Чего нет у бактерий
Бактерии
Строение бактерий
Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).
В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.
Энергетический обмен бактерий
Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии, которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.
Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.
Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.
Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 🙂
Биотехнология
Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.
Классификация бактерий по форме
При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.
Размножение бактерий
В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.
Бактериальные инфекции
Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях применяются антибиотики, дающие хороший эффект.
От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит болезнь в легкой форме.
К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез, дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.
При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Основные структуры бактериальной клетки — схема, особенности строения и функции
Хотя бактерии печально известны своей ролью в возникновении болезней человека, от кариеса до чумы, существуют полезные виды, которые необходимы для нашего здоровья и в целом жизни на планете Земля.
Читайте также:
Бактерии – это прокариоты, у которых отсутствуют четко выраженные ядра и мембраносвязанные органеллы, а хромосомы состоят из одного замкнутого круга ДНК. Они встречаются практически повсюду на Земле и обитают в одних из самых необычных и, казалось бы, негостеприимных местах.
Каково строение клетки бактерий? Схема, названия структур и краткое описание
Бактериальные клетки могут иметь следующие структуры и органеллы:
Формы бактериальных клеток
Бактерий можно рассмотреть только под микроскопом. Они бывают разных форм и размеров (в среднем около 0,1—10 мкм, хотя есть виды размером до 100 мкм), от мельчайших сфер, цилиндров и спиральных нитей до жгутиковых стержней и нитевидных цепей.
Есть ли у бактерий (прокариот) митохондрии?
Нет, клетки прокариот не имеют митохондрий. Митохондрии встречаются только в эукариотических клетках. Это также относится к другим мембраносвязанным структурам, таким как ядро и аппарат Гольджи.
Cимбиотическая теория предполагает, что митохондрии были первыми прокариотическими клетками, которые жили внутри бактериальных клеток. Со временем эволюция привела к тому, что эти отдельные клетки стали функционировали как единый организм в форме эукариот.
Бактерии – кто это такие, какие у них отличительные признаки и какова их роль на планете Земля
Одноклеточные, без ядра в клетках.
Бактерии – это одноклеточные организмы, то есть каждая бактерия – это всего лишь одна клетка. Их главный отличительный признак – отсутствие ядра в клетке. У всех остальных организмов в клетках есть ядро, в этом ядре находятся хромосомы, а в них – ДНК с генетической информацией.
Давайте познакомимся с бактериями поближе.
Отличительные признаки бактерий
Самый главный – отсутствие ядра. Поэтому бактерий еще называют прокариотами. Приставка «про-» в этом слове означает «до-» – доядерные.
Все бактерии одноклеточные. Они могут «собираться» в группы и жить «вместе», а не поодиночке, но если эта группа распадается, бактерии не умирают. Они спокойно продолжить жить по отдельности. В их одной клетке есть все необходимое для жизни.
Если организм одноклеточный, но у него есть ядро – это точно НЕ бактерия. Это уже так называемый простейший организм. К простейшим относятся, например, амебы, инфузории-туфельки, эвглены и еще куча всяких живых существ.
У бактерий нет органоидов. Органоиды – это такие образования в клетке, как органы в теле человека. Например, у растений есть вакуоли с клеточным соком, митохондрии, которые отвечают за получение энергии для жизни клетки. У бактерий ничего этого нет.
ДНК бактерий имеет кольцевидную форму. У эукариот она спиралевидная.
Строение бактериальной клетки
Для школы вам достаточно запомнить следующее. У бактериальной клетки есть оболочка, цитоплазма, нуклеоид с ДНК и рибосомы. Всё.
Теперь чуть более детально.
У любой бактериальной клетки есть оболочка. В этой оболочке обычно три слоя:
Внутри клетки все заполнено цитоплазмой. Это такая жидкость, которая позволяет разным органоидам взаимодействовать друг с другом.
В цитоплазме находится нуклеоид – оболочка, внутри которой располагается кольцевая ДНК. Ученые считают, что нуклеоиды совершенствовались и постепенно превратились в полноценное ядро.
Еще там располагаются рибосомы – органоиды, которые нужны для синтеза белка.
Раньше ученые думали, что у бактерий есть мезосомы – некие углубления в клеточной стенке. Потом ученые поняли, что мезосом у живых бактерий нет. Они появляются тогда, когда бактерию готовят к микроскопированию или обрабатывают антибиотиками.
Тип питания бактерий
Большинство бактерий – гетеротрофы. То есть они не могут сами создавать органические вещества и «поедают» их в готовом виде. Например, вот вы налили молоко в чашку и оставили его в теплом помещении. Через некоторое время оно начнет «киснуть». Это происходит из-за того, что бактерии начинают его «есть» и «переваривать». Когда они его полностью переварят – молока уже не будет, вместо него появится простокваша.
Но есть среди бактерий и некоторые автотрофы. То есть те, кто умеет самостоятельно делать из неорганических веществ органические. Автотрофы бывают двух видов: фото- и хемотрофы. Бактерии-фототрофы – это такие, которые создают органические вещества на свету. Как растения и водоросли. Они даже получили особое название – цианобактерии.
Когда летом вода становится зеленой – знайте, там расплодились простейшие-автотрофы и цианобактерии.
Хемотрофы среди бактерий тоже есть. Например, на дне океанов скапливаются соединения сероводорода, которые отравляют жизнь многим животным, но не бактериям-хемотрофам. Эти одноклеточные организмы научились расщеплять сероводород и на основе энергии от его расщепления делать себе органические вещества.
Виды бактерий по форме
Кокки – это круглые бактерии, которые обычно живут поодиночке. Бациллы, или палочки – такие, которые действительно выглядят как палочки (кишечная палочка). Вибрионы – изогнутые (возбудитель холеры – как раз вибрион). Спириллы – выглядят как спираль.
Еще есть три вида кокков, которые живут колониями. Это:
Что такое спора бактерии
Спора – это способ пережить неблагоприятные условия. Если бактерия чувствует, что ей «плохо», она избавляется от излишков цитоплазмы, «съеживается» и образует вокруг себя очень плотную оболочку.
В состоянии споры бактерия «спит». Она не «ест» и не размножается. Спать бактерия может миллионы лет. Споры некоторых бактерий устойчивы к кипячению, обработке кислотами, антибиотиками и даже радиацией.
Когда бактерия начинает ощущать, что жизнь вокруг снова стала нормальной, спора разрушается и бактерия оживает. Она снова начинает искать себе пищу и размножаться.
Как размножаются бактерии
Делением надвое. Внутри бактериальной клетки происходит удвоение ДНК, потом удваиваются рибосомы, клетка увеличивается в объеме и постепенно разделяется на две «дочерние» – полностью самостоятельные.
При благоприятных условиях это деление может происходить каждые 20 минут. Интересен тот факт, что бактерии умеют «чувствовать», когда их становится слишком много. Когда это происходит, темпы деления замедляются.
Место бактерий в круговороте веществ
Все живые организмы участвуют в круговороте органических веществ. И играют в нем одну из трех ролей:
Бактерии-автотрофы – продуценты. То есть цианобактерии и те, которые живут на дне океанов, разлагая серу, – они «продуцируют» органические вещества. Но их очень мало.
Бактерий принято относить к редуцентам. Потому что они питаются готовыми органическими веществами и разлагают их до неорганических. Это нужно для того, чтобы органика могла вернуться в землю и снова принять участие в круговороте веществ.
Зачем нужны бактерии
Бактерии важны для сельского хозяйства. Например, в корнях бобовых растений живут бактерии, которые синтезируют соединения азота из воздуха. И каждый огородник знает, что после гороха или фасоли почва будет богата азотом. Это может очень пригодиться для выращивания других культур.
Бактерии часто являются симбионтами многоклеточных организмов. Симбионт – это когда хорошо и ему, и его хозяину. Например, у нас в кишечнике живет кишечная палочка – это бактерия, которую мы «кормим» и которая в благодарность создает для нас витамин K.
Бактериям находится применение в самых разных областях промышленности. Мы используем их, чтобы получать кисломолочные продукты, выпускать лекарства, даже ликвидировать последствия разливов нефти.
Это все были плюсы. Но есть и минусы. Чума, сибирская язва, туберкулез, менингит, тиф, холера – все эти заболевания вызывают бактерии. Пока человечество не изобрело вакцины и не научилось делать прививки, бактерии опустошали целые города.
В благоприятных условиях бактериальная клетка удваивается каждые 20 минут. То есть она дает 1 миллиард новых клеток через 10 часов. Остановите-ка их без лекарств и антибиотиков.
Бактерии – самые приспособленные существа
Я всё время слышу: «Эволюция – это движение от менее приспособленных видов к более приспособленным. Менее приспособленные умирают, более приспособленные выживают».
То есть эволюция от бактерий к ядерным простейшим, а потом к многоклеточным, включая человека, происходила из-за того, что организмам нужно было становиться более приспособленными? И если эволюция породила человека – он самый приспособленный к жизни?
У меня тут два вопроса. Во-первых, если прокариоты такие неприспособленные – почему же они до сих пор не вымерли? Почему ядерные организмы их не вытеснили? Суммарная масса живущих на земле бактерий превышает массу всех растений и животных, взятых вместе.
Человек? Нет. Он вообще умрет самым первым.
Ученые, которые изучали вечную мерзлоту, нашли там бактерий, которым 3,5 миллиона лет. Вечная мерзлота! 3,5 миллиона лет жить в минусовой температуре и ВЫЖИТЬ!
Бактерии – самые приспособленные существа. В случае глобальной катастрофы они будут умирать последними. Если вообще будут.
Бактерии
Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.
Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.
Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.
Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.
Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.
Форма тела
Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.
| Название бактерии | Форма бактерии | Изображение бактерии |
| Кокки |  | Шарообразная |
| Бацилла |  | Палочковидная |
| Вибрион |  | Изогнутая в виде запятой |
| Спирилла |  | Спиралевидная |
| Стрептококки |  | Цепочка из кокков |
| Стафилококки |  | Грозди кокков |
| Диплококки |  | Две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле |
Способы передвижения
Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.
Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.
У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.
Место обитания
В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. 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.
Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.
Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.
В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.
Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.
В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.
В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.
Внешнее строение
Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.
На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.
Внутреннее строение
Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.
Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.
Способы питания
У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.
Гетеротрофы — организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества. Гетеротрофные бактерии подразделяются на сапрофитов, симбионтов и паразитов.
| Бактерии-сапрофиты | Бактерии-симбионты | Бактерии-паразиты |
| Извлекают питательные вещества из мёртвого и разлагающего органического материала. Обычно они выделяют в этот гниющий материал свои пищеварительные ферменты, а затем всасывают и усваивают растворённые продукты. | Живут совместно с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу. Бактерии, живущие в утолщениях корней бобовых растений. | Живут внутри другого организма или на нём, укрываются и питаются его тканями. Вызывают различные заболевания – бактериозы. |
Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.
Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.
Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.
Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.
Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:
Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:
В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.
Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.
Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.
Обмен веществ
Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.
Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.
Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.
Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.
Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.
Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.
Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.
Одни бактерии нуждаются в готовых органических веществах — аминокислотах, углеводах, витаминах, — которые должны присутствовать в среде, так как сами они не смогут их синтезировать. Такие микроорганизмы называются гетеротрофами. Они получают необходимую им энергию при окислении органических веществ кислородом или при сбраживании (без участия кислорода). В зависимости от субстрата, на котором развиваются бактерии, различают:
Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:
| Фотосинтезирующие бактерии | Хемосинтетики | Метилотрофы |
