Vrste bakterija: štetne i korisne. Bakterije - opšte karakteristike

Mnoge bakterije su patogeni koji uzrokuju smrtonosne bolesti kod svojih vlasnika. Milioni ljudi umiru svake godine zbog ovih sićušnih stvorenja. Teško je prepoznati smrtonosne bakterije, jer mnoge od njih izgledaju sasvim bezopasne ako se liječe na vrijeme. Međutim, evo nekih smrtonosnih bakterija koje se nalaze u našem svijetu.

Salmonella

Jedan od smrtonosnih opasnim oblicima salmonela - trbušni tifus. Godišnje od ovog bacila umre do 261 hiljada ljudi (u endemskim područjima). Ovaj bacil se prenosi fecesom i kontaminacijom urina. Neki ljudi mogu biti asimptomatski nosioci salmonele.

Tetanus

Dobra vijest je da je razvijena vakcina protiv tetanusa. U modernim gradovima vjerovatnoća zaraze tetanusom je prilično mala, ali svake godine u svijetu umre 58.000 djece i odraslih koji obole od tetanusa i ne potraže liječenje na vrijeme.

Staphylococcus aureus

Stafilokok je jedna od najvećih grupa bakterija sa 40 podvrsta. Sa malim brojem takvih bakterija, normalan imunološki sistem će moći da se nosi sa njima. Međutim, nedavno su se pojavili mnogi sojevi koji su otporni na antibiotike.

sifilis

Sifilis je uvršten na ovu listu jer se smatra jednom od bolesti koje se najviše oslabljuju i koje je teško dijagnosticirati. Međutim, sifilis se lako liječi u prvoj i drugoj fazi. U trećoj fazi liječenje je prilično problematično, jer bakterije ulaze u mozak.

Pneumokok

Ova bakterija je odgovorna za brojne slučajeve upale pluća širom svijeta i također je vodeći uzročnik bakterijskog meningitisa.

Tuberkuloza

Tuberkuloza vekovima muči svet. U 2007. godini bilo je 13,7 miliona hronično bolesnih pacijenata, 9,3 miliona novih pacijenata i 1,8 miliona slučajeva bliske smrti. Zaražene osobe žive pretežno u zemljama u razvoju. Utvrđeno je da bolest leži u stanju mirovanja kod osobe dugo vremena prije nego što se aktivira.

coli

Virulentni sojevi E. coli mogu uzrokovati gastroenteritis, infekcije urinarnog trakta, meningitis. U rjeđim slučajevima, virulentni sojevi su također odgovorni za hemolitičko-uremijski sindrom (HUS), peritonitis, mastitis, sepsu i gram-negativnu upalu pluća. E. coli se dobro liječi antibioticima, ali i brzo postaje otporna na takav tretman.

Serija "10 činjenica o..." nastavlja članak dr.sc. biol. nauke, glava. Laboratorija za viruse mikroorganizama Instituta za mikrobiologiju Ruske akademije nauka. S. N. Vinogradsky Andrej Letarov.

1. Prve teorije o živoj zarazi koja uzrokuje zarazne bolesti formulirali su različiti autori antike i renesanse (npr. Girolamo Fracastoro, 1478-1553) u vezi prvenstveno s ljudskim bolestima, posebno kugom i kolerom, koje su izazvale razorne epidemije (pandemija kuge 1346-1351 odnijela je više od 25 miliona života - oko trećine stanovništva Evrope). Međutim, prva opisana patogena bakterija bila je Bacillus anthracis- patogen antraks, bolest koja pogađa uglavnom stoku i samo se povremeno prenosi na ljude.
   Ovaj mikrob je izolovan i proučavan Robert Koch 1876. godine. Pored same činjenice o bakterijskoj etiologiji antraksa, u toku ovog rada, Koch je otkrio sposobnost nekih bakterija da formiraju endospore - tijela u mirovanju koja su izuzetno otporna na štetna dejstva, uključujući kratkotrajno ključanje, i sposobna da rastu u normalne vegetativne ćelije odgovarajućih bakterija u povoljnom okruženju (istovremeno sa Kochom, spore su opisane njegovog bivšeg učitelja Ferdinand Cohn, koji je radio na bliskom, ali potpuno sigurnom mikrobu - štapu sijena, Bacillus subtilis).

   

2. Izmišljen je prvi pouzdan način borbe protiv infekcija, uključujući i bakterijske Louis Pasteur i njegove kolege krajem 19. veka. Ovo je vakcinacija. I iako je Pasteurovo najpoznatije dostignuće u ovoj oblasti vakcinacija protiv bjesnila (virusne bolesti), prve vakcine su predložene protiv pileće kolere i antraksa i korištene su u veterinarske svrhe. Zanimljivo, u isto vrijeme, prvi ozbiljni uspjesi u smanjenju mortaliteta od bakterijske infekcije postignuti su pod uticajem drugih Pasteurovih radova - o truleži i bolestima svilenih buba.
   Ove studije su inspirisale engleskog hirurga Joseph Lister o uvođenju asepse i antisepse tokom hirurške operacije, zbog čega je bilo moguće dramatično povećati preživljavanje pacijenata nakon uspješnih intervencija. U isto vrijeme, higijenska praksa s običnim medicinskim postupcima nije se dugo ukorijenila. Da, dr. Ignaz Semmelweis(1818-1861) uspeo je drastično da smanji užasnu (1846 - 18-50%!) smrtnost žena od porodiljske groznice na jednom od akušerskih odeljenja bolnice u Beču, zahtevajući od lekara da dezinfikuju ruke pre pregleda pacijenata. Ali 1850. godine bio je prisiljen napustiti Austriju pod pritiskom svojih kolega, koji nisu htjeli priznati da su mnoge smrti njihovih pacijenata uzrokovane banalnim nespremnošću doktora da peru ruke.

   

3. Ogromna većina mikroba koji nas okružuju nije sposobna uzrokovati bolest (nepatogena). Patogene vrste imaju određeni skup molekularnih adaptacija - faktora patogenosti koji im omogućavaju da uspješno prodru u tijelo i postoje u njemu manje ili više. dugo vrijeme izbjegavanje uništenja imunološki sistem. Faktori patogenosti mogu uključivati ​​mukozne membrane (kapsule) bakterijskih ćelija, proteine ​​vezivanja za tkiva domaćina i bakterijske površinske proteine ​​koji vezuju krvne proteine ​​i tako maskiraju patogena iz ćelija imunog sistema.
   Među faktorima patogenosti su i sistemi molekularne sekrecije koji omogućavaju bakterijama da ubrizgaju neke od svojih proteina u ćelije makroorganizma kako bi se one ponašale na način pogodan za patogena, na primjer, da apsorbuju svoju ćeliju (nakon čega mikrob se umnožava unutrašnje okruženjećelije makroorganizma, kao što to čini, na primjer, uzročnik dizenterije), i mnoge druge adaptacije. Međutim, kada uđe u oslabljeno tijelo i/ili oštećene organe i tkiva, mnoge vrste bakterija koje su potpuno sigurne za zdravi ljudi i životinje takođe mogu izazvati bolest. Na primjer, Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa) - vrlo opasan uzročnik bolničkih, hirurških i nekih drugih infekcija - u prirodi živi uglavnom u vodenim tijelima i ne predstavlja posebnu opasnost za kupače ili potrošače vode.

   

Bakterije su najstarija grupa organizama koja trenutno postoji na Zemlji. Prve bakterije su se vjerovatno pojavile prije više od 3,5 milijardi godina i skoro milijardu godina bile su jedina živa bića na našoj planeti. Budući da su to bili prvi predstavnici divljih životinja, njihovo je tijelo imalo primitivnu strukturu.

S vremenom je njihova struktura postala složenija, ali se i danas bakterije smatraju najprimitivnijim jednoćelijskim organizmima. Zanimljivo je da neke bakterije još uvijek zadržavaju primitivne karakteristike svojih drevnih predaka. Ovo se opaža kod bakterija koje žive u vrelim sumpornim izvorima i anoksičnim muljem na dnu rezervoara.

Većina bakterija je bezbojna. Samo nekoliko je obojeno ljubičastom ili zelene boje. Ali kolonije mnogih bakterija imaju svijetlu boju, što je posljedica oslobađanja obojene tvari u okoliš ili pigmentacije stanica.

Otkrivač svijeta bakterija bio je Anthony Leeuwenhoek, holandski prirodnjak iz 17. stoljeća, koji je prvi stvorio savršeni mikroskop sa lupom koji povećava objekte 160-270 puta.

Bakterije su klasifikovane kao prokariote i odvojene su u posebno carstvo - Bakterije.

oblik tijela

Bakterije su brojni i raznoliki organizmi. Razlikuju se po formi.

naziv bakterije	Oblik bakterija	Slika bakterija
cocci		sferni
Bacillus		u obliku štapa
Vibrio		zakrivljeni zarez
Spirillum		Spiralna
streptokoke		Lanac koka
Staphylococci		Grozdovi koka
diplococci		Dvije okrugle bakterije zatvorene u jednoj sluzavoj kapsuli

Načini transporta

Među bakterijama postoje pokretni i nepokretni oblici. Pokretne se kreću talasastim kontrakcijama ili uz pomoć flagela (uvijenih spiralnih niti), koje se sastoje od posebnog proteina flagelina. Može biti jedna ili više flagela. Kod nekih bakterija se nalaze na jednom kraju ćelije, kod drugih - na dva ili po cijeloj površini.

Ali kretanje je također svojstveno mnogim drugim bakterijama koje nemaju flagele. Dakle, bakterije prekrivene sluzom izvana su sposobne kliziti.

Neke bakterije vode i tla bez flagela imaju plinske vakuole u citoplazmi. U ćeliji može biti 40-60 vakuola. Svaki od njih je ispunjen gasom (verovatno azotom). Regulacijom količine plina u vakuolama, vodene bakterije mogu potonuti u vodeni stupac ili se izdići na njegovu površinu, dok se bakterije u tlu mogu kretati u kapilarama tla.

Stanište

Zbog jednostavnosti organizacije i nepretencioznosti, bakterije su široko rasprostranjene u prirodi. Bakterije se nalaze posvuda: u kapi čak i najčistije izvorske vode, u zrncima zemlje, u vazduhu, na stenama, u polarnim snegovima, pustinjskom pesku, na dnu okeana, u ulju izvučenom iz velikih dubina, pa čak i u vrućim izvorska voda temperature oko 80ºS. Žive na biljkama, plodovima, u raznim životinjama iu ljudima u crijevima, usnoj šupljini, na udovima, na površini tijela.

Bakterije su najmanja i najbrojnija živa bića. Zbog svoje male veličine, lako prodiru u sve pukotine, pukotine, pore. Veoma izdržljiv i prilagodljiv različitim uslovima postojanje. Podnose sušenje, ekstremnu hladnoću, zagrijavanje do 90ºS, bez gubitka vitalnosti.

Praktično ne postoji mjesto na Zemlji gdje se bakterije ne bi našle, ali u različitim količinama. Uslovi života bakterija su različiti. Nekima je potreban kiseonik iz vazduha, drugima ne treba i mogu da žive u okruženju bez kiseonika.

U zraku: bakterije se dižu u gornju atmosferu do 30 km. i više.

Posebno ih je mnogo u zemljištu. Jedan gram zemlje može sadržavati stotine miliona bakterija.

U vodi: u površinskim slojevima vode otvorenih rezervoara. Korisne vodene bakterije mineraliziraju organske ostatke.

U živim organizmima: patogene bakterije ulaze u organizam iz spoljašnje sredine, ali samo pod povoljnim uslovima izazivaju bolest. Simbiotici žive u probavnim organima, pomažu u razgradnji i asimilaciji hrane, sintetiziraju vitamine.

Eksterna struktura

Bakterijska stanica je odjevena u posebnu gustu ljusku - staničnu stijenku, koja obavlja zaštitne i potporne funkcije, a također daje bakteriji trajni, karakterističan oblik. Ćelijski zid bakterije podseća na ljusku biljne ćelije. Propustljiv je: kroz njega hranjive tvari slobodno prolaze u ćeliju, a produkti metabolizma izlaze u okolinu. Često preko ćelijski zid bakterije proizvode dodatni zaštitni sloj sluzi - kapsulu. Debljina kapsule može biti višestruko veća od prečnika same ćelije, ali može biti vrlo mala. Kapsula nije obavezan deo ćelije, formira se u zavisnosti od uslova u koje bakterija ulazi. Čuva bakterije od isušivanja.

Na površini nekih bakterija nalaze se duge flagele (jedna, dvije ili više) ili kratke tanke resice. Dužina flagele može biti višestruko veća od veličine tijela bakterije. Bakterije se kreću uz pomoć flagela i resica.

Unutrašnja struktura

Unutar bakterijske ćelije nalazi se gusta nepokretna citoplazma. Ima slojevitu strukturu, nema vakuola, pa se u samoj supstanci citoplazme nalaze razni proteini (enzimi) i rezervni nutrijenti. Bakterijske ćelije nemaju jezgro. U središnjem dijelu njihovih ćelija koncentrirana je supstanca koja nosi nasljedne informacije. Bakterije, - nukleinska kiselina - DNK. Ali ova supstanca nije uokvirena u jezgru.

Unutrašnja organizacija bakterijske ćelije je složena i ima svoje specifičnosti. Citoplazma je odvojena od ćelijskog zida citoplazmatskom membranom. U citoplazmi, glavna tvar, ili matriks, ribozomi i mala količina membranske strukture, koji obavljaju različite funkcije (analozi mitohondrija, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat). Citoplazma bakterijskih stanica često sadrži granule različitih oblika i veličina. Granule mogu biti sastavljene od spojeva koji služe kao izvor energije i ugljika. Kapljice masti nalaze se iu bakterijskoj ćeliji.

U središnjem dijelu ćelije lokalizirana je nuklearna tvar, DNK, koja nije odvojena od citoplazme membranom. Ovo je analog jezgra - nukleoid. Nukleoid nema membranu, nukleolus i skup hromozoma.

Metode ishrane

Bakterije se posmatraju Različiti putevi ishrana. Među njima su autotrofi i heterotrofi. Autotrofi su organizmi koji mogu samostalno formirati organske tvari za svoju ishranu.

Biljke trebaju dušik, ali same ne mogu apsorbirati dušik iz zraka. Neke bakterije kombinuju molekule dušika u zraku s drugim molekulima, što rezultira tvarima dostupnim biljkama.

Ove bakterije se naseljavaju u stanicama mladih korijena, što dovodi do stvaranja zadebljanja na korijenu, zvanih nodule. Takvi čvorići nastaju na korijenu biljaka iz porodice mahunarki i nekih drugih biljaka.

Korijenje daje bakterijama ugljikohidrate, a bakterije korijenu daju tvari koje sadrže dušik koje biljka može apsorbirati. Njihov odnos je obostrano koristan.

Korijeni biljaka luče mnoge organske tvari (šećere, aminokiseline i druge) kojima se hrane bakterije. Stoga se posebno mnoge bakterije naseljavaju u sloju tla koji okružuje korijenje. Ove bakterije pretvaraju mrtve biljne ostatke u supstance dostupne biljci. Ovaj sloj tla naziva se rizosfera.

Postoji nekoliko hipoteza o prodiranju bakterija kvržica u tkiva korijena:

• putem oštećenja epidermalnog i kortikalnog tkiva;
• kroz korijenske dlačice;
• samo kroz mladu ćelijsku membranu;
• zbog pratećih bakterija koje proizvode pektinolitičke enzime;
• zbog stimulacije sinteze B-indolila sirćetna kiselina od triptofana, koji je uvijek prisutan u korijenskim izlučevinama biljaka.

Proces uvođenja nodulnih bakterija u tkivo korijena sastoji se od dvije faze:

• infekcija korijenskih dlačica;
• proces formiranja čvorova.

U većini slučajeva, invazijska stanica se aktivno umnožava, formira takozvane infektivne niti i već se u obliku takvih niti kreće u biljna tkiva. Nodule bakterije koje su izašle iz niti infekcije nastavljaju da se razmnožavaju u tkivu domaćina.

Ispunjena ćelijama bakterija kvržica koje se brzo razmnožavaju biljne ćelije počinju da se dele. Veza mladog čvorića s korijenom mahunarke ostvaruje se zahvaljujući vaskularno-vlaknastim snopovima. U periodu funkcionisanja čvorovi su obično gusti. Do trenutka ispoljavanja optimalne aktivnosti, čvorići dobijaju ružičastu boju (zbog pigmenta legoglobina). Samo one bakterije koje sadrže legoglobin su sposobne da fiksiraju dušik.

Nodule bakterije stvaraju desetine i stotine kilograma dušičnih gnojiva po hektaru tla.

Metabolizam

Bakterije se međusobno razlikuju po metabolizmu. Za neke to ide uz učešće kiseonika, za druge - bez njegovog učešća.

Većina bakterija se hrani gotovim organskim tvarima. Samo nekoliko njih (plavo-zelene, ili cijanobakterije) u stanju je stvoriti organske tvari od neorganskih. Oni su igrali važnu ulogu u akumulaciji kiseonika u Zemljinoj atmosferi.

Bakterije upijaju tvari izvana, raskidaju svoje molekule, sastavljaju svoju ljusku iz ovih dijelova i nadopunjuju njihov sadržaj (tako rastu) i izbacuju nepotrebne molekule. Školjka i membrana bakterije omogućavaju joj da apsorbira samo prave tvari.

Kada bi ljuska i membrana bakterije bile potpuno nepropusne, nikakve tvari ne bi ušle u ćeliju. Kada bi bili propusni za sve supstance, sadržaj ćelije bi se pomešao sa medijumom – rastvorom u kojem bakterija živi. Za opstanak bakterija potrebna je ljuska koja propušta potrebne tvari, ali ne i one koje nisu potrebne.

Bakterija upija hranljive materije koje se nalaze u njenoj blizini. Šta se dalje događa? Ako se može kretati samostalno (pomicanjem flageluma ili potiskivanjem sluzi natrag), onda se kreće dok ne pronađe potrebne tvari.

Ako se ne može kretati, onda čeka dok mu difuzija (sposobnost molekula jedne tvari da prodiru u gustinu molekula druge tvari) donese potrebne molekule.

Bakterije, zajedno sa drugim grupama mikroorganizama, obavljaju ogroman hemijski posao. Transformacijom različitih spojeva oni dobivaju energiju i hranjive tvari neophodne za njihovu vitalnu aktivnost. Metabolički procesi, načini dobivanja energije i potreba za materijalima za izgradnju tvari njihovog tijela u bakterijama su raznoliki.

Ostale bakterije zadovoljavaju sve potrebe za ugljikom neophodnim za sintezu organskih tvari tijela na račun neorganskih spojeva. Zovu se autotrofi. Autotrofne bakterije mogu sintetizirati organske tvari iz neorganskih. Među njima se razlikuju:

Hemosinteza

Upotreba energije zračenja je najvažniji, ali ne i jedini način stvaranja organske tvari iz ugljičnog dioksida i vode. Poznate su bakterije koje ne koriste sunčevu svetlost kao izvor energije za takvu sintezu, već energiju hemijskih veza koje nastaju u ćelijama organizama tokom oksidacije određenih neorganskih jedinjenja - sumporovodika, sumpora, amonijaka, vodonika, azotne kiseline, jedinjenja gvožđa. gvožđa i mangana. Oni koriste organsku materiju koja se formira upotrebom ove hemijske energije za izgradnju ćelija svog tela. Stoga se ovaj proces naziva kemosinteza.

Najvažnija grupa hemosintetskih mikroorganizama su nitrificirajuće bakterije. Ove bakterije žive u tlu i vrše oksidaciju amonijaka, nastalog pri raspadanju organskih ostataka, do dušične kiseline. Potonji, reagirajući s mineralnim spojevima tla, pretvara se u soli dušične kiseline. Ovaj proces se odvija u dvije faze.

Bakterije željeza pretvaraju željezo u oksid. Formirani željezni hidroksid se taloži i formira takozvanu močvarnu željeznu rudu.

Neki mikroorganizmi postoje zbog oksidacije molekularnog vodonika, čime se osigurava autotrofni način ishrane.

Karakteristična karakteristika vodikovih bakterija je sposobnost prelaska na heterotrofni način života kada su im snabdjeveni organski spojevi i u nedostatku vodika.

Dakle, kemoautotrofi su tipični autotrofi, jer samostalno sintetiziraju potrebna organska jedinjenja iz neorganskih supstanci, a ne uzimaju ih gotove od drugih organizama, poput heterotrofa. Hemoautotrofne bakterije razlikuju se od fototrofnih biljaka po potpunoj nezavisnosti od svjetlosti kao izvora energije.

bakterijska fotosinteza

Neke bakterije sumpora koje sadrže pigment (ljubičasta, zelena), koje sadrže specifične pigmente - bakteriohlorofile, u stanju su apsorbirati sunčevu energiju, uz pomoć koje se sumporovodik cijepa u njihovim organizmima i daje atome vodika za obnavljanje odgovarajućih spojeva. Ovaj proces ima mnogo zajedničkog s fotosintezom i razlikuje se samo po tome što je kod ljubičastih i zelenih bakterija sumporovodik (povremeno karboksilne kiseline) donor vodika, a kod zelenih biljaka voda. U tim i drugima, cijepanje i prijenos vodika se vrši zahvaljujući energiji apsorbiranih sunčevih zraka.

Takva bakterijska fotosinteza, koja se odvija bez oslobađanja kisika, naziva se fotoredukcija. Fotoredukcija ugljičnog dioksida povezana je s prijenosom vodika ne iz vode, već iz vodonik sulfida:

6CO 2 + 12H 2 S + hv → C6H 12 O 6 + 12S \u003d 6H 2 O

Biološki značaj kemosinteze i bakterijske fotosinteze na planetarnoj skali je relativno mali. Samo hemosintetske bakterije igraju značajnu ulogu u ciklusu sumpora u prirodi. se apsorbuje zelene biljke u obliku soli sumporne kiseline, sumpor se reducira i dio je proteinskih molekula. Nadalje, tijekom uništavanja mrtvih biljnih i životinjskih ostataka od strane truležnih bakterija, sumpor se oslobađa u obliku sumporovodika, kojeg bakterije sumpora oksidiraju u slobodni sumpor (ili sumpornu kiselinu), koji stvara sulfite dostupne biljkama u tlu. Hemo- i fotoautotrofne bakterije su neophodne u ciklusu azota i sumpora.

sporulacija

Spore se formiraju unutar bakterijske ćelije. U procesu stvaranja spora, bakterijska ćelija prolazi kroz niz biohemijskih procesa. Količina slobodne vode u njemu se smanjuje, enzimska aktivnost se smanjuje. Ovo osigurava otpornost spora na nepovoljne uslove okoline ( visoke temperature, visoka koncentracija soli, sušenje itd.). Formiranje spora je karakteristično za samo malu grupu bakterija.

Sporovi nisu obavezna faza životni ciklus bakterije. Sporulacija počinje tek nedostatkom nutrijenata ili nakupljanjem metaboličkih proizvoda. Bakterije u obliku spora mogu ostati u stanju mirovanja dugo vremena. Bakterijske spore izdržavaju dugotrajno ključanje i veoma dugo zamrzavanje. Kada nastupe povoljni uslovi, spor klija i postaje održiv. Bakterijske spore su adaptacije za preživljavanje u nepovoljnim uslovima.

reprodukcija

Bakterije se razmnožavaju dijeljenjem jedne ćelije na dvije. Postigavši ​​određenu veličinu, bakterija se dijeli na dvije identične bakterije. Tada se svaki od njih počinje hraniti, rasti, dijeliti i tako dalje.

Nakon produljenja ćelije postepeno se formira poprečni septum, a zatim se ćelije kćeri razilaze; kod mnogih bakterija, pod određenim uvjetima, stanice nakon diobe ostaju povezane u karakteristične grupe. U ovom slučaju, ovisno o smjeru ravnine podjele i broju podjela, različite forme. Razmnožavanje pupanjem javlja se u bakterijama kao izuzetak.

Pod povoljnim uslovima, deoba ćelija kod mnogih bakterija se dešava svakih 20-30 minuta. Uz tako brzu reprodukciju, potomci jedne bakterije za 5 dana mogu formirati masu koja može ispuniti sva mora i okeane. Jednostavna računica pokazuje da se dnevno mogu formirati 72 generacije (720.000.000.000.000.000.000 ćelija). Ako se prevede u težinu - 4720 tona. Međutim, to se u prirodi ne događa, jer većina bakterija brzo umire pod utjecajem sunčeve svjetlosti, sušenja, nedostatka hrane, zagrijavanja do 65-100ºS, kao rezultat borbe između vrsta itd.

Bakterija (1), nakon što je apsorbirala dovoljno hrane, povećava se (2) i počinje se pripremati za reprodukciju (ćelijska dioba). Njena DNK (u bakteriji je molekul DNK zatvoren u prsten) udvostručuje se (bakterija proizvodi kopiju ovog molekula). Čini se da su oba molekula DNK (3.4) pričvršćena za bakterijski zid i, kada se izduže, bakterije se razilaze na strane (5.6). Prvo se dijeli nukleotid, a zatim citoplazma.

Nakon divergencije dvaju molekula DNK na bakterijama, pojavljuje se suženje, koje postepeno dijeli tijelo bakterije na dva dijela, od kojih svaki sadrži molekulu DNK (7).

Događa se (kod bacila sijena), dvije bakterije se slijepe, a između njih se formira most (1,2).

DNK se prenosi od jedne bakterije do druge preko skakača (3). Jednom u jednoj bakteriji, molekuli DNK se prepliću, na nekim mjestima se lijepe (4), nakon čega zamjenjuju dijelove (5).

Uloga bakterija u prirodi

Cirkulacija

bakterije - bitna veza opšti ciklus materije u prirodi. Biljke stvaraju složene organske tvari iz ugljičnog dioksida, vode i mineralnih soli tla. Ove tvari se vraćaju u tlo s mrtvim gljivama, biljkama i životinjskim leševima. Bakterije razlažu složene supstance na jednostavne, koje biljke ponovo koriste.

Bakterije uništavaju složenu organsku materiju mrtvih biljaka i životinjskih leševa, izlučevine živih organizama i razne otpadne materije. Hrane se ovim organskim tvarima, saprofitne bakterije raspadanja pretvaraju ih u humus. To su oni redari naše planete. Dakle, bakterije su aktivno uključene u ciklus tvari u prirodi.

formiranje tla

Budući da su bakterije gotovo sveprisutne i pojavljuju se u velikom broju, one u velikoj mjeri određuju razne procese javlja u prirodi. U jesen lišće drveća i grmlja opada, nadzemni izdanci trave odumiru, stare grane otpadaju, a s vremena na vrijeme opadaju debla starih stabala. Sve se to postepeno pretvara u humus. U 1 cm 3. Površinski sloj šumskog tla sadrži stotine miliona saprofitnih bakterija tla nekoliko vrsta. Ove bakterije pretvaraju humus u različite minerale koje korijenje biljaka može apsorbirati iz tla.

Neke bakterije u tlu su u stanju apsorbirati dušik iz zraka, koristeći ga u životnim procesima. Ove bakterije koje fiksiraju dušik žive same ili se nastanjuju u korijenu mahunarki. Prodirući u korijenje mahunarki, ove bakterije uzrokuju rast korijenskih stanica i stvaranje kvržica na njima.

Ove bakterije oslobađaju dušikove spojeve koje biljke koriste. Bakterije dobijaju ugljene hidrate i mineralne soli iz biljaka. Dakle, postoji bliska veza između mahunarke i bakterija kvržica, što je korisno i za jedan i za drugi organizam. Ovaj fenomen se naziva simbioza.

Zahvaljujući simbiozi s bakterijama kvržica, mahunarke obogaćuju tlo dušikom, pomažući u povećanju prinosa.

Rasprostranjenost u prirodi

Mikroorganizmi su sveprisutni. Jedini izuzetak su krateri aktivnih vulkana i mala područja u epicentrima detoniranih atomskih bombi. Ni jedno ni drugo niske temperature Antarktik, ni uzavreli mlazovi gejzira, ni zasićeni rastvori soli u slanim bazenima, ni jaka insolacija planinskih vrhova, ni jako zračenje nuklearnih reaktora ne ometaju postojanje i razvoj mikroflore. Sva živa bića su u stalnoj interakciji s mikroorganizmima, često ne samo njihova skladišta, već i distributeri. Mikroorganizmi su starosjedioci naše planete, aktivno razvijaju najnevjerovatnije prirodne supstrate.

Mikroflora tla

Broj bakterija u tlu je izuzetno velik - stotine miliona i milijarde jedinki u 1 gramu. Ima ih mnogo više u zemljištu nego u vodi i vazduhu. Ukupan broj bakterija u zemljištu varira. Broj bakterija ovisi o vrsti tla, njihovom stanju, dubini slojeva.

Na površini čestica tla mikroorganizmi se nalaze u malim mikrokolonijama (po 20-100 ćelija). Često se razvijaju u debljini ugrušaka organske materije, na živim i umirućim korijenima biljaka, u tankim kapilarima i unutrašnjim grudima.

Mikroflora tla je veoma raznolika. Ovdje se nalaze različite fiziološke grupe bakterija: truležne, nitrifikujuće, azotno-fiksirajuće, sumporne bakterije itd. Među njima su aerobni i anaerobni, sporni i nesporni oblici. Mikroflora je jedan od faktora formiranja tla.

Područje razvoja mikroorganizama u tlu je zona uz korijenje živih biljaka. Zove se rizosfera, a ukupnost mikroorganizama sadržanih u njoj naziva se mikroflora rizosfere.

Mikroflora rezervoara

voda - prirodno okruženje gdje mikroorganizmi rastu u izobilju. Većina njih ulazi u vodu iz tla. Faktor koji određuje broj bakterija u vodi, prisustvo hranjivih tvari u njoj. Najčistije su vode arteških bunara i izvora. Otvoreni rezervoari i rijeke su veoma bogati bakterijama. Najveći broj bakterija nalazi se u površinskim slojevima vode, bliže obali. Sa povećanjem udaljenosti od obale i povećanjem dubine, broj bakterija se smanjuje.

Čista voda sadrži 100-200 bakterija po 1 ml, dok kontaminirana voda sadrži 100-300 hiljada ili više. Mnogo je bakterija u donjem mulju, posebno u površinskom sloju, gdje bakterije stvaraju film. U ovom filmu ima puno sumpornih i željeznih bakterija koje oksidiraju sumporovodik u sumpornu kiselinu i na taj način sprječavaju uginuće ribe. U mulju ima više sporonosnih oblika, dok u vodi preovlađuju oblici koji ne nose spore.

U pogledu sastava vrsta, vodena mikroflora je slična mikroflori tla, ali postoje i specifični oblici. Uništavajući razni otpad koji je pao u vodu, mikroorganizmi postepeno provode takozvano biološko pročišćavanje vode.

Mikroflora vazduha

Mikroflora vazduha je manje brojna od mikroflore zemlje i vode. Bakterije se uzdižu u zrak s prašinom, mogu tamo ostati neko vrijeme, a zatim se talože na površini zemlje i umiru od nedostatka ishrane ili pod uticajem ultraljubičastih zraka. Broj mikroorganizama u vazduhu zavisi od geografskog područja, terena, godišnjeg doba, zagađenosti prašinom itd. Svaka zrnca prašine je nosilac mikroorganizama. Većina bakterija u vazduhu iznad industrijskih preduzeća. Vazduh na selu je čistiji. Najčistiji vazduh je iznad šuma, planina, snežnih prostora. Gornji slojevi vazduha sadrže manje klica. U mikroflori zraka nalazi se mnogo pigmentiranih bakterija koje nose spore koje su otpornije od drugih na ultraljubičaste zrake.

Mikroflora ljudskog organizma

Tijelo osobe, čak i potpuno zdravo, uvijek je nosilac mikroflore. Kada ljudsko tijelo dođe u kontakt sa zrakom i tlom, različiti mikroorganizmi, uključujući patogene (bacile tetanusa, plinsku gangrenu, itd.), talože se na odjeću i kožu. Izloženi dijelovi ljudskog tijela su najčešće kontaminirani. Na rukama se nalaze coli, stafilokoke. U usnoj šupljini postoji preko 100 vrsta mikroba. Usta su svojom temperaturom, vlažnošću, ostacima hranljivih materija odlično okruženje za razvoj mikroorganizama.

Želudac ima kiselu reakciju, pa većina mikroorganizama u njemu umire. Počevši od tanko crijevo reakcija postaje alkalna, tj. povoljno za mikrobe. Mikroflora u debelom crijevu je vrlo raznolika. Svaka odrasla osoba dnevno izluči oko 18 milijardi bakterija sa izmetom, tj. više pojedinaca nego ljudi na planeti.

Unutrašnji organi koji nisu povezani sa spoljašnjom sredinom (mozak, srce, jetra, bešike itd.), obično bez mikroba. Mikrobi ulaze u ove organe samo tokom bolesti.

Bakterije u biciklizmu

Mikroorganizmi općenito, a bakterije posebno igraju važnu ulogu u biološki važnim ciklusima materije na Zemlji, vršeći kemijske transformacije koje su potpuno nedostupne ni biljkama ni životinjama. Organizmi provode različite faze ciklusa elemenata drugačiji tip. Postojanje svake posebne grupe organizama zavisi od hemijske transformacije elemenata koju vrše druge grupe.

ciklus azota

Ciklična transformacija azotnih jedinjenja igra glavnu ulogu u snabdevanju potrebnim oblicima azota različitim organizmima biosfere u smislu nutritivnih potreba. Preko 90% ukupne fiksacije dušika je zbog metaboličke aktivnosti određenih bakterija.

Ciklus ugljenika

Biološka transformacija organskog ugljika u ugljični dioksid, praćena redukcijom molekularnog kisika, zahtijeva zajedničku metaboličku aktivnost različitih mikroorganizama. Mnoge aerobne bakterije provode potpunu oksidaciju organskih tvari. U aerobnim uvjetima, organska jedinjenja se u početku razgrađuju fermentacijom, a krajnji proizvodi organske fermentacije se dalje oksidiraju anaerobnim disanjem ako su prisutni neorganski akceptori vodonika (nitrat, sulfat ili CO2).

Ciklus sumpora

Za žive organizme, sumpor je dostupan uglavnom u obliku rastvorljivih sulfata ili redukovanih organskih jedinjenja sumpora.

Ciklus gvožđa

U nekim rezervoarima slatke vode nalaze se u visoke koncentracije redukovane soli gvožđa. Na takvim mjestima razvija se specifična bakterijska mikroflora – željezne bakterije, koje oksidiraju redukovano željezo. Učestvuju u stvaranju močvarnih željeznih ruda i izvora vode bogatih solima željeza.

Bakterije su najstariji organizmi, pojavili su se prije oko 3,5 milijardi godina u Arheju. Oko 2,5 milijardi godina dominirali su Zemljom, formirajući biosferu, i učestvovali u formiranju atmosfere kiseonika.

Bakterije su jedni od najjednostavnije uređenih živih organizama (osim virusa). Vjeruje se da su oni prvi organizmi koji su se pojavili na Zemlji.

Testovi na temu „Bakterije: struktura i vitalna aktivnost. Uloga bakterija u prirodi, medicini, poljoprivreda i industrija“ za 10-11 razred u pripremi za ispit. Izborni predmet.

Nastavnik biologije MKOU "Srednja škola Kamenskaya"

1. Bakterije su opisane 1676. godine:

A) Robert Hooke

B) Gregor Mendel

B) Anthony van Leeuwenhoek

D) Theodor Schwann

2. Veličine bakterija dosežu:

A) od 0,1 do 10 mikrona

B) od 1 do 10 mikrona

B) manje virusa

D) od 10 do 150 mikrona

3. Šta nije tipično za mezozome:

A) mezozomi su invaginacije plazma membrane u ćeliju

B) može poslužiti kao mjesto za vezivanje DNK tokom replikacije

B) sadrže hidrolitičke enzime

D) enzimi uključeni u respiratorne procese lokalizirani su na njihovoj površini

4. Ćelijski zid bakterija sadrži:

A) celuloza

B) glikogen

B) skrob

D) murein

5. Koja funkcija nije tipična za kapsulu i sluz bakterijske ćelije?

A) učestvuju u formiranju kolonija

B) servirati dodatna zaštita

B) su derivati ​​ćelijskog zida

D) nalazi se izvan plazma membrane

6. Bakterije mogu biti otporne na antibiotike zbog:

A) nema jezgra

B) prisustvo mureina

B) prisustvo plazmida

D) sposobnost formiranja kolonija

7. Kružna DNK molekula bakterija:

A) nalazi se u jezgru

B) sadrži introne i egzone

B) nema introna

D) ne sadrži introne ili egzone

8. 40% mase bakterije mogu biti ribozomi, jer

a) Bakterije se razmnožavaju velikom brzinom

B) mogu formirati kolonije u obliku kuglica, niti, filmova.

B) sadrže nukleoid

D) otporan na antibiotike.

9. Slika pokazuje:

A) stafilokoki

B) streptokoke

B) sarcine

D) vibrioni

10. Šta nije tipično za razmnožavanje bakterija:

A) transformacija i konjugacija

B) transdukcija

B) formiranje spora

D) ćelijska podjela na dva dijela

11. Prema načinu ishrane bakterije su:

A) heterotrofi i hemotrofi

C) heterotrofi, fototrofi i hemotrofi

D) autotrofi i miksotrofi.

12. Karakteristike spirile:

A) su uzročnici sifilisa

B) izazivaju brucelozu kod životinja

C) nisu pronađeni patogeni oblici

D) bakterije u obliku zareza.

13. Spojite cjelinu i dio

A) bakterije mliječne kiseline

B) simbionti bakterija

B) patogeni

D) ne postoje takve bakterije

14.

A) imaju zelene pigmente bakteriohlorofile

B) pretvoriti molekularni dušik u nitrate

C) su u stanju da oksidiraju molekularno

D) koristiti sunčevu svjetlost

D) fotosinteza se odvija u anaerobnim uslovima bez oslobađanja kiseonika

E) oksidirati fero gvožđe u feri

1. Fototrofi

2. Hemotrofi

15. Da li su izjave tačne

1) Fotosinteza se kod fotoautotrofnih bakterija odvija u anaerobnim uvjetima uz oslobađanje kisika.

2) Nitrifikujuće bakterije su u stanju da oksidiraju amonijum u nitrate.

4) Stafilokoki izazivaju trovanje hranom.

5) Diplokoki su uzročnici upale krajnika i šarlaha.

6) Bakterije nemaju citoskelet, aparat za diobu ćelija i membranske organele karakteristične za eukariote.

7) Nodule bakterije fiksiraju molekularni dušik samo u simbiozi sa mahunarkama.

8) U 1 cm 3 tlo sadrži do 400 hiljada bakterija.

9) Smolasti sekreti četinarskih biljaka imaju bakteriostatski učinak.

10) Symbiont bakterije u ljudskom crijevu sintetiziraju vitamine B i vitamin K.

Odgovori: 1-C, 2-A, 3-C, 4-D, 5-D, 6-C, 7-C, 8-A, 9-B, 10-C, 11-C, 12-C, 13-B;

15. Tačno: 2,3,4,6,7,10.

Bakterije su najstariji organizam na zemlji, kao i najjednostavniji po svojoj građi. Sastoji se od samo jedne ćelije, koja se može vidjeti i proučavati samo pod mikroskopom. karakteristična karakteristika bakterija je odsustvo jezgre, zbog čega se bakterije klasificiraju kao prokarioti.

Neke vrste formiraju male grupe ćelija; takvi klasteri mogu biti okruženi kapsulom (omotom). Veličina, oblik i boja bakterija u velikoj mjeri ovise o okolišu.

U pogledu oblika bakterije se dijele na: štapićaste (bacili), sferne (koke) i zavijene (spirile). Postoje i modificirani - kubični, u obliku slova C, u obliku zvijezde. Njihove veličine se kreću od 1 do 10 mikrona. Odvojeni tipovi bakterije se mogu aktivno kretati uz pomoć flagela. Potonji ponekad dvaput premašuju veličinu same bakterije.

Vrste oblika bakterija

Za kretanje bakterije koriste flagele, čiji je broj različit - jedan, par, snop flagela. Lokacija flagela je također različita - na jednoj strani ćelije, sa strane ili ravnomjerno raspoređena po cijeloj ravnini. Također, smatra se da je jedan od načina kretanja klizanje zbog sluzi kojom je prokariot prekriven. Većina ima vakuole unutar citoplazme. Podešavanje kapaciteta gasa u vakuolama pomaže im da se kreću gore ili dole u tečnosti, kao i da se kreću kroz vazdušne kanale tla.

Naučnici su otkrili više od 10 hiljada vrsta bakterija, ali prema pretpostavkama naučnih istraživača, u svijetu ih ima više od milion vrsta. Opće karakteristike bakterija omogućavaju određivanje njihove uloge u biosferi, kao i proučavanje strukture, tipova i klasifikacije bakterijskog carstva.

staništa

Jednostavnost strukture i brzina prilagođavanja uvjetima okoline pomogli su bakterijama da se rašire na širokom području naše planete. Oni postoje posvuda: voda, tlo, zrak, živi organizmi - sve je to najprihvatljivije stanište za prokariote.

Bakterije su pronađene i na južnom polu i u gejzirima. Nalaze se na dnu okeana, kao iu gornjim slojevima Zemljine vazdušne ljuske. Bakterije žive svuda, ali njihov broj zavisi od povoljnih uslova. Na primjer, veliki broj vrsta bakterija živi u otvorenim vodenim tijelima, kao iu tlu.

Strukturne karakteristike

Bakterijska stanica se razlikuje ne samo po tome što nema jezgro, već i po odsustvu mitohondrija i plastida. DNK ovog prokariota nalazi se u posebnoj nuklearnoj zoni i ima oblik nukleoida zatvorenog u prsten. Kod bakterija, ćelijska struktura se sastoji od ćelijskog zida, kapsule, membrane nalik kapsuli, flagela, pilija i citoplazmatske membrane. Unutrašnja struktura razaznaju citoplazmu, granule, mezozome, ribozome, plazmide, inkluzije i nukleoid.

Ćelijski zid bakterije obavlja funkciju odbrane i podrške. Supstance mogu slobodno teći kroz njega zbog propusnosti. Ova ljuska sadrži pektin i hemicelulozu. Neke bakterije luče posebnu sluz koja može pomoći u zaštiti od isušivanja. Sluz formira kapsulu - zajedno sa polisaharidom hemijski sastav. U ovom obliku, bakterija je u stanju tolerirati čak i vrlo visoke temperature. Također obavlja i druge funkcije, na primjer, lijepljenje za bilo koju površinu.

Na površini bakterijske ćelije nalaze se tanke proteinske resice - pili. Može ih biti veliki broj. Pili pomažu ćeliji da prenese genetski materijal, a također osigurava adheziju na druge ćelije.

Ispod ravni zida nalazi se troslojna citoplazmatska membrana. Garantira transport tvari, a također igra značajnu ulogu u stvaranju spora.

Citoplazma bakterija je 75 posto napravljena od vode. Sastav citoplazme:

• ribice;
• mezozomi;
• amino kiseline;
• enzimi;
• pigmenti;
• šećer;
• granule i inkluzije;
• nukleoid.

Metabolizam u prokariota je moguć, kako uz sudjelovanje kisika, tako i bez njega. Većina njih jede već pripremljenu hranu. hranljive materije organskog porijekla. Vrlo malo vrsta je sposobno samih sintetizirati organske tvari iz neorganskih. To su plavo-zelene bakterije i cijanobakterije, koje su imale značajnu ulogu u oblikovanju atmosfere i njenom zasićenju kisikom.

reprodukcija

U uslovima povoljnim za reprodukciju, vrši se pupoljkom ili vegetativno. aseksualna reprodukcija dešava se u sledećem redosledu:

1. Bakterijska ćelija dostiže svoj maksimalni volumen i sadrži potrebnu zalihu hranjivih tvari.
2. Ćelija se produžava, u sredini se pojavljuje pregrada.
3. Unutar ćelije dolazi do podjele nukleotida.
4. DNK glavna i odvojena se razilaze.
5. Ćelija je podijeljena na pola.
6. Preostalo formiranje ćelija kćeri.

Kod ovog načina razmnožavanja nema razmjene genetskih informacija, pa će sve kćeri ćelije biti tačna kopija majke.

Zanimljiviji je proces razmnožavanja bakterija u nepovoljnim uslovima. Naučnici su o sposobnosti bakterija da se seksualno razmnožavaju saznali relativno nedavno - 1946. godine. Bakterije nemaju podelu na ženske i zametne ćelije. Ali imaju drugačiji DNK. Dvije takve ćelije, kada se približavaju jedna drugoj, formiraju kanal za prijenos DNK, dolazi do izmjene mjesta - rekombinacije. Proces je prilično dug, a rezultat su dvije potpuno nove osobe.

Većinu bakterija je vrlo teško vidjeti pod mikroskopom jer nemaju svoju boju. Nekoliko sorti je ljubičasto ili zeleno zbog sadržaja bakteriohlorofila i bakteriopurpurina. Iako ako uzmemo u obzir neke kolonije bakterija, postaje jasno da one ispuštaju obojene tvari u okoliš i dobivaju svijetlu boju. Da bi se detaljnije proučavali prokarioti, oni se boje.

Klasifikacija

Klasifikacija bakterija može se zasnivati ​​na pokazateljima kao što su:

• Forma
• način putovanja;
• način dobijanja energije;
• otpadni proizvodi;
• stepen opasnosti.

Bakterije simbiontižive u partnerstvu sa drugim organizmima.

Bakterije saprofitižive na već mrtvim organizmima, proizvodima i organskom otpadu. Oni doprinose procesima propadanja i fermentacije.

Propadanje čisti prirodu od leševa i drugog otpada organskog porijekla. Bez procesa raspadanja, ne bi postojao ciklus supstanci u prirodi. Koja je uloga bakterija u kruženju materije?

Bakterije propadanja su pomoćnik u procesu cijepanja proteinskih spojeva, kao i masti i drugih spojeva koji sadrže dušik. Nakon teškog hemijska reakcija, razbijaju veze između molekula organskih organizama i hvataju molekule proteina, aminokiselina. Razdvajanjem, molekule oslobađaju amonijak, sumporovodik i druge štetne tvari. Oni su otrovni i mogu izazvati trovanje ljudi i životinja.

Bakterije propadanja se brzo razmnožavaju u povoljnim uslovima za njih. Kako se ne radi samo o korisnim bakterijama, već i o štetnim, kako bi se spriječilo prerano propadanje proizvoda, ljudi su naučili da ih prerađuju: suši, kiseli, so, dim. Svi ovi tretmani ubijaju bakterije i sprječavaju njihovo razmnožavanje.

Fermentacijske bakterije uz pomoć enzima mogu razgraditi ugljikohidrate. Ljudi su primijetili ovu sposobnost u davna vremena i koriste takve bakterije za proizvodnju proizvoda mliječne kiseline, octa i drugih prehrambenih proizvoda do danas.

Bakterije, radeći u sprezi sa drugim organizmima, obavljaju veoma važan hemijski rad. Vrlo je važno znati koje su vrste bakterija i kakvu korist ili štetu donose prirodi.

Značaj u prirodi i za čovjeka

Već je gore navedeno veliki značaj mnoge vrste bakterija (tokom procesa propadanja i razne vrste fermentacija), tj. ispunjenje sanitarne uloge na Zemlji.

Bakterije takođe igraju ogromnu ulogu u ciklusu ugljenika, kiseonika, vodonika, azota, fosfora, sumpora, kalcijuma i drugih elemenata. Mnoge vrste bakterija doprinose aktivnoj fiksaciji atmosferskog dušika i pretvaraju ga u organski oblik, doprinoseći povećanju plodnosti tla. posebno važnost imaju one bakterije koje razgrađuju celulozu, koje su glavni izvor ugljika za vitalnu aktivnost zemljišnih mikroorganizama.

Bakterije koje redukuju sulfate su uključene u stvaranje nafte i sumporovodika u terapijskom blatu, zemljištu i morima. Dakle, sloj vode zasićen hidrogen sulfidom u Crnom moru rezultat je vitalne aktivnosti bakterija koje redukuju sulfat. Aktivnost ovih bakterija u tlu dovodi do stvaranja sode i sode zaslanjivanja tla. Bakterije koje redukuju sulfat pretvaraju hranjive tvari u tlu plantaže riže u oblik koji postaje dostupan korijenu usjeva. Ove bakterije mogu uzrokovati koroziju metalnih podzemnih i podvodnih konstrukcija.

Zahvaljujući vitalnoj aktivnosti bakterija, tlo je oslobođeno mnogih proizvoda i štetnih organizama i bogata vrijednim nutrijentima. Baktericidni preparati se uspješno koriste za suzbijanje mnogih vrsta insekata (kukuruzni svrdla, itd.).

Mnoge vrste bakterija se koriste u razne industrije industrija za proizvodnju acetona, etil i butil alkohola, sirćetne kiseline, enzima, hormona, vitamina, antibiotika, proteinskih i vitaminskih preparata itd.

Bez bakterija su nemogući procesi u štavljenju kože, sušenju listova duhana, pravljenju svile, gume, preradi kakaa, kafe, mokrenja konoplje, lana i drugih ličnih vlakana, kiselog kupusa, tretmana otpadnih voda, ispiranja metala itd.