Tipuri de bacterii: dăunătoare și benefice. Bacteriile - caracteristici generale

Multe bacterii sunt agenți patogeni care provoacă boli fatale la proprietarii lor. Milioane de oameni mor în fiecare an din cauza acestor creaturi minuscule. Este dificil să identifici bacteriile mortale, deoarece multe dintre ele par destul de inofensive dacă tratamentul este început la timp. Cu toate acestea, iată câteva bacterii mortale care se găsesc în lumea noastră.

Salmonella

Una dintre cele mortale forme periculoase salmonella - febra tifoida. Până la 261 de mii de oameni mor din cauza acestui bacil pe an (în zonele endemice). Acest bacil se transmite prin contaminare cu fecale și urină. Unii oameni pot fi purtători asimptomatici de salmonella.

tetanos

Vestea bună este că a fost dezvoltat un vaccin împotriva tetanosului. În orașele moderne, probabilitatea de a prinde tetanos este destul de mică, dar în fiecare an mor 58.000 de copii și adulți în lume care contractează tetanos și nu caută tratament la timp.

Staphylococcus aureus

Staphylococcus este unul dintre cele mai mari grupuri de bacterii cu 40 de subspecii. Cu un număr mic de astfel de bacterii, sistemul imunitar normal va fi capabil să le facă față. Recent, însă, au apărut multe tulpini care sunt rezistente la antibiotice.

Sifilis

Sifilisul a fost inclus în această listă deoarece este considerat una dintre cele mai debilitante și dificil de diagnosticat boli. Cu toate acestea, sifilisul este ușor de tratat în prima și a doua etapă. În a treia etapă, tratamentul este destul de problematic, deoarece bacteriile intră în creier.

Pneumococ

Această bacterie este responsabilă pentru numeroase cazuri de pneumonie în întreaga lume și este, de asemenea, principala cauză a meningitei bacteriene.

Tuberculoză

Tuberculoza a afectat lumea de secole. În 2007, au existat 13,7 milioane de pacienți cu boli cronice, 9,3 milioane de pacienți noi și 1,8 milioane de cazuri aproape de moarte în întreaga lume. Persoanele infectate trăiesc predominant în țările în curs de dezvoltare. S-a stabilit că boala stă latentă la o persoană mult timp înainte de a fi activată.

coli

Tulpinile virulente de E. coli pot provoca gastroenterite, infecții tractului urinar, meningita. În cazuri mai rare, tulpinile virulente sunt, de asemenea, responsabile de sindromul hemolitic uremic (SHU), peritonită, mastită, sepsis și pneumonie gram-negativă. E. coli este bine tratată cu antibiotice, dar devine rapid și rezistentă la un astfel de tratament.

Seria „10 fapte despre...” continuă articolul dr. dr. biol. stiinte, cap. Laboratorul de viruși ai microorganismelor al Institutului de Microbiologie al Academiei Ruse de Științe. S. N. Vinogradsky Andrei Letarov.

1. Primele teorii despre contagiune vie care cauzează boli contagioase au fost formulate de diverși autori ai antichității și ai Renașterii (de exemplu, Girolamo Fracastoro, 1478-1553) în relație în primul rând cu bolile umane, în special ciuma și holera, care au provocat epidemii devastatoare (o pandemie de ciuma din 1346-1351 a adus peste 25 de milioane de vieți - aproximativ o treime din populația Europei). Cu toate acestea, prima bacterie patogenă descrisă a fost Bacillus anthracis- agent patogen antrax, o boală care afectează în principal animalele și se transmite doar ocazional la om.
   Acest microb a fost izolat și studiat Robert Kochîn 1876. Pe lângă faptul însuși etiologia bacteriană a antraxului, în cursul acestei lucrări, Koch a descoperit capacitatea unor bacterii de a forma endospori - corpuri de odihnă care sunt extrem de rezistente la efectele adverse, inclusiv fierberea pe termen scurt și capabile să crescând în celule vegetative normale ale bacteriilor corespunzătoare într-un mediu favorabil (simultan cu Koch, sporii au fost descriși fostul său profesor Ferdinand Cohn, care a lucrat la un microb apropiat, dar complet sigur - un băț de fân, Bacillus subtilis).

   

2. A fost inventat primul mod sigur de a lupta împotriva infecțiilor, inclusiv a celor bacteriene Louis Pasteurşi colegii săi la sfârşitul secolului al XIX-lea. Aceasta este vaccinarea. Și deși cea mai cunoscută realizare a lui Pasteur în acest domeniu este vaccinarea împotriva rabiei (o boală virală), primele vaccinuri au fost propuse împotriva holerei de pui și antraxului și au fost folosite în scopuri veterinare. Interesant, în același timp, primele succese serioase în reducerea mortalității din infecții bacteriene au fost realizate sub influența altor lucrări ale lui Pasteur - despre putrezirea și bolile viermilor de mătase.
   Aceste studii l-au inspirat pe chirurgul englez Joseph Lister asupra introducerii asepsiei şi antisepsiei în timpul operatii chirurgicale, în urma căruia a fost posibilă creșterea dramatică a supraviețuirii pacienților după intervenții de succes. În același timp, practica de igienă cu proceduri medicale obișnuite nu a prins rădăcini mult timp. Da, dr. Ignaz Semmelweis(1818-1861) au reușit să reducă drastic mortalitatea îngrozitoare (în 1846 - 18-50%!) a femeilor din cauza febrei puerperale într-una din secțiile de obstetrică ale unui spital din Viena, necesitând medicilor să-și dezinfecteze mâinile înainte de a examina pacienții. Însă, în 1850, a fost nevoit să părăsească Austria sub presiunea colegilor săi, care nu voiau să admită că multe dintre decesele pacienților lor au fost cauzate de banala lipsă de dorință a medicilor de a se spăla pe mâini.

   

3. Marea majoritate a microbilor care ne înconjoară nu sunt capabili să provoace boli (nepatogene). Speciile patogene au un anumit set de adaptări moleculare - factori de patogenitate care le permit să pătrundă cu succes în organism și să existe în el mai mult sau mai puțin. perioadă lungă de timp evitând distrugerea sistem imunitar. Factorii de patogenitate pot include membranele mucoase (capsule) ale celulelor bacteriene, proteinele de atașare la țesuturile gazdă și proteinele de suprafață bacteriene care leagă proteinele din sânge și astfel maschează agentul patogen din celulele sistemului imunitar.
   De asemenea, printre factorii de patogenitate se numără sisteme de secreție moleculară care permit bacteriilor să injecteze unele dintre proteinele lor în celulele macroorganismului pentru a le face să se comporte într-un mod convenabil agentului patogen, de exemplu, pentru a-și absorbi celula (după care microbul se înmulțește în mediu intern celulele unui macroorganism, la fel ca, de exemplu, agentul cauzal al dizenteriei) și multe alte adaptări. Cu toate acestea, atunci când intră într-un corp slăbit și/sau în organe și țesuturi deteriorate, multe tipuri de bacterii sunt complet sigure pentru oameni sanatosi iar animalele pot provoca, de asemenea, boli. De exemplu, Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa) - un agent cauzal foarte periculos al infecțiilor spitalicești, chirurgicale și a altor infecții - în natură trăiește în principal în corpurile de apă și nu prezintă un pericol deosebit pentru scăldători sau consumatori de apă.

   

Bacteriile sunt cel mai vechi grup de organisme care există în prezent pe Pământ. Primele bacterii au apărut probabil cu mai bine de 3,5 miliarde de ani în urmă și timp de aproape un miliard de ani au fost singurele creaturi vii de pe planeta noastră. Deoarece aceștia au fost primii reprezentanți ai vieții sălbatice, corpul lor avea o structură primitivă.

În timp, structura lor a devenit mai complexă, dar și astăzi bacteriile sunt considerate cele mai primitive organisme unicelulare. Interesant este că unele bacterii păstrează încă trăsăturile primitive ale strămoșilor lor antici. Acest lucru se observă la bacteriile care trăiesc în izvoarele fierbinți cu sulf și în nămolurile anoxice de la fundul rezervoarelor.

Majoritatea bacteriilor sunt incolore. Doar câteva sunt colorate violet sau Culoarea verde. Dar coloniile multor bacterii au o culoare strălucitoare, care se datorează eliberării unei substanțe colorate în mediu sau pigmentării celulelor.

Descoperitorul lumii bacteriilor a fost Anthony Leeuwenhoek, un naturalist olandez al secolului al XVII-lea, care a creat pentru prima dată un microscop perfect cu lupă care mărește obiectele de 160-270 de ori.

Bacteriile sunt clasificate ca procariote și sunt separate într-un regn separat - Bacteriile.

forma corpului

Bacteriile sunt organisme numeroase și diverse. Ele diferă ca formă.

denumirea bacteriei	Forma bacteriilor	Imaginea bacteriilor
coci		sferic
Bacil		în formă de tijă
Vibrio		virgulă curbată
Spirillum		Spirală
streptococi		Lanț de coci
stafilococi		Ciorchini de coci
diplococi		Două bacterii rotunde închise într-o capsulă slimy

Modalitati de transport

Printre bacterii există forme mobile și imobile. Cele mobile se deplasează prin contracții ondulate sau cu ajutorul flagelilor (fire elicoidale răsucite), care constau dintr-o proteină specială flagelină. Pot exista unul sau mai mulți flageli. Ele sunt localizate în unele bacterii la un capăt al celulei, în altele - pe două sau pe toată suprafața.

Dar mișcarea este, de asemenea, inerentă multor alte bacterii care nu au flageli. Deci, bacteriile acoperite cu mucus la exterior sunt capabile să alunece.

Unele bacterii din apă și sol fără flageli au vacuole de gaz în citoplasmă. Într-o celulă pot exista 40-60 de vacuole. Fiecare dintre ele este umplut cu gaz (probabil azot). Prin reglarea cantității de gaz din vacuole, bacteriile acvatice se pot scufunda în coloana de apă sau se pot ridica la suprafața acesteia, în timp ce bacteriile din sol se pot deplasa în capilarele solului.

Habitat

Datorită simplității organizării și lipsei de pretenții, bacteriile sunt larg răspândite în natură. Bacteriile se găsesc peste tot: într-o picătură chiar și din cea mai pură apă de izvor, în grăunte de sol, în aer, pe stânci, în zăpadă polară, nisipuri deșertice, pe fundul oceanului, în ulei extras din adâncimi mari și chiar în fierbinte. apă de izvor cu o temperatură de aproximativ 80ºС. Ei trăiesc pe plante, fructe, la diferite animale și la oameni în intestine, cavitatea bucală, pe membre, pe suprafața corpului.

Bacteriile sunt cele mai mici și mai numeroase viețuitoare. Datorită dimensiunilor mici, pătrund cu ușurință în orice fisuri, crăpături, pori. Foarte rezistent si adaptabil conditii diferite existenţă. Tolerează uscarea, frigul extrem, încălzirea până la 90ºС, fără a-și pierde viabilitatea.

Practic nu există niciun loc pe Pământ unde bacteriile să nu fie găsite, ci în cantități diferite. Condițiile de viață ale bacteriilor sunt variate. Unii dintre ei au nevoie de oxigen din aer, alții nu au nevoie de el și sunt capabili să trăiască într-un mediu fără oxigen.

În aer: bacteriile se ridică în atmosfera superioară până la 30 km. și altele.

Mai ales multe dintre ele în sol. Un gram de sol poate conține sute de milioane de bacterii.

În apă: în straturile de apă de suprafață ale rezervoarelor deschise. Bacteriile acvatice benefice mineralizează reziduurile organice.

În organismele vii: bacteriile patogene pătrund în organism din mediul extern, dar numai în condiții favorabile provoacă boli. Simbiotice trăiesc în organele digestive, ajutând la descompunerea și asimilarea alimentelor, sintetizarea vitaminelor.

Structura externă

Celula bacteriană este îmbrăcată într-o înveliș special dens - peretele celular, care îndeplinește funcții de protecție și de susținere și, de asemenea, conferă bacteriei o formă permanentă, caracteristică. Peretele celular al unei bacterii seamănă cu învelișul unei celule vegetale. Este permeabil: prin ea, nutrienții trec liber în celulă, iar produsele metabolice ies în mediu. Adesea peste perete celular bacteriile produc un strat protector suplimentar de mucus - o capsulă. Grosimea capsulei poate fi de multe ori mai mare decât diametrul celulei în sine, dar poate fi foarte mică. Capsula nu este o parte obligatorie a celulei, se formează în funcție de condițiile în care intră bacteriile. Împiedică bacteriile să nu se usuce.

Pe suprafața unor bacterii există flageli lungi (unul, doi sau mai mulți) sau vilozități scurte și subțiri. Lungimea flagelului poate fi de multe ori mai mare decât dimensiunea corpului bacteriei. Bacteriile se mișcă cu ajutorul flagelilor și vilozităților.

Structura interna

În interiorul celulei bacteriene se află o citoplasmă densă imobilă. Are o structură stratificată, nu există vacuole, astfel încât diferite proteine ​​(enzime) și nutrienți de rezervă se află în însăși substanța citoplasmei. Celulele bacteriene nu au nucleu. În partea centrală a celulelor lor, este concentrată o substanță care poartă informații ereditare. Bacterii, - acid nucleic - ADN. Dar această substanță nu este încadrată în nucleu.

Organizarea internă a unei celule bacteriene este complexă și are propriile sale caracteristici specifice. Citoplasma este separată de peretele celular prin membrana citoplasmatică. În citoplasmă, substanța principală, sau matricea, ribozomi și o cantitate mică structuri membranare, îndeplinind o varietate de funcții (analogi ai mitocondriilor, reticulului endoplasmatic, aparatului Golgi). Citoplasma celulelor bacteriene conține adesea granule de diferite forme și dimensiuni. Granulele pot fi compuse din compuși care servesc ca sursă de energie și carbon. Picături de grăsime se găsesc și în celula bacteriană.

În partea centrală a celulei, substanța nucleară, ADN, este localizată, neseparată de citoplasmă printr-o membrană. Acesta este un analog al nucleului - nucleoidul. Nucleoidul nu are membrană, nucleol și un set de cromozomi.

Metode de nutriție

Se observă bacterii căi diferite nutriție. Printre aceștia se numără autotrofe și heterotrofe. Autotrofele sunt organisme care pot forma independent substanțe organice pentru nutriția lor.

Plantele au nevoie de azot, dar ele însele nu pot absorbi azotul din aer. Unele bacterii combină moleculele de azot din aer cu alte molecule, rezultând substanțe disponibile plantelor.

Aceste bacterii se instalează în celulele rădăcinilor tinere, ceea ce duce la formarea unor îngroșări pe rădăcini, numite noduli. Astfel de noduli se formează pe rădăcinile plantelor din familia leguminoaselor și ale altor plante.

Rădăcinile furnizează bacteriilor carbohidrați, iar bacteriile dau rădăcinilor substanțe care conțin azot care pot fi absorbite de plantă. Relația lor este reciproc avantajoasă.

Rădăcinile plantelor secretă multe substanțe organice (zaharuri, aminoacizi și altele) cu care bacteriile se hrănesc. Prin urmare, în special multe bacterii se instalează în stratul de sol din jurul rădăcinilor. Aceste bacterii transformă reziduurile de plante moarte în substanțe disponibile plantei. Acest strat de sol se numește rizosferă.

Există mai multe ipoteze despre pătrunderea bacteriilor nodulare în țesuturile radiculare:

• prin afectarea țesutului epidermic și cortical;
• prin firele de păr din rădăcină;
• numai prin membrana celulară tânără;
• datorită bacteriilor însoțitoare care produc enzime pectinolitice;
• datorită stimulării sintezei B-indolilului acid acetic din triptofan, care este întotdeauna prezent în secrețiile rădăcinilor plantelor.

Procesul de introducere a bacteriilor nodulare în țesutul radicular constă în două faze:

• infecția firelor de păr din rădăcină;
• procesul de formare a nodulilor.

În cele mai multe cazuri, celula invadatoare se înmulțește activ, formează așa-numitele fire de infecție și deja sub forma unor astfel de fire se deplasează în țesuturile plantei. Bacteriile nodulare care au apărut din firul de infecție continuă să se înmulțească în țesutul gazdă.

Umplut cu celule bacteriene nodulare care se înmulțesc rapid celule vegetaleîncep să se împartă. Legătura unui nodul tânăr cu rădăcina unei plante leguminoase se realizează datorită fasciculelor vascular-fibroase. În perioada de funcționare, nodulii sunt de obicei denși. Până în momentul manifestării activității optime, nodulii capătă o culoare roz (datorită pigmentului de legoglobină). Numai acele bacterii care conțin legoglobină sunt capabile să fixeze azotul.

Bacteriile nodulare creează zeci și sute de kilograme de îngrășăminte cu azot pe hectar de sol.

Metabolism

Bacteriile diferă unele de altele prin metabolism. Pentru unii, merge cu participarea oxigenului, pentru alții - fără participarea acestuia.

Majoritatea bacteriilor se hrănesc cu substanțe organice gata preparate. Doar câteva dintre ele (albastru-verde, sau cianobacteriile) sunt capabile să creeze substanțe organice din cele anorganice. Ele au jucat un rol important în acumularea de oxigen în atmosfera Pământului.

Bacteriile absorb substanțele din exterior, le rup moleculele, își adună învelișul din aceste părți și își reumple conținutul (așa cresc) și aruncă moleculele inutile. Învelișul și membrana bacteriei îi permit să absoarbă numai substanțele potrivite.

Dacă învelișul și membrana bacteriei ar fi complet impermeabile, nicio substanță nu ar intra în celulă. Dacă ar fi permeabile la toate substanțele, conținutul celulei s-ar amesteca cu mediul - soluția în care trăiește bacteria. Pentru supraviețuirea bacteriilor este nevoie de o înveliș care să permită trecerea substanțelor necesare, dar nu și a celor care nu sunt necesare.

Bacteria absoarbe nutrienții care se află în apropierea ei. Ce se întâmplă mai departe? Dacă se poate mișca independent (prin mișcarea flagelului sau împingând mucusul înapoi), atunci se mișcă până când găsește substanțele necesare.

Dacă nu se poate mișca, atunci așteaptă până când difuzia (capacitatea moleculelor unei substanțe de a pătrunde în grosimea moleculelor unei alte substanțe) aduce moleculele necesare la ea.

Bacteriile, împreună cu alte grupuri de microorganisme, efectuează o muncă chimică uriașă. Prin transformarea diverșilor compuși, aceștia primesc energia și nutrienții necesari activității lor vitale. Procesele metabolice, modalitățile de obținere a energiei și nevoia de materiale pentru a construi substanțele organismului lor în bacterii sunt diverse.

Alte bacterii satisfac toate nevoile de carbon necesare sintezei substantelor organice ale organismului in detrimentul compusilor anorganici. Se numesc autotrofi. Bacteriile autotrofe sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice. Printre acestea se disting:

Chemosinteza

Utilizarea energiei radiante este cea mai importantă, dar nu singura modalitate de a crea materie organică din dioxid de carbon și apă. Sunt cunoscute bacterii care nu folosesc lumina solară ca sursă de energie pentru o astfel de sinteză, ci energia legăturilor chimice care apar în celulele organismelor în timpul oxidării anumitor compuși anorganici - hidrogen sulfurat, sulf, amoniac, hidrogen, acid azotic, compuși feroși de fier și mangan. Ei folosesc materia organică formată folosind această energie chimică pentru a construi celulele corpului lor. Prin urmare, acest proces se numește chimiosinteză.

Cel mai important grup de microorganisme chimisintetice sunt bacteriile nitrificatoare. Aceste bacterii trăiesc în sol și efectuează oxidarea amoniacului, format în timpul degradarii reziduurilor organice, la acid azotic. Acesta din urmă, reacționează cu compușii minerali ai solului, se transformă în săruri de acid azotic. Acest proces are loc în două etape.

Bacteriile de fier transformă fierul feros în oxid. Hidroxidul de fier format se depune și formează așa-numitul minereu de fier de mlaștină.

Unele microorganisme există datorită oxidării hidrogenului molecular, oferind astfel un mod autotrof de nutriție.

O trăsătură caracteristică a bacteriilor cu hidrogen este capacitatea de a trece la un stil de viață heterotrof atunci când sunt furnizate cu compuși organici și în absența hidrogenului.

Astfel, chimioautotrofele sunt autotrofe tipice, deoarece sintetizează în mod independent compușii organici necesari din substanțe anorganice și nu îi iau gata preparati din alte organisme, cum ar fi heterotrofele. Bacteriile chimioautotrofe diferă de plantele fototrofe prin independența lor completă față de lumină ca sursă de energie.

fotosinteza bacteriană

Unele bacterii cu sulf care conțin pigment (violet, verde), care conțin pigmenți specifici - bacterioclorofilele, sunt capabile să absoarbă energia solară, cu ajutorul căreia hidrogenul sulfurat este împărțit în organismele lor și dă atomi de hidrogen pentru a restabili compușii corespunzători. Acest proces are multe în comun cu fotosinteza și diferă doar prin aceea că, la bacteriile violet și verzi, hidrogenul sulfurat (ocazional acizi carboxilici) este un donor de hidrogen, iar la plantele verzi este apa. În acelea și altele, scindarea și transferul hidrogenului se realizează datorită energiei razelor solare absorbite.

O astfel de fotosinteză bacteriană, care are loc fără eliberarea de oxigen, se numește fotoreducere. Fotoreducerea dioxidului de carbon este asociată cu transferul de hidrogen nu din apă, ci din hidrogen sulfurat:

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

Semnificația biologică a chimiosintezei și fotosintezei bacteriene la scară planetară este relativ mică. Doar bacteriile chemosintetice joacă un rol semnificativ în ciclul sulfului din natură. fiind absorbit plante verzi sub formă de săruri de acid sulfuric, sulful este redus și face parte din moleculele proteice. În plus, atunci când rămășițele de plante și animale moarte sunt distruse de bacteriile putrefactive, sulful este eliberat sub formă de hidrogen sulfurat, care este oxidat de bacteriile sulfuroase la sulf liber (sau acid sulfuric), care formează sulfiți disponibili pentru plante în sol. Bacteriile chimio- și fotoautotrofe sunt esențiale în ciclul azotului și sulfului.

sporulare

Sporii se formează în interiorul celulei bacteriene. În procesul de formare a sporilor, o celulă bacteriană suferă o serie de procese biochimice. Cantitatea de apă liberă din el scade, activitatea enzimatică scade. Acest lucru asigură rezistența sporilor la condițiile de mediu nefavorabile ( temperatura ridicata, concentrație mare de sare, uscare etc.). Formarea sporilor este caracteristică doar unui grup mic de bacterii.

Litigiile nu sunt o etapă obligatorie ciclu de viață bacterii. Sporularea începe doar cu lipsa nutrienților sau acumularea de produse metabolice. Bacteriile sub formă de spori pot rămâne latente mult timp. Sporii bacterieni rezistă la fierbere prelungită și la înghețare foarte lungă. Când apar condiții favorabile, disputa germinează și devine viabilă. Sporii bacterieni sunt adaptări pentru supraviețuirea în condiții nefavorabile.

reproducere

Bacteriile se reproduc prin împărțirea unei celule în două. După ce a atins o anumită dimensiune, bacteria se împarte în două bacterii identice. Apoi fiecare dintre ei începe să se hrănească, crește, se împarte și așa mai departe.

După alungirea celulei, se formează treptat un sept transversal, iar apoi celulele fiice diverg; în multe bacterii, în anumite condiții, celulele după diviziune rămân conectate în grupuri caracteristice. În acest caz, în funcție de direcția planului de diviziune și de numărul de diviziuni, forme diferite. Reproducerea prin înmugurire are loc în bacterii ca o excepție.

În condiții favorabile, diviziunea celulară în multe bacterii are loc la fiecare 20-30 de minute. Cu o reproducere atât de rapidă, descendenții unei bacterii în 5 zile sunt capabili să formeze o masă care poate umple toate mările și oceanele. Un calcul simplu arată că se pot forma 72 de generații (720.000.000.000.000.000.000 de celule) pe zi. Dacă se traduce în greutate - 4720 de tone. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă în natură, deoarece majoritatea bacteriilor mor rapid sub influența razelor solare, uscării, lipsei hranei, încălzirii până la 65-100ºС, ca urmare a luptei dintre specii etc.

Bacteria (1), după ce a absorbit suficientă hrană, crește în dimensiune (2) și începe să se pregătească pentru reproducere (diviziunea celulară). ADN-ul său (într-o bacterie, molecula de ADN este închisă într-un inel) se dublează (bacteria produce o copie a acestei molecule). Ambele molecule de ADN (3.4) par a fi atașate de peretele bacterian și, atunci când sunt alungite, bacteriile diverg în lateral (5.6). Mai întâi, nucleotida se divide, apoi citoplasma.

După divergența a două molecule de ADN asupra bacteriilor, apare o constricție, care împarte treptat corpul bacteriei în două părți, fiecare dintre acestea conținând o moleculă de ADN (7).

Se întâmplă (în bacilul de fân), două bacterii se lipesc împreună și se formează o punte între ele (1,2).

ADN-ul este transportat de la o bacterie la alta prin jumper (3). Odată ajunse într-o singură bacterie, moleculele de ADN se împletesc, se lipesc împreună în unele locuri (4), după care schimbă secțiuni (5).

Rolul bacteriilor în natură

Circulaţie

Bacterii - legătură esenţială ciclul general al materiei în natură. Plantele creează substanțe organice complexe din dioxid de carbon, apă și săruri minerale din sol. Aceste substanțe revin în sol cu ​​ciuperci moarte, plante și cadavre de animale. Bacteriile descompun substanțele complexe în unele simple, care sunt reutilizate de plante.

Bacteriile distrug materia organică complexă a plantelor moarte și cadavrele animalelor, excrețiile organismelor vii și diverse deșeuri. Hranindu-se cu aceste substante organice, bacteriile saprofite le transforma in humus. Acestea sunt genul de ordonatori ai planetei noastre. Astfel, bacteriile sunt implicate activ în ciclul substanțelor din natură.

formarea solului

Deoarece bacteriile sunt aproape omniprezente și apar în număr mare, ele determină în mare măsură diverse procese care apar în natură. Toamna, frunzele copacilor și arbuștilor cad, lăstarii de iarbă de deasupra solului mor, ramurile bătrâne cad și din când în când trunchiurile copacilor bătrâni cad. Toate acestea se transformă treptat în humus. În 1 cm 3. Stratul de suprafață al solului forestier conține sute de milioane de bacterii saprofite ale solului din mai multe specii. Aceste bacterii transformă humusul în diferite minerale care pot fi absorbite din sol de rădăcinile plantelor.

Unele bacterii din sol sunt capabile să absoarbă azotul din aer, folosindu-l în procesele vieții. Aceste bacterii fixatoare de azot trăiesc pe cont propriu sau își au reședința în rădăcinile plantelor leguminoase. După ce au pătruns în rădăcinile leguminoaselor, aceste bacterii provoacă creșterea celulelor radiculare și formarea de noduli pe ele.

Aceste bacterii eliberează compuși de azot pe care îi folosesc plantele. Bacteriile obțin carbohidrați și săruri minerale din plante. Astfel, există o relație strânsă între planta leguminoasă și bacteriile nodulare, care este utilă atât pentru unul cât și pentru celălalt organism. Acest fenomen se numește simbioză.

Datorită simbiozei lor cu bacteriile nodulare, leguminoasele îmbogățesc solul cu azot, ajutând la creșterea recoltelor.

Distribuția în natură

Microorganismele sunt omniprezente. Singurele excepții sunt craterele vulcanilor activi și zonele mici din epicentrele bombelor atomice detonate. Nici temperaturi scăzute Antarctica, nici jeturile de fierbere ale gheizerelor, nici soluțiile saturate de sare din bazinele de sare, nici insolația puternică a vârfurilor muntilor, nici iradierea severă a reactoarelor nucleare nu interferează cu existența și dezvoltarea microflorei. Toate ființele vii interacționează constant cu microorganismele, fiind adesea nu doar depozitele acestora, ci și distribuitori. Microorganismele sunt nativele planetei noastre, dezvoltând activ cele mai incredibile substraturi naturale.

Microflora solului

Numărul de bacterii din sol este extrem de mare - sute de milioane și miliarde de indivizi într-un gram. Sunt mult mai abundente în sol decât în ​​apă și aer. Numărul total de bacterii din sol variază. Numărul de bacterii depinde de tipul de sol, de starea acestora, de adâncimea straturilor.

Pe suprafața particulelor de sol, microorganismele sunt situate în microcolonii mici (20-100 de celule fiecare). Adesea se dezvoltă în grosimile cheagurilor de materie organică, pe rădăcinile plantelor vii și pe moarte, în capilare subțiri și în interiorul bulgări.

Microflora solului este foarte diversă. Aici se găsesc diferite grupe fiziologice de bacterii: bacterii putrefactive, nitrificante, fixatoare de azot, sulfuroase etc. printre ele se numără aerobe și anaerobe, forme de spori și non-spori. Microflora este unul dintre factorii de formare a solului.

Zona de dezvoltare a microorganismelor în sol este zona adiacentă rădăcinilor plantelor vii. Se numește rizosferă, iar totalitatea microorganismelor conținute în ea se numește microfloră rizosferă.

Microflora rezervoarelor

apa - mediul natural unde microorganismele cresc din abundenţă. Majoritatea intră în apa din sol. Un factor care determină numărul de bacterii din apă, prezența nutrienților în aceasta. Cele mai curate sunt apele fântânilor și izvoarelor arteziene. Rezervoarele deschise și râurile sunt foarte bogate în bacterii. Cel mai mare număr de bacterii se găsește în straturile de suprafață ale apei, mai aproape de țărm. Odată cu creșterea distanței față de coastă și creșterea adâncimii, numărul bacteriilor scade.

Apa pură conține 100-200 de bacterii la 1 ml, în timp ce apa contaminată conține 100-300 de mii sau mai mult. Există multe bacterii în nămolul de jos, în special în stratul de suprafață, unde bacteriile formează o peliculă. Există o mulțime de bacterii cu sulf și fier în acest film, care oxidează hidrogenul sulfurat în acid sulfuric și, prin urmare, împiedică moartea peștilor. Există mai multe forme purtătoare de spori în nămol, în timp ce formele care nu poartă spori predomină în apă.

Din punct de vedere al compoziției speciilor, microflora apei este similară cu microflora solului, dar se găsesc și forme specifice. Distrugând diferite deșeuri care au căzut în apă, microorganismele realizează treptat așa-numita purificare biologică a apei.

Microflora aerului

Microflora aerului este mai puțin numeroasă decât microflora solului și a apei. Bacteriile se ridică în aer cu praf, pot rămâne acolo o vreme, apoi se așează la suprafața pământului și mor din lipsă de nutriție sau sub influența razelor ultraviolete. Numărul de microorganisme din aer depinde de zona geografică, teren, anotimp, poluarea cu praf etc. Fiecare fir de praf este un purtător de microorganisme. Cele mai multe bacterii în aer peste întreprinderile industriale. Aerul din mediul rural este mai curat. Cel mai curat aer este peste păduri, munți, spații înzăpezite. Straturile superioare ale aerului conțin mai puțini germeni. În microflora aerului există multe bacterii pigmentate și purtătoare de spori, care sunt mai rezistente decât altele la razele ultraviolete.

Microflora corpului uman

Corpul unei persoane, chiar și unul complet sănătos, este întotdeauna un purtător de microfloră. Când corpul uman intră în contact cu aerul și solul, o varietate de microorganisme, inclusiv agenți patogeni (bacili tetanici, gangrena gazoasă etc.), se instalează pe îmbrăcăminte și pe piele. Părțile expuse ale corpului uman sunt cel mai frecvent contaminate. Pe mâini se găsesc coli, stafilococi. Există peste 100 de tipuri de microbi în cavitatea bucală. Gura, cu temperatura, umiditatea, reziduurile sale nutritive, este un mediu excelent pentru dezvoltarea microorganismelor.

Stomacul are o reacție acidă, astfel încât cea mai mare parte a microorganismelor din el mor. Incepand cu intestinul subtire reacția devine alcalină, adică favorabil microbilor. Microflora din intestinul gros este foarte diversă. Fiecare adult excretă zilnic aproximativ 18 miliarde de bacterii cu excremente, adică. mai mulți indivizi decât oameni de pe glob.

Organe interne care nu sunt conectate la mediul extern (creier, inimă, ficat, vezică etc.), sunt de obicei lipsite de microbi. Microbii intră în aceste organe numai în timpul bolii.

Bacteriile în ciclism

Microorganismele în general și bacteriile în special joacă un rol important în ciclurile importante din punct de vedere biologic ale materiei de pe Pământ, efectuând transformări chimice care sunt complet inaccesibile fie plantelor, fie animalelor. Diverse etape ale ciclului elementelor sunt efectuate de organisme tip diferit. Existența fiecărui grup separat de organisme depinde de transformarea chimică a elementelor efectuată de alte grupuri.

ciclul azotului

Transformarea ciclică a compușilor azotați joacă un rol primordial în furnizarea formelor necesare de azot diverselor organisme din biosfere în ceea ce privește nevoile nutriționale. Peste 90% din fixarea totală a azotului se datorează activității metabolice a anumitor bacterii.

Ciclul carbonului

Transformarea biologică a carbonului organic în dioxid de carbon, însoțită de reducerea oxigenului molecular, necesită activitatea metabolică comună a diferitelor microorganisme. Multe bacterii aerobe efectuează oxidarea completă a substanțelor organice. În condiții aerobe, compușii organici sunt descompuși inițial prin fermentație, iar produsele finale ale fermentației organice sunt oxidate în continuare prin respirație anaerobă dacă sunt prezenți acceptori anorganici de hidrogen (nitrat, sulfat sau CO2).

Ciclul sulfului

Pentru organismele vii, sulful este disponibil în principal sub formă de sulfați solubili sau compuși organici cu sulf redus.

Ciclul fierului

În unele rezervoare de apă dulce se găsesc în concentratii mari săruri reduse de fier. În astfel de locuri, se dezvoltă o microfloră bacteriană specifică - bacterii de fier, care oxidează fierul redus. Ei participă la formarea minereurilor de fier din mlaștină și a surselor de apă bogate în săruri de fier.

Bacteriile sunt cele mai vechi organisme, apărând în urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în Arhee. Timp de aproximativ 2,5 miliarde de ani, ei au dominat Pământul, formând biosfera și au participat la formarea unei atmosfere de oxigen.

Bacteriile sunt una dintre cele mai simplu organisme vii aranjate (cu excepția virușilor). Se crede că acestea sunt primele organisme care au apărut pe Pământ.

Teste pe tema „Bacterii: structură și activitate vitală. Rolul bacteriilor în natură, medicină, agriculturăși industrie” pentru clasele 10-11 în pregătirea examenului. Curs opțional.

Profesor de biologie MKOU „Școala secundară Kamenskaya”

1. Bacteriile au fost descrise în 1676:

A) Robert Hooke

B) Gregor Mendel

B) Anthony van Leeuwenhoek

D) Theodor Schwann

2. Dimensiunile bacteriilor ajung la:

A) de la 0,1 la 10 microni

B) de la 1 la 10 microni

B) mai puțini viruși

D) de la 10 la 150 microni

3. Ce nu este tipic pentru mezosomi:

A) mezosomii sunt invaginări ale membranei plasmatice în celulă

B) poate servi ca sit pentru atașarea ADN-ului în timpul replicării

B) conţin enzime hidrolitice

D) enzimele implicate în procesele respiratorii sunt localizate pe suprafața lor

4. Peretele celular al bacteriilor conține:

a) celuloza

B) glicogen

B) amidon

D) murein

5. Ce funcție nu este tipică pentru capsula și mucusul unei celule bacteriene?

A) participa la formarea coloniilor

B) servi protectie suplimentara

B) sunt derivați ai peretelui celular

D) situat în afara membranei plasmatice

6. Bacteriile pot fi rezistente la antibiotice din cauza:

A) fără nucleu

B) prezența mureinei

B) prezența plasmidelor

D) capacitatea de a forma colonii

7. Moleculă circulară de ADN a bacteriilor:

A) este în nucleu

B) conține introni și exoni

B) fără introni

D) nu conține introni sau exoni

8. 40% din masa unei bacterii pot fi ribozomi, deoarece

a) Bacteriile se înmulțesc cu o rată mare

B) pot forma colonii sub formă de bile, fire, pelicule.

B) conțin un nucleoid

d) rezistent la antibiotice.

9. Figura arată:

a) stafilococi

B) streptococi

B) sarcine

D) vibrioni

10. Ce nu este tipic pentru reproducerea bacteriilor:

A) transformare și conjugare

B) transducție

B) formarea sporilor

D) diviziunea celulară în două

11. Dupa modul de alimentatie, bacteriile sunt:

A) heterotrofe și chemotrofe

C) heterotrofe, fototrofe și chemotrofe

D) autotrofe și mixotrofe.

12. Caracteristici caracteristice spirilla:

A) sunt agenții cauzali ai sifilisului

B) provoacă bruceloză la animale

C) nu au fost găsite forme patogene

D) bacterii sub formă de virgulă.

13. Potriviți întregul și partea

a) bacterii lactice

B) simbioți bacterii

B) agenți patogeni

D) nu există astfel de bacterii

14.

A) au pigmenți verzi bacterioclorofile

B) transformă azotul molecular în nitrați

C) sunt capabili să oxideze molecular

D) folosiți lumina soarelui

D) fotosinteza are loc în condiții anaerobe fără eliberare de oxigen

E) oxidează fierul feros în feric

1. Fototrofe

2. Chemotrofe

15. Sunt afirmațiile adevărate?

1) Fotosinteza în bacteriile fotoautotrofe are loc în condiții anaerobe cu eliberarea de oxigen.

2) Bacteriile nitrificatoare sunt capabile să oxideze amoniul în nitrați.

4) Stafilococii provoacă toxiinfecții alimentare.

5) Diplococii sunt agenții cauzatori ai amigdalitei și scarlatinei.

6) Bacteriilor le lipsesc citoscheletul, aparatul de diviziune celulară și organelele membranare caracteristice eucariotelor.

7) Bacteriile nodulare fixează azotul molecular numai în simbioză cu plantele leguminoase.

8) În 1 cm 3 solul conține până la 400 de mii de bacterii.

9) Secrețiile rășinoase ale plantelor conifere au efect bacteriostatic.

10) Bacteriile simbionte din intestinul uman sintetizează vitaminele B și vitamina K.

Răspunsuri: 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. Corect: 2,3,4,6,7,10.

Bacteriile sunt cel mai vechi organism de pe pământ, precum și cel mai simplu în structura sa. Este format dintr-o singură celulă, care poate fi văzută și studiată doar la microscop. trăsătură caracteristică bacteriile reprezintă absența unui nucleu, motiv pentru care bacteriile sunt clasificate ca procariote.

Unele specii formează grupuri mici de celule; astfel de grupuri pot fi înconjurate de o capsulă (înveliș). Mărimea, forma și culoarea bacteriilor depind în mare măsură de mediu.

Din punct de vedere al formei, bacteriile se împart în: în formă de baston (bacili), sferice (coci) și contorte (spirila). Există și altele modificate - cubice, în formă de C, în formă de stea. Dimensiunile lor variază de la 1 la 10 microni. Tipuri separate bacteriile se pot mișca activ cu ajutorul flagelilor. Acestea din urmă depășesc uneori de două ori dimensiunea bacteriei în sine.

Tipuri de forme de bacterii

Pentru mișcare, bacteriile folosesc flageli, al căror număr este diferit - unul, o pereche, un mănunchi de flageli. Locația flagelilor este, de asemenea, diferită - pe o parte a celulei, pe părțile laterale sau distribuite uniform pe întregul plan. De asemenea, una dintre căile de mișcare este considerată a fi alunecare din cauza mucusului cu care este acoperit procariota. Majoritatea au vacuole în interiorul citoplasmei. Reglarea capacității gazului din vacuole îi ajută să se deplaseze în sus sau în jos în lichid, precum și să se deplaseze prin canalele de aer ale solului.

Oamenii de știință au descoperit peste 10 mii de soiuri de bacterii, dar, conform presupunerilor cercetătorilor științifici, există peste un milion de specii ale acestora în lume. Caracteristicile generale ale bacteriilor fac posibilă determinarea rolului lor în biosferă, precum și studierea structurii, tipurilor și clasificării regnului bacterian.

habitate

Simplitatea structurii și viteza de adaptare la condițiile de mediu au ajutat bacteriile să se răspândească pe o gamă largă a planetei noastre. Ele există peste tot: apă, sol, aer, organisme vii - toate acestea sunt cel mai acceptabil habitat pentru procariote.

Bacteriile au fost găsite atât la polul sudic, cât și în gheizere. Ele se află pe fundul oceanului, precum și în straturile superioare ale învelișului de aer al Pământului. Bacteriile trăiesc peste tot, dar numărul lor depinde de condițiile favorabile. De exemplu, un număr mare de specii bacteriene trăiesc în corpuri de apă deschise, precum și în sol.

Caracteristici structurale

O celulă bacteriană se distinge nu numai prin faptul că nu are nucleu, ci și prin absența mitocondriilor și a plastidelor. ADN-ul acestei procariote este situat într-o zonă nucleară specială și are forma unui nucleoid închis într-un inel. La bacterii, structura celulară constă dintr-un perete celular, o capsulă, o membrană asemănătoare unei capsule, flageli, pili și o membrană citoplasmatică. Structura interna distingeți citoplasma, granulele, mezosomii, ribozomii, plasmidele, incluziunile și nucleoizii.

Peretele celular bacterian îndeplinește funcția de apărare și sprijin. Substanțele pot curge liber prin ea datorită permeabilității. Această coajă conține pectină și hemiceluloză. Unele bacterii secretă un mucus special care poate ajuta la protejarea împotriva uscării. Mucusul formează o capsulă - o polizaharidă de-a lungul compoziție chimică. În această formă, bacteria este capabilă să tolereze chiar și temperaturi foarte ridicate. Îndeplinește și alte funcții, de exemplu, lipirea de orice suprafață.

Pe suprafața celulei bacteriene se află vilozități proteice subțiri - pili. Poate fi un număr mare de ele. Pili ajută celula să transfere materialul genetic și, de asemenea, asigură aderența la alte celule.

Sub planul peretelui se află o membrană citoplasmatică cu trei straturi. Garantează transportul substanțelor și joacă, de asemenea, un rol semnificativ în formarea sporilor.

Citoplasma bacteriilor este făcută în proporție de 75% din apă. Compoziția citoplasmei:

• fishsomes;
• mezosomi;
• aminoacizi;
• enzime;
• pigmenți;
• zahăr;
• granule și incluziuni;
• nucleoid.

Metabolismul la procariote este posibil, atât cu participarea oxigenului, cât și fără acesta. Majoritatea dintre ei mănâncă mâncare deja pregătită. nutrienți origine organică. Foarte puține specii sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice însele. Acestea sunt bacterii și cianobacterii albastru-verde, care au jucat un rol semnificativ în modelarea atmosferei și saturarea ei cu oxigen.

reproducere

În condiții favorabile reproducerii, se realizează prin înmugurire sau vegetativ. reproducere asexuată se întâmplă în următoarea secvență:

1. Celula bacteriană atinge volumul maxim și conține aportul necesar de nutrienți.
2. Celula se prelungește, apare o partiție în mijloc.
3. În interiorul celulei, are loc o diviziune a nucleotidei.
4. ADN-ul principal și separat diverg.
5. Celula este împărțită în jumătate.
6. Formarea reziduală a celulelor fiice.

Cu această metodă de reproducere, nu există schimb de informații genetice, astfel încât toate celulele fiice vor fi o copie exactă a mamei.

Procesul de reproducere a bacteriilor în condiții nefavorabile este mai interesant. Oamenii de știință au aflat relativ recent despre capacitatea bacteriilor de a se reproduce sexual - în 1946. Bacteriile nu au o diviziune în celule feminine și celule germinale. Dar au ADN diferit. Două astfel de celule, când se apropie una de cealaltă, formează un canal pentru transferul ADN-ului, are loc un schimb de situsuri - recombinare. Procesul este destul de lung, al cărui rezultat sunt doi indivizi complet noi.

Majoritatea bacteriilor sunt foarte greu de văzut la microscop, deoarece nu au propria lor culoare. Puține soiuri sunt violet sau verzi datorită conținutului lor de bacterioclorofilă și bacteriopurpurină. Deși dacă luăm în considerare unele colonii de bacterii, devine clar că acestea eliberează substanțe colorate în mediu și capătă o culoare strălucitoare. Pentru a studia procariotele mai detaliat, acestea sunt colorate.

Clasificare

Clasificarea bacteriilor se poate baza pe indicatori precum:

• Forma
• mod de a călători;
• modalitate de a obține energie;
• Deseuri;
• gradul de pericol.

Simbioți de bacterii trăiesc în parteneriat cu alte organisme.

Bacteriile saprofite trăiesc din organisme deja moarte, produse și deșeuri organice. Ele contribuie la procesele de degradare și fermentație.

Degradarea curăță natura cadavrelor și a altor deșeuri de origine organică. Fără procesul de degradare, nu ar exista un ciclu de substanțe în natură. Deci, care este rolul bacteriilor în ciclul materiei?

Bacteriile de degradare sunt un asistent în procesul de descompunere a compușilor proteici, precum și a grăsimilor și a altor compuși care conțin azot. După un dificil reactie chimica, ele rup legăturile dintre moleculele organismelor organice și captează moleculele de proteine, aminoacizi. Divizându-se, moleculele eliberează amoniac, hidrogen sulfurat și alte substanțe nocive. Sunt otrăvitori și pot provoca otrăvire la oameni și animale.

Bacteriile de degradare se înmulțesc rapid în condiții favorabile pentru ele. Întrucât acestea nu sunt doar bacterii benefice, ci și dăunătoare, pentru a preveni degradarea prematură a produselor, oamenii au învățat să le prelucreze: uscat, murat, sare, fum. Toate aceste tratamente ucid bacteriile și le împiedică să se înmulțească.

Bacteriile de fermentare cu ajutorul enzimelor sunt capabile să descompună carbohidrații. Oamenii au observat această abilitate în vremuri străvechi și folosesc astfel de bacterii pentru a face produse cu acid lactic, oțet și alte produse alimentare până astăzi.

Bacteriile, lucrând împreună cu alte organisme, efectuează lucrări chimice foarte importante. Este foarte important să știm ce tipuri de bacterii sunt și ce beneficii sau daune aduc naturii.

Semnificație în natură și pentru om

S-a notat deja mai sus mare importanță multe tipuri de bacterii (în timpul proceselor de degradare și tipuri variate fermentație), adică îndeplinirea unui rol sanitar pe Pământ.

Bacteriile joacă, de asemenea, un rol imens în ciclul carbonului, oxigenului, hidrogenului, azotului, fosforului, sulfului, calciului și a altor elemente. Multe tipuri de bacterii contribuie la fixarea activă a azotului atmosferic și îl transformă într-o formă organică, contribuind la creșterea fertilității solului. mai ales importanţă au acele bacterii care descompun celuloza, care sunt principala sursă de carbon pentru activitatea vitală a microorganismelor din sol.

Bacteriile reducătoare de sulfat sunt implicate în formarea petrolului și a hidrogenului sulfurat în nămolul terapeutic, soluri și mări. Astfel, stratul de apă saturat cu hidrogen sulfurat din Marea Neagră este rezultatul activității vitale a bacteriilor sulfato-reducătoare. Activitatea acestor bacterii în sol duce la formarea sifonului și a salinizării solului. Bacteriile reducătoare de sulfat transformă nutrienții din solurile plantațiilor de orez într-o formă care devine disponibilă pentru rădăcinile culturii. Aceste bacterii pot provoca coroziunea structurilor subterane și subacvatice din metal.

Datorită activității vitale a bacteriilor, solul este eliberat de multe produse și organisme dăunătoareși bogat în nutrienți valoroși. Preparatele bactericide sunt folosite cu succes pentru combaterea multor tipuri de insecte dăunătoare (foricul porumbului etc.).

Sunt folosite multe tipuri de bacterii diverse industrii industria pentru producerea de acetonă, alcooli etilici și butilici, acid acetic, enzime, hormoni, vitamine, antibiotice, preparate proteice și vitaminice etc.

Fără bacterii, procesele sunt imposibile în tăbăcirea pieilor, uscarea frunzelor de tutun, fabricarea mătăsii, cauciucului, prelucrarea cacaoului, cafelei, urinat de cânepă, in și alte plante cu fibre libiene, varză murată, tratarea apelor uzate, levigarea metalelor etc.