Царство Бактерії

Справжні бактерії.»Це найдрібніші прокаріотичні організми, що мають клітинну будову. Унаслідок мікроскопічних розмірів клітин від 0,1 до 10-3 0 мкм бактерії отримали назву мікробів або мікроорганізмів.

Бактерії живуть у грунті, воді, повітрі, снігах полярних областей і гарячих джерелах, на тілі тварин і рослин і всередині організму. Особливо багато їх у грунті – від 200-500 млн. до 2 млрд. і більше особин в 1г в залежності від типу грунту.

За формою і особливостям об’єднання клітин: розрізняють кілька морфологічних груп бактерій: кулясті (коки), прямі паличкоподібні (бацили), вигнуті (вібріони), спірально вигнуті (спірили) та ін Коки, зчеплені попарно, отримали назву диплококи, з’єднані у вигляді ланцюжка – стрептококи, у вигляді грон-стафілококи і ін Рідше зустрічаються нитчасті форми (рис. 5.1).

Будова клітини. Клітинна стінка надає бактеріальної клітці певну форму, захищає її вміст від впливу несприятливих умов середовища і виконує ряд інших функцій. Основу клітинної стінки бактерій (як і всіх прокаріот) становить особливу речовину – муреин (полісахарид в з’єднанні з кількома амінокислотами). Багато видів бактерій оточені слизової капсулою, яка служить додатковим захистом для клітин. Бактерії часто забезпечені органоїдами руху – джгутиками (від 1 до 50). У одних бактерій вони розташовані на одному кінці клітини, в інших – на двох або на всій поверхні. Спосіб розташування джгутиків є одним з характерних ознак при класифікації рухомих форм бактерій.

Плазматична мембрана за структурою і функціями не відрізняється від мембрани еукаріотичної клітини. У деяких бактерій плазмалемма здатна утворювати впячивания всередину цитоплазми, звані Мезосома. На складчастих мембранах мезосом знаходяться окислювально-відновні ферменти, а у фотосинтезуючих бактерій – і відповідні пігменти (у тому числі бактеріохлорофіл), завдяки чому Мезосома здатні виконувати функції мітохондрій, хлоропластів та інших органел, а також брати участь у фіксації азоту.

У цитоплазмі є близько 20 тис. рибосом і одна велика кільцева дволанцюжкова молекула ДНК, довжина якої в 700 або тисячу разів перевищує довжину самої клітини. Крім того, у більшості видів бактерій в цитоплазмі є ще й дрібні кільцеві молекули ДНК, так звані плазміди. Мембранні структури (органели), характерні для еукаріотичних клітин, у бактерій відсутні.

У ряду водних і грунтових бактерій, позбавлених джгутиків, в цитоплазмі є газові вакуолі. Регулюючи кількість газу в вакуолях, водні бактерії можуть занурюватися в товщу води або підніматися на її поверхню, а грунтові – пересуватися в капілярах грунту. Запасні речовини бактеріальної клітини – це полісахариди (крохмаль, глікоген), жири, поліфосфати, сірка.

Більшість бактерій безбарвні, і тільки деякі (зелені і пурпурні) містять в цитоплазмі пігменти, подібні зеленому хлорофілу і червоному фікоеритрину.

Харчування бактерій. За типом харчування бактерії ділять на дві трупи: автотрофні і гетеротрофні. Автотрофні бактерії синтезують органічні речовини з неорганічних. Залежно від того, яку енергію використовують автотрофи для синтезу органічних речовин, розрізняють фото-(зелені і пурпурні серобактерии) і хемосинтезирующие бактерії (нитрифицирующие, железобактерії, безбарвні серобактерии та ін.) Гетеротрофні бактерії харчуються готовими органічними речовинами відмерлих залишків (сапротрофи) або живих рослин, тварин і людини (симбіонти).

До Сапротрофи відносяться бактерії гниття і бродіння. Перші розщеплюють азотовмісні сполуки, другі – вуглець-містять. В обох випадках виділяється енергія, необхідна для їх життєдіяльності.

Розмноження. Бактерії розмножуються шляхом простого бінарного поділу клітини. Цьому передує самоудвоение (реплікація) молекули ДНК. Брунькування зустрічається як виняток.

У деяких бактерій виявлені спрощені форми статевого процесу. Наприклад, у кишкової палички статевий процес нагадує кон’югацію, при якій відбувається передача частини генетичного матеріалу з однієї клітини в іншу при їх безпосередньому контакті. Після цього клітини роз’єднуються. Кількість особин в результаті статевого процесу залишається колишнім, але відбувається обмін спадковим матеріалом, тобто здійснюється генетична рекомбінація.

Спороутворення властиво тільки невеликій групі бактерій, у яких відомі два типи суперечка: ендогенні, що утворюються всередині клітини, і мікроцисти, які утворюються з цілої клітини. При утворенні спор (мікроцисти) в бактеріальної клітині зменшується кількість вільної води, знижується ферментативна активність, протопласт стискається і покривається дуже щільною оболонкою. Спори забезпечують можливість переносити несприятливі умови. Вони витримують тривале висихання, нагрівання понад 100 ° С і охолодження майже до абсолютного нуля. У звичайному ж стані бактерії нестійкі при висушуванні, дії прямих сонячних променів, підвищенні температури до 65-80 ° С і т. д. У сприятливих умовах спори набухають і проростають, утворюючи нову вегетативну клітину бактерій.

Незважаючи на постійну загибель бактерій (поїдання їх найпростішими, дія високих і низьких температур та інших несприятливих чинників), ці примітивні організми збереглися з найдавніших часів завдяки здатності до швидкого розмноження (клітина може ділитися через кожні 20-30 хв), утворення спор, надзвичайно стійких до факторів зовнішнього середовища, і їх повсюдного поширення.

Значення бактерій у біосфері і народному господарстві. Роль бактерій у біосфері велика. Завдяки їх життєдіяльності відбувається розкладання і мінералізація органічних речовин відмерлих рослин і тварин. Утворилися при цьому прості неорганічні сполуки (аміак, сірководень, вуглекислий газ та ін) залучаються до загального кругообіг речовин, без якого було б неможливе життя на Землі. Бактерії разом з грибами і лишайниками руйнують гірські породи, беручи участь тим самим у початкових стадіях грунтоутворювального процесів.

Особливу роль в природі відіграють бактерії, здатні зв’язувати вільний молекулярний азот, недоступний для вищих рослин. До цієї групи відносяться свободноживущий азотобактер і бульбочкові бактерії, що поселяються на коренях бобових рослин. Проникаючи через кореневий волосок в корінь, вони викликають сильне розростання клітин кореня, що має форму клубеньков. На перших порах бактерії живуть за рахунок рослини, а потім починають фіксувати азот з подальшим утворенням аміаку, а з нього – нітритів і нітратів. Утворилися азотистих речовин достатньо і для бактерій, і для рослин. Крім того, частина нітритів і нітратів виділяється в грунт, підвищуючи її родючість. Кількість фіксованої азоту бульбочкових бактерій може досягати 450-550 кг/га на рік.

Бактерії відіграють позитивну роль у господарській діяльності людини. Молочнокислі бактерії використовуються в приготуванні різноманітних молочних продуктів (сметани, кисляку, масла, сиру та ін.) Вони ж сприяють консервації продуктів. Бактерії широко використовуються в сучасній біотехнології для промислового отримання молочної, масляної, оцтової та пропіонової кислот, ацетону, бутилового спирту і т. д. У процесі їх життєдіяльності утворюються біологічно активні речовини – антибіотики, вітаміни, амінокислоти. Нарешті, бактерії є об’єктом для досліджень в галузі генетики, біохімії, біофізики, космічної біології та ін

Негативна роль належить хвороботворним, або патогенним, бактеріям. Вони здатні проникати в тканини рослин, тварин і людини і виділяти при цьому речовини, які пригнічують захисні сили організму. Такі хвороботворні бактерії, як збудник чуми, туляремії, сибірки, пневмококи в організмі тварин і людини стійкі проти фагоцитозу і антитіл. Відомий цілий ряд інших хвороб людини бактери-ального походження, які передаються повітряно-крапельним шляхом (бактеріальна пневмонія, туберкульоз, коклюш), через їжу і воду (черевний тиф, дизентерія, бруцельоз, холера), при статевому контакті (гонорея, сифіліс та ін.).

Бактерії можуть вражати і рослини, викликаючи у них так звані бактеріози (плямистість, в’янення, опіки, мокрі гнилі, пухлини та ін.) Бактеріози досить часто зустрічаються у картоплі, томатів, капусти, огірків, буряка, бобових культур, плодових дерев.

Сапротрофних бактерії викликають псування продуктів харчування. При цьому поряд із вуглекислого газу, аміаку та енергії, надлишок якої викликає нагрівання субстрату (наприклад, гною, вологого сіна і зерна) аж до його самозаймання, відбувається утворення і отруйних речовин. Тому для запобігання псування харчових продуктів людина створює умови, за яких бактерії в значній мірі втрачають здатність до швидкого розмноження, а іноді і гинуть.

Посилання на основну публікацію