Размножаются бактерии путем деления и делают это очень быстро

Размножение бактерий

Размножаются бактерии путем деления и делают это очень быстро

При
наличии благоприятных условий
бактериальная клетка размножается.
Основной способ размножения бактерий
– простое деление клетки пополам
(бинарное деление). В начале деления
клетка удлиняется, затем делится
нуклеоид. Нуклеоид представлен
суперспирализованной и плотно уложенной
молекулой самореплицирующейся ДНК –
репликон. Плазмиды также являются
репликонами.

Репликация ДНК осуществляется
при участии ферментов ДНК-полимераз.
Процесс начинается в определенной точке
ДНК и происходит одновременно в двух
противоположных направлениях.
Заканчивается репликация также в
определенном месте ДНК. В результате
репликации количество ДНК в клетке
удваивается.

Вновь синтезированные
молекулы ДНК, состоящие из одной
материнской и одной вновь синтезированной
цепи, постепенно расходятся в образующиеся
дочерние клетки. Считают, что репликация
ДНК занимает почти 80% всего времени,
затрачиваемого бактериальной клеткой
на деление. После завершения репликации
ДНК начинается процесс деления клетки.

Вначале синтезируется двуслойная
цитоплазматическая мембрана, затем
между слоями мембраны синтезируется
пептидогликан. Заканчивается процесс
формированием перегородки.

Во
время репликации ДНК и образования
делящейся перегородки клетка микроорганизма
непрерывно растет. В этот период в клетке
активно протекают следующие процессы:
синтез пептидогликана клеточной стенки
и составляющих цитоплазматической
мембраны, образование новых рибосом и
других органелл.

На последней стадии
деления дочерние клетки отделяются
друг от друга, однако у некоторых видов
бактерий процесс идет не до конца, в
результате образуются цепочки клеток
(стрептококки, тетракокки и др.). При
делении палочковидных бактерий клетки
вначале растут в длину.

Обратите внимание

Когда бактерии
становятся вдвое длиннее, палочка
несколько сужается посередине, а затем
распадается на две клетки.

Для
некоторых бактерий характерен другой
способ размножения – почкование,
представляющий собой разновидность
бинарного деления. Почкованием
размножаются бактерии родов Hyphomicrobium,Pedomicrobium и другие, объединенные в
группу почкующихся бактерий. Эти
организмы имеют вид вытянутых палочек,
иногда грушевидных, оканчивающихся
гифами.

Размножение у этих бактерий
начинается с образования почки на конце
гифы или непосредственно на материнской
клетке. Почка разрастается в дочернюю
клетку, формирует жгутик и отделяется
от материнской клетки. По достижении
зрелого состояния жгутик теряется, и
процесс развития повторяется.

Иногда
у бактерий наблюдается половой процесс
– конъюгация.

В
результате роста и размножения из одной
клетки микроорганизма образуется
колония его потомков. Микроорганизмы
отличаются высоким темпом размножения,
оцениваемым по времени генерации,
т.е.

времени, в течение которого происходит
деление клетки: за 24 часа иногда сменяется
столько поколений, сколько у человека
за пять тысяч лет. Скорость размножения
зависит от ряда условий и для каждого
вида бактерий может быть весьма различной.

При наличии в среде необходимых
питательных веществ, благоприятной
температуре, оптимальной реакции среды
деление каждой клетки, например у E.
coli, может повторяться через каждые 20-30
мин. При такой скорости размножения из
одной клетки за сутки может получиться
472•1019клеток (72 генерации).

Если
принять, что 1 млрд. бактериальных клеток
весит 1 мг, то 472•1019клеток будут
весить 4720 т. такая масса живого вещества
могла бы получиться при наличии идеальных
условий, исключающих гибель клеток.

Высокая
интенсивность размножения обеспечивает
сохранение микроорганизмов на земной
поверхности: при наступлении неблагоприятных
условий они погибают массами, но
достаточно сохраниться где-нибудь
нескольким клеткам, как при оптимальных
условиях они вновь дадут огромное
количество организмов.

Источник: https://StudFiles.net/preview/5750640/page:32/

Лекция 14. Бактерии

Бактерии распространены повсеместно: в воде, почве, воздухе, живых организмах. Они обнаруживаются как в самых глубоких океанических впадинах, так и на высочайшей горной вершине Земли — Эвересте, как во льдах Арктики и Антарктиды, так и в горячих источниках.

В почве они проникают на глубину 4 и более км, споры бактерий в атмосфере встречаются на высоте до 20 км, гидросфера вообще не имеет границ обитания этих организмов. Бактерии способны поселяться практически на любом как органическом, так и неорганическом субстрате.

Несмотря на простоту строения, они обладают высокой степенью приспособленности к самым разнообразным условиям среды. Это возможно благодаря способности бактерий к быстрой смене поколений. При резкой смене условий существования среди бактерий быстро появляются мутантные формы, способные существовать в новых условиях среды.

Морфология бактерий

Все бактерии — исключительно одноклеточные организмы. Некоторые способны образовывать колонии.

Размер и форма

Размеры их клеток колеблются в пределах от 1 до 15 мкм. По форме клеток различают (рис. 91):

Рис. 91. Форма и взаимное расположение бактерий: 1 — палочек; 2, 3, 4 — кокков; 5 — спирилл.

Шаровидные — кокки:

  • микрококки — делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;
  • диплококки — делятся в одной плоскости, образуют пары;
  • тетракокки — делятся в двух плоскостях, образуют тетрады;
  • стрептококки — делятся в одной плоскости, образуют цепочки;
  • стафилококки — делятся в разных плоскостях, образуют скопления, напопоминающие грозди винограда;
  • сарцины — делятся в трех плоскостях, образуют пакеты по 8 особей.

Вытянутые — палочки:

  • бациллы (палочковидные) — делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;

Извитые:

  • вибрионы — в виде запятой;
  • спириллы — имеют от 4 до 6 витков;
  • спирохеты — длинные и тонкие извитые формы с числом витков от 6 до 15.

Помимо основных, в природе встречаются и другие, весьма разнообразные, формы бактериальных клеток.

Среди структур бактериальных клеток различают:

  • основные структуры — клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с различными цитоплазматическими включениями и нуклеоид;
  • временные структуры (имеются лишь на определенных этапах жизненного цикла) — капсула, жгутики, фимбрии, у некоторых — эндоспоры (рис. 92).

Капсула

У многих бактерий поверх клеточной стенки располагается слизистый матрикс — капсула. Капсулы образованы полисахаридами. Иногда в состав капсулы входят полипептиды. Как правило, капсула выполняет защитную функцию, предохраняя клетку от действия неблагоприятных факторов среды. Кроме того, она может способствовать прикреплению к субстрату и участвовать в передвижении.

Клеточная стенка

Бактериальная клетка заключена в плотную, жесткую клеточную стенку, на долю которой приходится от 5 до 50% сухой массы клетки.

Клеточная стенка выполняет роль наружного барьера клетки, устанавливающего контакт микроорганизма со средой.

Важно

Основным компонентом клеточной стенки бактерий является полисахарида — муреин. По содержанию муреина все бактерии подразделяются на две группы: грамположительные и грамотрицательные1.

Известны также и формы, не имеющие клеточной стенки — микоплазмы.

Цитоплазматическая мембрана и ее производные

Цитоплазма клеток микроорганизмов отделена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. Она является основным полифункциональным элементом клетки.

Цитоплазматическая мембрана регулирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма наружу, принимает участие в метаболизме клеток. Имеет типичное строение: бимолекулярный слой фосфолипидов с встроенными белками.

Белки мембраны в основном представлены структурными белками, обладающими ферментативной активностью. Обычно темпы роста цитоплазматической мембраны опережают темпы роста клеточной стенки.

Это приводит к тому, что мембрана часто образует многочисленные инвагинации (впячивания) различной формы — мезосомы.

Рис. 92. Строение бактериальной клетки: 1 — клеточная стенка; 2 — наружная цитоплазматическая мембрана; 3 — хлоросома; 4 — нуклеоид; 5 — мезосома; 6 — вакуоли; 7 — жгутики; 8 — рибосомы.

Мезосомы различаются формой, размерами, локализацией в клетке. Наиболее просто устроенные имеют вид везикул (пузырьков), более сложные имеют пластинчатое и трубчатое строение. Предполагают, что мезосомы принимают участие в формировании поперечной перегородки при делении клетки.

Мезосомы, связанные с нуклеоидом, играют определенную роль в репликации ДНК и последующем расхождении хромосом. Возможно, мезосомы обеспечивают разделение клетки на отдельные обособленные отсеки, создавая тем самым благоприятные условия для протекания ферментативных процессов.

В клетках фотосинтезирующих бактерий имеются внутрицитоплазматические мембранные образования — хроматофоры, обеспечивающие протекание бактериального фотосинтеза.

Совет

Цитоплазма и цитоплазматические включения

Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки. В цитоплазме различают:

  • цитозоль — густую гомогенную часть, содержащую растворимые компоненты РНК, белки, вещества субстрата и продукты метаболизма;
  • структурные элементы: рибосомы, внутрицитоплазматические включения и нуклеоид.

Рибосомы

Рибосомы свободно лежат в цитоплазме и не связаны с мембранами (как у эукариот). Для бактерий характерны 70S-рибосомы, образованные двумя субъединицами: 30S и 50S. Рибосомы бактериальных клеток собраны в полисомы, образованные десятками рибосом.

Цитоплазматические включения

Бактериальные клетки могут иметь разнообразные цитоплазматические включения — газовые вакуоли, пузырьки, содержащие бактериохлорофилл, полисахариды, отложения серы и другие.

Нуклеоид

Бактерии не имеют структурно оформленного ядра. Генетический аппарат бактерий называют нуклеоидом. Он представляет собой молекулу ДНК, сосредоточенную в ограниченном пространстве цитоплазмы.

Молекула ДНК имеет типичное строение. Она состоит из двух полинуклеотидных цепей, образующих двойную спираль. В отличие от эукариот, ДНК имеет кольцевую структуру, а не линейную. Молекулу ДНК бактерий отождествляют с одной хромосомой эукариот. Но если у эукариот в хромосомах ДНК связана с белками, то у бактерий ДНК комплексов с белками не образует.

ДНК бактерий закреплена на цитоплазматической мембране в области мезосомы.

Клетки многих бактерий имеют нехромосомные генетические элементы — плазмиды. Они представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, способные реплицироваться независимо от хромосомной ДНК. Среди них различают F-фактор — плазмиду, контролирующую половой процесс.

Жгутики

Среди бактерий имеется много подвижных форм. Основную роль в передвижении играют жгутики.

Жгутики бактерий только внешне похожи на жгутики эукариот, строение же их иное. Они имеют меньший диаметр и не окружены цитоплазматической мембраной. Нить жгутика состоит из 3-11 винтообразно скрученных фибрилл, образованных белком флагеллином.

Обратите внимание

У основания располагается крюк и парные диски, соединяющие нить с цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой. Движутся жгутики, вращаясь в мембране. Жгутики вызывают вращательное движение клеток бактерий по часовой стрелке, и они как бы ввинчиваются в среду. Жгутик может менять направление движения.

При этом бактерия останавливается и начинает кувыркаться. Число и расположение жгутиков на поверхности клетки может быть различно.

Фимбрии

Фимбрии — это тонкие нитевидные структуры на поверхности бактериальных клеток, представляющие собой короткие прямые полые цилиндры, образованные белком пилином.

Благодаря фимбриям, бактерии могут прикрепляться к субстрату или сцепляться друг с другом. Особые фимбрии — половые фимбрии, или F-пили — обеспечивают обмен генетического материала между клетками.

Эндоспоры

Рис. 93. Почти зрелая эндоспора в бактериальной клетке.

При наступлении неблагоприятных условий, у некоторых бактерий происходит образование эндоспор (рис. 93).

При этом клетка обезвоживается, нуклеоид сосредотачивается в спорогенной зоне, цитоплазматическая мембрана образует впячивание, отделяющее спорогенную зону, а затем полностью окружает ее, отделяя от остального содержимого клетки.

Образуются защитные оболочки, предохраняющие споры бактерий от действия неблагоприятных условий (споры многих бактерий выдерживают нагревание до 130˚С, сохраняют жизнеспособность десятки лет). При наступлении благоприятных условий спора прорастает, и образуется вегетативная клетка.

Читайте также:  Какие бактерии живут на зубах человека и вредят ли они здоровью

Физиология бактерий

Питание бактерий

Вместе с пищей бактерии, как и другие организмы, получают энергию для процессов жизнедеятельности и строительный материал для синтеза клеточных структур. Среди бактерий различают:

  1. Гетеротрофов, потребляющих готовое органическое вещество. Они могут быть:
  • сапротрофами, то есть питатьтся мертвым органическом веществом;
  • паразитами, то есть потреблять органическое вещество живых растений и животных.
  1. Автотрофов, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:
  • фотосинтетиков, осуществляющих процессы синтеза за счет энергии солнечного света с помощью бактериохлорофилла;
  • хемосинтетиков, синтезирующих органические вещества за счет химической энергии окисления серы, сероводорода, аммиака и т.д.

Среди прокариот есть группа микроорганизмов, способных, в отличие от эукариот, в процессе катаболизма осуществлять окисление неорганических веществ. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, водородные бактерии и т.д.

Фотосинтез

Небольшая группа автотрофных бактерий способна осуществлять фотосинтетическое фосфорилирование. К ним относятся цианобактерии, зеленые и серные пурпурные бактерии.

Фотосинтез цианобактерий сходен с фотосинтезом растений и сопровождается выделением кислорода. Зеленые и пурпурные бактерии в качестве донора электронов используют сероводород, серу, сульфат, молекулярный водород и т.д., но не воду.

Поэтому в данном случае молекулярного кислорода не образуется.

Размножение бактерий

Бактерии способны к интенсивному размножению. Некоторые бактерии при благоприятных условиях способны делиться каждые 20 минут.

Бесполое размножение

Бесполое размножение является основным способом размножения бактерий. Оно может осуществляться путем бинарного деления и почкования.

Бинарное деление

Большинство бактерий размножается путем бинарного равновеликого поперечного деления клеток. При этом образуются две одинаковые дочерние клетки.

Перед делением происходит репликация ДНК.

Деление может происходить в одной или нескольких плоскостях. Если после деления дочерние клетки не расходятся, то в первом случае происходит образование цепочек разной длины, а во втором — групп клеток разнообразной формы.

Почкование

Важно

Некоторые бактерии размножаются путем почкования. При этом на одном из полюсов материнской клетки образуется короткий вырост — гифа, на конце которого формируется почка, в нее переходит один из поделившихся нуклеоидов. Почка разрастается, превращаясь в дочернюю клетку, и отделяется от материнской в результате формирования перегородки между почкой и гифой.

Почкование бактерий можно рассматривать как один из вариантов бинарного деления клетки — неравновеликого.

Половой процесс,или генетическая рекомбинация

Можно говорить о том, что у бактерий наблюдается и половой процесс. Гаметы у бактерий не образуются, слияния клеток нет, но происходит главнейшее событие полового процесса — обмен генетической информацией.

Этот процесс называют генетической рекомбинацией. Часть ДНК (реже вся) клеткой-донором передает клетке-реципиенту и замещает часть ДНК клетки-реципиента. Образовавшуюся ДНК называют рекомбинантной.

Она содержит гены обеих родительских клеток.

Рис. 94. Конъюгация у бактерий.

Различают три способа передачи генетической информации:

  1. конъюгация;
  2. трансдукция.
  3. трансформация;

Конъюгация

Конъюгация — это прямая передача участка ДНК от одной клетки другой во время непосредственного контакта клеток друг с другом (рис. 94). Передача генетической информации возможна благодаря образованию клеткой-донором особых структур, называемых F-пилями, или половыми фимбриями.

Их образование контролируется особой плазмидой — F-фактором (половым фактором). Плазмида кодирует специфические белки фимбрий. F-пили образуются очень быстро, в течение 4-5 минут. Конец половой фимбрии клетки-донора прикрепляется к белку наружной мембраны клетки-реципиента и через канал F-пили ДНК клетки-донора переходит в клетку-реципиента.

После завершения конъюгации половые пили быстро сбрасываются клеткой.

Во время конъюгации ДНК передается только в одном направлении (от донора к реципиенту), обратной передачи нет.

Трансдукция

Трансдукция — это перенос фрагмента ДНК от одной бактерии к другой с помощью бактериофага.

После заражения бактерии ДНК бактериофага встраивается в ДНК бактерии и реплицируется вместе с ней. При образовании новых вирусных частиц ДНК фага высвобождается.

При этом она может захватить с собой часть генетического материала бактерии.

Во время заражения новых клеток таким вирусом в ДНК бактерии встраивается не только вирусная ДНК, но и часть генетического материала другой бактериальной клетки.

Трансформация

Трансформация — это передача генетической информации без непосредственного контакта клеток. Клетка-реципиент активно поглощает генетическую информацию погибших бактерий.

Значение бактерий

Бактерии играют огромное значение и в биосфере, и в жизни человека. Бактерии принимают участие во многих биологических процессах, особенно в круговороте веществ в природе. Значение для биосферы:

Гнилостные бактерии разрушают азотсодержащие органические соединения неживых организмов, превращая их в перегной.

Минерализующие бактерии разлагают сложные органические соединения перегноя до простых неорганических веществ, делая их доступными для растений.

Совет

Многие бактерии могут фиксировать атмосферный азот. Причем, азотобактер, свободноживущий в почве, фиксирует азот независимо от растений, а клубеньковые бактерии проявляют свою активность только в симбиозе с корнями высших растений (преимущественно бобовых), благодаря этим бактериям почва обогащается азотом и повышается урожайность растений.

Симбиотические бактерии кишечника животных (прежде всего, травоядных) и человека обеспечивают усвоение клетчатки.

Бактерии являются не только редуцентами, но и продуцентами (создателями) органического вещества, которое может быть использовано другими организмами. Соединения, образующиеся в результате деятельности бактерий одного типа, могут служить источником энергии для бактерий другого типа.

Помимо углекислого газа, при разложении органического вещества в атмосферу попадают и другие газы: H2, H2S, CH2 и др. Таким образом, бактерии регулируют газовый состав атмосферы.

Существенную роль играют бактерии и в процессах почвообразования (разрушение минералов почвообразующих пород, образование гумуса).

Некоторые вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности бактерий, важны и для человека. Значение их в следующем:

  • деятельность бактерий используется для получения молочнокислых продуктов, для квашения капусты, силосования кормов;
  • для получения органических кислот, спиртов, ацетона, ферментативных препаратов;
  • в настоящее время бактерии активно используются в качестве продуцентов многих биологически активных веществ (антибиотиков, аминокислот, витаминов и др.), используемых в медицине, ветеринарии и животноводстве;
  • благодаря методам генетической инженерии, с помощью бактерий получают такие необходимые вещества, как человеческий инсулин и интерферон;
  • без участия бактерий невозможны процессы, происходящие при сушке табачных листьев, приготовлении кожи для дубления, мацерации волокон льна и пеньки;
  • человек использует бактерии и для очистки сточных вод.

Отрицательную роль играют патогенные бактерии, вызывающие заболевания растений, животных и человека.

Многие бактерии вызывают порчу продуктов, выделяя при этом токсичные вещества.

Источник: http://sbio.info/lections/rasteniya/lektsija_14_bakterii

Бесполое размножение

Свойство организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность жизни, называется размножением. Бесполое размножение характеризуется тем, что новая особь развивается из неполовых, соматических (телесных) клеток.

В бесполом размножении участвует только одна исходная особь. В этом случае организм может развиться из одной клетки, а возникшие потомки по своим наследственным признакам идентичны материнскому организму. Бесполое размножение широко распространено среди растений и значительно реже встречается у животных.

Многие простейшие размножаются путем обычногомитотического деления клетки ( путем деления материнской клетки пополам (бактерии, эвглены, амебы, инфузории)). Другим одноклеточным животным, например малярийному плазмодию (возбудителю малярии),свойственно спорообразование.

Оно заключается в том, что клетка распадается на большое число особей, равное количеству ядер, заранее образованных в родительской клетке в результате многократного деления ее ядра.

Обратите внимание

Многоклеточные организмы также способны к спорообразованию: у грибов, водорослей, мхов и папоротникообразных споры и зооспоры образуются в специальных органах – спорангиях и зооспорангиях.

Как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов способом бесполого размножения служит такжепочкование. Например, у дрожжевых грибов и некоторых инфузорий. У многоклеточных (пресноводная гидра) почка состоит из группы клеток обоих слоев стенки тела.

У многоклеточных животных бесполое размножение осуществляется также путем деления тела на две части (медузы, кольчатые черви) или же путем фрагментации тела на несколько частей (плоские черви, иглокожие). У растений широко распространено веге-тативное размножение, т. е.

размножение частями тела: участками слоевища (у водорослей, грибов, лишайников); с помощью корневища (у папоротникообразных и цветковых); участками стебля (усы у земляники, черники, у плодовых кустарников отводки у крыжовника, винограда); корнями (корневые отпрыски у малины) листьями (у бегонии).

В процессе эволюции у растении образовались специальные органы вегетативного размножения:видоизмененные побеги (луковица, клубень картофеля) видоизмененные корни – корнеплоды (свекла, морковь) и корневые клубни (георгины).

ТАБЛИЦА (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000)

Способ размножения Особенности размножения Примеры организмов
Деление клетки надвое Тело исходной (родительской) клетки делится митозом на две части, каждая из которых дает начало новым полноценным клеткам Прокариоты. Одноклеточные эукариоты (саркодовые – амеба)
Множественное деление клетки Тело исходной клетки делится митотически на несколько частей, каждая из которых становится новой клеткой Одноклеточные эукариоты (жгутиковые, споровики)
Неравномерное деление клетки (почкование) На материнской клетке сначала формируется бугорок, содержащий ядро. Почка растет, достигает размера материнской, отделяется Одноклеточные эукариоты, некоторые инфузории, дрожжи
Спорообразование Спора – особая клетка, покрыта плотной оболочкой, защищающей от внешних воздействий Споровые растения; некоторые простейшие
Вегетативное размножение Увеличение числа особей данного вида происходит путем отделения жизнеспособных частей вегетативного тела организма Растения, животные
– у растений Образование почек, стеблевых и корневых клубней, луковиц, корневищ Лилейные, пасленовые, крыжовниковые и др.
– у животных Упорядоченное и неупорядоченное деление Кишечнополостные, морские звезды, кольчатые черви ^^^^”SB'”S8^saK;!i^^S^aa”^e”^'3ii^s^^

Характеристика форм размножения

Показатели Формы размножения
бесполое половое
Число родительских особей, дающих начало новому организму Исходные клетки Одна особь Одна или несколько соматических неполовых клеток Обычно две особи Специализированные клетки, половые – гаметы; соединение мужских и женских гамет образует зиготу
Сущность каждой формы В наследственном материале потомков генетическая информация является точной копией родительской Объединение в наследственном материале потомков генетической информации из двух разных источников – гамет родительских организмов
Основной клеточный механизм образования клеток Митоз Мейоз
Эволюционное значение”. Способствует сохранению наибольшей приспособленности в неменяющихся условиях среды, усиливает стабилизирующую роль естественного отбора Способствует генетическому разнообразию особей вида благодаря кроссинговеру и комбинативной изменчивости; создает предпосылки к освоению разнообразных условий обитания, обеспечивает эволюционные перспективы видов
Примеры организмов, обладающих разными формами размножения Простейшие (амебы, эвглена зеленая и др.); одноклеточные водоросли; некоторые растения; кишечнополостные Растения, водоросли, моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и семенные; все животные, грибы и пр.

Источник: https://www.examen.ru/add/manual/school-subjects/natural-sciences/biology/razmnozhenie-i-razvitie-organizmov/bespoloe-razmnozhenie/

Размножение бактерий

Размножаются бактерии путем деления и делают это очень быстро

Бесполое размножение бактерий.После достижения определенных (критических) размеров клетка подвергается делению. Для подавляющего большинства прокариот характерно равновеликое бинарное поперечное деление, приводящее к образованию 2 одинаковых дочерних клеток. Весь цикл деления прокариот можно разделить на 3 стадии:

Читайте также:  Плохие или хорошие: бактерии вокруг нас

I – редупликация (начинается в точке прикрепления кольцевой хромосомы к цитоплазматической мембране, которая определяет начало и конец ее репликации) (см. рис. 5.3, А);

II – синтез мембраны в области контакта ДНК с цитоплазматической мембраной. Это приводит к разделению (растаскиванию) дочерних молекул ДНК и оформлению обособленных хромосом (см. рис. 5.3, Б);

III – образование поперечной перегородки. Синтез поперечной перегородки идет от периферии к центру. Она разделяет 2 дочерние

хромосомы, каждая из которых прикреплена к цитоплазматической мембране (рис. 5.3).

Такое простое деление клетки в благоприятных условиях наступает каждые 15-20 мин, что обеспечивает большую интенсивность размножения. Таким образом, при равновеликом бинарном делении материнская клетка, делясь, дает начало 2 дочерним клеткам, а сама исчезает.

Рис. 5.3.Равновеликое бинарное поперечное деление бактерий:

1 – клеточная стенка; 2 – плазматическая мембрана; 3 – цитоплазма; 4 – молекула ДНК; А – редупликация ДНК; Б – синтез мембраны в области контакта

Особым способом защиты от неблагоприятных условий является процесс спорообразования. Каждая клетка образует за счет потери воды одну спору внутри – эндоспору.

Важно

При этом протопласт сжима- ется, покрывается плотной оболочкой, а прежняя оболочка клетки разрушается, и спора высвобождается.

Так споры могут длительное время пережидать неблагоприятные условия (сотни и даже тысячи лет) и сохранять жизнеспособность.

Половое размножение бактерий.У некоторых бактерий известен половой процесс, при котором происходит лишь генетический обмен между клетками, но не происходит образование новых клеток.

Он состоит в прямом контакте 2 клеток, при этом клеткой-донором, ДНК с цитоплазматической мембраной выполняющей мужские функции, формируется специальный вырост – копуляционный канал, по которому генетический материал (ДНК) передается в клетку-реципиент, имеющую женскую потенцию.

Такой процесс называется конъюгацией. Очень часто наблюдается передача не всей молекулы ДНК, а только ее отдельных фрагментов.

У бактерий имеются и другие способы передачи наследственного материала: трансформация и трансдукция.

Трансформация осуществляется путем внесения ДНК разрушенных клеток одной культуры в живую культуру другой бактерии.

Трансдукция проявляется в переносе генетического материала от одной культуры к другой с помощью бактериофагов. Эти способы передачи наследственного материала расцениваются как хромосомные мутации.

Дата добавления: 2016-05-30; просмотров: 1549; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: https://poznayka.org/s3827t1.html

Бактерии

Дата создания: 2014/01/08

Автор: Красков Павел

Общая характеристика бактерий

Бактерии – это мельчайшие живые существа, величина которых в большинстве случаев не превышает 01-0,2 мм, что делает их не видимыми для человеческого глаза без увеличения. Мир бактерий, населяющих планету, велик и разнообразен. Они различаются между собой морфологически, а также физиологическими и биохимическими свойствами.

Общая характеристика для бактерий – это, что у них нет ядра, все они относятся к прокариотам. Основными структурами бактериальной клетки являются: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма с включениями и ядро, называемое нуклеоидом. Бактерии могут иметь дополнительные структуры: капсулу, микрокапсулу, слизь, жгутики, фимбрии, пили. (Воробьев А.А.

Медицинская и санитарная микробиология. М. Академия, 2003г)

Формы и величина бактериальных клеток

Большинство прокариот – одноклеточные формы. Величина клеток многих прокариот находится в пределах 0,2-10,0 мкм.

Однако среди них есть «карлики» (01 мкм – трепонемы, микоплазмы) и «гиганты» (длиной до 100 мкм Akhromatium Makromonas) Формы клеток бактерий не отличаются большим разнообразием.

Это чаще всего палочки разной длины, сферические клетки (кокки), а также извитые формы – вибрионы (слегка изогнутая палочка), спириллы (извитая форма с несколькими спиральными завитками), спирохеты (спиральные завитки закрученные в клубок). Многие бактерии подвижны.

Совет

Различают плавающий и скользящий способ передвижения. Наиболее распространено плавающее движение бактерий при помощи жгутиков. Обнаружены виды с треугольниками, квадратными и плоскими (тарелкообразными) клетками, некоторые имеют отростки – простеки.

Тип группирования клеток иногда помогает определять систематическую принадлежность бактерий. Они могут быть одиночными, объединяться в пары, короткие и длинные цепочки правильной и неправильной формы, образовывать пакеты из 4,8, и более клеток, формировать розетки, сети. Значительное число бактерий из актиномицетной группы образуют мицелий.

Колониальные формы бактерий

Бактерии шаровидной формы (кокки) в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга отдельных особей подразделяются на:

  • микрококки (монококки) – отдельно лежащие клетки;
  • диплококки – парные, соединенные по две;
  • стрептококки – бактерии, образующие в результате деления клеток в одном направлении разнообразной длины цепочки;
  • стафилококки (виноградная гроздь) – представляют собой кокки, расположенные в виде грозди винограда в результате деления в разных плоскостях;
  • образование из четырех кокков;
  • сарцины (связка, тюк) – располагаются в виде пакетов из 8 и более кокков, так как они образуются при делении клетки в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (Громов Б.В. Строение бактерий.)

Среди прокариот есть подвижные и неподвижные виды. Движение клеток чаще всего осуществляется за счет вращения жгутиков. Еще один способ движения является скольжение клеток, механизм которого изучен недостаточно. Есть «прыгающее» движение, механизм которого пока не выяснен. Подвижные бактерии способны осуществлять реакции таксиса: аэро- и фито- таксис, хемо- и магнитотаксис.

Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы – очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране.

У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез.

У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь – клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм – заодно и хлоропласта.

Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры – рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стеролы – важные компоненты мембран эукариотической клетки.

Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества).

Обратите внимание

Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают.

Жгутики бактерий устроены проще и несколько иначе, чем аналогичные структуры эукариот.

Размножение и развитие прокариот

Большинство бактерий размножаются в результате бинарного деления, реже почкованием, а некоторые с помощью экзоспор или обрывков мицелия. Многоклеточные прокариоты могут размножаться отделением от трихома нескольких или одной клетки. У ряда бактерий обнаружена конъюгация, однако она не обеспечивает полной передачи генетического материала из одной клетки в другую.

При размножении бактерии бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками.

При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от “настоящего” полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя.

Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды “голую” ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно “подсунутую” экспериментатором.

Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами – бактериофагами. Это называется трансдукцией.

Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из “мужской” клетки в “женскую”.

Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы – плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности.

Важно

Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов.

Некоторые клетки образуют покоящиеся формы: цисты, эндоспоры, акинеты. Известны бактерии, образующиеся плодовые тела, часто причудливой конфигурации и расцветок. Отличительной особенностью бактерий является их особенность к быстрому размножению. «Чемпионами» в этом отношении являются фитобактерии, время генерации которых примерно 8 минут.

Очень часто человек посещает магазин или на рынок, где покупает себе продукты. Вопрос в том, как их продают и что он покупает.

Непосвященный в тонкости “санитарной организации торговли” человек не заметит, что его обслужили некачественно, а потом и не поймет, почему после приема купленной пищи у него возникли проблемы со здоровьем.

Невинное соседство несовместимых товаров, даже просто неправильно поданный хлеб могут вызвать серьезные пищевые отравления и инфекционные заболевания.

В окружающей среде – в воздухе, на мебели, кухонном инвентаре и на самих продуктах – находится множество микроорганизмов, которые при благоприятных условиях быстро размножаются. Некоторые из них способны вырабатывать сильные яды (токсины).

Часто на рынках продают мясные полуфабрикаты, кур вместе с колбасными изделиями, сыром, молочными продуктами. Микроорганизмы с сырых продуктов попадают на готовые к употреблению продукты, при этом вызывают пищевое отравление. Это может случиться и при использовании кухонного инвентаря: ножей, лопаток, разделочной доски, весов – сначала для мяса, а затем для готовых продуктов. К заражению сальмонеллами может привести и неправильное хранение в холодильнике (в незакрытой таре по соседству с сырой рыбой и другими продуктами) продуктов.

Особенно высока вероятность заражения продуктов, а, следовательно, и отравлений людей в конце лета и осенью.

Совет

В это время в несколько раз увеличивается количество фруктов ввозимых с южных регионов страны, и их продажа на рынках города возрастает, при этом не всегда соблюдаются правила торговли этими видами продуктов питания. (Воробьев А.А. Медицинская и санитарная микробиология. М. Академия, 2003г.)

Фрукты и овощи – это особая группа продуктов питания, которая требует индивидуального инвентаря и рабочего места. Фрукты и овощи по санитарным нормам должны продаваться с торговых столов, запрещено продавать фрукты и овощи с земли, а их продают именно с земли на всех рынках и спонтанно возникающих торговых точках.

Читайте также:  Немного о бактериях, вирусах и грибках в быту: где искать и как бороться

Нередко потерявшие товарный вид фрукты – разбитые или имеющие трещины арбузы и дыни, персики, абрикосы, подгнившие фрукты продают рядом со свежими фруктами, снизив цену. Гниль стоит в одном ящике, хорошие овощи – рядом в другом. Хранение их на одном подтоварнике – не просто нарушение товарного соседства.

Подгнившая плодоовощная продукция вообще не подлежит реализации. В ней содержатся токсины, способствующие развитию раковых заболеваний.

Фрукты – это хорошая среда для развития возбудителей опасных инфекционных заболеваний, и нарушения в правилах торговли этим видом продукции, могут стать причиной проблем со здоровьем у многих людей.

В окружающей среде находится множество микроорганизмов, которые при благоприятных условиях быстро размножаются. Вот почему в черный список продуктов питания, на которых при неправильной организации торговли могут сохраняться болезнетворные микроорганизмы, попадают фрукты и овощи.

Для проведения исследования были приобретены фрукты и овощи на рынках города и торговых точках. Приобретены были фрукты: бананы, яблоки, лимоны, груши мандарины, хурма, виноград и овощ – помидор.

Каждый фрукт или овощ был помещен в отдельный целлофановый пакет, чтобы избежать его соприкосновения с другими фруктами.

Обратите внимание

Приготовлены твердые питательные среды, которые были предварительно разлиты в чашках Петри.

Питательная среда должна содержать все вещества, необходимые для роста и развития бактерий. Сырье для питательных сред было взято в санитарно-эпидемиологической станции г. Сургута. В основном использовалась среда агара с различными наполнителями и универсальные питательные среды.

К агару добавлены наполнители для разных микроорганизмов. Эндо-агар – здесь могут размножаться любые микроорганизмы, потому, что это универсальная питательная среда для многих бактерий. Желтый агар – желточно-солевая среда, на которой выживают только стафилококки.

Все остальные микроорганизмы – и безвредные и болезнетворные – соль не переносят. На такой среде может вырасти стафилококк. Главное, какой он? Ведь стафилококков много, и среди них болезнетворен только один – золотистый, вызывающий воспаления вплоть до сепсисов.

Другие для человека безвредны: например, эпидермальный стафилококк есть на коже у всех людей без исключения.

Среда Сабуро – среда для развития плесневых и дрожжеподобных грибов, спорами которых усыпаны немытые руки человека, поверхности предметов, поручни общественного транспорта и вполне возможно – фрукты. Самые неприятные из патогенных дрожжеподобных грибов – грибы рода кандида, поражающие кожу, волосы, ногти и даже легкие.

Висмут-сульфит агар – свойства среды основаны на способности микроорганизмов продуцировать сероводород, который вступает в реакцию с лимоннокислым висмутом и образует соединение черного цвета – сернистый висмут. (Егорова Н.С. Практикум по микробиологии.

) Перед проведением эксперимента проводят стерилизацию чашек Петри, все пробы проводятся в стерильных медицинских перчатках, стол обрабатывается спиртом.

Важно

Чашки Петри сверху закрываются крышечками и пронумеровываются, каждому номеру соответствовал определенный посев с фруктов или овощей. Посев проводят специальной стерильной палочкой или бактериологической петлей, которую предварительно прокаливают в пламени спиртовки.

Рассеивают накопительную культуру с помощью петли или ватной палочки методом истощающего штриха. После посева все чашки помещают в теплое (t 37 C) сухое место.

После выращивания бактерий

Гнилостный протей и кишечная палочка оказались на помидорах и винограде и на грязных руках человека. Протей если попадает в кишечник – вызывает отравление. Кишечная палочка, может вызвать острые кишечные расстройства. Кроме этого проявились непатогенные стафилококки и плесневые грибки.

После промывания рук человека под проточной водой с мылом и щеткой на питательных средах появились только непатогенные стафилококки (бактерии, которые содержатся в воздушной среде помещения).

Проявился золотистый стафилококк, вызывающий воспаления вплоть до сепсисов и плесневые грибы на мандаринах, хурме, груше и бананах – обнаружились патогенные грибы – так называемые кожистые – грибы из рода кандида, от которых можно заполучить самые разные кожные болезни и даже внутреннюю пневмонию.

Стафилококки, стрептококки способствуют возникновению различных гнойных воспалительных процессов, абсцессов, циститов, фарингитов, колитов. Обнаружены дрожжеподобные грибки на питательных средах с яблока, груши, винограда и банана.

На питательных средах выросло множество плесневых грибов, кишечная палочка, золотистые и непатогенные стафилококки с винограда.

После промывания винограда под теплой проточной водой с добавлением лимонной кислоты исчезла кишечная палочка, а также золотистые и непатогенные стафилококки. Возбудителей дизентерии были обнаружены только на мандаринах и хурме.

После промывания теплой проточной водой дизентерийная палочка во втором посеве исчезла. Возбудителей сальмонеллеза не нашлось. Хотя никто не даст гарантии, что на других фруктах их не окажется. В принципе на фруктах могут сохраняться:

  • бактерии туберкулеза (правда, они чувствительны к яркому солнечному свету);
  • вирусы гепатита А в сухом состоянии живут несколько месяцев;
  • возбудители дизентерии сохраняют активность на зелени двое суток, на грушах и яблоках – трое суток, на хурме – около четырех, на винограде – неделю, на томатах до восьми суток.

Организм человека имеет средства защиты от болезнетворных микроорганизмов:

  • на коже, в виде кожных выделений из пор;
  • слюна человека имеет щелочную среду в которой не выживают многие микроорганизмы и вещества, которые убивают бактерии;
  • в крови есть антитела и лейкоциты, которые борются с бактериями в процессе фагоцитоза;
  • желудочный сок человека содержит соляную кислоту и, следовательно, имеет кислую среду, в которой тоже не могут размножаться многие бактерии.

Но, однако, есть люди, у которых ослаблен иммунитет. Это обычно дети, старики, а также люди, перенесшие болезнь могут составить особую группу риска, когда при не соблюдении правил личной гигиены именно фрукты могут стать причиной возникновения различных инфекционных заболеваний. (Стейнер Р., Эдельберг Э., Ингрм Дж, Мир микробов)

Фрукты и овощи, приобретенные на рынке действительно очень грязные. Исследование показало наличие на фруктах разных микроорганизмов и патогенных в том числе.

На фруктах были обнаружены разные плесневые грибки, в том числе и грибы рода кандида, золотистый стафилококк, стрептококки, гнилостный протей, кишечная палочка.

Совет

На руках человека и на других предметах могут содержатся различные виды бактерий, необходимо мыть с мылом руки перед едой.

Организм человека имеет средства защиты от болезнетворных микроорганизмов на коже, в слюне, в крови, в желудочном соке, однако те, у кого ослаблен иммунитет – дети, старики, а также перенесшие болезнь могут составить особую группу риска, когда при не соблюдении правил личной гигиены именно фрукты могут стать причиной возникновения различных заболеваний.

Соблюдение гигиены, употребление доброкачественной пищи – залог здоровья и долголетия человека.

Рекомендации:

  • Не употреблять в пищу грязные фрукты и овощи.
  • Тщательно мыть фрукты и овощи щеткой, промывая затем их проточной водой.
  • Прежде чем положить в холодильник свежие фрукты и овощи, их надо помыть, так как даже при низкой температуре микробы способны “переползти” с грязных фруктов и овощей на другие хранящиеся в холодильнике продукты.
  • Перед употреблением пищи необходимо тщательно вымыть руки с мылом и теплой водой.

Источник: http://www.medroad.ru/pitanie/bakterii.html

Размножение клеток путем бинарного деления

Бинарное деление – процесс воспроизводства новых клеток у прокариот, которые генетически идентичны родительской клетке. Прокариоты, такие как бактерии, распространяются путем двойного деления.

Для одноклеточных организмов деление является единственным методом, используемым для производства новых клеток.

Как у прокариотических, так и эукариотических клетках результатом деления клеток является образование дочерних клеток, которые генетически идентичны родительской клетке. В одноклеточных организмах дочерние клетки являются индивидуумами.

Из-за относительной простоты прокариот, процесс деления клеток или бинарное деление считается менее сложным и гораздо более быстрым процессом, чем воспроизводство клеток у эукариот. Одиночная круговая хромосомная ДНК бактерий не заключена в ядро, а вместо этого занимает конкретное место (нуклеоид) внутри клетки.

Хотя ДНК нуклеоида ассоциируется с белками, помогающими упаковывать молекулу в компактный размер, гистоны и нуклеосомы у прокариот отсутствует. Однако упаковочные белки бактерий связаны с белками когезин и конденсин, участвующими в уплотнении хромосом эукариот.

Бактериальная хромосома прикрепляется к плазматической мембране примерно в середине клетки. Начальная точка репликации близка к месту связывания хромосомы на клеточной мембране.

Репликация ДНК двунаправленная, то есть она одновременно перемещается от изначального места расположения на обеих нитях.

Обратите внимание

Когда образуются новые двойные нити, каждая точка происхождения удаляется от прикрепления клеточной стенки к противоположным концам клетки.

По мере удлинения клетки растущая мембрана помогает в переносе хромосом. После того как хромосомы очистили середину удлиненной клетки, начинается цитоплазматическое разделение. Образование кольца, состоящего из повторяющихся звеньев белка FtsZ, направляет разделение между нуклеоидами.

Формирование кольца FtsZ вызывает накопление других белков, которые работают вместе, чтобы образовать материалы мембран и клеточных стенок. Между нуклеоидами образуется перегородка, постепенно распространяющаяся от периферии к центру клетки.

Когда новые клеточные стенки находятся на своих местах, дочерние клетки разделяются.

Точный выбор времени и формирование митотического веретена имеет решающее значение для успеха деления эукариотических клеток.

Прокариотические клетки, с другой стороны, не подвергаются митозу и, следовательно, не нуждаются в веретене деления.

Однако белок FtsZ, который играет ​​важную роль в прокариотическом цитокинезе, структурно и функционально очень похож на тубулин, строительный белок микротрубочек, которые составляют веретено деления у эукариот.

Белки FtsZ могут образовывать нити, кольца и другие трехмерные структуры, подобные тубулину, который образует микротрубочки, центриоли и различные цитоскелетные компоненты.

Кроме того, как FtsZ, так и тубулин используют один и тот же источник энергии (гуанозинтрифосфат), чтобы быстро собирать и разбирать сложные структуры.

Важно

Хотя оба белка встречаются в современных организмах, тубулин развился и диверсифицировался в процессе эволюции из прокариотического FtsZ.

Ключевые моменты бинарного деления:

  • При репликации бактериальное ДНК прикрепляется к плазматической мембране примерно в середине клетки.
  • Происхождение или исходная точка репликации бактерий находится близко к месту связывания ДНК с плазматической мембраной.
  • Репликация бактериальной ДНК двунаправленная, а это означает, что она одновременно удаляется от начального координат на обеих нитях.
  • Формирование кольца FtsZ, состоящего из повторяющихся звеньев белка, которые вызывает накопление других белков, работающих вместе, чтобы сформировать и переместить на поверхность новые материалы плазматических мембран и клеточных стенок.
  • Когда новые клеточные стенки находятся на своих местах, из-за образования перегородки, дочерние клетки разделяются на две отдельные клетки.

Источник: https://natworld.info/raznoe-o-prirode/razmnozhenie-kletok-putem-binarnogo-delenija

Ссылка на основную публикацию