Бактерии и их роль в функционировании живой природы

Строение и жизнедеятельность бактерий. Распространение бактерий и их роль в природе, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Болезнетворные бактерии и борьба с ними

Бактерии и их роль в функционировании живой природы

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Раздел I. РАСТЕНИЯ. БАКТЕРИИ. ГРИБЫ. ЛИШАЙНИКИ

Бактерии

Строение и жизнедеятельность бактерий. Распространение бактерий и их роль в природе, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Болезнетворные бактерии и борьба с ними

Бактерии были описаны в 1676 г. голландским натуралистом Антони ван Левенгуком. Это прокариотические микроскопические организмы. Размеры бактериальных клеток колеблются в среднем от 0,1 до 10 мкм. Тело бактерий состоит из одной клетки, однако бактерии могут образовывать колонии в виде шариков, нитей, пленок.

Многоклеточные представители встречаются среди цианобактерий (сине-зеленых водорослей). В клетках бактерий нет оформленного ядра. Генетический аппарат бактерий представлен одной кольцевой молекулой ДНК (бактериальной хромосомой), которая присоединена в определенном месте к клеточной мембране и занимает в цитоплазме пространство, называемое нуклеоидом.

У бактерий отсутствуют мембранные органеллы, характерные для клеток эукариот: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохондрии, пластиды и ряд других. Рибосомы бактерий мельче рибосом эукариот. Бактериальная клетка от внешней среды отграничена плазматической мембраной типичного строения.

Снаружи от мембраны клетка бактерий покрыта жесткой клеточной стенкой, в состав которой входит полисахарид муреин, Клеточная стенка проницаема для воды, ионов и низкомолекулярных соединений, но непроницаема для крупных полимерных молекул. Поверх клеточной стенки у бактерий могут располагаться капсула или слои слизи.

Эти образования служат дополнительной защитой для клеток и участвуют в формировании колоний. Плазматическая мембрана образует впячивания внутрь клетки, которые называются мезосомами; на их поверхности локализованы ферменты, принимающие участие в дыхательных процессах. У фотосинтезирующих бактерий во впячивания плазматической мембраны встроены фотосинтетические пигменты.

Существуют неподвижные и подвижные бактерии. У подвижных бактерий имеется один или несколько жгутиков. Жгутики бактерий устроены иначе, чем у эукариот. Они представляют собой полый цилиндр из особых белков и не покрыты цитоплазматической мембраной.

По форме клетки бактерии можно разделить на четыре основных типа.

Обратите внимание

Бациллы имеют форму палочек. Среди них есть как одиночные (кишечная палочка,), так и собранные в цепочки (возбудитель сибирской язвы).

Кокки имеют форму шариков. Если они располагаются попарно — это диплококки (возбудитель пневмонии), если образуют цепочки клеток — то стрептококки (возбудители ангины, скарлатины), если они сгруппированы в комочки, напоминающие виноградную кисть, — то это стафилококки (вызывают пищевые отравления).

Вибрионы — это бактерии, имеющие изогнутую форму, напоминающие запятую (возбудитель холеры).

Спириллы — это нитевидные или закрученные по спирали клетки. На них похожи спирохеты. Спириллы и спирохеты отличаются друг от друга по способу перемещения.

При наступлении неблагоприятных условий некоторые бактерии образуют толстостенные споры. Споры эндогенного происхождения, то есть они формируются внутри клеток и служат не для размножения, а для перенесения неблагоприятных условий и распространения. Споры способны выдерживать нагревание, переохлаждение, облучение и могут сохраняться живыми десятки лет.

Размножаются бактерии простым делением клетки пополам (бинарное деление). Перед делением клетки у них происходит удвоение молекулы ДНК. У некоторых бактерий деление может происходить каждые 20 минут.

У бактерий может происходить обмен генетическим материалом. Этот процесс называется генетической рекомбинацией.

У бактерий выделяют три ее формы: трансформацию, конъюгацию (не путать с половым процессом конъюгацией у водорослей и инфузорий!) и трансдукцию.

Важно

Бактерии-гетеротрофы для получения необходимой энергии используют готовые органические вещества. Они получают энергию при окислении органических веществ кислородом или при сбраживании (без участия кислорода).

В зависимости от субстрата, на котором они развиваются, различают сапрофитные бактерии (питаются мертвым органическим веществом, например бактерии гниения, молочнокислые бактерии); бактерии-паразиты (питаются только живыми организмами, например менингококки, гонококки).

Есть миксотрофные бактерии (способны и к паразитическому, и к сапрофитному образу жизни, например бациллы сыпного тифа, сибирской язвы).

Автотрофные бактерии используют неорганические соединения углерода (главным образом углекислый газ) для синтеза собственных органических веществ.

В качестве источника энергии они используют или свет (фотоавтотрофы: цианобактерии, пурпурные бактерии, зеленые бактерии), или химическую энергию окисления неорганических веществ (хемоавтотрофы: серобактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии, водородные бактерии).

К фотоавтотрофным принадлежат бактерии, имеющие зеленые пигменты бактериохлорофиллы. Фотосинтез у некоторых из них протекает в анаэробных условиях без выделения кислорода (аноксигенный фотосинтез). У цианобактерий фотосинтез протекает с выделением кислорода (оксигенный фотосинтез).

В группу хемоавтотрофов входят нитрифицирующие бактерии, способные окислять аммоний до нитратов. Азотфиксирующие бактерии переводят молекулярный азот в нитраты. Бесцветные серные бактерии окисляют сероводород до молекулярной серы, а при нехватке сероводорода переводят серу в сернистую и серную кислоты.

Железобактерии окисляют двухвалентное железо в трехвалентное, благодаря их деятельности в протерозойской эре образовались залежи железных руд (Криворожское месторождение). Водородные бактерии окисляют молекулярный водород до воды.

Особый интерес представляют бактерии-симбионты, тесно связанные с другими живыми организмами симбиотическими типами 100 отношений.

Совет

Например, клубеньковые бактерии (принадлежат к роду Ризобиум), которые образуют клубеньки на корнях бобовых растений, свободно живут в почве, но фиксацию молекулярного азота могут осуществлять только в симбиозе с растениями.

Они способны фиксировать молекулярный азот и переводить его в форму, доступную для всасывания растениями.

Растение обеспечивает бактерии питательными веществами и создает для них необходимые условия существования, а бактерии снабжают растения азотом. Бактерии имеют повсеместное распространение. Наибольшее количество бактерий обитает в почве — в 1 г плодородной пахотной почвы их содержится несколько миллиардов.

Почвенная флора в основном представлена бактериями гниения. Они разлагают органические остатки (отмершие тела растений и животных) до веществ, которые потребляют растения: до углекислого газа, воды и минеральных солей. Этот процесс называется минерализацией органических остатков.

Чем больше бактерий в почве, тем интенсивнее идет процесс минерализации, следовательно, тем выше плодородие почв. В почве также могут находиться болезнетворные бактерии и их споры (столбняк). В воду бактерии попадают главным образом из почвы.

На дне водоемов сконцентрированы сапрофитные бактерии, они разлагают отмершее органическое вещество, оседающее на дно, то есть выполняют ту же роль, что и почвенные бактерии. Концентрация бактерий в воде значительно ниже, чем в почве. В 1 см3 воды обычно содержатся до 400 000 бактерий.

В воде могут присутствовать и болезнетворные бактерии — возбудители холеры, туляремии и др. Меньше всего бактерий в воздухе, однако их количество значительно повышается в помещениях, в местах скопления людей. Наименьшее количество бактерий содержится в воздухе хвойных лесов, особенно сосновых.

Смолистые выделения хвойных растений обладают бактерицидным свойством. В населенных пунктах, а особенно в промышленных городах число бактерий в воздухе увеличивается, так как они оседают на взвеси пыли, в избытке содержащейся в воздухе.

В местах скопления людей воздух содержит очень большое количество разнообразных болезнетворных бактерий и их споры (туберкулез, ангина). Бактерии встречаются и в бескислородной среде (в глубоких слоях почвы, в иле, в толще воды). Одни бактерии приспособились жить при низких температурах, например, в 1 г льда Антарктиды обнаружено около 100 бактерий. Другие, наоборот, могут жить в горячих источниках, выдерживая температуру до 80 °С. Бактерии живут на покровах растений, животных и человека или внутри них.

Обратите внимание

Бактерии принимают непосредственное участие в круговороте веществ в природе, разрушая мертвые органические вещества, и тем самым способствуют поглощению этих веществ растениями.

Читайте также:  Ученые придумали, как создать живую материю с помощью 3д-принтера и бактериальных клеток

Цианобактерии при фотосинтезе выделяют кислород. Именно благодаря этой группе организмов примерно 2 миллиарда лет тому назад в атмосфере началось накопление молекулярного кислорода. В результате деятельности этих бактерий изменился газовый состав атмосферы и сформировался озоновый экран.

Важную роль играют бактерии в фиксации атмосферного азота. Среди них встречаются как свободно живущие бактерии (азотобактер), так и живущие в симбиозе клубеньковые бактерии. Делая доступным для растений азот атмосферы, они повышают плодородие почвы.

Цианобактерии входят в состав лишайников. Множество симбиотических бактерий обитают в кишечнике млекопитающих как симбионты, например кишечная палочка.

Они частично разлагают клетчатку, которую эти животные не способны переварить. В процессе их жизнедеятельности синтезируются витамины группы В и витамин К, необходимые для нормальной жизнедеятельности.

При отсутствии бактерий в кишечнике у животных и человека развивается заболевание — дисбактериоз.

Способность бактерий расщеплять органические вещества используют при очистке загрязненных сточных вод.

В пищевой промышленности бактерии используют в процессах брожения для получения кисломолочных продуктов, сыра, масла, квашения овощей. В химической промышленности бактерии используют для получения спиртов, уксусной кислоты, ацетона, сахаров и полимеров.

Важно

Бактерии применяются в микробиологической промышленности для получения антибиотиков, витаминов, гормонов и ферментов. Бактерии широко используются в генетической инженерии. Так, путем переноса в клетки генов бактерий, кодирующих синтез инсулина у человека, удалось получить человеческий инсулин.

Бактерии могут играть и отрицательную роль. Они способны вызывать порчу сена, кормов, пищевых продуктов, повреждение книг и рукописей. Цианобактерии вызывают цветение воды, что пагубно отражается на существовании других обитателей водоемов — беспозвоночных и рыб.

Бактерии вызывают заболевания растений, животных и человека. У человека бактерии являются возбудителями таких заболеваний, как тиф, холера, чума, сибирская язва, туберкулез, ангина и др.

Заражение может происходить как при контакте с больными людьми, так и через воду, воздух, продукты питания, предметы личной гигиены.

К мерам борьбы с возбудителями инфекционных заболеваний относятся: проведение предохранительных прививок, контроль за источниками воды и пищевыми продуктами, пастеризация и термическая обработка продуктов питания, соблюдение основных гигиенических требований, дезинфекция помещений, стерилизация медицинских инструментов и перевязочного материала и др.

Источник: https://compendium.su/biology/ege/25.html

Микробы и биосфера земли

Все среды биосферы буквально пронизаны микроорганизмами: они есть в почве, воде, воздухе, их можно обнаружить на дне глубочайших океанов и на пиках горных вершин, в песках жарких пустынь и в антарктических льдах. Они есть в зловонных канализационных стоках и в сбросах химических предприятий, радиорезистентные бактерии существуют в системах ядерных реакторов. Вездесущность микробов объясняется их уникальной способностью находить и утилизировать самые ничтожные источники энергии, углерода и азота для своей жизнедеятельности. Колоссальное генетическое разнообразие обусловливает удивительную адаптацию микробов к условиям обитания, гибельным для любых других живых существ. Исключительно интенсивная жизнедеятельность огромного числа разнообразных микроорганизмов является важнейшим фактором обеспечения динамического равновесия земной биосферы.

Основные среды обитания микроорганизмов в природе – почва, еда, воздух, животные и растительные организмы. Кожные покровы человека и сообщающиеся с внешней средой слизистые оболочка плотно колонизированы микробами. Как показано выше, микроорганизмы обитают обычно в виде сложных ассоциаций – биоценозов, представленных разными видами. Поддержание эволюционно сложившихся взаимоотношений между отдельными видами, а также между биоценозами и внешней средой чрезвычайно важно для существования всего царства прокариог т.е. бактерий.

Доказано, что бактерии способны самостоятельно обеспечит основные функции живого вещества, которые необходимы для дальнейшего существования биосферной оболочки нашей планеты. К таковым относят: энергетическую, концентрационную, деструктивную и средообразующую функции.

Только благодаря активной деятельности бактерий реализуется замкнутый характер круговорота азота и углерода как обязательных конструктивных элементов биосферы. Если на Земле исчезнут прокариотические клетки (бактерии) и останутся только эукариотические организмы (растения и животные), то биосферная жизнь вскоре прекратится. К счастью, это никогда не произойдет, ибо микробы исключительно быстро адаптируются к негативным последствиям производственной и иной жизнедеятельности человека, вырабатывая резистентность даже к тем химическим соединениям, которых нет в природе.

Полагают, что формирование биосферы произошло около 3 млрд лет тому назад, когда единственными обитателями Земли были прокариотические бактерии. Они активно участвовали в формирование биосферы планеты в сочетании с геологическими и атмосферным» явлениями. В нынешнюю эпоху Земля заселена разнообразными видами растений, животных, грибов, водорослей. Однако по-прежнему микроорганизмы играют доминирующую роль в функционировании биосферы. Они активно участвуют в обеспечении биогеохимических циклов круговорота веществ и энергии.

Как известно, животные и растения синтезируют значительно больше органических веществ, чем они могут минерализовать сами или при содействии абиогенных факторов. Возникает потенциальность «эффекта складирования» таких биогенных элементов, как азот, углерод, сера, фосфор с уменьшением их оборота. Теоретически жизнь на Земле могла бы исчезнуть из-за дефицита конструктивного материала, если бы не было микроорганизмов, которые способны расщеплять все органические вещества, в том числе синтезируемые животными и растениями. Более того, микробы самостоятельно осуществляют синтез и разложение собственной биомассы до исходных элементов. По-видимому, в природе нет органических веществ, которые не разрушались бы микроорганизмами.

Роль микробов в круговороте азота и углерода

Под природным круговоротом веществ понимают непрерывно цепь превращений химических элементов, из которых построены живые существа. Динамическое равновесие и устойчивость биосферы планеты зависят от бесперебойного снабжения солнечной энергией и постоянного круговорота углерода, кислорода, азота, серы и фосфора. В целом эти процессы выглядят так. Фотосинтезирующие организмы (высшие растения и одноклеточные морские водоросли) превращают С02 и прочие неорганические вещества в глюкозу и иные органические соединения, являющиеся источником энергии для всех организмов. Сами фотосинтезирующие организмы служат пищей км животных.

При этом основные биогенные элементы сохраняются в органическом состоянии и являются строительным материалом для развивавшихся клеток и тканей животных. Белоксодержащие останки погибших животных и растений разлагаются микроорганизмами в процессе гниения, минерализуясь до неорганических соединений. В таком виде они вновь доступны для фотосинтезирующих организмов. Биогеохимические циклы круговорота азота, углерода, серы, фосфора и других элементов сложились в эпоху зарождения земной жизни функционируют и сейчас, когда главным продуцентом биомассы стали растения, а главным ее минерализатором – микроорганизмы.

Круговорот азота

Только азотфиксирующие бактерии почвы способны непосредственно использовать молекулярный азот воздуха пк материал для собственного белка. Высшие растения могут утили-ировать азот лишь в виде его соединений – аммонийных солей, нитратов. Бактерии-аммонификаторы трансформируют белки в аммиак и аммонийные соли (минерализация азота), нитрифицирующие бактерии превращают аммонийные соли в соли азотной кислоты, а бактерии-денитрофикаторы снова восстанавливают молекулярный азот. Обусловленный бактериями распад азотистых органических веществ – это и есть суть процесса гниения, соответствующий распад безазотистых органических веществ – суть процесса брожения.

Совет

Гниение есть процесс аммонификации белков в результате их ферментативного гидролиза под воздействием преимущественно анаэробных микробов. Конечным продуктом гидролиза белков и дезами-нирования аминокислот является NH3. В зависимости от состава белковых и ферментативного потенциала гнилостных бактерий минерализация белковых веществ может быть полной или неполной.

Читайте также:  Состав патогенной микрофлоры полости рта и ее роль

Источник: https://www.eurolab.ua/microbiology-virology-immunology/3660/3670/30651/

Роль бактерий в природе | Учеба-Легко.РФ – крупнейший портал по учебе

Бактерии распространены повсеместно: в воздухе, в воде, в почве, в живых организмах. Бактерии были обнаружены даже на дне океана на глубине нескольких километров, в термальных источниках, температура воды которых достигает 90 градусов, в нефтеносных пластах, то есть они способны существовать в таких условиях, где другие живые организмы не встречаются вообще.

Благодаря жизнедеятельности почвенных бактерий совместно с другими организмами – растениями, грибами – обеспечивается плодородие почвы. В 1 грамме чернозема содержится около 10 миллиардов бактерий.

Они разлагают органические вещества, оставшиеся от мертвых животных и растений, которые поступают в грунт.

Благодаря этому, образуются неорганические вещества, которые позднее могут употреблять другие организмы, в том числе растения, а также выделяется углекислый газ, необходимый растениям для фотосинтеза.

Большое количество перегноя образуется бактериями при удобрении почвы навозом, при культивировании многолетних и однолетних травянистых растений, у которых отмирают многочисленные корни. При наличии кислорода в почве бактерии за короткий период времени подвергают превращению перегноя в минеральные вещества для питания растений, в том числе культурных.

С целью обеспечить лучшие условия для жизнедеятельности полезных почвенных бактерий в сельском хозяйстве проводят обработку и удобрение почвы.

Благодаря рыхлению верхнего слоя почвы, сохраняется влага, и происходит обогащение почвы воздухом, что необходимо как для жизни культурных растений, так и для почвенных бактерий.

Также и внесение навоза питает не только культурные растения, но и бактерии.

Цианобактерии и некоторые бактерии почвы способны усваивать азот воздуха и преобразовывать его в доступную для употребления растениями форму. Клубеньковые бактерии являются одной из таких групп бактерий.

Обратите внимание

Они поселяются на корнях бобовых и некоторых других растений (облепихи, шелковицы).

Клубеньковые бактерии способны усваивать азот из воздуха и продуцировать органические азотсодержащие вещества, обогащая ими почву.

Усваивая органические вещества, бактерии обеспечивают очищение водоемов. Но также они могут провоцировать обратный процесс – «цветение воды».

Цианобактерии, зеленые и пурпурные серные бактерии вместе с растениями формируют запасы органических веществ в природе, образуя их из неорганических соединений.

А цианобактерии еще и выделяют в атмосферу свободный кислород, которым дышат все живые существа. Образование залежей природного газа и нефти также происходило с участием определенных видов бактерий.

Жизнь на Земле невозможна без жизнедеятельности бактерий, так как они участвуют в круговороте веществ в природе, осуществляя химические превращения, не доступные ни животным, ни растениям.

Источник: http://uclg.ru/education/biologiya/6_klass/tsarstvo_bakterii_i_gribyi/tsarstvo_bakterii/lecture_lec_rol_bakteriy_v_prirode.html

Строение и жизнедеятельность бактерий их роль в природе

Строение и жизнедеятельность бактерий, их роль в природе и жизни человека

Бактерии- микроскопические одноклеточные организмы Форма бактерий Кокки (шарообразные) Бациллы (палочковидные) Вибрионы (в виде запятой) Спириллы (спиралевидные)

Строение бактерий Ядерное вещество Цитоплазма

Распространение бактерий В 1 г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий В воздухе непроветриваемых помещений в 13 раз больше бактерий, чем в проветриваемых В живых организмах (растениях, животных и человеке) встречаются полезные и вредные бактерии

Распространение бактерий Льды Антарктиды (-830 С) Горячие источники (+850 С-900 С)

Питание бактерий Способны сами создавать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза Питаются готовыми органическими веществами Сапротрофы (органические вещества отмерших тел) цианобактерии Паразиты (органические вещества живых организмов)

Важно

Размножение бактерий Размножаются бактерии делением одной клетки на две. При благоприятных условиях деление может происходить каждые 20 -30 мин. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно было бы заполнить все моря и океаны. Однако, большинство бактерий погибает под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 651000 С, под действием дезинфицирующих веществ, в результате борьбы между видами и т. д.

Образование спор Спора бактерий- это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях. В благоприятных условиях спора прорастает и становиться жизнедеятельной бактерией.

Роль бактерий в природе и жизни человека 1) Бактерии разложения и гниения- способствуют круговороту веществ в природе.

Роль бактерий в природе и жизни человека 1) Бактерии разложения и гниения- способствуют круговороту веществ в природе. 2) Почвенные бактерии. Азотофиксирующие (Клубеньковые)обогащают почву азотными соединениями, необходимыми для лучшего роста растений. люпин клубеньки на корнях бобовых растений

Роль бактерий в природе и жизни человека 1) Бактерии разложения и гниения- способствуют круговороту веществ в природе. 2) Почвенные бактерии. Азотофиксирующие (Клубеньковые)обогащают почву азотными соединениями, необходимыми для лучшего роста растений. 3) Молочно-кислые бактерии- скисание молока, квашение овощей, силосование кормов.

Роль бактерий в природе и жизни человека 1) Бактерии разложения и гниения- способствуют круговороту веществ в природе. 2) Почвенные бактерии. Азотофиксирующие (Клубеньковые)обогащают почву азотными соединениями, необходимыми для лучшего роста растений. 3) Молочно-кислые бактерии- скисание молока, квашение овощей, силосование кормов. 4) Портят продукты питания.

Роль бактерий в природе и жизни человека 1) Бактерии разложения и гниения- способствуют круговороту веществ в природе. 2) Почвенные бактерии. Азотофиксирующие (Клубеньковые)обогащают почву азотными соединениями, необходимыми для лучшего роста растений. 3) Молочно кислые бактерии- скисание молока, квашение овощей, силосование кормов. 4) Портят продукты питания. 5) Болезнетворные бактерии (холера, тиф, чума, дифтерия, столбняк, ангина, менингит, сибирская язва).

Домашнее задание § 5, § 6; вопросы.

Источник: https://present5.com/stroenie-i-zhiznedeyatelnost-bakterij-ix-rol-v-prirode/

Положение микроорганизмов среди живых существ, принципы их классификации

МИКРОБИОЛОГИЯ

Конспект лекций

Учебно-методическое пособие

Киров 2011

Содержание

Л1.1 Предмет и задачи курса. Мир микроорганизмов, их роль в природе. Микробиология и ее место в системе биологических наук. История развития микробиологии…
Л1.2 Положение микроорганизмов среди живых существ, принципы их классификации. Концепции происхождения и развития микроорганизмов……………………………….
Л1.3 Грибы. Водоросли. Простейшие. Общая характеристика. Основы классификации. Роль в природе………………….
Л1.4 Прокариоты. Основы классификации бактерий. Строение бактериальной клетки. Характеристика отдельных групп бактерий и их свойств……………………………………….
Л1.5 Вирусы. Общая характеристика. Основы классификации. Взаимодействие вирусов с клеточными организмами. Бактериофаги……………………………………………….
Л2.1 Химический состав микроорганизмов. Питательные среды, используемые для выращивания микроорганизмов, их общая характеристика и компонентный состав……….
Л2.2 Накопительные и чистые культуры. Рост и размножение микроорганизмов. Разнообразие типов питания. Автотрофия и гетеротрофия. Фотолитотрофия, фотоорганотрофия, хемолитотрофия……………………..
Л2.3 Типы микробных культур. Кривая роста, особенности отдельных фаз и определение параметров роста. Периодическое и непрерывное культивирование, хемостат и турбидостат……………………………………
Л.2.4 Особенности работы в микробиологической лаборатории. Техника и методика посевов. Методы основных микробиологических определений. Асептика, антисептика………………………………………………….

Лекция 1.1 Предмет и задачи курса. Мир микроорганизмов, их роль в природе. Микробиология и ее место в системе биологических наук. История развития микробиологии

Читайте также:  Бактерии и амебы: в чем разница?

Микробиология – наука, изучающая организмы, неразличимые невооружённым глазом и в просторечии определяемые как микробы.

Причиной отделения этих организмов от животных и растений послужила не только малая величина особи (от десятых долей до десятков, иногда сотен микрометров), но и существенным образом связанные с ней особенности морфологии микробов, активность и пластичность их метаболизма и распространение в природе, а также удобство обращения с ними в лаборатории.

Предметом изучения микробиологов являются их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни. Важной задачей микробиологии является также исследование роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе.

Совет

Микробиология в настоящее время представляет собой сложный комплекс дисциплин, включающих как классические (морфологию, физиологию и биохимию микроорганизмов) так и новые отрасли (цитология, генетика, молекулярная биология, протеомика, биотехнология).

В таксономическом отношении микроорганизмы очень многообразны; они включают вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейших и даже некоторых многоклеточных животных. В соответствии с объектом изучения можно разделить микробиологию на несколько специальных разделов.

· Вирусология изучает вирусы.

· Бактериология занимается исследованием бактерий, включая актиномицеты.

· Микология исследует грибы.

· Альгология изучает микроскопические водоросли.

· Протозоология имеет объектом своего изучения простейших – одноклеточных животных, стоящих в системе классификации на грани растительного и животного мира.

Обилие фактического материала, накопленного за относительно короткий период научного развития микробиологии, начиная со второй половины 19 века, обусловило необходимость разделения микробиологии как дисциплины биологии на ряд специализированных направлений: медицинское, ветеринарное, техническое, пищевое, почвенное и т. д. Выделим три области практического приложения микробиологических знаний:

Медицинская микробиология, изучающая болезнетворные микроорганизмы и разрабатывающая меры борьбы с ними.

Техническая микробиология, в ведении которой находится производство спиртовых и молочных продуктов, витаминов, антибиотиков, гормонов и т.д.

Почвенная микробиология, изучающая участие микроорганизмов в почвенных процессах в целях оптимального их использования в области с/х производства.

Микроорганизмы заселили Землю около 3-4 млрд лет назад, задолго до появления высших растений и животных, а в настоящее время представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Они являются, очевидно, единственными формами органической жизни, заселяющими любые, сколько-нибудь пригодные для обитания субстраты.

Как никакая другая форма жизни они испытывают постоянное давление окружающей среды и соответственно, постоянно эволюционируют. В свою очередь, изменчивость патогенных микроорганизмов составила основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты животных и растений.

Более того, они являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора и в популяции Homo sapiens.

Многие микроорганизмы являются возбудителями очень серьёзных заболеваний человека и животных, включая туберкулёз, холеру, сибирскую язву, гонорею, дифтерию, столбняк; они вызывают болезни растений, нанося экономический урон. Только в США известно более 200 видов бактерий, которые признаны патогенами растений.

Очень часто микроорганизмы существенно влияли на ход истории и развитие человеческого общества. Приведём лишь два характерных примера, когда микробы стали причиной изменения численности человеческой популяции на европейском континенте (Бетина, 1976).

Обратите внимание

В XIV веке чума захватила всю Европу и к 1348 году лишила жизни четвёртую часть её населения (около 25 млн человек). Эпидемия возникла исподволь. В 1346 году татары окружили город Танаис (современный Азов). Население бежало в крепость Кафу. Во время осады в татарских войсках вспыхнула чума.

Для покорения крепости татары при помощи военных орудий забрасывали через крепостные стены погибших от чумы мертвецов. Распространившаяся зараза вскоре уничтожила почти всё население крепости. Оставшиеся в живых бежали в Константинополь и Италию, занеся и туда осенью 1347 года инфекцию чумы.

Из итальянских портов чума в течение 1348 года распространилась по всей Европе.

В 1845 году в результате эпифитотии, вызванной микромицетом фитофторой, были уничтожены в течение недели все посевы картофеля в Ирландии. В результате эпифитотии с 1845 по 1851 от голода в Ирландии умерло около миллиона человек, а полтора миллиона было вынуждено эмигрировать в Америку.

Мир микроорганизмов, их роль в природе и жизни человека.Бактерии и другие микроорганизмы играют важнейшую роль в функционировании экосистем земного шара – выполняют биосферную функцию.

Некоторые бактерии – автотрофы и поэтому вносят большой вклад в круговорот углерода; некоторые из них, выращиваемые экспериментально, могут быть коммерческими источниками белка. Способность бактерий к фиксации атмосферного азота имеет решающее экологическое значение.

Гетеротрофные бактерии и грибы являются редуцентами. Благодаря им вещества, утилизированные когда-то живыми организмами, высвобождаются и становятся доступными для последующих поколений. В 1г плодородной почвы сельскохозяйственных угодий может содержаться 2,5 млрд бактерий, 400000 грибов.

50000 водорослей и 300000 простейших. На всех этапах круговорота элементов в экосистемах земного шара бактерии играют существенную роль.

Бактерии в изобилии обитают в море; например, установлено, что 90% всей биомассы океана составляют организмы, имеющие размер менее 10 мкм, т.е. бактерии. В зависимости от географического расположения моря от 20 до 60% первичной продукции органического вещества проходит через свободноживущих гетеротрофных бактерий.

Бактерии могут разлагать различные органические вещества. Именно поэтому интенсивно исследуются их способность разлагать нежелательные синтетические вещества. Такие как пестициды, красители, а также нефть (причём не важно, поступили ли эти вещества в окружающую среду).

Например, найлон, впервые выпущенный в 1939 году, разлагается бактерией рода Flavobacterium, у которой за такой короткий срок, очевидно, возникли два новых фермента. Некоторые бактерии разлагают пестициды столь быстро, что ограничивают их воздействие на вредителей.

Другие бактерии могут быть использованы для извлечения нефти из различных пород.

Бактерии используются как коммерческие источники разнообразных антибиотиков, таких как тиротрицин, субтилин и полимиксин В. Многие бактерии необходимы для получения лекарств и других химических соединений, например, уксусной кислоты, аминокислот и ферментов.

Важно

Кроме того, производство большинства сыров предполагает бактериальное сбраживание лактозы до молочной кислоты, которая осаждает белки молока.

Те же самые бактерии используются и для получения простокваши; кроме того, молочная кислота играет защитную роль в процессе квашения капусты и огурцов.

Во многих странах для получения белковой добавки к пище человека и животных выращивается цианобактерия Spirulina.

Важную роль в производстве антибиотиков играет такая группа бактерий, как актиномицеты. Из нескольких тысяч известных на сегодняшний день антибиотиков две трети продуцируются актиномицетами. Другие актиномицеты, живущие на корнях актиноризных растений, фиксирую азот и тем самым играют важную экологическую роль.

Огромную роль в природе и жизни человека играют микроскопические грибы.Их основная функция в природных БГЦ – разложение органических веществ в основном растительного происхождения. Они – важнейшие редуценты в любом БГЦ.

Велика роль микоризных грибов, находящихся в симбиозе с высшими растениями, древесными и травянистыми, микориза очень широко распространена в природе. Практически все (98%) высшие растения, за исключением водных, имеют микоризу. Особенно микориза распространена среди растений обитающих в болотных биогеоценозах.

Источник: https://infopedia.su/15×12048.html

Ссылка на основную публикацию