Atsiranda bakterijos. Teigiamas testas ir bakterinės infekcijos. Kodėl bakterijų karalystės atstovai priskiriami prokariotams?

„Bakterijų“ karalystę sudaro bakterijos ir melsvadumbliai, bendrosios charakteristikos kuris susideda iš mažo dydžio ir branduolio, atskirto membrana nuo citoplazmos, nebuvimo.

Kas yra bakterijos

Išvertus iš graikų kalbos „bakterion“ – pagaliukas. Didžiąja dalimi, mikrobai yra plika akimi nematomi vienaląsčiai organizmai, kurie dauginasi dalijantis.

Kas juos atidarė

Pirmą kartą tyrėjas iš Olandijos, gyvenęs XVII amžiuje, Anthony Van Leeuwenhoekas, naminiame mikroskope sugebėjo pamatyti mažiausius vienaląsčius organizmus. Studijuoti pasaulis per padidinamąjį stiklą pradėjo dirbdamas galanterijos parduotuvėje.

Anthony Van Leeuwenhoekas (1632–1723)

Vėliau Leeuwenhoek daugiausia dėmesio skyrė lęšių, galinčių padidinti iki 300 kartų, gamyba. Juose jis laikė mažiausius mikroorganizmus, aprašydamas gautą informaciją ir perkeldamas tai, ką pamatė, ant popieriaus.

1676 metais Leeuwenhoekas atrado ir pateikė informaciją apie mikroskopines būtybes, kurias pavadino „gyvūnais“.

Ką jie valgo

Mažiausi mikroorganizmai Žemėje egzistavo dar gerokai prieš žmogaus atsiradimą. Jie yra visur, minta ekologišku maistu ir neorganinėmis medžiagomis.

Pagal maistinių medžiagų įsisavinimo būdą bakterijos skirstomos į autotrofines ir heterotrofines. Heterotrofų egzistavimui ir vystymuisi jie naudoja atliekas, organinį gyvų organizmų skilimą.

Bakterijų atstovai

Biologai nustatė apie 2500 įvairių bakterijų grupių.

Pagal formą jie skirstomi į:

cocci su sferiniais kontūrais;
bacilos - lazdelės pavidalu;
vibrionai su lenkimais;
spirilla - spiralės forma;
streptokokai, sudaryti iš grandinių;
stafilokokai, sudarydami vynuoges primenančius grupes.

Pagal poveikio žmogaus organizmui laipsnį prokariotai gali būti suskirstyti į:

naudingas;
kenksmingas.

Žmonėms pavojingi mikrobai – stafilokokai ir streptokokai, sukeliantys pūlingas ligas.

Naudingos laikomos bifido bakterijos – acidophilus, kurios stimuliuoja imuninę sistemą ir saugo virškinamąjį traktą.

Kaip dauginasi tikros bakterijos

Visų tipų prokariotų dauginimasis vyksta daugiausia dalijantis, po to augant iki pradinio dydžio. Pasiekęs tam tikrą dydį, suaugęs mikroorganizmas skyla į dvi dalis.

Rečiau panašių vienaląsčių organizmų dauginimasis atliekamas pumpuravimo ir konjugacijos būdu. Kai ant pirminio mikroorganizmo atsiranda pumpurų, išauga iki keturių naujų ląstelių, o po to miršta suaugusioji dalis.

Konjugacija laikoma paprasčiausiu seksualiniu procesu vienaląsčiuose organizmuose. Dažniausiai tokiu būdu dauginasi gyvūnų organizmuose gyvenančios bakterijos.

Bakterijų simbiontai

Mikroorganizmai, dalyvaujantys virškinimo procese žmogaus žarnyne, yra puikus simbiontų bakterijų pavyzdys. Simbiozę pirmasis atrado olandų mikrobiologas Martinas Willemas Beijerinckas. 1888 m. jis įrodė abipusiai naudingą vienaląsčių ir ankštinių augalų sugyvenimą.

Gyvendami šaknų sistemoje, simbiontai, valgydami angliavandenius, aprūpina augalą atmosferos azotu. Taigi ankštinės daržovės didina derlingumą nenuskurdindamos dirvos.

Yra žinoma daug sėkmingų simbiotinių pavyzdžių, susijusių su bakterijomis ir:

asmuo;
dumbliai;
nariuotakojai;
jūros gyvūnai.

Mikroskopiniai vienaląsčiai organizmai padeda sistemoms Žmogaus kūnas, skatina valymą Nuotekos, dalyvauti elementų cikle ir dirbti siekiant bendrų tikslų.

Kodėl bakterijos išskiriamos ypatingoje karalystėje

Šie organizmai pasižymi mažiausiu dydžiu, susiformavusio branduolio nebuvimu ir išskirtine struktūra. Todėl, nepaisant išorinio panašumo, jų negalima priskirti eukariotams, turintiems gerai susiformavusį ląstelės branduolį, nuo citoplazmos apribotą membrana.

Dėl visų XX amžiaus savybių mokslininkai juos nustatė kaip atskirą karalystę.

Seniausios bakterijos

Mažiausi vienaląsčiai organizmai laikomi pirmąja gyvybe, atsiradusia Žemėje. Tyrėjai 2016 metais Grenlandijoje aptiko palaidotų melsvadumblių, kurių amžius yra apie 3,7 mlrd.

Kanadoje buvo rasta mikroorganizmų, gyvenusių maždaug prieš 4 milijardus metų, pėdsakai vandenyne.

Bakterijų funkcijos

Biologijoje tarp gyvų organizmų ir buveinės bakterijos atlieka šias funkcijas:

organinių medžiagų perdirbimas į mineralus;
azoto fiksacija.

Žmogaus gyvenime vaidina vienaląsčiai mikroorganizmai svarbus vaidmuo nuo pirmos gimimo akimirkos. Jie užtikrina subalansuotą žarnyno mikroflorą, veikia imuninę sistemą, palaiko vandens ir druskos balansą.

bakterijų saugojimo medžiaga

Atsarginės maisto medžiagos prokariotuose kaupiasi citoplazmoje. Jų kaupimasis vyksta palankiomis sąlygomis ir suvartojamas bado laikotarpiu.

Bakterijų rezervinės medžiagos apima:

polisacharidai;
lipidai;
polipeptidai;
polifosfatai;
sieros nuosėdos.

Pagrindinė bakterijų savybė

Branduolio funkciją prokariotuose atlieka nukleoidas.

Todėl pagrindinė bakterijų savybė – paveldimos medžiagos koncentracija vienoje chromosomoje.

Kodėl bakterijų karalystės atstovai priskiriami prokariotams?

Susiformavusio branduolio nebuvimas buvo priežastis, dėl kurios bakterijos buvo klasifikuojamos kaip prokariotiniai organizmai.

Kaip bakterijos toleruoja nepalankias sąlygas

Mikroskopiniai prokariotai sugeba ilgas laikas ištveria nepalankias sąlygas, virsta ginčais. Ląstelė praranda vandenį, žymiai sumažėja tūris ir pasikeičia forma.

Sporos tampa nejautrios mechaniniam, temperatūros ir cheminiam poveikiui. Taip išsaugoma gyvybingumo savybė ir vykdomas efektyvus perkėlimas.

Išvada

Bakterijos yra seniausia gyvybės forma Žemėje, žinoma dar gerokai prieš žmogaus atsiradimą. Jų yra visur: aplinkiniame ore, vandenyje, paviršiniame žemės plutos sluoksnyje. Augalai, gyvūnai ir žmonės tarnauja kaip buveinės.

Aktyvūs vienaląsčių organizmų tyrimai prasidėjo XIX amžiuje ir tęsiasi iki šiol. Šie organizmai yra pagrindinė dalis Kasdienybėžmonių ir turi tiesioginės įtakos žmogaus egzistencijai.

Bakterijos yra mažiausi gyvi organizmai, gyvenantys mūsų planetoje. Ko neturi mažos bakterijos? Įspūdingas dydis. Be mikroskopo jų neįmanoma pastebėti, tačiau jų noras gyventi išties nuostabus. Jau vien tai, kad bakterijos, esant palankioms sąlygoms, gali išlikti „mieguistame miege“ šimtus metų, yra pagarba. Kokios struktūrinės savybės padeda šiems trupiniams taip ilgai gyventi?

Pagrindinės bakterinės ląstelės struktūros ypatybės

Prokariotus mokslininkai identifikavo kaip atskirą karalystę dėl to, kad jie turi specifinę ląstelių struktūrą. Jie apima:

bakterijos;
melsvadumbliai;
riketsija;
mikoplazmos.

Aiškiai apibrėžtų branduolinių sienų nebuvimas yra pagrindinis prokariotų karalystės atstovų bruožas. Todėl genetinės informacijos centras yra viena apskrita DNR molekulė, kuri yra prijungta prie ląstelės membranos.

Ko dar trūksta bakterijų ląstelių struktūroje?

Branduolinis apvalkalas.
Mitochondrijos.
Plastidas.
Ribosominė DNR.
Endoplazminis Tinklelis.
Golgi kompleksas.

Tačiau visų šių komponentų nebuvimas netrukdo visur esantiems mikroorganizmams būti natūralios medžiagų apykaitos centre. Jie fiksuoja azotą, sukelia rūgimą, oksiduoja neorganines medžiagas.

Patikima apsauga

Gamta pasirūpino, kad kūdikiai būtų apsaugoti: išorėje bakterijų ląstelė yra apsupta tankiu apvalkalu. Ląstelės sienelė gali laisvai vykdyti medžiagų apykaitą. Jis praleidžia maistines medžiagas ir pašalina atliekas.

Apvalkalas nustato bakterijos kūno formą:

sferiniai kokosai;
lenkti vibrionai;
lazdelės formos bacilos;
spirilla.

Kad apsaugotų nuo išsausėjimo, aplink ląstelės sienelę susidaro kapsulė, kurią sudaro tankus gleivių sluoksnis. Kapsulės sienelių storis gali kelis kartus viršyti bakterinės ląstelės skersmenį. Sienelių tankis skiriasi priklausomai nuo aplinkos sąlygų, į kurias patenka bakterija.

Genetinis fondas yra saugus

Bakterijos neturi aiškiai apibrėžto branduolio, kuriame būtų DNR. Tačiau tai nereiškia, kad mikroorganizmų, neturinčių branduolio apvalkalo, genetinė informacija yra chaotiška. Gijos pavidalo dviguba DNR spiralė yra išdėstyta tvarkingoje ritėje ląstelės centre.

DNR molekulėse yra paveldima medžiaga, kuri yra mikroorganizmų dauginimosi procesų pradžios centras. Be to, bakterijos, kaip siena, yra aprūpintos specialia apsaugos sistema, kuri padeda atremti viruso DNR atakas. Antivirusinė sistema padeda nugalėti svetimą DNR, tačiau savoji nepažeidžiama.

Dėl paveldimos informacijos, kuri yra įrašyta į DNR, bakterijos dauginasi. Mikroorganizmai dauginasi dalijantis. Greitis, kuriuo šie trupiniai sugeba dalytis, yra įspūdingi: kas 20 minučių jų skaičius padvigubėja! Palankiomis sąlygomis jie sugeba suformuoti ištisas kolonijas, tačiau maistinių medžiagų trūkumas neigiamai veikia bakterijų skaičiaus didėjimą.

Kuo užpildyta ląstelė?

Bakterijų citoplazma yra maistinių medžiagų sandėlis. Tai tiršta medžiaga, turinti ribosomų. Po mikroskopu citoplazmoje galima išskirti organinių ir mineralinių medžiagų sankaupas.

Priklausomai nuo bakterijų funkcionalumo, ląstelių ribosomų skaičius gali siekti dešimtis tūkstančių. Ribosomos turi specifinę formą, kurių sienelės neturi jokios simetrijos ir siekia 30 nm skersmenį.

Ribosomos savo pavadinimą gavo iš ribonukleino rūgščių (RNR). Dauginimosi metu būtent ribosomos atkuria DNR įrašytą genetinę informaciją.

Ribosomos tapo centru, kuris vadovauja baltymų biosintezės procesui. Biosintezės metu neorganinės medžiagos virsta biologiškai aktyviomis. Procesas vyksta 4 etapais:

Transkripcija. Ribonukleorūgštys susidaro iš dvigubų DNR grandžių.
Transportas. Sukurtos RNR perneša aminorūgštis į ribosomas kaip šaltinio medžiaga baltymų sintezei.
Transliacija. Ribosomos nuskaito informaciją ir sukuria polipeptidines grandines.
Baltymų susidarymas.

Mokslininkai dar nėra išsamiai ištyrę bakterijų ląstelių ribosomų struktūros ir funkcionalumo. Visa jų struktūra dar nėra žinoma. Tolesnis darbas ribosomų tyrimų srityje suteiks išsamų vaizdą apie tai, kaip veikia molekulinė baltymų sintezės mašina.

Ko nepateikiama bakterijų ląstelėje

Skirtingai nuo kitų gyvų organizmų, bakterijų ląstelių struktūra nenumato daugelio ląstelių struktūros. Tačiau jų citoplazmoje yra organelių, kurios sėkmingai atlieka mitochondrijų ar Golgi komplekso funkcijas.

Eukariotuose yra daug mitochondrijų. Jie sudaro apie 25% viso ląstelių tūrio. Mitochondrijos yra atsakingos už energijos gamybą, saugojimą ir paskirstymą. Mitochondrijų DNR yra ciklinės molekulės ir yra sujungtos į specialias grupes.

Mitochondrijų sienelės sudarytos iš dviejų membranų:

išorinis, turintis lygias sienas;
vidinė, iš kurios giliai driekiasi daugybė krislų.

Prokariotai aprūpinti savotiškomis baterijomis, kurios, kaip ir mitochondrijos, aprūpina juos energija. Pavyzdžiui, tokios „mitochondrijos“ mielių ląstelėse elgiasi labai įdomiai. Jiems išgyventi reikia anglies dioksido. Todėl tokiomis sąlygomis, kai CO2 nepakanka, mitochondrijos išnyksta iš audinių.

Po mikroskopu galite pamatyti Golgi aparatą, kuris būdingas tik eukariotams. Pirmą kartą jį nervų ląstelėse atrado italų mokslininkas Camillo Golgi 1898 m. Šis organoidas atlieka valiklio vaidmenį, tai yra, pašalina iš ląstelės visus medžiagų apykaitos produktus.

Golgi aparatas yra disko formos, susidedantis iš tankių membraninių cisternų, sujungtų pūslelėmis.

Golgi aparato funkcijos yra gana įvairios:

dalyvavimas sekrecijos procesuose;
lizosomų susidarymas;
medžiagų apykaitos produktų pristatymas į ląstelės sienelę.

Seniausi Žemės gyventojai tai įtikinamai įrodė, nepaisant daugelio nebuvimo ląstelių organelės jie gana gyvybingi. Gamta suteikė branduoliniams organizmams branduolį, mitochondrijas, Golgi aparatą, tačiau tai visiškai nereiškia, kad mažos bakterijos užleis jiems vietą po saule.

Bakterijos yra vienaląsčiai organizmai, neturintys chlorofilo. Ši mikroorganizmų grupė yra pati gausiausia, gamtoje paplitusi ir gerai ištirta. Tarp bakterijų yra daug patogenų užkrečiamos ligosžmogus ir gyvūnai.

Bakterijų forma ir dydis. Pagal ląstelių formą bakterijos skirstomos į sferines – kokus; lazdelės arba cilindro formos - iš tikrųjų bakterijos; vingiuotas - vibrio ir spirilla. Tarp pagrindinių formų yra pereinamųjų formų. Įvairios bakterijų formos parodytos Fig. vienas.

Kokai (iš graik. coccus – grūdas, uogos) skiriasi priklausomai nuo ląstelių vietos po jų pasidalijimo. Pavieniai kokai vadinami mikrokokiais (1.1 pav.), suporuoti – diplokokais. Jei po pasidalijimo kokai neišsiskiria, o sudaro grandinę, jie vadinami streptokokais (1.3 pav.). Visi šie kokai dalijasi tik vienoje plokštumoje. Dalijant į dvi viena kitai statmenas plokštumas, gali susidaryti keturių kokų deriniai - tetrakokai (1.6 pav.), o dalijant į tris tarpusavyje statmenas plokštumas - sarkinai (iš lot. sarcio - rišti; 1.7 pav.), susidedantys iš 8-16 ląstelės. Jei dalijimasis vyksta be tam tikros eilės, kokos lieka kartu ir suformuoja vynuogių kekes primenančias sankaupas – stafilokokus (1, 2 pav.). Paprastai kokosų dydžiai siekia 1-1,5 mikronų.

Tarp kokų yra įvairių žmogaus ligų sukėlėjų: diplokokai-pneumokokai (1.5 pav.), meyingokokai ir gonokokai (1.4 pav.) sukelia atitinkamai pneumoniją, meningitą ir gonorėją; stafilokokai ir streptokokai yra įvairios pūlingos žmonių ir gyvūnų ligos. Daugelis kokų yra įvairių ertmių ir žmogaus odos gyventojai ir yra plačiai paplitę išorinėje aplinkoje.

Strypo formos bakterijos (iš graikų bakterijos – lazda) turi cilindro formos ir dažniausiai išsidėstę pavieniui (1.8-9 pav.), bet kartais ir poromis (diplobakterijos) arba grandinių pavidalu (streptobakterijos). Lazdelės gali būti tiesios, šiek tiek išlenktos ir verpstės formos; jų matmenys siekia 1-5x0,5-1 µm. Sporų nesudarančios lazdelės vadinamos bakterijomis, o sporas formuojančios – bacilomis (aerobais) ir klostridijomis (anaerobais). Įvairių veiksnių įtakoje gali pasikeisti bakterijų forma ir dydis. Bakterijų gebėjimas keisti savo formą ir dydį vadinamas polimorfizmu.

Tarp bakterijų yra daug infekcinių ligų sukėlėjų: maro, juodligės, bruceliozės, stabligės, dujinės gangrenos, difterijos, žarnyno infekcijų.

Susuktos bakterijų formos atrodo kaip spiralė, susidedanti iš kelių garbanų. Tarp jų išskiriami vibrionai, turintys vieną garbaną (1 pav., 10), ir spirilę su 2-3 garbanomis (1, 11 pav.).

Vibrijos yra šiek tiek išlenktos ląstelės, primenančios kablelį, 1-3 mikronų ilgio, labai judrios dėl ląstelės gale esančios žvynelio. Tarp vibrionų svarbiausias yra choleros sukėlėjas.
Spirilla – tai nekenksmingi mikroorganizmai, gyvenantys nuotekose ar užterštose vandens telkiniuose, pūvančiose šiukšlėse. Tik Spirillum minus sukelia žiurkės įkandimo sodoku ligą žmonėms.

Bakterijų struktūra. Bakterijos ląstelė susideda iš ląstelės sienelės, citoplazminės membranos ir citoplazmos, kurioje yra branduolinė medžiaga, įvairios organelės ir intarpai. Be to, daugelis bakterijų turi kapsulę ir gleivinį sluoksnį, žvynelius ir pilius (2 pav.).

Ląstelių sienelės. Mikrobinę ląstelę nuo aplinkos skiriantis, jos formą lemiantis ir išlaikantis apvalkalas vadinamas ląstelės sienele (3 pav.). Jis pasižymi tvirtumu, elastingumu ir lankstumu. Ląstelės sienelė atlieka gyvybiškai svarbią funkciją: apsaugo ląstelę nuo osmosinės lizės, nes slėgis ląstelės viduje citoplazmoje yra didesnis nei aplinką. Turėdama selektyvų pralaidumą, ląstelės sienelė užtikrina įvairių medžiagų patekimą į ląstelę ir medžiagų apykaitos produktų pašalinimą į išorę. Vanduo, gliukozė, aminorūgštys, riebalų rūgštys su molekulėmis lengvai prasiskverbia pro ląstelės sienelę. mažas dydis. Didesnės organinių medžiagų molekulės negali prasiskverbti į ląstelę, prieš tai nesuskaidžius jų į mažesnes ląstelės išskiriamų fermentų pagalba.

Bakterijų ląstelės sienelė turi sudėtingą struktūrą ir yra sudaryta iš dviejų tipų komponentų. Ląstelės sienelės tvirtumą ir kietumą suteikia mikrofibrilių tinklas, kuris yra panardintas į turinį – matricą. Mikrofibrilės yra glikopeptidai (peptidoglikanai arba mureinai). Glikopeptidų sluoksnis lemia ir palaiko bakterinės ląstelės formą. Gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų ląstelių sienelių struktūra ir cheminė sudėtis skiriasi.

Gramteigiamų bakterijų ląstelės sienelės struktūra yra paprasčiausia. Jo struktūra vienalytė, storesnė (10-15 nm) nei gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelė. Didžiąją ląstelės sienelės dalį sudaro glikopeptidai (iki 90%). Mikrofibrilių tinklas panardinamas į matricą, kurioje yra polisacharidų (iki 90%) ir techo rūgščių. Baltymų paprastai nėra, o lipidai sudaro tik 2,5%. Tačiau kai kurių gramteigiamų bakterijų, tokių kaip korinebakterijos ir mikobakterijos, ląstelės sienelėje yra daug lipidų.

Gramneigiamų bakterijų ląstelių sienelė turi sudėtingą struktūrą ir cheminė sudėtisžymiai skiriasi nuo gramteigiamų bakterijų ląstelių sienelių. Vidinis ląstelės sienelės sluoksnis yra plonas glikopeptidų molekulių maišelis, susidedantis iš vieno arba dviejų molekulinių sluoksnių (2-3 nm). Ant jo yra platus išorinis sluoksnis (7-8 nm) laisvai susikaupusių baltymų molekulių ir fosfolipidų, virš kurio yra trečiasis sluoksnis – lipopolisacharidai. Galima ir kita išorinio ląstelės sienelės sluoksnio struktūra: baltymai ir lipopolisacharidai yra įtraukti į dvigubą fosfolipidų sluoksnį.

Šių bakterijų ląstelės sienelėje yra daug lipidų (iki 25%), baltymų ir polisacharidų.

citoplazminė membrana. Tiesiai po ląstelės sienele yra citoplazminė membrana, kuri yra labai glaudžiai šalia jos (4 pav.). Citoplazminė membrana turi didelę reikšmę ląstelės gyvenime. Jis veikia kaip osmosinis barjeras, koncentruodamas maistines medžiagas ląstelės viduje ir palengvindamas medžiagų apykaitos produktų pašalinimą. Per jį praeina dalelės, turinčios mažas molekules (DNR fragmentai, mažos molekulinės masės baltymai – ekstraląsteliniai fermentai). Citoplazminės membranos baltymai – permeazės atlieka transportavimo – organinių ir neorganinių medžiagų pernešimo į ląstelę – funkciją. Ditoplazminė membrana yra kai kurių ląstelės sudedamųjų dalių biosintezės vieta, dalyvauja bakterijų dalijimosi procesuose. Jos vidiniame paviršiuje yra specialios sritys, prie kurių DNR prisitvirtina jos padvigubėjimo (replikacijos) procese. Membranos augimas užtikrina ląstelės genomo dalijimąsi pasibaigus replikacijos procesui. Aerobinėse bakterijose citoplazminėje membranoje yra elektronų perdavimo grandinė, kuri užtikrina ląstelės energijos mainus.

Citoplazminė membrana yra labai plona (ne daugiau kaip 8-10 nm). Elektroninėse mikrografijose jis matomas kaip dviguba linija, atskirta šviesos tarpu (trijų sluoksnių). Daugiau nei pusę citoplazminės membranos masės sudaro baltymai ir 20-30% – fosfolipidai. Bakterijų citoplazminė membrana turi elementarios biologinės membranos struktūrą – dvigubą fosfolipidų sluoksnį, kurio paviršiuje išsidėstę baltymai.
Esant tam tikram poveikiui bakterijos ląstelei, pavyzdžiui, įdėjus ją į hipertoninį natrio chlorido tirpalą, membrana gali atsiskirti nuo ląstelės sienelės ir tapti aiškiai matoma (žr. 3 pav.).

Citoplazma. Bakterijos ląstelės turinys yra skaidri, šiek tiek klampi skystos konsistencijos medžiaga, kurią riboja citoplazminė membrana. Bakterijų ląstelių citoplazma – tai koloidinė sistema, susidedanti iš vandens, baltymų, riebalų, angliavandenių, įvairių mineralų ir kitų medžiagų, kurių santykiai skiriasi priklausomai nuo bakterijų rūšies ir ląstelės amžiaus.
Bakterijų citoplazmoje yra ląstelės branduolys – nukleoidas, ribosomos, mezosomos, taip pat įvairios atsarginių maistinių medžiagų, pigmentų, riebalų granulės.

Nukleoidas. Sudėtyje yra DNR, kuri yra susijusi su nedideliu kiekiu specifinio pagrindinio baltymo – histono (nukleoproteino) ir yra paveldimos informacijos saugotoja ląstelėje. Skirtingai nuo kitų mikroorganizmų, pavyzdžiui, pirmuonių, branduolių, bakterinis nukleoidas neturi aiškiai apibrėžtos membranos, ribojančios jį nuo likusios citoplazmos dalies (žr. 4 pav.). DNR molekulė pagal schemą, kurią 1953 m. pasiūlė Watsonas ir Crickas, susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių, susuktų viena aplink kitą. spiraliniai laiptai(5 pav.). Tokios dvigubos spiralės išorinį paviršių sudaro cukrus - dezoksiribozė (C), kuri pakaitomis su likučiais fosforo rūgštis(F). Spiralės viduje, statmenai jos ašiai, kaip kopėčių laipteliai, yra plokščios azoto bazių molekulės: purinai - adeninas (A), guaninas (G) ir pirimidinai - timinas (T), citozinas (C). Kiekvienas purinas dėl savo cheminės struktūros būtinai yra prijungtas prie pirimidino, todėl DNR grandinė yra vienodo storio, apie 0,2 nm. DNR molekulė gali būti šimtus milijonų kartų ilgesnė. Pavyzdžiui, bendras E. coli chromosomos ilgis yra 1-1,4 mm Purinai ir pirimidinai yra tarpusavyje susiję vandeniliniais ryšiais, kurie lengvai nutrūksta. Kiekviena azotinė bazė yra prijungta tik prie išorinės grandinės cukraus, dezoksiribozės. Dezoksiribozė, fosfatas ir azoto bazė sudaro vieną DNR monomerą, vadinamą nukleotidu (H). Daugelio bakterijų DNR pasižymi žiedine sandara uždaro žiedo pavidalu. Dauguma prokariotų turi tik vieną bakterinę chromosomą.

Ribosomos. Be DNR, ląstelėje yra antroji nukleino rūgštis – ribonukleino rūgštis (RNR), kuri, skirtingai nei DNR, susideda iš vienos grandinės, turi cukraus ribozę, o ne dezoksiribozę, o uracilą vietoj timino. Didžioji RNR dalis yra prijungta prie baltymų mažų dalelių arba ribosomų, kurios yra baltymų sintezės centrai, pavidalu. Ribosomos sudaro didelius agregatus, vadinamus poliribosomomis arba polisomomis, susidedančias iš 7-8 ar daugiau ribosomų. Ribosomų cheminė sudėtis: 40-60% RNR ir 60-40% baltymų. Bakterijose ribosomos laisvai guli citoplazmoje. Kiekvienoje ląstelėje jų gali būti daugiau nei 100. Be ribosominės RNR (rRNR), bakterijų citoplazmoje randama ir informacinė RNR (mRNR arba mRNR). Ji atlieka genetinės informacijos perdavimo iš DNR į polisomas funkciją. Escherichia coli jis sudaro 2–4% visos RNR. Trečioji ribonukleorūgštis – transportavimas (tRNR) – atlieka baltymų sintezei reikalingų aminorūgščių pernešimo į ribosomas funkciją.

Mezosomos. Kai kuriose bacilose iš citoplazminės membranos atsiranda sferinės, susiraukšlėjusios struktūros, vadinamosios mezosomos. Jų funkcija vis dar nėra visiškai aiški. Galbūt jie dalyvauja ląstelių dalijimosi procese arba redokso procesuose, veikdami kaip mitochondrijos.

Granulės. Bakterijų citoplazmoje yra įvairių granulių, iš kurių daugelyje yra rezervinių maistinių medžiagų. Anglies arba energijos šaltinis yra beazoto organinių medžiagų granulės – polisacharidai, susidedantys iš gliukozės molekulių. Kai kurios granulės sudarytos iš krakmolo ir nudažo mėlyną spalvą su jodu (iogenais arba granulioze), kitose yra glikogeno, o jodu nusidažo rausvai ruda spalva. Sieros bakterijos kaupia sieros lašelius citoplazmoje, kai kurios bakterijos sintetina ir kaupia lipidų inkliuzus, kurie dėl didelio refrakcijos laipsnio matomi smulkių lašelių pavidalu.

Kai kurių mikrobų citoplazmoje yra volutino grūdelių, pirmą kartą aptiktų spiriloje (Spirillum volutans). Tai atsarginės maistinės medžiagos, susidedančios iš neorganinių polifosfatų ir junginių, artimų nukleino rūgštims. Volutinas didelių granulių pavidalu kaupiasi bakterijų citoplazmoje, kai auginamas terpėje, kurioje yra angliavandenių. Volutino grūdeliai, dažyti metileno mėlyna spalva, rodo metachromaziją: mėlyni dažai suteikia jiems ryškiai raudoną spalvą. Kai kuriose bakterijose, pavyzdžiui, korinebakterijose, volutino grūdelių buvimas yra vertinga diagnostinė savybė.

Kapsulė ir gleivinės sluoksnis. Daugelis bakterijų turi difuzinį homogeninį įvairaus storio gleivinį sluoksnį ląstelės sienelės išorėje (žr. 2.1 pav.). Šį sluoksnį galima atskleisti tam tikrais dažymo būdais arba tinkamu apšvietimu.

Kapsulė yra sluoksnis, kuris išlaiko glaudų ryšį su ląstelės sienele ir tarnauja kaip išorinis ląstelės dangalas. Jo storis ribotas, kapsulė aiškiai aptinkama neigiamu dažymu pagal Gins metodą: tamsiame preparato fone matoma raudonai nusidažyta bakterinė ląstelė, apsupta bespalvės kapsulės. Kapsulių storis bakterijose skiriasi: nuo mikrometro frakcijų iki 10 mikronų. Mažesnė nei 0,2 µm kapsulė dažnai vadinama mikrokapsulėmis. Paviršiaus struktūros, tokios kaip kapsulės, yra aprašytos pneumokokų, juodligės, kokliušo, gonorėjos ir kapsulinių bakterijų grupės - Klebsiella. Daugelyje bakterijų rūšių kapsulė atsiranda tik tam tikromis sąlygomis, dažnai nepalankiomis. Juodligės, kokliušo, gonorėjos, pneumokokų sukėlėjai patekę į žmogaus ar gyvūno organizmą suformuoja kapsulę. Šiuo atveju kapsulė atlieka apsauginį vaidmenį, apsaugodama mikrobą nuo antikūnų, fagocitų ir kitų apsauginių organizmo veiksnių poveikio. Kapsulinių bakterijų grupė kapsulę laiko nuolat: tiek žmogaus kūne ir pan., tiek auginant maistinėse terpėse. Kapsulių cheminė sudėtis priklauso nuo bakterijų rūšies. Pagrindiniai kapsulės komponentai yra vanduo (iki 98%) ir polisacharidai. Juodligės bacilų kapsulėje rasta polipeptidų, o streptokoko – baltymo M.

Gleiviniai sluoksniai, susidarantys aplink kai kurių bakterijų paviršių, skiriasi nuo kapsulių laisvesne struktūra, storiu ir galimybe dalinai atsiskirti nuo juos sudariusios ląstelės. Gleivių sluoksnį sudaranti medžiaga dažnai randama maistinėje terpėje, kurioje auginami mikroorganizmai.

Apsauginės kapsulės funkcijos yra įvairios. Kapsulė ne tik apsaugo mikrobą nuo apsauginių makroorganizmo veiksnių poveikio, bet ir apsaugo mikrobą nuo didelio skysčio kiekio patekimo į ląstelę (osmosinio barjero), taip pat nuo išsausėjimo esant nepalankioms aplinkos sąlygoms.

Flagella. Kai kurios bakterijos turi judrumą, o tai atliekama žiuželių pagalba. Žvynelių skaičius ir vieta yra būdingas bakterijų rūšies požymis, naudojamas mikroorganizmams diferencijuoti. Pagal žvynelių vietą ir skaičių išskiriamos bakterijos: vienarūšės, turinčios vieną žvynelį viename iš ląstelės polių; amfitrichas, kurio kiekviename poliuje yra po vieną žvynelį; lophotrichous – su žiuželių ryšuliu viename poliuje (tai apima ir bakterijas, turinčias žiuželių ryšulius abiejuose poliuose), bei peritrichozinės ir, kurių žiogelės išsidėsčiusios visame kūno paviršiuje (6 pav.).

Vėliavos yra plonos, spiralės, siūliškos 12–18 nm storio fibrilės. Žiedyno ilgis gali būti 10 kartų didesnis už pačios bakterijos ilgį. Žulykle nukrypsta nuo specialaus darinio – bazinio kūno, esančio citoplazmoje vidiniame citoplazminės membranos paviršiuje (7 pav.). Bazinis korpusas turi sudėtingą struktūrą, jame yra mechanizmas dviejų žiedinių plokščių pavidalu, kurių sukimasis viena kitos atžvilgiu suteikia žvynelių judėjimą.

Bakterinės žvyneliai yra baltymų gijos, susidedančios iš baltymo flagellino, kurio baltymų monomerai yra sujungti į spiralines grandines, susuktas aplink tuščiavidurį šerdį. Judėdamas žvyneliai sukasi aplink savo ilgąją ašį pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę. Bakterijų judėjimas matomas tiriant jas gyvas pakabinamo arba susmulkinto lašo metodu bei naudojant specialius dažymo būdus šviesos mikroskopu. Kai kurių bakterijų aktyvaus judėjimo greitis su žvyneliais yra labai didelis: per 1 s jos gali įveikti 20 kartų ilgesnį atstumą. Mechaninis pašalinimas praranda bakterijų judrumą, bet netrukdo joms augti ir daugintis.

Gėrė (villi). Tiesioginiai siūliniai dariniai, aptinkami Salmonella, Escherichia, Proteus, vadinami gaureliais, taip pat kutais, fimbrija, blakstiena, pili (8 pav.). Jie gėrė plonesnius nei bakterinės žvyneliai ir trumpesni už juos; susideda iš specialaus pilino baltymo, kurio monomerai, kaip ir žvynelių, išsidėstę spirale. Pili skiriasi skersmeniu ir ilgiu; Pjovimo disko storis gali būti nuo 4–10 iki 35 nm. Pjūklų skaičius vienoje bakterijų ląstelėje gali siekti kelis šimtus. Pili suteikia bakterijoms galimybę prilipti (sulipti) viena prie kitos arba prie substrato, pavyzdžiui, prie žarnyno gleivinės epitelio ląstelių.

Kai kurie piliai, pavyzdžiui, F-villi, atlieka seksualines funkcijas bakterijose. Jie užtikrina paveldimos medžiagos (DNR) pernešimą iš vienos bakterijos ląstelės į kitą, sudarydamos tiltą tarp dviejų ląstelių. Šie gaureliai yra platesni ir ilgesni nei kiti, o gale yra sferinis sustorėjimas.

Ginčai. Kai kurios bakterijos, patekusios į nepalankias egzistavimo sąlygas, organizme suformuoja sporas (endosporas). Endospora yra tarpląstelinis, labai laužomas darinys, atsparus (atsparus) įvairiems žalingi veiksniai išorinė aplinka: džiovinimas, veiksmas aukšta temperatūra, chemikalai ir dezinfekcijos priemonės (9 pav.).

Sporuliacija būdinga daugiausia lazdelės formos bakterijoms: baciloms ir klostridijoms. Tai labai reta kitų tipų bakterijose. Sporos yra sferinės, ovalios arba elipsės formos. Sporos skersmuo dažniausiai lygus ląstelės, kurioje ji susiformavo, skersmeniui arba jį šiek tiek viršija, o sporos ilgis – 1/4-1/3 bakterijos ląstelės ilgio. Dydis ir padėtis bakterijų ląstelėje priklauso nuo bakterijų rūšies, amžiaus ir augimo sąlygų. Sporos gali būti ląstelės centre – centre (9.1 pav.), kaip, pavyzdžiui, juodligės sukėlėjo; arčiau galo - subterminaliai, dujinės gangrenos sukėlėjoje (9.3 pav.); pačioje pabaigoje – galutinai, stabligės ir botulizmo sukėlėjuje (9.2 pav.). Sporos forma ir vieta bakterijos ląstelėje gali būti kai kurių patogenų požymis: pavyzdžiui, stabligės bacila turi apvalią sporą, esančią bakterijos gale ir atrodo kaip būgnelio lazdelė, o botulino bacila taip pat turi ovalią sporą. bakterijos ląstelės galo ir primena teniso raketę. Subrendusios sporos turi sudėtingą struktūrą.

Sporuliacijos procesas vyksta, kai bakterija patenka į nepalankias sąlygas (trūksta maistinių medžiagų, vandens, didelis deguonies kiekis, aukšta ir žema temperatūra ir kt.). Sporuliacija prasideda atsiradus „sporogeninei zonai“: bakterijų ląstelėje susidaro sutankintas plotas, kuriame naudojant ploną pertvarą stebimas branduolinės medžiagos ir dalies citoplazmos atsiskyrimas. Sporai vystantis ir bręstant susidaro jos sienelės, kurių skaičius ir storis skiriasi skirtingi tipai bakterijos (prosporos stadija). Tada prospora sustorėja, sumažėja tūris, virsta subrendusia spora, kurią supa tankus daugiasluoksnis apvalkalas, susidedantis daugiausia iš baltymų, lipidų ir glikopeptidų. Visas sporuliacijos procesas trunka 18-24 val.. Pagal cheminę sudėtį sporos išsiskiria dideliu lipidų ir kalcio druskų kiekiu; sporoje esantis vanduo yra su kitais junginiais susijusios būsenos. Šios sporų savybės lemia didelį jų atsparumą įvairiems veiksniams: virimui, aukštai ir žemai temperatūrai, džiūvimui, ultravioletiniams spinduliams ir kt. Patekusios į palankias egzistavimo sąlygas (maisto medžiagų buvimas, pakankamai drėgmės ir kt. optimali temperatūra) sporos dygsta į vegetatyvinę formą: išsipučia, lukšte atsiranda skylutė, pro kurią ištraukiamas daigas, kuris vėliau virsta pagaliuku. Visas procesas trunka 4-5 valandas.

Vieną ląstelę atitinka tik viena spora, todėl sporuliacija bakterijose nėra susijusi su dauginimosi procesu, kaip grybuose, o yra tik būdas patirti nepalankiomis aplinkos sąlygomis.

Sporas formuojantys mikrobai yra plačiai paplitę dirvožemyje ir ore, ten išlieka dešimtmečius. Tarp jų yra patogeninių rūšių - juodligės bacilų, dujų gangrenos, stabligės ir botulizmo sukėlėjų.

Sferoplastai ir protoplastai. Tam tikromis sąlygomis bakterinė ląstelė gali netekti ląstelės sienelės. Šią sienelę gali sunaikinti veikiant lizocimui arba penicilinui, kuris sutrikdo glikopeptidų sintezę. Bakterijos, kuriose visiškai nėra ląstelės sienelės, vadinamos protoplastais, o jei išsaugomos nedidelės jų dalys – sferoplastais. Šios formacijos yra padengtos plona ir subtilia citoplazmine membrana ir turi sferinę formą. Citoplazminė membrana negali atlaikyti didelio citoplazmos osmosinio slėgio, todėl gyvybingumui palaikyti sferoplastai ir protoplastai dedami į specialiai osmosiškai subalansuotą terpę, kurioje yra 5–20 % sacharozės ir arklio serumo. Tokioje aplinkoje jie laikosi apvali forma, o kai kurios net žievės. Tačiau tokie protoplastai yra nejudrūs dėl mechanizmų, kontroliuojančių žvynelių judėjimą, sutrikimo. Praėjus kuriam laikui po sferoplastų ir protoplastų laikymo sacharozės tirpaluose, jie pradeda irti (lizuoti), o terpėje atsiranda smulkūs grūdeliai ir tuščios pūslelės – protoplastų „šešėliai“. Tam tikromis sąlygomis sferoplastai, iš dalies išlaikydami ląstelės sienelę, gali daugintis tankiose maistinėse terpėse ir pakeisti (sugrįžti) į pradines formas, todėl jie priartėja prie nestabilių B tipo bakterijų L formų.

L formos bakterijos. Iš dalies arba visiškai sunaikinus ląstelių sieneles, daugelio tipų bakterijos gali sudaryti L formas. Pirmą kartą juos atrado Klinebergeris-Nobelis 1935 m. Jų pavadinimas kilęs iš Listerio instituto (L), kuriame jie buvo atrasti, pirmosios raidės.

Bakterijų L formoms būdingas jų panašumas su galvijų pleuropneumonijos grupės (PPLO) mikroorganizmais, kurie šiuo metu priskiriami mikoplazmoms. Tačiau L formos skiriasi nuo mikoplazmų tuo, kad joms trūksta mitybos poreikių, kurių reikalauja mikoplazmos. Genetiškai L formos yra identiškos pirminėms formoms, iš kurių jos yra kilusios. Kai kurios iš jų turi iš dalies išsaugotą ląstelių sienelę (B tipo L formos), todėl gali virsti pirminėmis bakterijų formomis. L formų susidarymas vyksta „veikiant penicilinui, kuris sutrikdo ląstelės sienelės mukopeptidų sintezę. Kartais šios formos atsiranda spontaniškai.

Pagal morfologiją skirtingų tipų bakterijų ir kitų mikroorganizmų (treponemų, mieliagrybių) L formos yra panašios viena į kitą. Tai sferiniai, vakuoliški dariniai, kurių dydis svyruoja nuo 1–8 μm iki mažiausio – 250 nm, galintis, kaip ir virusai, prasiskverbti pro porcelianinių filtrų poras. Tačiau skirtingai nei virusai, L formos gali būti auginamos dirbtinėse maistinėse terpėse, pridedant į jas penicilino, cukraus ir arklio serumo. Kai penicilinas pašalinamas iš tokios aplinkos, L formos (B tipas) vėl virsta. originalios bakterijų formos. Šis procesas vadinamas atkūrimu. Tačiau yra stabilių L-formų bakterijų (A tipo), kurioms sunku arba neįmanoma grįžti į pradinę formą. Šiuo metu gautos L formos Proteus, Escherichia coli, Vibrio cholerae, Brucella, dujinės gangrenos, stabligės ir kitų mikroorganizmų sukėlėjai.

Bakterijos yra labai mažos, neįtikėtinai senovinės ir tam tikru mastu gana paprasti mikroorganizmai. Pagal Šiuolaikinė klasifikacija jie buvo išskirti atskiroje organizmų srityje, o tai rodo reikšmingą skirtumą tarp bakterijų ir kitų gyvybės formų.

Bakterijos yra labiausiai paplitę ir atitinkamai gausiausi gyvi organizmai, jos, be perdėto, yra visur ir puikiai jaučiasi bet kokioje aplinkoje: vandenyje, ore, žemėje, taip pat kitų organizmų viduje. Taigi viename vandens laše jų skaičius gali siekti kelis milijonus, o žmogaus organizme jų yra maždaug dešimčia daugiau nei visų mūsų ląstelių.

Kas yra bakterijos?

Tai mikroskopiniai, daugiausia vienaląsčiai organizmai, kurių pagrindinis skirtumas – ląstelės branduolio nebuvimas. Ląstelės pagrindą, citoplazmą, sudaro ribosomos ir nukleoidas, kuris yra bakterijų genetinė medžiaga. Visa tai nuo išorinio pasaulio atskirta citoplazmine membrana arba plazmolema, kuri savo ruožtu yra padengta ląstelės sienele ir tankesne kapsule. Kai kurios bakterijų rūšys turi išorines žvynelius, jų skaičius ir dydis gali labai skirtis, tačiau paskirtis visada ta pati – jų pagalba bakterijos juda.

Bakterijos ląstelės struktūra ir turinys

Kas yra bakterijos?

Formos ir dydžiai

Įvairių tipų bakterijų formos yra labai įvairios: gali būti apvalios, lazdelės formos, vingiuotos, žvaigždutės, tetraedrinės, kubinės, C arba O formos, taip pat netaisyklingos.

Bakterijų dydis labai skiriasi. Taigi, Mycoplasma mycoides - menkiausio reginio visoje karalystėje jos ilgis siekia 0,1 – 0,25 mikrometro, o didžiausia bakterija Thiomargarita namibiensis siekia 0,75 mm – ją galima pamatyti net plika akimi. Vidutiniškai dydžiai svyruoja nuo 0,5 iki 5 mikronų.

Metabolizmas arba medžiagų apykaita

Energijos ir maistinių medžiagų gavimo klausimais bakterijos yra labai įvairios. Tačiau tuo pat metu gana lengva juos apibendrinti, suskirstant į kelias grupes.

Pagal maistinių medžiagų (anglies) gavimo būdą bakterijos skirstomos į:

autotrofai- organizmai, galintys savarankiškai susintetinti visas gyvybei reikalingas organines medžiagas;
heterotrofai- organizmai, kurie sugeba transformuoti tik paruoštus organinius junginius, todėl reikia kitų organizmų pagalbos, kurie gamintų jiems šias medžiagas.

Energijos gavimo būdu:

fototrofai organizmai, gaminantys energiją fotosintezės būdu
chemotrofai organizmai, gaminantys energiją vesdami įvairius cheminės reakcijos.

Kaip bakterijos dauginasi?

Bakterijų augimas ir dauginimasis yra glaudžiai susiję. Pasiekę tam tikrą dydį, jie pradeda daugintis. Daugumoje bakterijų tipų šis procesas gali vykti itin greitai. Pavyzdžiui, ląstelių dalijimasis gali užtrukti mažiau nei 10 minučių, kol daugės naujų bakterijų geometrinė progresija, nes kiekvienas naujas organizmas dalijasi iš dviejų.

Paryškinkite 3 įvairių tipų veisimas:

padalinys- viena bakterija yra padalinta į dvi absoliučiai genetiškai identiškas.
pumpuriuojantis- motininės bakterijos poliuose susidaro vienas ar keli pumpurai (iki 4), o motininė ląstelė sensta ir miršta.
primityvus seksualinis procesas- dalis motininių ląstelių DNR perduodama dukrai ir atsiranda bakterija su iš esmės nauju genų rinkiniu.

Pirmasis tipas yra labiausiai paplitęs ir greičiausias, paskutinis yra nepaprastai svarbus ne tik bakterijoms, bet ir visam gyvenimui apskritai.

Kalbant apie bakterijas, dažniausiai mes atstovaujame kažką neigiamo. Tačiau apie juos žinome labai mažai. Bakterijų struktūra ir gyvybinė veikla gana primityvi, tačiau, pasak kai kurių mokslininkų, tai patys seniausi Žemės gyventojai, tiek metų neišnykę ir neišnykę. Žmogus naudoja daugybę tokių mikroorganizmų rūšių savo naudai, o kiti yra rimtų ligų ir net epidemijų priežastis. Tačiau kai kurių bakterijų žala kartais nėra proporcinga kitų naudai. Pakalbėkime apie šiuos nuostabius mikroorganizmus ir susipažinkime su jų sandara, fiziologija ir klasifikacija.

Bakterijų karalystė

Tai nebranduoliniai, dažniausiai vienaląsčiai mikroorganizmai. Jų atradimas 1676 m. yra olandų mokslininko A. Leeuwenhoeko, kuris pirmasis mikroskopu pamatė mažytes bakterijas, nuopelnas. Tačiau jų prigimtį, fiziologiją ir vaidmenį žmogaus gyvenime pirmą kartą pradėjo tyrinėti prancūzų chemikas ir mikrobiologas Louisas Pasteuras 1850 m. Bakterijų struktūra buvo pradėta aktyviai tirti atsiradus elektroniniams mikroskopams. Jo ląstelė susideda iš citoplazminės membranos, ribosomos ir nukleotido. Bakterijos DNR yra sutelkta vienoje vietoje (nukleoplazmoje) ir yra plonų siūlų spiralė. Citoplazma yra atskirta nuo ląstelės sienelės citoplazmine membrana, joje yra nukleotidas, įvairios membranos sistemos ir ląstelių inkliuzai. Bakterijos ribosoma susideda iš 60% RNR, likusią dalį sudaro baltymai. Žemiau esančioje nuotraukoje parodyta salmonelių struktūra.

Ląstelės sienelė ir jos komponentai

Bakterijos turi ląstelinę struktūrą. Ląstelės sienelės storis yra apie 20 nm ir, skirtingai nei aukštesni augalai, ji neturi fibrilinės struktūros. Jo tvirtumo suteikia specialus užvalkalas, vadinamas maišeliu. Jį daugiausia sudaro polimerinė medžiaga - mureinas. Jo komponentai (subvienetai) tam tikra seka yra sujungti į specialias poliglikanų grandines. Kartu su trumpais peptidais jie sudaro makromolekulę, panašią į tinklą. Tai yra mureino maišelis.

Judėjimo organai

Šie mikroorganizmai gali aktyviai judėti. Tai atliekama dėl plazmos žvynelių, turinčių spiralinę struktūrą. Bakterijos gali judėti iki 200 mikronų per sekundę greičiu ir apsisukti aplink savo ašį 13 kartų per sekundę. Žvyneliams galimybę judėti suteikia specialus susitraukiantis baltymas – flagellinas (analogiškas raumenų ląstelėse esančiam miozinui).

Jie turi tokius matmenis: ilgis - iki 20 mikronų, skersmuo - 10-20 nm. Kiekvienas žiuželis kyla iš bazinio kūno, kuris yra įterptas į bakterijos ląstelės sienelę. Judėjimo organai gali būti pavieniai arba išsidėstę ištisais ryšuliais, kaip, pavyzdžiui, spirilėje. Žvynelių skaičius gali priklausyti nuo aplinkos sąlygų. Pavyzdžiui, Proteus vulgaris, prastai maitinantis, turi tik dvi subpolines žiuželes, o normaliomis vystymosi sąlygomis jų gali būti nuo 2 iki 50 ryšuliuose.

Mikroorganizmų judėjimas

Bakterijos struktūra (diagrama žemiau) yra tokia, kad ji gali gana aktyviai judėti. Judėjimas daugeliu atvejų atsiranda dėl stūmimo ir daugiausia atliekamas skystoje arba drėgnoje aplinkoje. Priklausomai nuo veikiančio veiksnio, kitaip tariant, išorinio dirgiklio tipo, jis gali būti:

chemotaksis – tai nukreiptas bakterijos judėjimas į maistines medžiagas arba, atvirkščiai, nuo bet kokių toksinų;
aerotaksas – judėjimas link deguonies (aerobuose) arba nuo jo (anaerobuose);
fototaksė - reakcija į šviesą, pasireiškianti judėjimu, būdinga pirmiausia fototrofams;
magnetotaksis – reakcija į magnetinio lauko pokyčius, dėl kai kuriuose mikroorganizmuose esančių specialių dalelių (magnetosomų).

Vienu iš minėtų būdų bakterijos, kurių ląstelių struktūrinės ypatybės leidžia joms judėti, gali sukurti grupes vietose, kuriose optimalias sąlygas savo pragyvenimui. Be žvynelių, kai kurios rūšys turi daugybę plonesnių siūlų – jos vadinamos „fimbrija“ arba „pili“, tačiau jų funkcija dar nėra pakankamai ištirta. Bakterijos, neturinčios specialių žvynelių, gali sklandyti, tačiau pasižymi labai mažu greičiu: apie 250 mikronų per minutę.

Antroji nedidelė bakterijų grupė yra autotrofai. Jie sugeba iš neorganinių medžiagų sintetinti organines medžiagas, gali iš dalies pasisavinti atmosferos anglies dioksidą ir yra chemotrofai. Šios bakterijos cikle užima labai svarbią vietą cheminiai elementai gamtoje.

Taip pat yra dvi tikrų fototrofų grupės. Šios kategorijos bakterijų struktūriniai bruožai yra tai, kad jose yra medžiaga (pigmentas) bakteriochlorofilas, kuris savo prigimtimi yra giminingas augalų chlorofilui, o kadangi joms trūksta II fotosistemos, fotosintezė vyksta be deguonies išsiskyrimo.

Dauginimas dalijant

Pagrindinis dauginimosi būdas – pirminės motininės ląstelės dalijimasis į dvi dalis (amitozė). Pailgintoms formoms tai visada vyksta statmenai išilginei ašiai. Šiuo atveju trumpalaikiai pakinta bakterijos struktūra: nuo ląstelės krašto iki vidurio susidaro skersinė pertvara, išilgai kurios dalijamasi pirminis organizmas. Tai paaiškina senąjį karalystės pavadinimą - Drobyanki. Ląstelės po dalijimosi gali likti sujungtos nestabiliomis, laisvomis grandinėmis.

Tai yra išskirtiniai kai kurių rūšių bakterijų, pavyzdžiui, streptokokų, struktūros bruožai.

Sporuliacija ir lytinis dauginimasis

Antrasis dauginimosi būdas yra sporuliacija. Jis tiesiogiai susijęs su noru prisitaikyti prie nepalankių sąlygų ir yra skirtas jas išgyventi. Kai kuriose lazdelės formos bakterijose sporos susidaro endogeniškai, tai yra ląstelės viduje. Jie labai atsparūs karščiui ir gali būti konservuojami net ilgai verdami. Sporų formavimasis prasideda įvairiomis cheminėmis reakcijomis motininėje ląstelėje, suardant apie 75% visų jos baltymų. Tada įvyksta padalijimas. Tokiu atveju susidaro dvi dukterinės ląstelės. Vienas iš jų (mažesnis) yra padengtas storu apvalkalu, kuris gali užimti iki 50% tūrio - tai yra sporos. Jis išlieka gyvybingas ir pasirengęs dygti 200-300 metų.

Kai kurios rūšys gali lytiškai daugintis. Šis procesas pirmą kartą buvo atrastas 1946 m., kai buvo ištirta Escherichia coli bakterijos ląstelių struktūra. Paaiškėjo, kad galimas dalinis genetinės medžiagos perkėlimas. Tai yra, konjugacijos procese DNR fragmentai perkeliami iš vienos ląstelės (donoro) į kitą (recipientą). Tai atliekama naudojant bakteriofagus arba transformuojant.

Bakterijos struktūra ir jos fiziologijos ypatumai yra tokie, kad in idealios sąlygos dalijimosi procesas vyksta nuolat ir labai greitai (kas 20-30 min.). Tačiau natūralioje aplinkoje jį riboja įvairūs veiksniai ( saulės šviesa, maistinė terpė, temperatūra ir kt.).

Šių mikroorganizmų klasifikacija grindžiama skirtinga bakterijų ląstelės sienelės sandara, kuri lemia anilino dažų išsaugojimą ląstelėje arba jo išplovimą. Tai nustatė H. K. Gramas, o vėliau pagal jo vardą buvo išskirti du dideli mikroorganizmų skyriai, kuriuos aptarsime toliau.

Gramteigiamos bakterijos: struktūros ir gyvybinės veiklos ypatumai

Šie mikroorganizmai turi daugiasluoksnį mureino dangą (30-70% visos sausos ląstelės sienelės masės), dėl kurios anilino dažai neišplaunami iš ląstelių (gramteigiamos bakterijos struktūra schematiškai parodyta nuotrauka viršuje kairėje ir gramneigiama dešinėje). Jų ypatybė ta, kad diaminopimelio rūgštis dažnai pakeičiama lizinu. Baltymų kiekis yra daug mažesnis, o polisacharidų nėra arba jie yra susieti kovalentiniais ryšiais. Visos šio skyriaus bakterijos skirstomos į kelias grupes:

Gram-teigiami kokai. Tai pavienės ląstelės arba grupės iš dviejų, keturių ar daugiau ląstelių (iki 64), kurias kartu laiko celiuliozė. Pagal mitybos tipą tai paprastai yra privalomi arba pasirenkami anaerobai, pavyzdžiui, pieno rūgšties bakterijos iš streptokokų šeimos, tačiau gali būti ir aerobų.
Nesporuojančios lazdelės. Pagal pavadinimą jau galite suprasti bakterinės ląstelės struktūrą. Šiai grupei priklauso anaerobinės arba fakultatyviai aerobinės pieno rūgšties rūšys iš Lactobacillus šeimos.
Sporų formavimo lazdelės. Jiems atstovauja tik viena šeima - Clostridia. Jie yra privalomi anaerobai, galintys gaminti sporas. Daugelis jų sudaro būdingas grandines arba siūlus iš atskirų ląstelių.
Korinemorfiniai mikroorganizmai.Šios grupės bakterijų ląstelės išorinė struktūra gali labai skirtis. Taigi, lazdelės gali tapti klubo formos, trumpos, kokos ar šiek tiek šakotos formos. Jie nesudaro endosporų. Tai yra propiono rūgštis, streptomicetinės bakterijos ir kt.
Mikoplazmos. Jei atkreipiate dėmesį į bakterijos struktūrą (diagrama paveikslėlyje žemiau - rodyklė rodo DNR grandinę), galima pastebėti, kad ji neturi ląstelės sienelės (vietoj jos yra citoplazminė membrana) ir todėl nedažo anilino dažais, todėl pagal Gramo dažymą jo negalima priskirti šiam skyriui. Tačiau naujausių tyrimų duomenimis, mikoplazmos atsirado iš gramteigiamų mikroorganizmų.

Gramneigiamos bakterijos: funkcijos, struktūra

Tokiuose mikroorganizmuose mureino tinklas yra labai plonas, jo dalis visos ląstelės sienelės sausoje masėje yra tik 10%, likusi dalis yra lipoproteinai, lipopolisacharidai ir tt Medžiagos, kurios yra su Gramo dažymu, lengvai išplaunamos. Pagal mitybos tipą gramneigiamos bakterijos yra fototrofai arba chemotrofai, kai kurios rūšys gali fotosintezuoti. Klasifikacija katedros viduje formuojasi, įvairios šeimos sujungiamos į 12 grupių pagal morfologijos, medžiagų apykaitos ir kitus veiksnius.

Bakterijų svarba žmogui

Nepaisant iš pažiūros nepastebimo, bakterijos žmogui yra labai svarbios – tiek teigiamos, tiek neigiamos. Daugelio gamyba maisto produktai neįmanoma be atskirų šios karalystės atstovų dalyvavimo. Bakterijų struktūra ir gyvybinė veikla leidžia gauti daug pieno produktų (sūrių, jogurtų, kefyro ir daug daugiau). Šie mikroorganizmai dalyvauja rūgimo, rūgimo procesuose.

Daugelio rūšių bakterijos yra gyvūnų ir žmonių ligų sukėlėjai, pavyzdžiui, juodligė, stabligė, difterija, tuberkuliozė, maras ir kt. Tačiau tuo pat metu mikroorganizmai dalyvauja įvairiose ligose. pramoninės produkcijos: tai genų inžinerija, antibiotikų, fermentų ir kitų baltymų gavimas, dirbtinis atliekų skaidymas (pvz., nuotekų skaidymas metanu), metalų sodrinimas. Kai kurios bakterijos auga ant substratų, kuriuose gausu naftos produktų, ir tai yra rodiklis ieškant ir plėtojant naujų telkinių.