Не съдържа бактерии. Разновидности на полезни бактерии. Видове вредни бактерии

Царството на "Бактериите" се състои от бактерии и синьо-зелени водорасли, основни характеристикикоето се състои в малкия размер и отсъствието на ядрото, отделено от мембраната от цитоплазмата.

Кои са бактериите

В превод от гръцки "bakterion" - пръчка. През по-голямата част, микробите са едноклетъчни организми, невидими с просто око, които се възпроизвеждат чрез делене.

Кой ги отвори

За първи път изследовател от Холандия, живял през 17-ти век, Антъни Ван Льовенхук, успя да види най-малките едноклетъчни организми в домашен микроскоп. Проучване Светътпрез лупа с лупа той започна, докато работеше в магазин за сухи стоки.

Антъни Ван Льовенхук (1632 - 1723)

По-късно Левенхук се фокусира върху производството на лещи, способни да увеличават до 300 пъти. В тях той изследвал най-малките микроорганизми, описвайки получената информация и пренасяйки видяното на хартия.

През 1676 г. Левенхук открива и представя информация за микроскопични същества, на които той дава името "animalculi".

Какво ядат

Най-малките микроорганизми са съществували на Земята много преди появата на човека. Те са повсеместни, хранят се с органични храни и неорганични вещества.

Според методите за усвояване на хранителните вещества бактериите обикновено се делят на автотрофни и хетеротрофни.За съществуването и развитието на хетеротрофите те използват отпадъчни продукти, органично разлагане на живи организми.

Представители на бактерии

Биолозите са идентифицирали около 2500 групи от различни бактерии.

Според формата си те се делят на:

коки със сферични очертания;
бацили - под формата на пръчка;
вибриони с завои;
спирила - форма на спирала;
стрептококи, състоящи се от вериги;
стафилококи, образуващи гроздове, наподобяващи грозде.

Според степента на влияние върху човешкото тяло прокариотите могат да бъдат разделени на:

полезен;
вреден.

Опасните за хората микроби включват стафилококи и стрептококи, които причиняват гнойни заболявания.

За полезни се считат бактериите бифидо, ацидофилус, които стимулират имунитета и предпазват стомашно-чревния тракт.

Как се размножават истинските бактерии

Възпроизвеждането на всички видове прокариоти става главно чрез разделяне, последвано от растеж до първоначалния размер. При достигане на определен размер, възрастен микроорганизъм се разделя на две части.

По-рядко възпроизвеждането на подобни едноклетъчни организми се извършва чрез пъпкуване и конюгиране. При пъпкуване на майчиния микроорганизъм израстват до четири нови клетки, последвано от смъртта на възрастната част.

Конюгирането се счита за най-простия полов процес в едноклетъчните организми. Най-често по този начин се размножават бактериите, които живеят в животински организми.

Симбионтни бактерии

Микроорганизмите, участващи в храносмилането в човешките черва, са отличен пример за симбионтни бактерии. Симбиозата е открита за първи път от холандския микробиолог Мартин Вилем Бейеринк. През 1888 г. той доказва взаимноизгодното близко съжителство на едноклетъчните и бобовите растения.

Живеещи в кореновата система, симбионтите, хранещи се с въглехидрати, доставят на растението атмосферен азот. Така бобовите растения повишават плодородието, без да изтощават почвата.

Има много успешни симбиотични примери с участието на бактерии и:

човек;
водорасли;
членестоноги;
морски животни.

Микроскопични едноклетъчни организми подпомагащи системи човешкото тяло, допринасят за пречистването на отпадъчните води, участват в кръговрата на елементите и работят за общи цели.

Защо бактериите се секретират в специално царство

Тези организми се характеризират с най-малък размер, липса на образувано ядро и изключителна структура. Следователно, въпреки външното сходство, те не могат да бъдат приписани на еукариоти, които имат образувано клетъчно ядро, ограничено от цитоплазмата с мембрана.

Благодарение на всички особености на XX век учените са ги обособили в отделно царство.

Най-старите бактерии

Най-малките едноклетъчни организми се считат за първия възникнал живот на Земята. Изследователи през 2016 г. откриха в Гренландия заровени цианобактерии на възраст около 3,7 милиарда години.

В Канада са открити следи от микроорганизми, живели преди около 4 милиарда години в океана.

Функции на бактериите

В биологията бактериите изпълняват следните функции между живите организми и тяхното местообитание:

преработка на органични вещества в минерали;
фиксиране на азот.

В човешкия живот играят едноклетъчни микроорганизми важна роляот първите минути на раждането.Те осигуряват балансирана чревна микрофлора, влияят върху имунитета и поддържат водно-солевия баланс.

Резервно вещество от бактерии

Резервните хранителни вещества в прокариота се натрупват в цитоплазмата. Натрупването им става при благоприятни условия и се консумира по време на гладуване.

Резервните вещества на бактериите включват:

полизахариди;
липиди;
полипептиди;
полифосфати;
отлагания на сяра.

Основният признак на бактерии

Функцията на ядрото в прокариот се изпълнява от нуклеоид.

Следователно, основната характеристика на бактериите е концентрацията на наследствен материал в една хромозома.

Защо представителите на царството на бактериите се наричат прокариоти?

Отсъствието на образувано ядро беше причината за приписването на бактериите към прокариотните организми.

Как бактериите понасят неблагоприятни условия

Микроскопичните прокариоти са способни на дълго времеиздържат на неблагоприятни условия, превръщащи се в спорове. Има загуба на вода от клетката, значително намаляване на обема и промяна на формата.

Спорите стават нечувствителни към механични, термични и химични влияния.Така се запазва свойството на жизнеспособност и се извършва ефективно презаселване.

Заключение

Бактериите са най-старата форма на живот на Земята, позната много преди появата на човека. Те се срещат навсякъде: в околния въздух, вода, в повърхностния слой кора... Растенията, животните, хората служат като местообитания.

Активното изучаване на едноклетъчните организми започва през 19 век и продължава и до днес. Тези организми са основната част Ежедневиетохората и имат пряко въздействие върху човешкото съществуване.

Животът на нашата планета започна с бактерии. Учените смятат, че всичко ще свърши с тях. Има един виц, че когато извънземните изучават Земята, не могат да разберат кой е истинският й господар – човек или бацил. Най-интересните факти за бактериите са обобщени по-долу.

Бактерията е отделен организъм, който се размножава чрез делене. Колкото по-благоприятно е местообитанието, толкова по-бързо се разделя. Тези микроорганизми живеят във всички живи същества, както и във водата, храната, гнилите дървета и растенията.

Списъкът не се ограничава до това. Бацилите перфектно оцеляват върху предмети, които човек е докоснал. Например, на парапет в обществен транспорт, на дръжката на хладилника, на върха на молив. Интересни фактиза бактериите беше открито наскоро от Университета на Аризона. Според техните наблюдения на Марс живеят "спящи" микроорганизми. Учените са уверени, че това е едно от доказателствата за съществуването на живот на други планети, освен това, според тях, извънземните бактерии могат да бъдат „съживени“ на Земята.

За първи път микроорганизмът е изследван в оптичен микроскоп от холандския учен Антъни ван Льовенхук в края на 17 век. В момента известни видовеима около две хиляди бацили. Всички те могат да се разделят грубо на:

вреден;
полезен;
неутрален.

В същото време вредните обикновено се борят с полезните и неутралните. Това е една от най-честите причини, поради които човек е болен.

Най-любопитните факти

Като цяло едноклетъчните организми участват във всички жизнени процеси.

Бактерии и хора

От раждането си човек влиза в свят, пълен с различни микроорганизми. Някои му помагат да оцелее, други причиняват инфекции и болести.

Най-любопитните интересни факти за бактериите и хората:

Оказва се, че бацилът може както напълно да излекува човек, така и да унищожи нашия вид. Бактериалните токсини вече съществуват.

Как бактериите ни помогнаха да оцелеем?

Ето още няколко интересни факта за бактериите, които са от полза за хората:

някои видове бацили предпазват човек от алергии;
бактериите могат да се използват за изхвърляне на опасни отпадъци (например нефтопродукти);
без микроорганизми в червата човек не би оцелял.

Как да кажем на бебетата за бацилите?

Бебетата са готови да говорят за бацили още на 3-4 години. За да предадете правилно информацията, си струва да разкажете интересни факти за бактериите. За децата например е много важно да разберат, че има добри и лоши микроби. Че добрите са способни да превърнат млякото в ферментирало печено мляко. И също така, че помагат на корема да смила храната.

Трябва да се обърне внимание на злите бактерии. Кажете им, че са много малки, за да не можете да ги видите. Влизайки в човешкото тяло, микробите бързо стават много и започват да ни изяждат отвътре.

Детето трябва да знае, че злият микроб не влиза в тялото, необходимо е:

Измийте ръцете си след излизане и преди хранене.
Не яжте много сладкиши.
Ваксинирай се.

Най-добрият начин да покажете бактериите е чрез снимки и енциклопедии.

Какво трябва да знае всеки ученик?

По-добре е да говорите с по-голямо дете не за микроби, а за бактерии. Интересни факти за учениците са важни за оспорване. Тоест, говорейки за важността на миенето на ръцете, можете да кажете, че 340 колонии от вредни бацили живеят по дръжките на тоалетните.

Можете да намерите заедно информация за това кои бактерии причиняват кариес. И също така кажете на ученика, че шоколадът в малки количества има антибактериален ефект.

Дори ученик в началното училище ще може да разбере какво е ваксина. Това е, когато малко количество вирус или бактерия се въвежда в тялото и имунната система ги побеждава. Ето защо е толкова важно да се ваксинираш.

Още от детството трябва да дойде разбирането, че страната на бактериите е цял свят, който все още не е напълно проучен. И докато има тези микроорганизми, съществува и самият човешки вид.

Бактериите са най-малките древни микроорганизми, невидими с просто око. Само под микроскоп можете да разгледате тяхната структура, външен вид и взаимодействие един с друг. Първите микроорганизми са имали примитивна структура, те са се развивали, мутирали, създавали колонии, адаптирани към променящото се местообитание. Бактерии различни видовеобменят помежду си аминокиселини, които са необходими за растежа и развитието.

Видове бактерии

V училищни учебницибиология, има изображения на различни видове бактерии, които се различават по форма:

Коките са сферични организми, които се различават по относително положение. Под микроскоп се забелязва, че стрептококите са верига от топки, диплококите живеят по двойки, стафилококите са клъстери с произволна форма. Редица коки причиняват различни възпалителни процеси, навлизащи в човешкото тяло (гонококи, стафилококи, стрептококи). Не всички коки, живеещи в човешкото тяло, са патогенни. Условно патогенните видове участват във формирането на защитата на организма срещу външни влияния и са безопасни, ако се спазва балансът на флората.
Пръчковидни се различават по форма, размер и способност за спорообразуване. Спорообразуващите видове се наричат бацили. Бацилите включват тетанус бацил, антракс бацил. Спорите са образувания в микроорганизма. Спорите са нечувствителни към химическа обработка, тяхната устойчивост към външни влияния- гаранция за опазване на вида. Известно е, че спорите се унищожават, когато висока температура(над 120°C).

Форми на пръчковидни микроби:

със заострени полюси, като при фузобактерии, която е част от нормалната микрофлора на горните дихателни пътища;
с удебелени полюси, наподобяващи боздуган, като при corynebacterium - причинителят на дифтерия;
със заоблени краища, като E. coli, което е от съществено значение за процеса на храносмилане;
с прави краища, като антраксен бацил.

Повечето пръчковидни бацили и бактерии са разположени произволно един спрямо друг. Възможно е да се разграничат стрептобактерии (стрептобацили), които са разположени във верига, и диплобактерии (диплобацили), съществуващи по двойки.

3. Спирилите и спирохетите са нагънати микроорганизми. Те не образуват спор, много са мобилни. Можете да ги видите под микроскоп бързи движения... Повечето спирили са безопасни за хора и животни. Това са сапрофити, които се хранят с неживи субстрати. Изключение правят видовете, причиняващи содоку. Спирохетите са по-опасни за хората и животните, те могат да причинят заболявания на кожата, дихателните пътища и стомашно-чревния тракт. Спирилите се различават от спирохетите по по-малък брой къдрици и по наличието на флагели на полюсите.

4. Вибрионите са вибриращи микроби. Когато се гледа под микроскоп, можете да видите техните вибриращи движения. Микроорганизмът се променя в зависимост от условията на околната среда. Вибрионите са спирални, пръчковидни, нишковидни, сферична... Най-опасният за хората е холерният вибрион.

Грам (+) и грам (-)

Датският микробиолог Ханс Грам проведе експеримент преди повече от 100 години, след което всички бактерии започнаха да се класифицират като грам-положителни и грам-отрицателни. Грам-положителните организми създават дълготрайна стабилна връзка с оцветяващото вещество, което се засилва от действието на йода. Грам-отрицателните, напротив, не са податливи на боята, тяхната обвивка е здраво защитена.

Грам-отрицателните микроби включват хламидия, рикетсия, а грам-положителните - стафилококи, стрептококи, коринебактерии.

Днес в медицината широко се използва тестът за грам (+) и грам (-) бактерии. Оцветяването по Грам е един от методите за изследване на лигавиците за определяне на състава на микрофлората.

Аеробни и анаеробни

Най-примитивните бактерии живеят дълбоко под водата. Те не се нуждаят от достъп до кислород за развитие. По-напредналите колонии си проправиха път, за да кацнат и да живеят на повърхности. За размножаването и развитието на колонията тези микроорганизми се нуждаят от кислород. Като се има предвид зависимостта от кислорода, групите микроорганизми се наричат аеробни и анаеробни.

Аеробните микроорганизми се нуждаят от кислород за развитие и дишане:

Задължителни аероби - тези бактерии живеят свободно във външната среда. Пример е туберкулозният бацил, който е устойчив на заобикаляща среда, престоява във вода до 5 месеца, а във влажно, топло и тъмно помещение до 7 години.

Микроаерофили - 2% съдържание на кислород е достатъчно за тези микроби за нормален живот и развитие. Те са стрептококи, които причиняват фарингит, скарлатина и живеят в дихателните пътища. Когато микробите растат в течна среда, тези организми се натрупват близо до повърхността, където съдържанието на кислород е ниско.

Анаеробните микроорганизми могат да растат и да се размножават без кислород:

задължителните анаероби избягват молекулярния кислород (напр. фузобактерии);
факултативни са способни на растеж и развитие в присъствието на кислород и без него, могат да бъдат стрептококи, гонококи;
аеротолерантните микроорганизми не използват кислород за развитие, въпреки че растат в присъствието на молекулен кислород, подобно на млечнокиселите ферментационни бактерии.

Как живеят бактериите

Биолозите определят бактериите в отделно царство, те са различни от другите живи същества. Това е едноклетъчен организъм без ядро вътре. Формата им може да бъде под формата на топка, конус, пръчка, спирала. Жгутиците се използват за придвижване на прокариоти.

Биофилмът е град за микроорганизми, той преминава през няколко етапа на формиране:

Адхезията или сорбцията е прикрепването на микроорганизъм към повърхността. По правило филмите се образуват на границата между две среди: течност и въздух, течност и течност. Началният етап е обратим и образуването на филм може да бъде предотвратено.
Закрепване - Бактериите отделят полимери, за да ги закрепят здраво, образувайки матрица за здравина и защита.
Съзряване – микробите се сливат, обменят хранителни вещества, развиват се микроколонии.
Етап на растеж - има натрупване на бактерии, тяхното сливане, изместване. Броят на микроорганизмите е от 5 до 35%, останалото пространство е заето от извънклетъчния матрикс.
Дисперсия – от филма периодично се отделят микроорганизми, които се прикрепят към други повърхности и образуват биофилм.

Процесите, протичащи в биофилма, са различни от това, което се случва с микроб, който не е такъв част отколонии. Колониите са стабилни, микробите организират единна система от поведенчески реакции, определящи взаимодействието на членовете в матрицата и извън филма. Човешките лигавици са обитавани голяма сумамикроорганизми, които произвеждат защитен гел и осигуряват стабилността на функционирането на органите. Пример за това е лигавицата на стомаха. Известно е, че Helicobacter pylori, които се считат за причинители на стомашна язва, присъстват при повече от 80% от изследваните лица, но в същото време пептична язване всеки се развива. Предполага се, че Helicobacter pylori, като членове на колонията, участва в храносмилането. Способността им да причиняват вреда се проявява само след създаването на определени условия.

Взаимодействието на бактериите в биофилмите все още е слабо разбрано. Но вече днес някои микроби се превърнаха в човешки помощници при извършване на възстановителни работи, увеличавайки здравината на покритията. В Европа производителите на дезинфектанти предлагат повърхности да се третират с бактериални разтвори, съдържащи безопасни микроорганизми, които предотвратяват развитието на патогенна флора. За създаване се използват бактерии полимерни съединения, а също така ще генерира електричество в бъдеще.

Всеки знае, че бактериите са най-древните видове живи същества, които обитават нашата планета. Първите бактерии бяха най-примитивните, но с промяната на нашата земя се промениха и бактериите. Те присъстват навсякъде, във водата, на сушата, във въздуха, който дишаме, в храните и растенията. Подобно на хората, бактериите могат да бъдат добри и лоши.

Добрите бактерии са:

Млечна киселина или лактобацили... Една от тези добри бактерии са млечнокиселите бактерии. Това е пръчковиден вид бактерии, които живеят в млечни и ферментирали млечни продукти. Също така, тези бактерии обитават човешката устна кухина, червата и вагината. Основната полза от тези бактерии е, че образуват млечна киселина като ферментация, благодарение на която получаваме кисело мляко, кефир, ферментирало печено мляко от мляко, освен това тези продукти са много полезни за хората. В червата те действат като очистители на чревната среда от лоши бактерии.
Бифидобактерии... Бифидобактериите се намират главно в стомашно-чревния тракт, тъй като млечната киселина е способна да произвежда млечна киселина и оцетна киселина, поради което тези бактерии контролират растежа на патогенни бактерии, като по този начин регулират нивото на pH в нашите черва. Различни видове бифидобактерии помагат да се отървете от запек, диария, гъбични инфекции.
Колибацилус... Човешката чревна микрофлора се състои от повечето микроби от групата на Escherichia coli. Те насърчават доброто храносмилане и също така участват в няколко клетъчни процеси. Но някои разновидности на този бацил могат да причинят отравяне, диария и бъбречна недостатъчност.
Стрептомицети... Местообитанието на стрептомицетите е вода, разлагащи се съединения, почва. Затова те са особено полезни за околната среда, т.к с тях се извършват много процеси на разпад и съединения. Освен това някои от тези бактерии се използват при производството на антибиотици и противогъбични лекарства.

Вредните бактерии са:

Стрептококи... Окованите бактерии, които попадат в организма, са причинители на много заболявания, като тонзилит, бронхит, отит и др.
Чумна пръчка... Пръчковидна бактерия, която живее в малки гризачи, причинява такива ужасни заболявания като чума или пневмония. Чумата е ужасна болест, която може да унищожи цели държави и е сравнявана с биологични оръжия.
Хеликобактер пилори... Местообитанието на Helicobacter pylori е човешкият стомах, но при някои хора наличието на тези бактерии причинява гастрит и язви.
стафилококи... Името Staphylococcus aureus идва от факта, че формата на клетките наподобява чепка грозде. За хората тези бактерии носят тежки заболявания с интоксикация и гнойни образувания. Колкото и ужасни да са бактериите, човечеството се е научило да оцелява сред тях благодарение на ваксинацията.

Морфологията на бактериите, структурата на прокариотната клетка.

В прокариотните клетки няма ясна граница между ядрото и цитоплазмата и няма ядрена мембрана. ДНК в тези клетки не образува структури, подобни на еукариотните хромозоми. Следователно процесите на митоза и мейоза не протичат при прокариотите. Повечето прокариоти не образуват вътреклетъчни органели, ограничени от мембраната. Освен това в прокариотните клетки няма митохондрии и хлоропласти.

Бактерии, като правило, са едноклетъчни организми, тяхната клетка има доста проста форма, представлява топка или цилиндър, понякога извита. Бактериите се размножават главно чрез разделяне на две еквивалентни клетки.

Глобуларни бактерииса наречени кокии може да бъде сферичен, елипсоиден, боб и ланцет.

Според местоположението на клетките една спрямо друга, след разделянето, коките се разделят на няколко форми. Ако след разделяне клетките се разминават и се намират една по една, тогава такива форми се наричат монококи... Понякога коките, когато се разделят, образуват гроздове, наподобяващи чепка грозде. Подобни форми се отнасят за стафилококи... Коките, останали след разделяне в една равнина в свързани двойки, се наричат диплококи, и генератори с различни дължини на веригата - стрептококи... Комбинации от четири коки, които се появяват след клетъчно делене в две взаимно перпендикулярни равнини са тетракоки... Някои коки се делят в три взаимно перпендикулярни равнини, което води до образуването на един вид кубични клъстери, наречени сардини.

Повечето бактерии имат цилиндрична, или пръчковидна, форма.Пръчковидни форми на бактерии, които образуват спори се наричат бацилиа не противоречиво - бактерии.

Пръчковидни бактерии се различават по форма, размер по дължина и диаметър, форма на краищата на клетките, а също и по взаимно подреждане. Те могат да бъдат цилиндрични с прави краища или овални със заоблени или заострени краища. Бактериите също са леко извити, намират се нишковидни и разклонени форми (например микобактерии и актиномицети).

В зависимост от относителното положение на отделните клетки след деленето, пръчковидни бактерии се разделят на всъщност пръчки (единично подреждане на клетките), диплобактерии или диплобацили (сдвоено подреждане на клетките), стрептобактерии или стрептобацили (образуват вериги с различна дължина). Навитите или навити бактерии не са необичайни. Тази група включва спирили (от лат. spira - извита), които имат формата на дълги извити (от 4 до 6 завъртания) пръчки, и вибриони (лат. vibrio - огъвам), представляващи само 1/4 от спиралния завой, подобно на запетая...

Известни са нишковидни форми на бактерии, които живеят във водни тела. Освен изброените, има многоклетъчни бактерии, които носят етични израстъци на повърхността на протоплазмената клетка – протези, триъгълни и звездовидни бактерии, както и такива под формата на затворен и отворен пръстен и червееподобни бактерии.

Бактериалните клетки са много малки. Те се измерват в микрометри, а фините структурни детайли в нанометри. Коките обикновено имат диаметър около 0,5-1,5 микрона. Ширината на пръчковидни (цилиндрични) форми на бактерии в повечето случаи варира от 0,5 до 1 μm, а дължината е равна на няколко микрометра (2-10). Малките пръчки са с ширина 0,2-0,4 микрона и дължина 0,7-1,5 микрона. Сред бактериите могат да се намерят и истински гиганти, чиято дължина достига десетки и дори стотици микрометри. Формите и размерите на бактериите варират значително в зависимост от възрастта на културата, състава на средата и нейните осмотични свойства, температурата и други фактори.

От трите основни форми на бактерии, коките са най-стабилни по размер, пръчковидни бактерии са по-променливи и дължината на клетката се променя особено значително.

Бактериална клетка, поставена на повърхността на твърда хранителна среда, расте и се дели, образувайки колония от потомствени бактерии. След няколко часа растеж колонията вече се състои от толкова голям брой клетки, че може да се види с просто око. Колониите могат да имат лигава или пастообразна консистенция, в някои случаи са пигментирани. Понякога външен видколониите са толкова характерни, че позволяват идентифицирането на микроорганизми без особени затруднения.

Основи на физиологията на бактериите.

от химичен съставмикроорганизмите се различават малко от другите живи клетки.

Водата е 75-85%, в нея са разтворени химикали.

Сухо вещество 15-25%, съдържа органични и минерални съединения

Хранене на бактерии.Влизането на хранителни вещества в бактериалната клетка се осъществява по няколко начина и зависи от концентрацията на веществата, размера на молекулите, рН на средата, пропускливостта на мембраните и т.н. По вид хранамикроорганизмите се делят на:

автотрофи - синтезират всички въглерод-съдържащи вещества от CO2;

хетеротрофи - като източник на въглерод се използват органични вещества;

сапрофити - хранят се с органична материя на мъртви организми;

Дишане на бактерии... Дишането или биологичното окисляване се основава на окислително-редукционни реакции, които водят до образуването на АТФ молекула. По отношение на молекулярния кислород бактериите могат да бъдат разделени на три основни групи:

задължителни аероби - могат да растат само в присъствието на кислород;

задължителни анаероби - растат в среда без кислород, който е токсичен за тях;

факултативни анаероби - могат да растат със или без кислород.

Растеж и размножаване на бактерии.Повечето прокариоти се възпроизвеждат чрез бинарно разделяне наполовина, по-рядко чрез пъпкуване и фрагментация. Бактериите са склонни да се размножават с висока скорост. Времето на клетъчно делене при различни бактерии варира в доста широки граници: от 20 минути при E. coli до 14 часа при Mycobacterium tuberculosis. На гъста хранителна среда бактериите образуват клъстери от клетки, наречени колонии.

Бактериални ензими.Ензимите играят важна роля в метаболизма на микроорганизмите. разграничаване:

ендозими - локализирани в цитоплазмата на клетките;

екзозими - освободени в околната среда.

Агресивните ензими разрушават тъканите и клетките, причинявайки широко разпространение на микроби и техните токсини в заразената тъкан. Биохимичните свойства на бактериите се определят от състава на ензимите:

захаролитик - разграждането на въглехидратите;

протеолитичен - разграждането на протеини,

липолитично - разграждането на мазнините,

и са важен диагностичен признак при идентифицирането на микроорганизми.

За много патогенни микроорганизми оптималната температура е 37 ° C и pH 7,2-7,4.

Вода. Значението на водата за бактериите. Водата съставлява около 80% от масата на бактериите. Растежът и развитието на бактериите задължително зависят от наличието на вода, тъй като всички химични реакции, протичащи в живите организми, се осъществяват във водната среда. За нормалния растеж и развитие на микроорганизмите е необходимо наличието на вода в околната среда.

За бактериите съдържанието на вода в субстрата трябва да бъде повече от 20%. Водата трябва да бъде в достъпна форма: в течна фаза в температурен диапазон от 2 до 60 ° C; този интервал е известен като биокинетична зона. Въпреки че водата е химически много стабилна, продуктите от нейната йонизация – йони Н+ и ОН „оказват много голямо влияние върху свойствата на почти всички компоненти на клетката (протеини, нуклеинова киселина, липиди и др.). активността на ензимите до голяма степен зависи от концентрацията на Н+ и ОН йони".

Ферментацията като основен източник на енергия за бактериите.

Ферментацията е метаболитен процес, който води до образуването на АТФ, а донорите и акцепторите на електрони са продукти, образувани по време на самата ферментация.

Ферментацията е процес на ензимно разграждане на органични вещества, главно въглехидрати, без използване на кислород. Служи като източник на енергия за жизнените функции на тялото и играе голяма роляв циркулацията на веществата и в природата. Някои видове ферментация, причинена от микроорганизми (алкохолна, млечна киселина, маслена киселина, оцетна киселина) се използват при производството на етилов алкохол, глицерин и други технически и хранителни продукти.

Алкохолна ферментация(извършва се от дрожди и някои видове бактерии), по време на което пируватът се разгражда до етанол и въглероден диоксид. От една молекула глюкоза резултатът е две молекули алкохол (етанол) и две молекули въглероден диоксид. Този вид ферментация е много важен при производството на хляб, пивоварството, винопроизводството и дестилирането.

Млечнокисела ферментация, по време на което пируватът се редуцира до млечна киселина, извършват млечнокиселите бактерии и други организми. Когато млякото ферментира, млечнокиселите бактерии превръщат лактозата в млечна киселина, превръщайки млякото в млечни продукти(кисело мляко, кисело мляко и др.); млечната киселина придава кисел вкус на тези продукти.

Млечнокиселата ферментация се случва и в мускулите на животните, когато нуждата от енергия е по-висока от тази, осигурена от дишането, а кръвта няма време да достави кислород.

Усещането за парене в мускулите по време на напрегнато упражнение е свързано с производството на млечна киселина и преминаването към анаеробна гликолиза, тъй като кислородът се превръща във въглероден диоксид чрез аеробна гликолиза по-бързо, отколкото тялото попълва кислородния си запас; а мускулната болезненост след тренировка се причинява от микротравми на мускулни влакна. Тялото преминава към този по-малко ефективен, но по-бърз метод за производство на АТФ при липса на кислород. След това черният дроб се отървава от излишния лактат, превръщайки го обратно във важен междинен продукт за гликолиза, пируват.

Ферментация с оцетна киселинаизвършва се от много бактерии. Оцетът (оцетна киселина) е пряк резултат от бактериална ферментация. При мариноване на храна оцетната киселина предпазва храната от бактерии, които причиняват болести и гниене.

Маслена киселинаферментацията води до образуването на маслена киселина; нейните причинители са някои анаеробни бактерии от рода Clostridium.

Размножаване на бактерии.

Някои бактерии нямат полов процес и се възпроизвеждат само чрез двоично кръстосано делене с еднакъв размер или пъпкуване. За една група едноклетъчни цианобактерии е описано множествено делене (серия от бързи последователни бинарни деления, водещи до образуването на 4 до 1024 нови клетки). За да осигурят пластичността на генотипа, необходима за еволюцията и адаптацията към променящата се среда, те имат други механизми.

По време на деленето повечето грам-положителни бактерии и филаментозни цианобактерии синтезират напречна преграда от периферията към центъра с участието на мезозоми. Грам-отрицателните бактерии се делят чрез свиване: на мястото на деленето се открива постепенно нарастваща кривина на CPM и клетъчната стена навътре. При пъпкуване на един от полюсите на майчината клетка се образува и расте бъбрек, майката показва признаци на стареене и обикновено не може да даде повече от 4 дъщерни клетки. Пъпките се предлагат в различни групибактерии и, вероятно, е възникнал няколко пъти в процеса на еволюция.

При други бактерии освен размножаване се наблюдава и полов процес, но в най-примитивна форма. Половият процес на бактериите се различава от половия процес на еукариотите по това, че бактериите не образуват гамети и не сливат клетки. Механизъм на рекомбинация при прокариоти.И в този случай обаче се случва най-важното събитие от половия процес, а именно обмяната на генетичен материал. Това се нарича генетична рекомбинация. Част от ДНК (много рядко цялата ДНК) на донорната клетка се прехвърля в клетката реципиент, чиято ДНК е генетично различна от тази на донора. В този случай прехвърлената ДНК замества част от ДНК на реципиента. В процеса на заместване на ДНК участват ензими, които разцепват и повторно свързват ДНК вериги. В този случай се образува ДНК, която съдържа гените на двете родителски клетки. Тази ДНК се нарича рекомбинантна. При потомството или рекомбинантите има подчертано разнообразие от черти, причинени от изместване на гена. Това разнообразие от черти е много важно за еволюцията и е основното предимство на половия процес.

Има 3 известни метода за получаване на рекомбинанти. Това е - по реда на тяхното откриване - трансформация, конюгация и трансдукция.

Произходът на бактериите.

Бактериите, заедно с археите, са сред първите живи организми на Земята, появили се преди около 3,9-3,5 милиарда години. Еволюционните взаимоотношения между тези групи все още не са напълно проучени, има поне три основни хипотези: Н. Пейс предполага, че те имат общ прародител на протобактериите; Заварзин смята, че археите са безизходен клон на еволюцията на еубактериите който е овладял екстремни местообитания; накрая, според третата хипотеза, археите са първите живи организми, от които произлизат бактериите.

Еукариотите се появяват в резултат на симбиогенеза от бактериални клетки много по-късно: преди около 1,9-1,3 милиарда години. Еволюцията на бактериите се характеризира с подчертано физиологично и биохимично пристрастие: с относителната бедност на формите на живот и примитивната структура, те са овладяли почти всички познати сега биохимични процеси. Прокариотната биосфера вече е имала всички съществуващи сега начини за трансформация на материята. Еукариотите, прониквайки в него, променят само количествените аспекти на функционирането си, но не и качествените; на много етапи от цикъла на елементите бактериите все още запазват монополно положение.

Цианобактериите са едни от най-старите бактерии. В скалите, образувани преди 3,5 милиарда години, са открити продуктите на тяхната жизнена дейност - строматолити, неоспорими доказателства за съществуването на цианобактерии са отпреди 2,2-2,0 милиарда години. Благодарение на тях в атмосферата започна да се натрупва кислород, който преди 2 милиарда години достигна концентрации, достатъчни за започване на аеробно дишане. Към това време принадлежат формации, характерни за облигатен аеробен металогений.

Появата на кислород в атмосферата (кислородна катастрофа) нанесе сериозен удар на анаеробните бактерии. Те или умират, или отиват в локално запазени безкислородни зони. Общото видово разнообразие на бактериите намалява по това време.

Предполага се, че поради липсата на полов процес, еволюцията на бактериите следва напълно различен механизъм от този на еукариотите. Постоянното хоризонтално прехвърляне на гени води до неясноти в картината на еволюционните взаимоотношения, еволюцията протича изключително бавно (и вероятно с появата на еукариоти е спряла напълно), но при променящи се условия се случва бързо преразпределение на гените между клетките с постоянен общ генетичен фонд.

Таксономия на бактериите.

Ролята на бактериите в природата и в живота на човека.

Бактериите играят важна роля на Земята. Те вземат най-активно участие в кръговрата на веществата в природата. Всички органични съединения и значителна част от неорганичните претърпяват значителни промени с помощта на бактерии. Тази роля в природата е от глобално значение. Появявайки се на Земята преди всички организми (преди повече от 3,5 милиарда години), те създават жива черупкаЗемята продължава активно да преработва жива и мъртва органична материя, включвайки продуктите от техния метаболизъм в циркулацията на веществата. Обръщението на веществата в природата е основата за съществуването на живот на Земята.

Разпадането на всички растителни и животински остатъци и образуването на хумус и хумус също се произвеждат главно от бактерии. Бактериите са мощен биотичен фактор в природата.

Почвообразуващата работа на бактериите е от голямо значение. Първата почва на нашата планета е създадена от бактерии. Въпреки това, в наше време състоянието и качеството на почвата зависи от функционирането на почвените бактерии. За почвеното плодородие са особено важни т. нар. азотфиксиращи нодулни бактерии-симбионти на бобовите растения. Те насищат почвата с ценни азотни съединения.

Бактериите почистват мръсното отпадни води, разграждайки органичните вещества и ги превръщайки в безвредни неорганични. Това свойство на бактериите се използва широко в пречиствателните станции за отпадъчни води.

В много случаи бактериите могат да бъдат вредни за хората. Така че сапротрофните бактерии се развалят хранителни продукти... За да се предпазят продуктите от разваляне, те се подлагат на специална обработка (варене, стерилизация, замразяване, сушене, химическо почистване и др.). Ако това не се направи, може да се получи хранително отравяне.

Сред бактериите има много болестотворни (патогенни) видове, които причиняват болести при хора, животни или растения. Тежкият коремен тиф се причинява от бактерията Salmonella, а дизентерията се причинява от бактерията Shigella. Бактериите, причиняващи болести, се пренасят във въздуха с капчици от слюнката на болен човек при кихане, кашляне и дори по време на нормален разговор (дифтерия, магарешка кашлица). Някои патогенни бактерии са много устойчиви на изсушаване и се задържат дълго време в прах (туберкулозен бацил). В прах и почва живеят бактерии от рода Clostridium - причинителите на газова гангрена и тетанус. Някои бактериални заболявания се предават чрез физически контакт с болен човек (полово предавани болести, проказа). Често патогенните бактерии се предават на хората с помощта на така наречените вектори. Например, мухите, пълзящи през канализацията, събират хиляди патогенни бактерии върху лапите си и след това ги оставят върху продукти за консумация от човека.