуры (жгутики, ворсинки т.н. пили). ЦПМ   и цитоплазму объединяют вместе в понятие протопласт (рис.2.1).

    Строение протопласта

    ЦПМ ограничивает содержимое клетки (цитоплазму) от внешней среды. Гомогенная   фракция цитоплазмы, содержащая набор растворимых РНК, белков, продуктов и   субстратов метаболических реакций названа цитозолем.   Другая часть цитоплазмы представлена различными структурными элементами.

Одним из основных отличий клетки бактерий от клетки эукариот является отсутствие ядерной мембраны и,   строго говоря, отсутствие вообще внутрицитоплазматических мембран, не являющихся   производными ЦПМ.

Однако у разных групп прокариот (особенно часто у   грамположительных бактерий) имеются локальные впячивания ЦПМ — мезосомы,   выполняющие в клетке разнообразные функции и разделяющие её на функционально   различные части.

У пурпурных   бактерий они сохранили связь с ЦПМ, легко обнаруживаемую на срезах под   электронным микроскопом, у цианобактерий эта связь либо трудно обнаруживается, либо утрачена в процессе эволюции. В   зависимости от условий и возраста культуры фотосинтетические мембраны образуют   различные структуры — везикулы, хроматофоры, тилакоиды.

Вся необходимая для жизнедеятельности бактерий генетическая информация   содержится в одной ДНК (бактериальная хромосома),   чаще всего имеющей форму ковалентно замкнутого кольца (линейные хромосомы   обнаружены у Streptomyces и Borrelia).

   Она в одной точке прикреплена к ЦПМ и помещается в структуре, обособленной, но   не отделённой мембраной от цитоплазмы, и называемой нуклеоид.   ДНК в развёрнутом состоянии имеет длину более 1 мм.

Рис.2.3. Строение клеточной стенки: А – грамположительные бектерии, Б – грамотрицательные бактерии.Помимо этих структур в цитоплазме также могут находиться включения запасных   веществ.

    Клеточная оболочка и поверхностные структуры

Клеточная   стенка — важный структурный элемент бактериальной клетки, однако не   обязательный.

Искусственным путём были получены формы с частично или полностью   отсутствующей клеточной стенкой (L-формы), которые могли   существовать в благоприятных условиях, однако иногда утрачивали способность к   делению. Известна также группа природных не содержащих клеточной стенки   бактерий — микоплазмов.

У бактерий существует два основных типа строения клеточной стенки, свойственных грамположительным и грамотрицательным видам (рис. 2.3).

Такое название они получили после того, как в конце XIX века датский врач Ханс Кристиан Грам обнаружил, что если бактерии обработать сначала красителем кристаллическим фиолетовым, а затем йодом, то бесцветные в обычных условиях клетки окрашиваются.

Но у одних бактерий образуется прочная фиолетовая окраска (их назвали грамположительными), а у других (грамотрицательных) краситель смывается этиловым спиртом.

Рис. 2.4. Эволюция бактериального жгутикаКлеточная стенка грамположительных бактерий представляет собой гомогенный   слой толщиной 20—80 нм, построенный в основном из пептидогликана с меньшим количеством тейхоевых   кислот и небольшим количеством полисахаридов, белков и липидов (так   называемый липополисахарид).

   В клеточной стенке имеются поры диаметром 1—6 нм, которые делают её проницаемой для ряда молекул.

Между ЦПМ, слоем пептидогликана и внешней   мембраной имеется пространство, называемое периплазматическим,   и заполненное раствором, включающим в себя транспортные белки и ферменты.

С внешней стороны от клеточной стенки может находиться капсула — аморфный слой (рис.2.1), сохраняющий связь со стенкой.

Слизистые слои не имеют связи с клеткой и легко отделяются, чехлы же не аморфны, а имеют тонкую структуру. Однако между этими тремя идеализированными случаями есть множество переходных форм.

Бактериальных жгутиков (рис.2.4, 2.5) может быть от 0   до 1000.

Возможны как варианты расположения одного жгутика у одного полюса   (монополярный монотрих), пучка жгутиков у одного (монополярный перитрих или   лофотрихиальное жгутикование) или двух полюсов (биполярный перитрих или   амфитрихиальное жгутикование), так и многочисленные жгутики по всей поверхности   клетки (перитрих).

Толщина жгутика составляет 10—20 нм, длина — 3—15 мкм. Его   вращение осуществляется против часовой стрелки с частотой 40—60 об/с.

Строение бактериального жгутика на примере бактерии Esherichia Coli Помимо жгутиков, среди поверхностных структур бактерий необходимо назвать ворсинки.

Они   тоньше жгутиков (диаметр 5—10 нм, длина до 2 мкм) и необходимы для прикрепления   бактерии к субстрату, принимают участие в транспорте метаболитов, а особые   ворсинки — F-пили —нитевидные образования, более   тонкие и короткие (3—10 нм х 0, 3—10 мкм), чем жгутики — необходимы   клетке-донору для передачи реципиенту ДНК при конъюгации.

Размеры бактерий

Размеры бактерий в среднем составляют 0,5—5 мкм. Escherichia coli,   например, имеет размеры 0,3—1 на 1—6 мкм, Staphylococcus   aureus — диаметр 0,5—1 мкм, Bacillus   subtilis 0,75 на 2—3 мкм. Крупнейшей из известных бактерий является Thiomargarita namibiensis, достигающая размера в 750 мкм (0,75 мм).

Второй является Epulopiscium   fishelsoni имеющая диаметр 80 мкм и длину до 700 мкм и обитающая в   пищеварительном тракте хирурговой рыбы Acanthurus nigrofuscus. Achromatium   oxaliferum достигает размеров 33 на 100 мкм, Beggiatoa   alba — 10 на 50 мкм. Спирохеты могут вырастать в длину до 250 мкм при толщине 0,7 мкм.

В то же время к   бактериям относятся самые мелкие из имеющих клеточное строение организмов. Mycoplasma   mycoides имеет размеры 0,1—0,25 мкм, что соответствует размеру крупных вирусов, например, табачной   мозаики, коровьей   оспы или гриппа.

Однако были описаны нанобактерии,   имеющие размеры меньше «допустимых» и сильно отличаюшиеся от обычных бактерий.   Они, в отличие от вирусов, способны к самостоятельному росту и размножению   (чрезвычайно медленным). Они пока мало изучены, живая их природа ставится под   сомнение.

При линейном увеличении радиуса клетки её поверхность возрастает   пропорционально квадрату радиуса, а объём — пропорционально кубу, поэтому у   мелких организмов отношение поверхности к объёму выше, чем у более крупных, что   означает для первых более активный обмен веществ с окружающей средой.

Поэтому небольшие даже для микроорганизмов   размеры дают бактериям и археям преимущества в скорости роста и размножения по   сравнению с более сложноорганизованными эукариотами и определяют их важную   экологическую роль.

     Многоклеточность у бактерий

 Одноклеточные формы способны осуществлять все функции, присущие организму, независимо от   соседних клеток. Многие одноклеточные прокариоты склонны к образованию клеточных   агрегатов, часто скреплённых выделяемой ими слизью.

Чаще всего это лишь   случайное объединение отдельных организмов, но в ряде случаев временное   объединение связано с осуществлением определённой функции, например,   формирование плодовых тел миксобактериями делает возможным развитие цист, при том что единичные   клетки не способны их образовывать.

Подобные явления наряду с образованием   одноклеточными эубактериями морфологически и функционально дифференцированных   клеток — необходимые предпосылки для возникновения у них истинной многоклеточности.

1. его клетки должны быть агрегированы
2. между клетками должно осуществляться разделение функций
3. между агрегированными клетками должны устанавливаться устойчивые   специфические контакты

Многоклеточность у прокариот (рис.2.6) известна, наиболее высокоорганизованные   многоклеточные организмы принадлежат к группам цианобактерий и актиномицетов.   У нитчатых цианобактерий описаны структуры в клеточной стенке, обеспечивающие   контакт двух соседних клеток — микроплазмодесмы.

Показана возможность   обмена между клетками веществом (красителем) и энергией (электрической   составляющей трансмембранного потенциала). Некоторые из нитчатых цианобактерий   содержат помимо обычных вегетативных клеток функционально дифференцированные: акинеты и гетероцисты.

   Последние осуществляют фиксацию   азота и интенсивно обмениваются метаболитами с вегетативными клетками.

1, 2, 3

Источник: https://www.wwlife.ru/index.php/main/item/1480-bakterii-bacteria