Цианобактерии егэ биология

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 60    1–20 | 21–40 | 41–60

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 60    1–20 | 21–40 | 41–60

Особенности цианобактерий

02-Июн-2014 | комментария 2 | Лолита Окольнова

Цианобактерии (сине-зелёные водоросли, цианопрокариоты или цианеи) — значительная группа крупных  бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.

Особенности цианобактерий

На вид они действительно сине-зеленые…  «Виновник» этой окраски особый пигмент — фикоцианин, причем, возможны разные оттенки синего, зеленого или желтого.

Для одноклеточных синезеленых водорослей характерен коккоидныйтип строения тела. У  многоклеточных индивидов встречается нитчатая, реже разнонитчатая форма строения таллома. Очень редко наблюдается определенная тенденция к пластинчатому или объемному расположению клеток. В нитевидных колониях плазматическая взаимосвязь между клетками отсутствует. Они могут быть прикрепленными или неприкрепленными к субстрату, неподвижными или способными к скользящему движению

Особенности клеточного строения

Как и  все другие бактерии, клетка прокариотическая, т.е. ядра нет.

• нет жгутиков и ресничек
• мембрана утолщена клеточной стенкой;
• нуклеойд с генетической информацией;
• рибосомы;
• различные гранулы;
• фотосинтетический аппарат — (не хлоропласт!!!) — фотосинтез может быть двух видов:

оксигенный — (протекает в кислородных условиях) — почти полный аналог растительного фотосинтеза — CO₂ + H₂O (донор электронов). Выделяется O_2;

аноксигенный ( хемотрофный) — ((протекает в кислородных условиях) — поглощается CO₂ , но донором электронов выступает  сероводород или сульфиды. Выделяется сера.

А еще особенностью цианобактерий является то, за счет чего эти бактерии называются «циано» — продуктом их фото-хемосинтеза является не глюкоза, а цианофициновый крахмал.

Особенности размножения цианобактерий

Только делением напополам (амитоз) (иногда неравномерно)

митоза и мейоза нет

полового процесса нет

• Бесполое размножение  — образуются споры».

При наступлении неблагоприятных условий (высушивание, холод, дефицит питательных веществ) «спецспоры» —  крупные неподвижные споры с еще более утолщенной стенкой, внутри клеток — запасы питательных веществ, могут сохранять жизнеспособность в течение десятков лети переживать так анаэробные условия.

Экологическое значение цианобактерий

Считаются одними из самых древних — им приписывают роль образования озонового (кислородного) слоя Земли во времена Архея.

Распространены буквально повсюду.

Особенность цианобактерий — непарзитический тип существования.  Есть свободноживущие, очень много симбионтов.

Синезеленые водоросли   – важные компоненты морского фитопланктона.

«Цветение воды» в водоемах и аквариумах — результат размножения цианобактерий.

Азотфиксация. Атмосфера Земли на 78% состоит из азота, но способность к его фиксации обнаружена только у прокариот, а среди водорослей исключительно у цианофит. Синезеленые водоросли – уникальные организмы, которые способны к фиксации как углекислого газа, так и атмосферного азота.

Биологическая фиксация атмосферного азота является одним из важных факторов повышения почвенного плодородия.

Обсуждение: «Особенности цианобактерий»

(Правила комментирования)

Признаки	Особенности проявления этих признаков
Среда обитания	Широко распространены во всех средах жизни, способны существовать в самых различных условиях: при температуре — 83° в Антарктиде и при +85-90° — в горячих источниках. Заселяют необитаемые, без следов жизни скалы, лавовые потоки, вулканические острова
Формы клеток	Округлые, сильно вытянутые, уплощенные. Клетки живут отдельно или образуют нити и колонии
Строение клетки	Типичное строение прокариотической клетки, наследственный материал не отграничен от цитоплазмы, представлен единственной хромосомой. В клетках хорошо развит фотосинтетический аппарат, содержится около 30 различных внутриклеточных ферментов
Размножение	Основной способ размножения — деление клеток надвое или образование спор. Споры, покрытые толстой оболочкой, способствуют перенесению неблагоприятных условий среды и длительное время сохраняют жизнеспособность
Особенности жизнедеятельности	Продуктом фотосинтеза является гликопротеид, отлагающийся в цитоплазме в виде зерен. В цитоплазме синезеленых, которые обитают в серных водоемах, находится сера. Могут фиксировать атмосферный азот, с этой целью их вносят на рисовые поля

Отрицательная роль синезеленых заключается в массовом размножении в водоемах,
возникает цветение воды, она
становится непригодной для употребления. В таких водоемах ухудшаются
условия жизни всех других обитателей

Люди — редкое исключение в мире бактерий.

Бактерии (греч. bakterion — палочка) — простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам.
В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов: разлагают органические вещества мертвых животных и растений.

Бактерии обладают исключительной устойчивостью: их можно обнаружить даже на стенках ядерного реактора. Такая способность
связана с их быстрым размножением — при благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. При изменении условий
внешней среды (за счет мутаций) выживают и размножаются те формы, которые устойчивы к действию того или иного фактора (к примеру, радиации).

Строение бактерий

Бактерии имеют клеточную стенку, состоящую из муреина (пептидогликана) и выполняющую защитную функцию. У бактерий (прокариот,
доядерных) отсутствуют мембранные органоиды. В их клетке можно найти только немембранные: рибосомы, жгутики, пили. Пили —
поверхностные структуры, которые служат для прикрепления бактерии к субстрату.

Наследственный материал находится прямо в цитоплазме (не в ядре, как у эукариот) в виде нуклеоида. Нуклеоид (лат. nucleus — ядро + греч. eidos вид) —
одна сложная кольцевидная молекула ДНК, не ограниченная мембранами от остальной части клетки.

Долгое время выделяли «особый органоид» бактерий — мезосомы, считали, что они могут участвовать в некоторых клеточных процессах.

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).

При наступлении неблагоприятных для жизни условий бактерии образуют защитную оболочку — спору. При образовании споры клетка частично теряет воду,
уменьшаясь при этом в объеме. В таком состоянии бактерии могут сохраняться тысячи лет!

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.

К аэробным бактериям относят многочисленных редуцентов, которые разлагают органические вещества мертвых растений и животных. Анаэробные
бактерии составляют микрофлору нашего кишечника — бескислородную среду обитания.

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

Что касается бактерий гетеротрофов, то их способ питания основан на разложении останков животных и растений — сапротрофы (редуценты), либо же они
питаются органами и тканями животных и растений — паразиты.

Биотехнология

Бактерии широко применяются в направлении биотехнологии — генной инженерии. Их используют для получения различных химических веществ (белков).

В ДНК бактерии вставляют нужный ген (к примеру, ген, кодирующий белковый гормон — инсулин), бактерия принимает новый участок гена за свой
собственный, в результате чего начинает синтезировать белок с данного участка. На рибосомах подобных бактерий синтезируется инсулин, который
человек собирает, обрабатывает и использует как лекарство.

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.

По форме бактериальные клетки подразделяются на:

• Стафилококки — их скопления похожи на виноградные грозди
• Диплококки — округлой формы, расположенные попарно
• Стрептококки — объединяются в цепочки, напоминающие нити жемчуга
• Палочки
• Вибрионы — изогнутые в виде запятой
• Спириллы — спирально извитые палочки
• Спирохеты — сильно извитые (до 10-15 витков) палочки

Размножение бактерий

Бактерии, как прокариоты (доядерные организмы), не могут делиться митозом, так как основное условие митоза — наличие ядра.
Бактерии делятся бинарным делением клетки.

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.

При размножении в лабораторных условиях бактерии образуют колонии. Колонии — видимые невооруженным глазом скопления клеток,
образуемые в процессе роста и размножения микроорганизмов на питательном субстрате. Колонии выращиваются в чашках Петри.

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.

Для борьбы с бактериями, вирусами и грибами в медицинских учреждениях (уже часто и в домашних условиях) используется кварцевание.
Кварцевание — процесс обеззараживания помещения, суть которого в лампе, испускающей ультрафиолетовое излучение, губительное для
микроорганизмов.

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.

Цианобактериями называется отдел одноклеточных прокариотов в виде синезеленых водорослей, обладающих способностью к фотосинтезу.

Они являются первыми живыми организмами, вырабатывающими кислород из углекислого газа и воды.

С помощью цианобактерий на Земле образовался озоновый слой, осуществляющий защиту планеты от воздействия ультрафиолетовых лучей.

История открытия и исследования

В биологии определение, что такое цианобактерии, было сформулировано нидерландским ученым Антонио Ван Левенгуком в XVIII столетии. Он занимался изучением бактериальных клеток совместно с французским химиком Луи Пастером и выявил особенности строения и жизнедеятельности водорослей. В результате исследований было обнаружено, что первые организмы, способные производить кислород, появились на Земле несколько миллионов лет назад. Благодаря изобретению микроскопа, исследователи смогли изобразить точную структуру цианобактерий.

Современные исследования первых бактерий, способных синтезировать кислород, проводятся учеными-палеонтологами при помощи изучения останков водорослей, сохранившихся на древних горных породах.

На основе анализа исследователи выявили, что эти организмы обладают высокими показателями выносливости. Они сохранили свое строение после изменений в температурном и химическом составе планеты.

Во второй половине XX — начале XXI вв. синезеленые водоросли были включены в царство бактерий. Они образовали отдельное подцарство цианобактерий.

В нынешнее время эти организмы продуцируют до 40% органических веществ и кислорода на планете.

Особенности строения

Цианобактерии образованы шаровидными, эллипсоидными и цилиндрическими клетками, соединенными в цепи. Клеточные структуры покрыты тонкой пленкой, состоящей из мембран. Для отдельных представителей цианобактерий характерно наличие слизистого чехла, выполняющего защитную и соединительную функции. В состав морских водорослей входят газовые вакуоли, выполняющие роли жгутиков. Они позволяют организмам перемещаться по воде и сохранять равновесие во время передвижения. Если цианобактерии теряют свойство плавучести, то они всплывают на поверхность.

В составе цианобактерий отсутствуют следующие элементы эукариотических клеток:

• хроматофоры ;
• митохондрии ;
• эндоплазматическая сеть ;
• клеточное ядро ;
• вакуоли с клеточным соком.

Сходство водорослей и эукариотов заключается в идентичном наборе пигментов, наличии питательных веществ и отсутствии жгутиковых связей.

Также эукариотические клетки способны осуществлять фотосинтез.

Значение и применение синезеленых водорослей

В природе цианобактерии играют роль продуцента. Они наполняют почву азотными соединениями и органическими веществами. Главной функцией водорослей является воспроизводство кислорода — химического элемента, необходимого для жизни большинства живых организмов на планете.

Цианобактерии используются в сельскохозяйственном секторе для повышения урожайности. Они способны фиксировать азот из атмосферы и обогащать им почву, что позволяет выращивать культурные растения на неплодородной земле.

Отдельные виды водорослей используются для кормления небольших животных. Они доставляют организму питательные вещества: белки, жиры, углеводы и витамины.

В азиатских странах из цианобактерий изготавливают пищевые белки и приправы для улучшения вкусовых качеств блюда.

Биохимический состав

Цианобактерии имеют сине-зеленый цвет. Зеленую окраску водорослям придает хлорофилл. Наличие синего цвета обусловлено присутствием пигментов: фикоцианина и алофикоцианина. Если в фотосинтезирующем орагнизме присутствует фикоэритрин, то он приобретает красный оттенок. Отдельные подвиды имеют в своем составе лютеин, ксантофил и зеаксантин. Эти вещества позволяют запасать углеводы, волютин, цианофицин и иные питательные элементы.

Цианобактерии располагают фотосинтетическим аппаратом, осуществляющим процесс образования органических веществ и кислорода.

Главными компонентами для проведения этого биохимического процесса являются вода, углекислый газ и сера. Они предоставляют отрицательные частицы для расщепления вещества.

В результате образуются химические элементы, требуемые для дыхания живых существ. Фотосинтез может происходить как в темное, так и в светлое время суток.

Разновидности цианобактерий

Существует свыше 1500 видов цианобактерий.

Они были классифицированы по общим признакам и объединены в классы:

• Хроококковые: объединяют фотосинтезирующие организмы, имеющие одиночную или колониальную форму. Для них характерно наличие большого количества слизи, выделяемой клеточными структурами.
• Плеврокапсовые: включают в себя бактерии, относящиеся к подвидам Плеврокапсы, Дермокапсы и Микосарцины. Они способны формировать беоциты — репродуктивные клетки.
• Оксиллатории: объединяют вегетативные клетки, осуществляющие деление бесполым способом. Они образуют трихому — структуру из слизи — и делятся внутри нити цианобактерий.
• Ностоковые: объединяют фотосинтезирующие организмы в форме трихом, осуществляющие половое размножение. Они способы образовывать цветные налеты и обладают свойством криофильности — легкой адаптации в условиях пустыни.
• Стигонемовые: включают в себя бактерии вида Фишереллы. Они осуществляют половое размножение. Но, в отличие от ностоковых бактерий, могут делиться многократное количество раз в пределах одноклеточного организма.

Эта классификация была представлена американским бактериологом Берджи Дэвидом Хенриксом. Он является создателем справочника по бактериологической систематике, предназначенного для подробного описания всех разновидностей фотосинтезирующих организмов.

Особенности питания

Цианобактерии обладают смешанным способом питания. Они являются автотрофами и могут синтезировать углеводы. Но при изменении среды обитания водоросли приобретают признаки питания гетеротрофов — цветковых растений. Они смогут использовать готовые органические вещества, распадающиеся при меньшем количестве электронов, для проведения фотосинтеза. Отдельные разновидности фотосинтезирующих организмов питаются при помощи хемосинтеза — одновременного синтеза кислорода и фиксирования азота из атмосферы.

Выделяют следующие способы питания фианобактерий:

• Облигатный: организмы растут под воздействием солнечного света и при наличии неорганического источника углерода.
• Факультативный: бактерии осуществляют рост в ночное время суток при использовании энергии органических веществ.
• Фотогетеротрофный: организмы произрастают в дневное время суток при наличии источника солнечного света и углеродных соединений.
• Миксотрофный: бактерии осуществляют автотрофную фиксацию углекислого газа, используя органические соединения в качестве дополнительного источника углерода.

При помощи универсальных типов питания цианобактерии способны расти в экстремальных условиях. Они могут заселять места с недостаточным количеством питательных элементов, создавая условия для возникновения новых живых организмов.

Ареал обитания

Большая часть синезеленых водорослей обитает в пресных водоемах, морях, влажной почве, на скалистой местности, в горячих источниках, полостях тропических листьев, рисовых полях, на ледяных озерах Антарктики и в пустынях. Среда обитания может отличаться в зависимости от типа питания и биохимического состава бактерий. В редких случаях фотосинтезирующие организмы могут вступать в симбиоз с лишайниками и мхами. При помощи симбионта они получают продукты для фотосинтеза.

Отдельные виды цианобактерий имеют в своем составе токсины, отравляющие места их обитания. Они способны вызывать отравления представителей фауны и людей при попадании в искусственные водоемы или водохранилища.

При массовом размножении цианобактерии способны окрасить среду обитания в синий, зеленый или красный цвета. Ареал обитания лишается запасов кислорода и становится непригодным для жизни других организмов.

Цианобактерии могут появиться в аквариуме из-за отсутствия ухода. Они нарушают экологический баланс и наносят вред обитателям этого резервуара. Для борьбы с этими организмами необходимо тщательно промыть аквариум, заменить воду, убрать резервуар в затемненное место и использовать препарат «Эритромицин», предназначенный для удаления цветного налета.

Предыдущая

БиологияГоловоногие моллюски — общая характеристика, виды и строение

Следующая

БиологияСцифоидные медузы — общая характеристика, особенности строения и жизненный цикл

• Взрослым: Skillbox, Geekbrains, Хекслет, Eduson, XYZ, Яндекс.
• 8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
• До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
• Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Царство Бактерии: строение, жизнедеятельность, размножение, роль

Царство Бактерии содержит большое сообщество микроорганизмов. Их объединяет ряд общих качеств, присутствуют и отличия в течение жизнедеятельности, общем образе существования, особенностях строения тела. Некоторые из этих крохотных организмов, несмотря на простейшие строение и жизненный цикл, причиняют человеку значительные хлопоты, становясь источником неприятных ситуаций и определенных заболеваний.

Бактериальное царство разделено на три подцарства:

• архебактерии;
• эубактерии (микоплазмы);
• цианобактерии.

Архебактерии — безъядерные одноклеточные с отсутствием внутри себя органелл. Насчитывают около 40 видов подобных микроорганизмов.

Эубактерии — большинство известных нам бактерий, характеризующихся общими чертами строения и поведения.

Микоплазмы — самые мелкие эубактерии (размером до одной десятой микрометра). От других отличаются отсутствием клеточной стенки, переменчивой формой, неподвижностью и крохотным размером содержащегося в них генома. Микоплазмы обширно распространены, они часто ведут сапротрофный или паразитический образ существования. У человека могут стать причиной болезней и воспалительных процессов. Микоплазмы не воспринимают большинство лекарств за счет отсутствия клеточной стенки, на которую воздействуют препараты (в том числе антибиотики).

Цианобактерии — микроорганизмы сине-зеленого цвета. К особенностям относятся автотрофность, отсутствие жгутиков, возможность вступления в симбиоз, только бесполое размножение. Благодаря этим сине-зеленым крохотным созданиям миллионы лет назад возникли кислород, озон, что привело к возможности аэробного дыхания и появлению жизни.

Бактерии были открыты Антони ван Левенгуком в XVII веке. Он первым увидел через линзы микроскопа мельчайшие организмы, зафиксировал их и описал. В XIX веке Луи Пастер дополнил данные о бактериях фактами пользы и вреда разных видов. В дальнейшем огромный вклад в развитие микробиологии внес Роберт Кох.

Характерные внешние черты бактерий

Особенности внешнего строения бактерий:

• Оболочка клетки создается из гликопептида муреина. Грамположительные бактерии имеют утолщенную стенку, грамотрицательные — сравнительно более тонкую.
• Наличие слизистой капсулы на поверхности, стойкой к фагоцитозу и поглощению клетками крови. Это позволяет бактериям свободно перемещаться по сосудам, размножаться и стимулировать образование воспалений, также слизистая оболочка защищает бактерию от высыхания при попадании во внешнюю среду.
• Наличие цитоплазмы — полужидкого вещества, заполняющего внутреннюю полость бактерии. В ней находятся имеющиеся органоиды. Она запасает питательные вещества: крахмал, гликоген, жиры, полифосфаты.
• Жгутики имеются только у некоторых видов бактерий.
• ДНК бактерий — замкнутый в кольцо нуклеотид, одна цепь. Деление бактерии обеспечивается обменом наследственной информации: в середине клетки возникает перегородка, которая впоследствии делит материнскую клетку на две дочерние.

Строение бактерии

• Оболочка — клеточный орган, создаваемый тремя элементами — мембраной, клеточной стенкой, и слизистой капсулой.
• Цитоплазма — полувязкая жидкость, заполняющая бактерию и содержащая органоиды и запас питательных веществ.
• Ядерное вещество — бактериальная ДНК в виде одноцепочечного кольца.
• Плазмиды — дополнительные кольца ДНК, встраивающиеся в материнскую клетку.
• Рибосомы — элементы, синтезирующие белковые молекулы.
• Клеточные включения — питательные вещества крахмал, гликоген, жиры, гранулы волютина.
• Жгутик — нарост одноклеточной оболочки, позволяющий клетке перемещаться. Возможно формирование от 1 до 1000 жгутиков. Наросты бывают одиночными, пучковыми или равномерно распределенными по поверхности бактерии.
• Ворсинки – приспособления для крепления к инородной поверхности.

По внешней форме бактерии разделяются на виды:

• стафилококки — похожи на грозди ягод;
• диплококки — округлые парные;
• стрептококки — длинные цепочки округлых клеток;
• палочки;
• вибрионы — дугообразные;
• спириллы — короткие спирали;
• спирохеты — длинные спирали.

Бактерии известны как одноклеточные, однако после деления новообразованные клетки могут оставаться единой колонией, соединяясь клеточными стенками или слизистыми. Кокки часто создают пары, цепочки или грозди; бациллы — короткие или длинные нити. Нити цианобактерий могут достигать одного метра в длину.

Биология относит бактерии к прокариотам (доядерным организмам).

Прокариоты

Надцарство Прокариоты соединяет одноклеточные организмы со схожим безъядерным строением. Это наиболее древние известные человеку живые организмы; их появление на планете зафиксировано практически 3,5 млрд лет назад.

Современная природа содержит многочисленную группу прокариотов во всех существующих средах обитания: воздухе (на высоте до 8 км), воде (водоёмах, горячих источниках, океанических разломах, арктических льдах), почве, организмах (возбудители бактерий, организаторы внутренних процессов).

Автотрофы и гетеротрофы

Прокариоты делятся на автотрофы и гетеротрофы по типу питания.

Автотрофы — одноклеточные организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических. Такие бактерии получают энергию благодаря окислению.

Разделяют:

• аэробные бактерии, живущие в среде, содержащий кислород; большое количество редуцентов, разлагающих органические соединения мертвых организмов;
• анаэробные бактерии, существующие в бескислородной среде; кишечные бактерии.

Получение энергии обеспечивается процессами хемосинтеза (нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии) и фотосинтеза (сине-зеленые водоросли). Следует учесть, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез, они гетеротрофы.

Гетеротрофы — микроорганизмы, не синтезирующие органические вещества, а поглощающие уже готовые.

Гетеротрофы делятся на типы:

• сапротрофы — бактерии, питающиеся мёртвыми остатками организмов;
• паразиты — бактерии, обитающие в телах других живых организмов, питающиеся за их счёт и вредящие им;
• эндосимбионты — бактерии, живущие в других живых организмах и участвующие в их внутренних процессах.

Гетеротрофы окисляют органические соединения для формирования тела двумя методами:

• при помощи кислорода в ходе дыхания;
• с помощью брожения.

Последний метод обеспечивает протекание спиртового, молочнокислого, масляного и других видов брожения, знакомых и используемых человеком. Варианты применения деятельности бактерий рассматривает и изучает биотехнология.

Жизнедеятельность бактерий

Жизнедеятельность бактерий обусловлена основными процессами, необходимыми для продолжения существования:

получение питания:

• фотосинтез;
• хемосинтез;
• поглощение готовых органических веществ;

дыхание:

• аэробное;
• анаэробное;

движение:

• действием жгутиков;
• волновыми сокращениями тельца;

размножение:

• бесполое;
• половое.

Бесполое размножение, в свою очередь, делится на типы:

• удвоение — процесс, обусловленный делением каждой клетки пополам;
• почкование — действие, вызванное отделением только части материнской клетки с небольшим количеством цитоплазмы и органоидов;
• спорообразование – процесс, определяемый образованием мельчайших спор от материнской клетки, причём особая защищенность крепкой внешней оболочкой позволяет длительное время существовать во внешней среде и переживать неблагоприятные условия: кипячение, воздействие УФ-лучей; высокую радиацию, сильный ультразвук.

Даже при бесполом способе размножения бактерии имеют возможность меняться. Это объясняется склонностью к мутациям, конъюгации (межклеточный обмен отдельными участками или целыми хромосомами).

Половое размножение у бактерий делится на типы:

• поглощение бактерией свободной ДНК, попавшей из внешней среды или искусственно от ученого;
• при процессе трансдукции вместе с бактериофагами;
• при конъюгации бактерий по копуляционным фимбриям от «мужской» клетки в «женскую».

В неблагоприятных для себя условиях бактерии образуют плотные капсулы, защищающие их от сильных вредоносных факторов: кипячения, замораживания, высушивания. Неактивное состояние может продолжаться многие годы.

Значение бактерий

Положительное действие бактерий проявляется следующей деятельностью:

• участие в природном круговороте веществ;
• почвообразование;
• создание полезных ископаемых;
• симбиоз с грибами и растениями;
• естественное очищение водоемов;
• создание кисломолочных продуктов.

Отрицательное действие бактерий проявляется в следующем:

• уничтожение пищевых продуктов;
• разрушение строений и механизмов;
• порча воды;
• различные болезни и воспаления у растений, животных и человека.

Бактерии – возбудители заболеваний

Многие бактерии являются патогенами и способствуют развитию серьезных заболеваний. Бактериальные инфекции поддаются профилактике вакцинации и лечению антибиотиками.

Разработанные учеными вакцины против многих бактерий создают в организме стойкий иммунитет (в том числе и пожизненный) благодаря образованию антител к возбудителю болезни. После вакцинации человек при встрече с заболевшим не заболевает сам или заболевает незначительно.

К патогенным шарообразным бактериям относятся паразитические виды:

• стафилококки — создающие клеточные гроздья, самый опасный — золотистый стафилококк, вызывающий воспаление, образование гноя, отравление;
• стрептококки — клеточные цепочки, вызывают серьезные воспаления: ангину, отит и др.

Бактерии-палочки формируют бациллы с плотной внешней оболочкой. Они вызывают ряд тяжелых заболеваний:

• сибирская язва;
• дифтерия;
• ботулизм;
• столбняк;
• сальмонеллез.

Бактерии-спирали чаще безопасны, их называют условно-патогенными. Они живут в человеческом организме, никак не проявляя себя, и становятся опасными в момент снижения иммунного ответа и слабости защитных процессов.

В древние времена по вине бактериальных инфекций исчезали целые поселения и страны. Открытие антибиотиков и внедрение вакцинации стали настоящим спасением человечества от крохотных врагов. Но лекарства не всемогущи и не являются панацеей. Ни один препарат не может дать 100% гарантии излечения от бактерий.

Профилактика заболеваний, вызываемых бактериями

Бактерии наполняют окружающую человека внешнюю среду и избежать взаимодействия с ними нельзя. Можно только свести к минимуму их попадание в организм и вредное влияние путем соблюдения ряда профилактических привычек:

1. Частые водные процедуры. Грязная кожа покрыта слоем бактерий. Они способствуют появлению неприятного запаха немытого тела.
2. Мытье продуктов. Овощи, фрукты, зелень, яйца, магазинные упаковки, не проходящие термическую обработку, требуют своевременного очищения.
3. Употребление свежей еды. Лучше питаться только что приготовленной пищей, соблюдать нормы хранения продуктов (особенно это важно для десертов и скоропортящейся еды).
4. Избегание контакта с инфицированными людьми. Большинство бактерий передаются через тесный контакт с больным и воздушно-капельным путем. При нахождении в доме заболевшего необходимо регулярно дезинфицировать помещение.
5. Избегание скопления людей во время активного распространения инфекций.
6. Прохождение вакцинации. Следует регулярно принимать вакцины согласно своевременному графику прививок.

Крепкий иммунитет сам по себе является надежной защитой от болезнетворного влияния бактерий. Закаливание, физические нагрузки, принятие витаминов, полезная пища, активный образ жизни — полезные действия, благоприятно воздействующие на человека, инфекции перед ними отступают. Проникшие во внутреннюю среду организма бактерии погибают от действия преграждающего защитного барьера. Однако со временем подобный бой всё больше становится неравным. С каждым поколением врождённый и приобретённый иммунитет человека слабеет, а приспособленность бактерий к негативным факторам наоборот возрастает.

В медицинских учреждениях и частных помещениях используют кварцевание для борьбы с бактериями. Такой процесс обеззараживает комнату за счёт лампы, издающей ультрафиолетовое излучение, которое губительно действует на микроорганизмы. Кварцевание опасно для зрения, во время процедуры необходимо надевать очки или покидать помещение.

На этой странице вы узнаете

• Что общего у прокариот и прабабушки?
• Почему Шелдон Планктон из мультфильма про Спанч Боба ест только голографические продукты?
• Почему споры с бактерией так сложно «выиграть»?
• Какие кулинарные блюда невозможно приготовить без бактерий?

Бактерии знакомы нам как вредоносные организмы, возбудители заболеваний. Но есть и много полезных бактерий. Одни могут вырабатывать для нас кислород, другие помогают растениям усваивать азот, третьи образуют залежи полезных ископаемых, четвертые даже встречаются внутри нашего организма. О том, кто такие бактерии и на что они способны, можно прочитать в этой статье.

Положение бактерий в системе органического мира

Все существующие на земле живые организмы в зависимости от их сходств и различий можно распределить по группам, которые образуют четкую систему органического мира. Все клеточные организмы можно разделить на два надцарства — прокариоты (безъядерные) и эукариоты (имеющие ядро, о значении которого мы поговорим позднее). 

Бактерии относятся к надцарству Прокариоты. Подробнее об основах систематики — науки о распределении организмов по группам — можно прочитать здесь. 

Прокариоты — доядерные организмы, в клетках которых отсутствуют мембранные органоиды, в том числе ядро.

Кто занимается изучением бактерий? При просмотре какой-нибудь телевизионной программы про бактерий мы можем услышать, что ученых-бактериологов представляют как «микробиологов». 

Микробиология — это наука, изучающая строение и свойства микроскопических живых организмов. 

Таким образом, одним из предметов изучения микробиологии являются бактерии.

Разнообразие бактерий

Бактерии обитают повсеместно: в почве, воздухе, воде. Бактерии живут даже в нашем организме. Они составляют микрофлору слизистых, поселяются в аппендиксе. Однако больше всего бактерий можно найти в почвенной среде — там много детрита (мертвого органического вещества), которым они питаются. Подробнее о детрите и детритофагах — организмах, которые питаются мертвой органикой — мы рассказываем в статье «Экосистема (биогеоценоз). Часть 1».

Какими бывают бактерии?

Выделяют три основные группы бактерий: 

1. Архебактерии или Археи — древнейшие бактерии. Первый корень «архе-» в дословном переводе означает «древний». Вы уже встречали его в слове «археолог» — это ученый, который занимается раскопками древних отложений. К архебактериям относятся, например, метанообразующие бактерии. Они вырабатывают газ — метан. Обитая в пищеварительном тракте человека и жвачных, помогают им переваривать пищу. 

1. Эубактерии — истинные бактерии, они имеют самое типичное строение клетки из всех представителей царства. Вероятно, вы слышали о стрептококках или стафилококках, которые вызывают заболевания слизистых. Так вот, они являются представителями данной группы.

1. Цианобактерии, или сине-зеленые водоросли — фототрофные бактерии. Это значит, что они способны питаться за счет фотосинтеза. Такие бактерии еще миллионы лет назад начали создавать озоновый слой, который до сих пор защищает нас от солнечного (ультрафиолетового) излучения. В процессе фотосинтеза они выделяют в атмосферу кислород, который и является основой озонового слоя. 

Почему Шелдон Планктон из мультфильма про Спанч Боба ест только голографические продукты?

Помните серию Спанч Боба, где Планктон ел голографическое мясо? В детстве при первом просмотре мультфильма мало кто понимал, зачем он это делает. На самом деле Шелдон — это условный пример цианобактерии, осуществляющей фотосинтез: под действием света он образует органические вещества.

Внешний вид бактерий

В рекламе разных моющих средств мы можем увидеть бактерии как злобные маленькие шарики, которые быстро двигаются и размножаются. Но на самом деле формы бактерий очень разнообразны:

Кокки способны соединяться, образуя целые скопления клеток:

Строение бактериальной клетки 

Прокариотические клетки имеют плотную клеточную стенку, основу которой составляет муреин (по-другому — пептидогликан) — смесь белков и полисахаридов, придающая особую прочность бактериальной клетке. Исключение составляют Археи, у которых вместо муреина в клеточной стенке присутствуют другие вещества. Функции клеточной стенки — это защита и опора, поддержание формы.

Еще одной оболочечной структурой некоторых бактерий является наружная (внешняя) мембрана. Она находится поверх клеточной стенки, в эту структуру в основном включены различные белки. 

Сверху всего этого бактерия может быть покрыта слизистой оболочкой — капсулой. Капсула — это палочка-выручалочка бактерий, она защищает их от негативных условий среды. А еще она способствует прикреплению к различным клеткам организма-хозяина. 

Данные структуры играют еще одну важную роль, они нужны для идентификации (определения) бактерий. В частности, ее можно осуществить с помощью окраски по Граму. Ниже поговорим о ней подробнее.

Что такое окраска по Граму?

Ученый-бактериолог Ганс Кристиан Грам в 1884 предложил способ классификации бактерий по типу окрашивания специальным реактивом, названным в его честь. Этот реактив окрашивает муреиновый слой клеточной стенки в фиолетовый цвет. Этим способом определяется внешнее строение бактерий.

Бактерии, имеющие капсулу и/или наружную мембрану по Граму не окрашиваются, потому что они перекрывают доступ к муреиновой оболочке и реакция не протекает как надо. Поэтому такие бактерии называются грамотрицательными, то есть не реагирующими / отрицательно реагирующими на окраску реактивом. Немногочисленные грамположительные бактерии, наоборот, окрашиваются реактивом Грама, так как муреин в составе их клеточной стенки открыт и сразу взаимодействует с ним.

Возвращаемся к теме строения клетки. Внутреннее пространство клетки заполнено цитоплазмой – вязким полужидким содержимым. Она содержит в себе органоиды (органеллы), гиалоплазму и включения. 

• Гиалоплазма — это основное вещество цитоплазмы, она неподвижная и густая, содержит множество питательных веществ. 

• Включения представляют собой запасные питательные вещества, например, гликоген или серу. 

Также у некоторых бактерий (преимущественно водных) в цитоплазме существуют такие образования, как газовые пузырьки (аэросомы). Это газовые полости, которые придают бактериям плавучесть, а также позволяют им менять глубину погружения. Их роль можно сравнить с функцией нарукавников для плавания.

Отметим важный факт: бактериальная клетка не имеет ядра. Ядро — это органелла клетки, которая отвечает за хранение, реализацию и передачу генетического материала (ДНК или РНК), а также контролирует все процессы, происходящие в клетке. 

Если у бактерий ядра нет, то где же располагается генетический материал? Он в виде кольцевой молекулы ДНК располагается в специфической зоне цитоплазмы — нуклеоиде. Иногда его называют бактериальной хромосомой. 

Также у бактерий есть плазмиды — это такие участки ДНК, которые отвечают за обмен генетическим материалом в процессе деления. Они, как правило, лежат в цитоплазме отдельно от нуклеоида. 

Кстати, бактерии могут передавать «по наследству» резистентность (устойчивость) к антибиотикам. Антибиотики — это химические вещества, которые направлены на уничтожение бактерий или на торможение их размножения. Они используются для лечения заболеваний, вызванных бактериями. Например, туберкулёз врачи лечат именно ими. 

Цитоплазматическая мембрана — это такая структура клетки, которая окружает ее и отграничивает содержимое от внешней среды. Располагается под клеточной стенкой. Основные ее функции — это защита, обеспечение контакта и взаимодействия клетки с различными структурами, транспорт (перемещение) веществ из внешней среды внутрь и в обратном направлении. В учебниках и заданиях экзамена могут встретиться следующие синонимы цитоплазматической мембраны: клеточная мембрана, плазмалемма.

Чтобы не возникло путаницы, давайте уточним возможные варианты названий оболочек бактерий (движемся изнутри кнаружи):

В цитоплазме бактериальной клетки отсутствуют мембранные органеллы: митохондрии, аппарат Гольджи и другие, о которых вы можете прочитать в статье «Строение клетки. Часть 2». Однако бактериям по-прежнему необходимо синтезировать (производить) жиры, углеводы, обмениваться веществами с окружающей средой для поддержания их нормальной жизнедеятельности. Эти функции выполняют впячивания цитоплазматической мембраны (мезосомы).

На изображении ниже представлено подробное строение бактериальной клетки.

Бактерия, как и любой другой организм, нуждается в собственных белках. Органоид, в котором происходит синтез (образование) белка называется рибосома. Они значительно меньше в размерах, чем рибосомы эукариотических клеток. Рибосомы прокариот имеют размер 70S, рибосомы эукариот — 80S (буква S тут — это единица измерения Сведберг). Поэтому рибосомы эукариот больше — стоит запомнить, так как вопрос об этом регулярно попадается в тестовой части ЕГЭ.

Могут ли бактерии двигаться?

Определенно, да! На поверхности клеток бактерий часто можно встретить жгутики — органоиды движения, с помощью которых они перемещаются в жидкой среде. Жгутики состоят из белка флагеллина. 

Некоторые бактерии могут передвигаться «реактивным» способом, выбрасывая слизь. Это примерно так же, как если отпустить не завязанный воздушный шарик в свободный полет — он будет двигаться за счет струи воздуха, выходящего из него. По этому же принципу происходит запуск космических кораблей. 

Помимо жгутиков для движения, у бактерий есть еще пили (ворсинки или фимбрии). Они имеют немаловажную функцию — обеспечивают контакт между бактериями для обмена плазмидами.

Особенности жизнедеятельности

Чем питаются бактерии?

Большинство бактерий являются гетеротрофами. Они используют в качестве пищи уже готовые органические вещества. Иначе говоря, они не могут сами себе приготовить обед, потому ищут уже готовую еду. К таким бактериям мы можем отнести: 

• Сапротрофы — это бактерии, которые питаются мертвой органикой. Например, это бактерии гниения. 
• Паразиты — это бактерии, которые питаются органическими веществами организма-хозяина. Они чаще всего являются возбудителями заболеваний, например, туберкулезная палочка, которая является возбудителем туберкулёза. Часто их называют болезнетворными. 
• Симбионты — это такие бактерии, которые поселяются в другом организме и не наносят ему вред, в отличие от паразитов. Наоборот, они помогают ему. Так, у нас в толстом кишечнике живет кишечная палочка, которая помогает расщеплять нам клетчатку, а еще синтезирует для нашего организма некоторые витамины, например, витамин К, витамины группы В, никотиновую кислоту. Также кишечная палочка не позволяет болезнетворным бактериям размножаться. 

Бактерии, которые готовят себе еду самостоятельно из добытых «продуктов», то есть создают органику из неорганики, называются автотрофными. Автотрофных бактерий значительно меньше. Их разделяют на две группы: 

• Хемотрофы — организмы, получающие энергию за счет разрушения связей неорганических химических веществ. Они способны питаться практически чем угодно! Например, серой, молекулярным водородом и многими другими соединениями. Именно благодаря своей всеядности они могут жить в любой среде обитания: в разных водоемах, в почвах, в организме животных и человека. Примером таких бактерий могут быть серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие бактерии. 

• Фототрофы — организмы, получающие энергию за счет преобразования энергии солнечного света. Они образуют органические соединения из углекислого газа и воды под действием светового излучения. К ним относятся уже известные нам цианобактерии.

Значение бактерий в природе и жизни человека

Хотя мы привыкли «сваливать» на бактерии все наши беды, на самом деле они участвуют во многих жизненно важных процессах. Давайте посмотрим, какую роль могут играть разные бактерии в жизни других организмов и процессах окружающей среды.

1. Сапрофитные бактерии: бактерии-санитары.

Сапрофиты — организмы, питающиеся мертвыми органическими останками.

Одной из главных функций сапрофитных бактерий является способность разрушать органические вещества — остатки погибших растений и животных. Опавшие листья, мертвые травянистые растения, кустарники, деревья, останки животных — все это превращается в перегной (перегнившие останки животных и растений), удобряющий почву. Так что сапрофиты можно назвать своеобразными санитарами нашей планеты. 

1. Азотфиксирующие бактерии: бактерии-горничные.

Чтобы понять значимость азотфиксирующих бактерий, надо разобраться в ее социальных связях. Они вступают в симбиоз с растениями, поселяясь в их корнях. Симбиоз — это сосуществование двух разных организмов, которое приносит пользу им обоим. Бактерии усваивают атмосферный азот и снабжают им растения в виде доступных для них нитратов и нитритов. Взамен они получают от растений часть их органических веществ. Такие отношения можно сравнить с сотрудничеством, а данные бактерии точно знают в этом толк.  

Азотфиксирующая бактерия — это «горничная» бобового растения. Без нее у растения не получится поесть: в холодильнике только замороженные полуфабрикаты — атмосферный азот (N₂), который растения не умеют усваивать. Азотфиксирующая бактерия решает эту проблему: готовит из азота вкусный и питательный обед — нитраты и нитриты, которые легко поглощаются хозяином. Взамен бобовое растение предоставляет своей «горничной» место жительства — клубеньки на корнях. Взаимовыгодное сотрудничество, которому стоит поучиться и людям.

1. Цианобактерии: бактерии-строители.

Цианобактерии сформировали нынешнюю атмосферу Земли, вырабатывая кислород в процессе фотосинтеза. Именно наличие кислорода в атмосфере нашей планеты делает возможным жизнь аэробов. К ним относится большая часть живых существ: все растения, животные и грибы, некоторые бактерии. Получается, если бы не бактерии, люди никогда не появились бы на свет!

1. Бактерии-симбионты: помощники нашего организма.

Бактерии-симбионты — это те самые полезные для нас организмы, которые живут на слизистых, коже и в аппендиксе. Так, бактерии кишечника способствуют нормальному пищеварению и усвоению ряда витаминов. Симбиотические бактерии образуют нормальную микрофлору нашего организма.

1. Патогенные бактерии: бактерии-разрушители.

Все же не стоит забывать, что бактерии могут приносить человеку вред. Некоторые виды бактерий проникают в организм человека и поселяются там, вызывая заболевания. Такие бактерии называют болезнетворными или патогенными. В теле человека они питаются, размножаются и выделяют токсины, отравляя организм. 

К бактериальным инфекциям относятся: дифтерия, коклюш, сальмонеллез, тонзиллит, скарлатина.

Сферы жизни, в которых человек использует бактерии:

• на очистных сооружениях;
• в пищевой промышленности;
• в тяжелой промышленности;
• для получения ряда лекарств и вакцин. 

Методы борьбы с патогенными бактериями

С патогенными бактериями совсем не хочется встречаться, а вот они стремятся поселиться в нас. Поэтому для уничтожения вредоносных бактерий проводятся различные мероприятия: 

1. Вакцинация населения. Вакцинация — это создание иммунитета с помощью вакцин, которые представляют собой медицинские препараты с ослабленными или убитыми микроорганизмами, или их частями. Например, в роддоме практически всем детям делают вакцину БЦЖ, которая защищает от туберкулёза. Подробнее об этом можно прочитать в данной статье. 
2. Дезинфекция помещений – комплекс мероприятий, направленных на уничтожение бактерий, способных вызвать инфекционные заболевания.
3. Лечение больных антибактериальными препаратами.

И это не единственные способы борьбы с патогенными бактериями. На водопроводных станциях воду очищают в специальных отстойниках, пропускают ее через фильтр, хлорируют. Продукты питания обрабатывают различными способами. Используются в основном методы пастеризации, замораживания, стерилизации, высушивания, а также метод внесения естественных консервантов (соль, сахар, специи).

Также уничтожать бактерии можно с помощью стерилизации. Однако часто ее путают с пастеризацией. Разберемся, в чем разница между ними. 

Вот мы с вами и рассмотрели бактерий, и, кто бы мог подумать, что они представляют собой настолько необычные и интересно устроенные организмы. Как и люди, все бактерии очень разные — сильно отличаются друг от друга по образу жизни и внешнему виду.

Невероятно, но факт! Бактерии, как и люди, тоже могут «болеть» вирусными заболеваниями. То есть существуют особые вирусы — бактериофаги, которые заражают бактерий. Подробнее об этом можно прочитать в одноименной статье.   

Термины

Аэробы — организмы, которым для жизнедеятельности необходим кислород. 

Белки и полисахариды (углеводы) — это одни из основных органических веществ, которые входят в состав клеток. Подробнее про них можно прочитать в статьях «Химический состав клетки. Углеводы и липиды» и «Химический состав клетки. Белки».

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота — нуклеиновая кислота, которая отвечает за хранение и передачу генетической информации. 

Жиры — это органические вещества, которые входят в состав клеток. Про них также можно узнать подробнее в этой статье. 

Органоиды (органеллы) — постоянные компоненты клетки. Подробнее о них рассказано в статье «Строение клетки. Часть 1».

Мембранные органоиды — это органоиды, имеющие мембрану (или даже две), то есть тончайшую плёнку, которая отграничивает содержимое органоидов от цитоплазмы.

Реактив — это химическое вещество, которое предназначено для лабораторных исследований и экспериментов.

Рибосома — немембранный органоид, осуществляющий синтез белка. 

РНК — рибонуклеиновая кислота — нуклеиновая кислота, которая кодирует аминокислоты и является посредником между ДНК и рибосомами для синтеза белков.

Фотосинтез — тип питания организмов, в ходе которого они могут преобразовывать энергию света и создавать органические вещества для своих нужд.

Фактчек

• Бактерии относятся к прокариотам.
• Бактерии не имеют ядра и мембранных органоидов, в их клетке есть нуклеоид.
• Функции органоидов выполняют впячивания мембраны.
• Бактерии, не имеющие капсулы, окрашиваются по Граму. Поэтому они называются грамположительными. 
• Выделяют 3 основных группы бактерий: архебактерии, эубактерии и цианобактерии.
• Симбиотические бактерии приносят пользу организму, патогенные — вред.

Проверь себя

Задание 1.
Из перечисленных ниже характеристик выберите признак бактериальной клетки:

1. рибосомы 70S
2. ядро
3. пластиды
4. митохондрии

Задание 2.
Цианобактерии по типу питания являются…

1. гетеротрофами
2. фототрофами
3. осмотрофами
4. миксотрофами

Задание 3.
Какие бактерии являются нормальной составляющей микрофлоры кишечника?

1. кишечная палочка
2. риккетсия
3. сальмонелла
4. гонококк

Задание 4.
Что относится к бактериальным инфекциям?

1. дифтерия
2. СПИД
3. грипп
4. ОРВИ

Задание 5.
Какую форму клетки имеет стрептококк?

1. палочковидную
2. спиралевидную
3. монадную
4. шарообразную

Ответы:1. — 1; 2. — 2; 3. — 1; 4. — 1; 5. — 4.