1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Будова і життєдіяльність бактерій. Поширення бактерій і їх роль в природі

Будова і життєдіяльність бактерій. Поширення бактерій і їх роль в природі

Будова і життєдіяльність бактерій. Поширення бактерій і їх роль в природі, медицині, сільському господарстві та промисловості. Хвороботворні бактерії та боротьба з ними

 

Бактерії були описані в 1676 голландським натуралістом Антоні ван Левенгука. Це прокариотические мікроскопічні організми. Розміри бактеріальних клітин коливаються в середньому від 0,1 до 10 мкм. Тіло бактерій складається з однієї клітини, однак бактерії можуть утворювати колонії у вигляді кульок, ниток, плівок. Багатоклітинні представники зустрічаються серед ціанобактерій (синьо-зелених водоростей). У клітинах бактерій немає оформленого ядра. Генетичний апарат бактерій представлений однією кільцевою молекулою ДНК (бактеріальної хромосомою), яка приєднана в певному місці до клітинної мембрани і займає в цитоплазмі простір, зване нуклеоїдом. У бактерій відсутні мембранні органели, характерні для клітин еукаріот: ендоплазматична мережа, апарат Гольджі, мітохондрії, пластиди та ряд інших. Рибосоми бактерій дрібніше рибосом еукаріот. Бактеріальна клітина від зовнішнього середовища відмежована плазматичною мембраною типової будови. Зовні від мембрани клітина бактерій покрита жорсткою клітинною стінкою, до складу якої входить полісахарид муреин, Клітинна стінка проникна для води, іонів і низькомолекулярних сполук, але непроникна для великих полімерних молекул. Поверх клітинної стінки у бактерій можуть розташовуватися капсула або шари слизу. Ці утворення служать додатковим захистом для клітин і беруть участь у формуванні колоній. Плазматична мембрана утворює впячивания всередину клітини, які називаються мезосоми; на їх поверхні локалізовано ферменти, що беруть участь у дихальних процесах. У фотосинтезуючих бактерій у впячивания плазматичноїмембрани вбудовані фотосинтетические пігменти. Існують нерухомі і рухомі бактерії. У рухливих бактерій є один або кілька джгутиків. Джгутики бактерій влаштовані інакше, ніж у еукаріот. Вони являють собою порожній циліндр з особливих білків і не покриті цитоплазматичної мембраною.

За формою клітини бактерії можна розділити на чотири основні типи.

Бацили мають форму паличок. Серед них є як одиночні (кишкова паличка,), так і зібрані в ланцюжки (збудник сибірки).

Коки мають форму кульок. Якщо вони розташовуються попарно – це диплококки (збудник пневмонії), якщо утворюють ланцюжки клітин – то стрептококи (збудники ангіни, скарлатини), якщо вони згруповані в грудочки, що нагадують виноградне гроно, – то це стафілококи (викликають харчові отруєння).

Вібріони – це бактерії, що мають вигнуту форму, що нагадують кому (збудник холери).

Спірили – це ниткоподібні або закручені по спіралі клітини. На них схожі спірохети. Спірили і спірохети відрізняються один від одного за способом переміщення.

При настанні несприятливих умов деякі бактерії утворюють товстостінні суперечки. Спори ендогенного походження, тобто вони формуються всередині клітин і служать не для розмноження, а для перенесення несприятливих умов і розповсюдження. Спори здатні витримувати нагрівання, переохолодження, опромінення і можуть зберігатися живими десятки років.

Розмножуються бактерії простим поділом клітини навпіл (бінарне поділ). Перед поділом клітини у них відбувається подвоєння молекули ДНК. У деяких бактерій розподіл може відбуватися кожні 20 хвилин. У бактерій може відбуватися обмін генетичним матеріалом. Цей процес називається генетичною рекомбінацією. У бактерій виділяють три її форми: трансформацію, кон’югацію (не плутати з статевим процесом кон’югацією у водоростей і інфузорій!) І трансдукцію.

Бактерії-гетеротрофи для отримання необхідної енергії використовують готові органічні речовини. Вони отримують енергію при окислюванні органічних речовин киснем або при зброджуванні (без участі кисню). Залежно від субстрату, на якому вони розвиваються, розрізняють сапрофітні бактерії (харчуються мертвою органічною речовиною, наприклад бактерії гниття, молочнокислі бактерії); бактерії-паразити (харчуються тільки живими організмами, наприклад менингококки, гонококи). Є міксотрофное бактерії (здатні і до паразитичного, і до сапрофітного способу життя, наприклад бацили висипного тифу, сибірки).

Автотрофні бактерії використовують неорганічні сполуки вуглецю (головним чином вуглекислий газ) для синтезу власних органічних речовин. Як джерело енергії вони використовують або світло (фотоавтотрофи: ціанобактерії, пурпурові бактерії, зелені бактерії), або хімічну енергію окислення неорганічних речовин (хемоавтотрофи: серобактерии, нитрифицирующие бактерії, железобактерии, водневі бактерії). До фотоавтотрофні належать бактерії, що мають зелені пігменти бактериохлорофилла. Фотосинтез у деяких з них протікає в анаеробних умовах без виділення кисню (аноксигенний фотосинтез). У ціанобактерій фотосинтез протікає з виділенням кисню (оксигенів фотосинтез). До групи хемоавтотрофов входять нитрифицирующие бактерії, здатні окисляти амоній до нітратів. Азотфиксирующие бактерії переводять молекулярний азот в нітрати. Безбарвні сірчані бактерії окислюють сірководень до молекулярної сірки, а при нестачі сірководню переводять сірку в сірчисту і сірчану кислоти. Железобактерии окислюють двовалентне залізо в тривалентне, завдяки їх діяльності в протерозойской ері утворилися поклади залізних руд (Криворізьке родовище). Водневі бактерії окислюють молекулярний водень до води.

Особливий інтерес представляють бактерії-симбіонти, тісно пов’язані з іншими живими організмами симбиотическими типами 100 відносин. Наприклад, бульбочкові бактерії (належать до роду Різобіум), які утворюють бульби на коренях бобових рослин, вільно живуть у ґрунті, але фіксацію молекулярного азоту можуть здійснювати тільки в симбіозі з рослинами. Вони здатні фіксувати молекулярний азот і переводити його у форму, доступну для всмоктування рослинами.

Рослина забезпечує бактерії поживними речовинами і створює для них необхідні умови існування, а бактерії забезпечують рослини азотом. Бактерії мають повсюдне поширення. Найбільша кількість бактерій живе в грунті – в 1 г родючої орної грунту їх міститься декілька мільярдів. Ґрунтова флора в основному представлена бактеріями гниття. Вони розкладають органічні залишки (відмерлі тіла рослин і тварин) до речовин, які споживають рослини: до вуглекислого газу, води і мінеральних солей. Цей процес називається мінералізацією органічних залишків. Чим більше бактерій у грунті, тим інтенсивніше йде процес мінералізації, отже, тим вище родючість грунтів. У грунті також можуть перебувати хвороботворні бактерії і їх спори (правець). У воду бактерії потрапляють головним чином з грунту. На дні водойм сконцентровані сапрофітні бактерії, вони розкладають отмершее органічна речовина, осідає на дно, тобто виконують ту ж роль, що і грунтові бактерії. Концентрація бактерій у воді значно нижче, ніж у ґрунті. В 1 см3 води зазвичай містяться до 400 тисяч бактерій. У воді можуть бути присутніми і хвороботворні бактерії – збудники холери, туляремії та ін. Найменше бактерій у повітрі, проте їх кількість значно підвищується у приміщеннях, в місцях скупчення людей. Найменша кількість бактерій міститься в повітрі хвойних лісів, особливо соснових. Смолисті виділення хвойних рослин мають бактерицидну властивість. У населених пунктах, а особливо в промислових містах число бактерій в повітрі збільшується, оскільки вони осідають на суспензії пилу, в надлишку міститься в повітрі. У місцях скупчення людей повітря містить дуже велику кількість різноманітних хвороботворних бактерій і їх спори (туберкульоз, ангіна). Бактерії зустрічаються і в безкисневому середовищі (в глибоких шарах грунту, в мулі, у товщі води). Одні бактерії пристосувалися жити при низьких температурах, наприклад, в 1 г льоду Антарктиди виявлено близько 100 бактерій. Інші, навпаки, можуть жити в гарячих джерелах, витримуючи температуру до 80 ° С. Бактерії живуть на покривах рослин, тварин і людини або всередині них.

Бактерії беруть безпосередню участь у кругообігу речовин у природі, руйнуючи мертві органічні речовини, і тим самим сприяють поглинанню цих речовин рослинами.

Ціанобактерії при фотосинтезі виділяють кисень. Саме завдяки цій групі організмів приблизно 2 мільярди років тому в атмосфері почалося накопичення молекулярного кисню. В результаті діяльності цих бактерій змінився газовий склад атмосфери і сформувався озоновий екран.

Важливу роль відіграють бактерії у фіксації атмосферного азоту. Серед них зустрічаються як вільно живуть бактерії (азотобактер), так і живуть у симбіозі бульбочкові бактерії. Роблячи доступним для рослин азот атмосфери, вони підвищують родючість грунту.

Ціанобактерії входять до складу лишайників. Безліч симбіотичних бактерій мешкають в кишечнику ссавців як симбіонти, наприклад кишкова паличка. Вони частково розкладають клітковину, яку ці тварини не здатні перетравити. У процесі їх життєдіяльності синтезуються вітаміни групи В і вітамін К, необхідні для нормальної життєдіяльності. За відсутності бактерій в кишечнику у тварин і людини розвивається захворювання – дисбактеріоз.

Здатність бактерій розщеплювати органічні речовини використовують при очищенні забруднених стічних вод.

У харчовій промисловості бактерії використовують у процесах бродіння для отримання кисломолочних продуктів, сиру, масла, квашення овочів. У хімічній промисловості бактерії використовують для отримання спиртів, оцтової кислоти, ацетону, цукрів і полімерів.

Бактерії застосовуються в мікробіологічної промисловості для отримання антибіотиків, вітамінів, гормонів та ферментів. Бактерії широко використовуються в генетичній інженерії. Так, шляхом перенесення в клітини генів бактерій, що кодують синтез інсуліну в людини, вдалося отримати людський інсулін.

ПОДІЛИТИСЯ: