Zdefiniuj bakterie. Wzrost i rozmnażanie bakterii. Kim są bakterie

Teoria przygotowania do bloku nr 4 Jednolitego Egzaminu Państwowego z biologii: z system i różnorodność świata organicznego.

Bakteria

Bakteria należą do organizmów prokariotycznych, które nie mają błon jądrowych, plastydów, mitochondriów i innych organelli błonowych. Charakteryzują się obecnością jednego kolistego DNA. Rozmiar bakterii jest dość mały, 0,15-10 mikronów. Ze względu na kształt komórek można je podzielić na trzy główne grupy: kulisty , Lub ziarniaki , w kształcie pręta I kędzierzawy . Bakterie, choć należą do prokariotów, mają dość złożoną strukturę.

Struktura bakterii

Komórka bakteryjna jest pokryta kilkoma warstwami zewnętrznymi. Ściana komórkowa jest niezbędna dla wszystkich bakterii i jest głównym składnikiem komórki bakteryjnej. Ściana komórkowa bakterii nadaje kształt i sztywność, a ponadto spełnia szereg ważnych funkcji:

• chroni komórkę przed uszkodzeniem
• bierze udział w metabolizmie
• wiele bakterie chorobotwórcze toksyczny
• uczestniczy w transporcie egzotoksyn

Główny składnik Ściana komórkowa bakteria jest polisacharydem murein . W zależności od budowy ściany komórkowej bakterie dzielą się na dwie grupy: Gram-dodatnie (barwione metodą Grama podczas przygotowywania preparatów do mikroskopii) i Gram-ujemne (niebarwione tą metodą).

Formy bakterii: 1 - mikrokoki; 2 - diplokoki i tetrakoki; 3 - sarcyny; 4 - paciorkowce; 5 - gronkowce; 6, 7 - pręty lub pałeczki; 8 - wibratory; 9 - spiryl; 10 - krętki

Budowa komórki bakteryjnej: I - otoczka; 2 - ściana komórkowa; 3 - błona cytoplazmatyczna;4 - nukleoid; 5 - cytoplazma; 6 - chromatofory; 7 - tylakoidy; 8 - mezosoma; 9 - rybosomy; 10 - wici; II - ciało podstawowe; 12 - pił; 13 - krople tłuszczu

Ściany komórkowe bakterii Gram-dodatnich (a) i Gram-ujemnych (b): 1 - błona; 2 - mukopeptydy (mureina); 3 - lipoproteiny i białka

Schemat struktury błony komórkowej bakterii: 1 - błona cytoplazmatyczna; 2 - ściana komórkowa; 3 - mikrokapsułka; 4 - kapsułka; 5 - warstwa śluzu

Obowiązkowy struktury komórkowe bakterie - trzy:

1. nukleoid
2. rybosomy
3. błona cytoplazmatyczna (CPM)

Narządami ruchu bakterii są wici, których może być od 1 do 50 lub więcej. Cocci charakteryzują się brakiem wici. Bakterie mają zdolność do ukierunkowanych form ruchu - taksówek.

Taksówki są dodatnie, jeśli ruch jest skierowany w stronę źródła bodźca, i ujemne, gdy ruch jest skierowany od niego. Można wyróżnić następujące rodzaje taksówek.

Chemotaksja- ruch oparty na różnicach koncentracji substancje chemiczne w otoczeniu.

Aerotaksja- na różnicy stężeń tlenu.

W reakcji na światło i pole magnetyczne powstają odpowiednio fototaksja I magnetotaksja.

Ważnym składnikiem struktury bakterii są pochodne błona plazmatyczna- pił (kosmki). Pili biorą udział w łączeniu się bakterii w duże kompleksy, przyłączaniu bakterii do podłoża i transporcie substancji.

Odżywianie bakterii

W zależności od rodzaju odżywiania bakterie dzielą się na dwie grupy: autotroficzne i heterotroficzne. Bakterie autotroficzne syntetyzują substancje organiczne z nieorganicznych. W zależności od tego, jaką energię autotrofy zużywają do syntezy materia organiczna, istnieją bakterie foto- (zielone i fioletowe bakterie siarkowe) i bakterie chemosyntetyczne (bakterie nitryfikacyjne, bakterie żelazowe, bezbarwne bakterie siarkowe itp.). Bakterie heterotroficzne żywią się gotowymi substancjami organicznymi z martwych szczątków (saprotrofy) lub żywych roślin, zwierząt i ludzi (symbionty).

Saprotrofy obejmują bakterie gnijące i fermentacyjne. Te pierwsze rozkładają związki zawierające azot, drugie - związki zawierające węgiel. W obu przypadkach uwalniana jest energia niezbędna do ich życia.

Trzeba zaznaczyć Świetna cena bakterie w cyklu azotowym. Tylko bakterie i sinice są zdolne do asymilacji azotu atmosferycznego. Następnie bakterie dokonują reakcji amonifikacji (rozkładu białek z martwej materii organicznej na aminokwasy, które następnie ulegają deaminacji do amoniaku i innych prostych związków zawierających azot), nitryfikacji (amoniak utlenia się do azotynów, a azotyny do azotanów), denitryfikacja (azotany są redukowane do gazowego azotu).

Oddychanie bakterii

Ze względu na rodzaj oddychania bakterie można podzielić na kilka grup:

• obowiązkowe aeroby: rosną z wolnym dostępem do tlenu
• fakultatywne beztlenowce: rozwijają się zarówno przy dostępie do tlenu atmosferycznego, jak i przy jego braku
• obligatoryjnie beztlenowce: rozwijają się przy całkowitym braku tlenu w środowisku

Rozmnażanie się bakterii

Bakterie rozmnażają się poprzez prosty binarny podział komórek. Poprzedzone jest to samoduplikacją (replikacją) DNA. Pączkowanie występuje jako wyjątek.

U niektórych bakterii odkryto uproszczone formy procesu seksualnego. Na przykład u E. coli proces płciowy przypomina koniugację, podczas której część materiału genetycznego jest przenoszona z jednej komórki do drugiej w wyniku ich bezpośredniego kontaktu. Następnie komórki oddziela się. Liczba osobników w wyniku procesu seksualnego pozostaje taka sama, ale następuje wymiana materiału dziedzicznego, tj. Następuje rekombinacja genetyczna.

Sporulacja jest charakterystyczna tylko dla niewielkiej grupy bakterii, u których znane są dwa rodzaje zarodników: endogenne, powstające wewnątrz komórki i mikrocysty, powstające z całej komórki. Kiedy w komórce bakteryjnej tworzą się zarodniki (mikrocysty), zmniejsza się ilość wolnej wody, aktywność enzymatyczna, protoplast jest ściśnięty i pokryty bardzo gęstą skorupą. Zarodniki zapewniają zdolność do przenoszenia niekorzystne warunki. Wytrzymują długotrwałe suszenie, nagrzewanie powyżej 100°C i chłodzenie do niemal zera absolutnego. W normalnym stanie bakterie są niestabilne po wysuszeniu i wystawieniu na bezpośrednie działanie promienie słoneczne, podnosząc temperaturę do 65-80°C itp. W sprzyjających warunkach zarodniki pęcznieją i kiełkują, tworząc nową wegetatywną komórkę bakteryjną.

Pomimo ciągłej śmierci bakterii (zjadanie ich przez pierwotniaki, działanie wysokich i niskie temperatury i inne niekorzystne czynniki), te prymitywne organizmy zachowywały się od czasów starożytnych ze względu na zdolność szybkiego rozmnażania się (komórka może dzielić się co 20-30 minut), tworzenie się zarodników, które są wyjątkowo odporne na działanie czynników otoczenie zewnętrzne i ich szerokie rozpowszechnienie.

Rozmnażanie bakterii poprzez rozszczepienie jest najpowszechniejszą metodą zwiększania liczebności populacji drobnoustrojów. Po podziale bakterie rosną do swoich pierwotnych rozmiarów, co wymaga pewnych substancji (czynników wzrostu).

Metody rozmnażania bakterii są różne, ale większość ich gatunków ma formę rozmnażania bezpłciowego przez rozszczepienie. Bakterie rzadko rozmnażają się poprzez pączkowanie. Rozmnażanie płciowe bakterii występuje w prymitywnej formie.

Ryż. 1. Zdjęcie przedstawia komórkę bakteryjną w fazie podziału.

Aparat genetyczny bakterii

Aparat genetyczny bakterii jest reprezentowany przez pojedynczy DNA - chromosom. DNA jest zamknięte w okręgu. Chromosom jest zlokalizowany w nukleotydzie, który nie ma błony. Komórka bakteryjna zawiera plazmidy.

Nukleoid

Nukleoid jest analogiem jądra. Znajduje się w centrum komórki. Zawiera DNA, nośnik informacji dziedzicznej w złożonej formie. Nienawinięty DNA osiąga długość 1 mm. Substancja jądrowa komórki bakteryjnej nie ma błony, jąderka ani zestawu chromosomów i nie dzieli się na drodze mitozy. Przed podziałem nukleotyd ulega podwojeniu. Podczas podziału liczba nukleotydów wzrasta do 4.

Ryż. 2. Zdjęcie przedstawia wycinek komórki bakteryjnej. W części środkowej widoczny jest nukleotyd.

Plazmidy

Plazmidy to autonomiczne cząsteczki zwinięte w pierścień dwuniciowego DNA. Ich masa jest znacznie mniejsza niż masa nukleotydu. Pomimo faktu, że informacje dziedziczne są zakodowane w DNA plazmidów, nie są one istotne i niezbędne dla komórki bakteryjnej.

Ryż. 3. Zdjęcie przedstawia plazmid bakteryjny.

Etapy podziału

Po osiągnięciu określonej wielkości charakterystycznej dla dorosłej komórki uruchamiane są mechanizmy podziału.

replikacja DNA

Replikacja DNA poprzedza podział komórki. Mezosomy (fałdy błony cytoplazmatycznej) przechowują DNA do czasu zakończenia procesu podziału (replikacji).

Replikacja DNA odbywa się za pomocą enzymów polimeraz DNA. Podczas replikacji wiązania wodorowe w dwuniciowym DNA zostają zerwane, w wyniku czego z jednego DNA powstają dwa jednoniciowe DNA potomne. Następnie, gdy potomne DNA zajmą swoje miejsce w oddzielnych komórkach potomnych, zostają przywrócone.

Po zakończeniu replikacji DNA w wyniku syntezy pojawia się zwężenie, dzielące komórkę na pół. W pierwszej kolejności podziałowi ulega nukleotyd, następnie cytoplazma. Synteza ściany komórkowej kończy podział.

Ryż. 4. Schemat podziału komórki bakteryjnej.

Wymiana odcinków DNA

U Bacillus subtilis proces replikacji DNA kończy się wymianą dwóch odcinków DNA.

Po podziale komórki powstaje most, przez który DNA jednej komórki przechodzi do drugiej. Następnie oba DNA są ze sobą powiązane. Niektóre odcinki obu DNA sklejają się ze sobą. W miejscach adhezji następuje wymiana segmentów DNA. Jedna część DNA przechodzi wzdłuż zworki z powrotem do pierwszej komórki.

Ryż. 5. Wariant wymiany DNA u Bacillus subtilis.

Rodzaje podziałów komórek bakteryjnych

Jeśli podział komórek wyprzedza proces separacji, tworzą się wielokomórkowe pręciki i ziarniaki.

Przy synchronicznym podziale komórkowym powstają dwie pełnoprawne komórki potomne.

Jeśli nukleotyd dzieli się szybciej niż sama komórka, powstają bakterie wielonukleotydowe.

Metody separacji bakterii

Dzielenie przez łamanie

Podział przez rozbicie jest charakterystyczny dla prątków wąglika. W wyniku tego podziału komórki pękają w punktach połączeń, rozrywając mostki cytoplazmatyczne. Następnie odpychają się, tworząc łańcuchy.

Podział przesuwny

Przy separacji przesuwnej, po podziale komórka zostaje oddzielona i niejako ślizga się po powierzchni innej komórki. Ta metoda separacja jest charakterystyczna dla niektórych form Escherichia.

Podzielony podział

Przy podziale siecznym jedna z podzielonych komórek swoim wolnym końcem opisuje łuk koła, którego środkiem jest punkt jej kontaktu z inną komórką, tworząc rzymską quinque lub klinową (Corynebacterium diphtheria, Listeria).

Ryż. 6. Zdjęcie przedstawia bakterie tworzące łańcuchy w kształcie pałeczek (pałeczki wąglika).

Ryż. 7. Zdjęcie przedstawia przesuwną metodę separacji coli.

Ryż. 8. Dzieląca metoda separacji maczugowców.

Rodzaj skupisk bakterii po podziale

Skupiska dzielących się komórek mają różne kształty, które zależą od kierunku płaszczyzny podziału.

Bakterie kuliste ułożone jeden po drugim, dwa po dwa (diplokoki), w paczkach, w łańcuchach lub jak kiście winogron. Bakterie w kształcie pręta - w łańcuchach.

Bakterie w kształcie spirali- chaotyczny.

Ryż. 9. Zdjęcie przedstawia mikrokoki. Są okrągłe, gładkie i mają kolor biały, żółty i czerwony. W naturze mikrokoki są wszechobecne. Żyją w różnych jamach Ludzkie ciało.

Ryż. 10. Na zdjęciu bakteria diplococcus - Streptococcus pneumoniae.

Ryż. 11. Na zdjęciu bakteria Sarcina. Bakterie kokoidowe skupiają się w pakietach.

Ryż. 12. Zdjęcie przedstawia bakterie paciorkowcowe (od greckiego „streptos” - łańcuch). Ułożone w łańcuchy. Są przyczyną wielu chorób.

Ryż. 13. Na zdjęciu bakterie to „złote” gronkowce. Ułożone jak „kiście winogron”. Grona mają złoty kolor. Są przyczyną wielu chorób.

Ryż. 14. Na zdjęciu zwinięte bakterie Leptospira są przyczyną wielu chorób.

Ryż. 15. Zdjęcie przedstawia bakterie w kształcie pałeczki z rodzaju Vibrio.

Szybkość podziału bakterii

Szybkość podziału bakterii jest niezwykle wysoka. Średnio jedna komórka bakteryjna dzieli się co 20 minut. W ciągu zaledwie jednego dnia z jednej komórki powstają 72 pokolenia potomstwa. Mycobacterium tuberculosis dzieli się powoli. Cały proces podziału zajmuje im około 14 godzin.

Ryż. 16. Zdjęcie przedstawia proces podziału komórek paciorkowców.

Rozmnażanie płciowe bakterii

W 1946 roku naukowcy odkryli prymitywną formę rozmnażania płciowego. W tym przypadku nie powstają gamety (męskie i żeńskie komórki rozrodcze), ale niektóre komórki wymieniają materiał genetyczny ( rekombinacja genetyczna).

W rezultacie następuje transfer genów koniugacja- jednokierunkowy transfer części informacji genetycznej w postaci plazmidy po kontakcie komórek bakteryjnych.

Plazmidy to małe cząsteczki DNA. Nie są one powiązane z genomem chromosomowym i są zdolne do autonomicznego podwajania. Plazmidy zawierają geny zwiększające odporność komórek bakteryjnych na niekorzystne warunki środowiskowe. Bakterie często przekazują sobie te geny. Odnotowuje się również transfer informacji genetycznej do bakterii innego gatunku.

W przypadku braku prawdziwego procesu seksualnego, koniugacja odgrywa ogromną rolę w wymianie przydatnych cech. W ten sposób przekazywana jest zdolność bakterii do wykazywania lekooporności. Szczególnie niebezpieczne dla ludzkości jest transfer oporności na antybiotyki pomiędzy populacjami chorobotwórczymi.

Ryż. 17. Zdjęcie przedstawia moment koniugacji dwóch E. coli.

Fazy ​​rozwoju populacji bakterii

Po zaszczepieniu na pożywce rozwój populacji bakterii przebiega przez kilka faz.

Faza początkowa

Faza początkowa to okres od momentu siewu do ich wzrostu. Faza początkowa trwa średnio 1 – 2 godziny.

Faza opóźnienia w rozmnażaniu

Jest to faza intensywnego rozwoju bakterii. Jego czas trwania to około 2 godziny. Zależy to od wieku uprawy, okresu adaptacji, jakości pożywki itp.

Faza logarytmiczna

W tej fazie następuje szczyt współczynnika reprodukcji i wzrost populacji bakterii. Jego czas trwania wynosi 5 – 6 godzin.

Ujemna faza przyspieszania

W tej fazie następuje spadek współczynnika reprodukcji, liczba dzielących się bakterii maleje, a liczba martwych bakterii wzrasta. Przyczyną ujemnego przyspieszenia jest wyczerpanie się pożywki. Jego czas trwania to około 2 godziny.

Stacjonarna faza maksymalna

W fazie stacjonarnej odnotowuje się równą liczbę osobników martwych i nowo powstałych. Jego czas trwania to około 2 godziny.

Faza Przyspieszenia Śmierci

W tej fazie liczba martwych komórek stopniowo wzrasta. Jego czas trwania to około 3 godziny.

Logarytmiczna faza śmierci

W tej fazie komórki bakteryjne obumierają stała prędkość. Jego czas trwania wynosi około 5 godzin.

Faza zmniejszania szybkości

Podczas tej fazy pozostałe żywe komórki bakteryjne wchodzą w stan uśpienia.

Ryż. 18. Rysunek przedstawia krzywą wzrostu populacji bakterii.

Ryż. 19. Na zdjęciu kolonia Pseudomonas aeruginosa jest niebiesko-zielona, ​​kolonia mikrokoków żółty kolor, Kolonie Bacterium prodigiosum są krwistoczerwone, a kolonie Bacteroides niger są czarne.

Ryż. 20. Zdjęcie przedstawia kolonię bakterii. Każda kolonia jest potomkiem pojedynczej komórki. W kolonii liczba komórek liczy się w milionach. Kolonia rośnie w ciągu 1–3 dni.

Podział bakterii magnetycznie wrażliwych

W latach 70. XX wieku odkryto bakterie żyjące w morzach, które miały poczucie magnetyzmu. Magnetyzm pozwala tym niesamowitym stworzeniom poruszać się po liniach pole magnetyczne Ziemię i znajdź siarkę, tlen i inne substancje, których tak bardzo potrzebuje. Ich „kompas” reprezentują magnetosomy, które składają się z magnesu. Dzieląc się, bakterie wrażliwe magnetycznie dzielą swój kompas. W tym przypadku zwężenie podczas podziału staje się wyraźnie niewystarczające, przez co komórka bakteryjna wygina się i powoduje ostre pęknięcie.

Ryż. 21. Zdjęcie przedstawia moment podziału bakterii wrażliwej magnetycznie.

Wzrost bakterii

Kiedy komórka bakteryjna zaczyna się dzielić, dwie cząsteczki DNA rozdzielają się różne końcówki komórki. Następnie komórkę dzieli się na dwie równe części, które oddzielają się od siebie i powiększają do pierwotnego rozmiaru. Szybkość podziału wielu bakterii wynosi średnio 20–30 minut. W ciągu zaledwie jednego dnia z jednej komórki powstają 72 pokolenia potomstwa.

Masa komórek w procesie wzrostu i rozwoju szybko się wchłania składniki odżywcze z środowisko. Ułatwiają to sprzyjające czynniki środowiskowe - reżim temperaturowy, wystarczająca ilość składników odżywczych, wymagane pH środowiska. Komórki tlenowe wymagają tlenu. Jest niebezpieczny dla beztlenowców. Jednak w przyrodzie nie występuje nieograniczone namnażanie się bakterii. Światło słoneczne, suche powietrze, brak pożywienia, ciepło czynniki środowiskowe i inne mają szkodliwy wpływ na komórkę bakteryjną.

Ryż. 22. Zdjęcie przedstawia moment podziału komórki.

Czynniki wzrostowe

Do wzrostu bakterii niezbędne są pewne substancje (czynniki wzrostu), z których część jest syntetyzowana przez samą komórkę, a część pochodzi ze środowiska. Zapotrzebowanie na czynniki wzrostu jest inne dla wszystkich bakterii.

Zapotrzebowanie na czynniki wzrostu jest stały znak co pozwala na wykorzystanie go do identyfikacji bakterii, przygotowywania pożywek hodowlanych i wykorzystania w biotechnologii.

Bakteryjne czynniki wzrostu (witaminy bakteryjne) - pierwiastki chemiczne, większość z nich jest witaminy rozpuszczalne w wodzie grupa B. Do tej grupy zaliczają się także zasady heminowe, cholinowe, purynowe i pirymidynowe oraz inne aminokwasy. W przypadku braku czynników wzrostu dochodzi do bakteriostazy.

Bakterie wykorzystują czynniki wzrostu w minimalnych ilościach i w niezmienionej formie. Wiele substancji chemicznych z tej grupy wchodzi w skład enzymów komórkowych.

Ryż. 23. Zdjęcie pokazuje moment podziału bakterii w kształcie pałeczki.

Najważniejsze czynniki wzrostu bakterii

• Witamina B1 (tiamina). Bierze udział w metabolizmie węglowodanów.
• Witamina B2” (ryboflawina). Bierze udział w reakcjach redoks.
• Kwas pantotenowy jest składnikiem koenzymu A.
• Witamina B6 (pirydoksyna). Bierze udział w metabolizmie aminokwasów.
• Witaminy B12(kobalaminy to substancje zawierające kobalt). Biorą czynny udział w syntezie nukleotydów.
• Kwas foliowy. Niektóre jego pochodne wchodzą w skład enzymów katalizujących syntezę zasad purynowych i pirymidynowych, a także niektórych aminokwasów.
• Biotyna. Uczestniczy w metabolizmie azotu, a także katalizuje syntezę kwasów nienasyconych Kwasy tłuszczowe.
• Witamina PP(kwas nikotynowy). Bierze udział w reakcjach redoks, tworzeniu enzymów oraz metabolizmie lipidów i węglowodanów.
• Witamina H(kwas paraaminobenzoesowy). Jest czynnikiem wzrostu wielu bakterii, także tych zamieszkujących jelita człowieka. Kwas foliowy jest syntetyzowany z kwasu paraaminobenzoesowego.
• Bliźnięta. Jest składnikiem niektórych enzymów biorących udział w reakcjach utleniania.
• Cholin. Bierze udział w reakcjach syntezy lipidów ściany komórkowej. Jest dostawcą grupy metylowej w syntezie aminokwasów.
• Zasady purynowe i pirymidynowe(adenina, guanina, ksantyna, hipoksantyna, cytozyna, tymina i uracyl). Substancje te potrzebne są głównie jako składniki kwasów nukleinowych.
• Aminokwasy. Substancje te są składnikami białek komórkowych.

Zapotrzebowanie na czynniki wzrostu niektórych bakterii

Auksotrofy Aby zapewnić życie, wymagają dopływu środków chemicznych z zewnątrz. Na przykład Clostridia nie są w stanie syntetyzować lecytyny i tyrozyny. Gronkowce wymagają podaży lecytyny i argininy. Paciorkowce wymagają dostarczenia kwasów tłuszczowych – składników fosfolipidów. Należy dostarczać maczugowców i Shigella kwas nikotynowy. Staphylococcus aureus, pneumokoki i brucella wymagają witaminy B1. Paciorkowce i prątki tężca - w kwasie pantotenowym.

Prototrofy samodzielnie syntetyzować niezbędne substancje.

Ryż. 24. Różne warunki środowiskowe mają różny wpływ na rozwój kolonii bakteryjnych. Po lewej stronie widać stały wzrost w postaci powoli rozszerzającego się koła. Po prawej - szybki wzrost w formie „uciek”.

Badanie zapotrzebowania bakterii na czynniki wzrostu pozwala naukowcom uzyskać dużą masę drobnoustrojów, niezbędną przy produkcji leków przeciwdrobnoustrojowych, surowic i szczepionek.

Więcej o bakteriach przeczytasz w artykułach:

Proliferacja bakterii jest mechanizmem zwiększania liczby populacji drobnoustrojów. Główną metodą rozmnażania jest podział bakterii. Po podziale bakteria musi osiągnąć rozmiary dorosłe. Bakterie rosną poprzez szybkie wchłanianie składników odżywczych ze środowiska. Wzrost wymaga pewnych substancji (czynników wzrostu), z których część jest syntetyzowana przez samą komórkę bakteryjną, a część pochodzi ze środowiska.

Które nie mają rdzenia. Większość bakterii to heterotrofy, ale są też autotrofy. Rozmnażają się przez podział. W niesprzyjających warunkach niektóre bakterie tworzą zarodniki.

Bakterie można zobaczyć tylko pod mikroskopem, dlatego nazywa się je mikroorganizmami. Mikroorganizmy bada mikrobiologia. Dział mikrobiologii zajmujący się bakteriami nazywa się bakteriologią.

Pierwszym, który zobaczył i opisał bakterie, był holenderski przyrodnik Anthony van Leeuwen Hoek (1632-1723). Nauczył się szlifować szkło i wytwarzać soczewki. Leeuwenhoek wykonał ponad 400 mikroskopów i odkrył świat mikroskopijnych organizmów - bakterii i protistów.

Kiedy słyszymy o bakteriach, najczęściej wyobrażamy sobie je ból gardła lub dziąseł, mimo że tylko mała część bakteria wywołuje chorobę. Większość tych organizmów wykonuje inne czynności ważne funkcje.

Z bakteriami mamy kontakt już od pierwszych godzin życia. Wiele z nich stale żyje na powierzchni ludzkiej skóry. Jeszcze więcej jest ich na zębach, dziąsłach, języku i ściankach jamy ustnej. W Twojej jamie ustnej jest więcej bakterii niż ludzi na Ziemi! Ale największa ich liczba żyje w jelitach - do 5 kg u osoby dorosłej.

Bakterie występują wszędzie: w wodzie, glebie, powietrzu, tkankach roślinnych, w ciałach zwierząt i ludzi. Żyją tam, gdzie mają wystarczającą ilość pożywienia, wilgoci i sprzyjających temperatur (10-40°C). Większość z nich potrzebuje tlenu. Są też bakterie, które żyją w gorących źródłach (o temperaturze 60-90°C), wyjątkowo słonych zbiornikach wodnych, w kominach wulkanicznych, głęboko w oceanach, gdzie nie dociera światło słoneczne. Nawet w najzimniejszych regionach (Antarktyda) i na najwyższych szczytach gór żyją bakterie.

W różne miejsca Znaleziono różną liczbę bakterii. W powietrzu jest ich mniej, zwłaszcza w warunkach naturalnych. A w zatłoczonych miejscach, takich jak kina, dworce kolejowe i sale lekcyjne, jest ich znacznie więcej. Dlatego konieczne jest częste wietrzenie pomieszczeń.

W wodach rzek, zwłaszcza w pobliżu dużych miast, bakterii może być bardzo dużo – nawet do kilkuset tysięcy na 1 mm3. Dlatego nie należy pić surowej wody z otwartych zbiorników. W wodzie mórz i oceanów żyje mnóstwo bakterii.

Jeszcze więcej bakterii znajduje się w glebie – aż do 100 milionów na 1 g próchnicy (żyzna warstwa gleby).

Bakterie to bardzo małe organizmy. Największe bakterie można zobaczyć pod mikroskopem świetlnym.

Aby zapoznać się z najmniejszymi, wymagany jest mikroskop elektronowy (ryc. 7).

Większość bakterii zamieszkujących nasz dom i nasze ciało ma postać kulek, pręcików i spiral. Bakterie kuliste nazywane są ziarniakami, bakterie w kształcie pałeczek nazywane są pałeczkami, a bakterie o kształcie spiralnym nazywane są spirillą (ryc. 9). Niektóre bakterie tworzą łańcuchy, położone blisko siebie.

Rozważ strukturę komórki bakteryjnej na rycinie 10. Zawiera ona cytoplazmę otoczoną błoną cytoplazmatyczną i błoną komórkową (ścianą komórkową). Powłoka nadaje bakteriom określony kształt i służy jako ochrona przed niekorzystnymi warunkami.

Dodatkową ochronę wielu bakterii zapewni warstwa śluzu znajdująca się na zewnątrz muszli. Powierzchnia komórki bakteryjnej pokryta jest licznymi kosmkami, które są pustymi wyrostkami błony cytoplazmatycznej. Niektóre bakterie mają jedną lub więcej wici nitkowatych.

Główną różnicą między bakteriami jest brak jądra, tj. są to prokarioty.

Na tej podstawie podzielono je na odrębne królestwo. Materiałem jądrowym bakterii jest chromosom bakteryjny: przenosi informację dziedziczną.

Większość bakterii to heterotrofy. Spożywają gotowe substancje organiczne. Ich pożywieniem są żywe i martwe organizmy, ludzkie produkty spożywcze, ścieki itp.

Saprotrofy

Niektóre bakterie heterotroficzne wykorzystują substancje organiczne z martwych ciał lub wydzielin organizmów żywych. Są to saprotrofy (od greckich sapros - zgniłe i trofos - odżywianie).

Istnieją również bakterie autotroficzne. Są zdolne do tworzenia substancji organicznych z nieorganicznych ( dwutlenek węgla, woda, siarkowodór itp.). Autotroficzne bakterie fotosyntetyzujące posiadają w swoich komórkach chlorofil bakteryjny, z którym pod wpływem energii słonecznej tworzą substancje organiczne.

Cyjanobakteria

Przykładem bakterii autotroficznych są sinice. Po wystawieniu na działanie dwutlenku węgla i wody wytwarzają własne pożywienie światło słoneczne. Jednocześnie uwalniają tlen, wzbogacając swoje siedlisko.

Bakterie rozmnażają się przez podział. W tym przypadku z jednej komórki macierzystej powstają dwie komórki potomne, podobne do komórki macierzystej. W sprzyjających warunkach (wystarczające odżywienie, wilgotność i temperatura od 10 do 30°C) bakterie mogą dzielić się co 20-30 minut, dzięki czemu ich liczba wzrasta bardzo szybko. Materiał ze strony

Jeśli bakterie hoduje się (hoduje) na pożywce w sprzyjających warunkach, rozmnażają się bardzo szybko i tworzą kolonie liczące do 4 miliardów komórek. Kolonie bakterii pewne rodzaje mają charakterystyczne kontury i kolorystykę (ryc. 8). Według rodzaju kolonii można określić obecność określonych bakterii w określonym materiale.

Niektóre bakterie poruszają się za pomocą wici. Podstawa wici obraca się i wydaje się, że jest wkręcona w podłoże, zapewniając ruch bakterii. Większość bakterii porusza się biernie: niektóre za pomocą prądów powietrza, inne za pomocą przepływu wody. W ten sposób są dystrybuowane.

W niesprzyjających warunkach (brak pożywienia, wilgoć, nagłe wahania temperatury) bakterie mogą przekształcić się w zarodniki. Cytoplazma w pobliżu chromosomu bakteryjnego staje się gęstsza. Wokół niego tworzy się bardzo mocna skorupa. Powstałe w ten sposób zarodniki mogą istnieć przez setki lat (ryc. 11).

Królestwo „Bakterii” składa się z bakterii i sinic, ogólna charakterystyka co polega na małych rozmiarach i braku jądra oddzielonego błoną od cytoplazmy.

Kim są bakterie

W tłumaczeniu z greckiego „bakterion” oznacza kij. Przez większą część mikroby są niewidoczne gołym okiem organizmy jednokomórkowe, reprodukcja przez dzielenie.

Kto je odkrył

Po raz pierwszy zobacz najmniejsze organizmy jednokomórkowe domowy mikroskop Udało się tego dokonać podróżnikowi z Holandii, który żył w XVII wieku, Anthony’emu Van Leeuwenhoekowi. Badanie świat przez szkło powiększające szkła powiększającego zaczął pracując w sklepie z pasmanterią.

Anthony Van Leeuwenhoek (1632 - 1723)

Następnie Leeuwenhoek skupił się na tworzeniu soczewek umożliwiających powiększenie do 300 razy. Badał w nich najmniejsze mikroorganizmy, opisując otrzymane informacje i przenosząc to, co zobaczył, na papier.

W 1676 roku Leeuwenhoek odkrył i przedstawił informacje o mikroskopijnych stworzeniach, którym nadał nazwę „animalcules”.

Co oni jedza?

Najmniejsze mikroorganizmy istniały na Ziemi na długo przed pojawieniem się człowieka. Mają wszechobecną dystrybucję, żywią się żywnością organiczną i substancjami nieorganicznymi.

W oparciu o metody asymilacji składników odżywczych bakterie dzieli się zwykle na autotroficzne i heterotroficzne. Do istnienia i rozwoju heterotrofy wykorzystują produkty odpadowe powstałe w wyniku rozkładu organicznego organizmów żywych.

Przedstawiciele bakterii

Biolodzy zidentyfikowali około 2500 grup różnych bakterii.

Ze względu na formę dzielimy je na:

• ziarniaki o kulistym zarysie;
• pałeczki - w kształcie pręta;
• wibracje, które mają krzywe;
• spirilla – kształt spiralny;
• paciorkowce składające się z łańcuchów;
• gronkowce tworzące grona przypominające winogrona.

Ze względu na stopień wpływu na organizm ludzki prokariota można podzielić na:

• użyteczne;
• szkodliwy.

Do drobnoustrojów niebezpiecznych dla człowieka należą gronkowce i paciorkowce, które powodują choroby ropne.

Bakterie bifido i acidophilus są uważane za pożyteczne, stymulujące układ odpornościowy i chroniące przewód pokarmowy.

Jak rozmnażają się prawdziwe bakterie?

Rozmnażanie wszystkich typów prokariotów następuje głównie poprzez podział, po którym następuje wzrost do pierwotnej wielkości. Po osiągnięciu określonej wielkości dorosły mikroorganizm dzieli się na dwie części.

Rzadziej rozmnażanie podobnych organizmów jednokomórkowych odbywa się poprzez pączkowanie i koniugację. Podczas pączkowania na mikroorganizmie macierzystym powstają do czterech nowych komórek, po czym następuje śmierć dorosłej części.

Koniugacja jest uważana za najprostszy proces seksualny w organizmach jednokomórkowych. Najczęściej w ten sposób rozmnażają się bakterie żyjące w organizmach zwierzęcych.

Symbionty bakterii

Mikroorganizmy biorące udział w trawieniu w jelicie człowieka to świecący przykład symbionty bakterii. Symbiozę po raz pierwszy odkrył holenderski mikrobiolog Martin Willem Beijerinck. W 1888 roku udowodnił wzajemnie korzystne bliskie współistnienie roślin jednokomórkowych i strączkowych.

Żyjąc w systemie korzeniowym, symbionty, żywiąc się węglowodanami, dostarczają roślinie azot atmosferyczny. W ten sposób rośliny strączkowe zwiększają żyzność, nie wyczerpując gleby.

Istnieje wiele udanych przykładów symbiozy z udziałem bakterii i:

• osoba;
• algi;
• stawonogi;
• zwierzęta morskie.

Mikroskopijne organizmy jednokomórkowe wspomagają układy organizmu ludzkiego, pomagają oczyszczać ścieki, uczestniczą w cyklu pierwiastków i pracują na rzecz osiągnięcia wspólnych celów.

Dlaczego bakterie zalicza się do specjalnego królestwa?

Organizmy te charakteryzują się niewielkimi rozmiarami, brakiem uformowanego jądra i wyjątkową budową. Dlatego pomimo zewnętrznego podobieństwa nie można ich zaliczyć do eukariontów, które mają utworzone jądro komórkowe oddzielone od cytoplazmy błoną.

Dzięki wszystkim ich cechom naukowcy w XX wieku zidentyfikowali je jako odrębne królestwo.

Najstarsze bakterie

Uważa się, że za pierwsze życie, które pojawiło się na Ziemi, najmniejsze organizmy jednokomórkowe. W 2016 roku naukowcy odkryli na Grenlandii zakopane sinice, które miały około 3,7 miliarda lat.

W Kanadzie odkryto ślady mikroorganizmów, które żyły w oceanie około 4 miliardów lat temu.

Funkcje bakterii

W biologii, pomiędzy organizmami żywymi a ich środowiskiem, bakterie pełnią następujące funkcje:

• przetwarzanie substancji organicznych na minerały;
• wiązanie azotu.

W życiu człowieka mikroorganizmy jednokomórkowe odgrywają ważną rolę już od pierwszych minut życia. Zapewniają zrównoważoną mikroflorę jelitową, wpływają na układ odpornościowy i utrzymują równowagę wodno-solną.

Substancja rezerwy bakteryjnej

U prokariotów rezerwowe składniki odżywcze gromadzą się w cytoplazmie. Gromadzą się w sprzyjających warunkach i są spożywane w okresach postu.

Substancje rezerwy bakteryjnej obejmują:

• polisacharydy;
• lipidy;
• polipeptydy;
• polifosforany;
• złoża siarki.

Główny znak bakterii

Funkcję jądra u prokariotów pełni nukleoid.

Dlatego główną cechą bakterii jest koncentracja materiału dziedzicznego w jednym chromosomie.

Dlaczego przedstawiciele królestwa bakterii zaliczani są do prokariotów?

Brak utworzonego jądra był powodem zaklasyfikowania bakterii jako organizmów prokariotycznych.

Jak bakterie przeżywają niesprzyjające warunki

Mikroskopijne prokarioty są w stanie to zrobić długi czas znosić niesprzyjające warunki, zamieniając się w spory. Następuje utrata wody z komórki, znaczny spadek objętości i zmiana kształtu.

Zarodniki stają się niewrażliwe na wpływy mechaniczne, temperaturowe i chemiczne. W ten sposób zostaje zachowana właściwość żywotności i przeprowadzane jest skuteczne przesiedlenie.

Wniosek

Bakterie są najstarszą formą życia na Ziemi, znaną na długo przed pojawieniem się człowieka. Występują wszędzie: w otaczającym powietrzu, wodzie, w warstwie powierzchniowej skorupa Ziemska. Siedliska obejmują rośliny, zwierzęta i ludzi.

Aktywne badania organizmów jednokomórkowych rozpoczęły się w XIX wieku i trwają do dziś. Organizmy te stanowią główną część Życie codzienne ludzi i mają bezpośredni wpływ na ludzką egzystencję.

Pożyteczne bakterie zamieszkujące organizm człowieka nazywane są mikrobiotą. Jest ich dość dużo – jedna osoba ma ich miliony. Co więcej, wszystkie regulują zdrowie i normalne funkcjonowanie każdego człowieka. Naukowcy twierdzą: bez pożytecznych bakterii, czyli, jak się je nazywa, mutualistów, przewód pokarmowy, skóra i drogi oddechowe zostałyby natychmiast zaatakowane przez patogenne drobnoustroje i zniszczone.

Jaka powinna być równowaga mikroflory w organizmie i jak ją regulować, aby uniknąć rozwoju poważna choroba, zapytał AiF.ru dyrektor generalny holding biomedyczny Siergieja Musienki.

Pracownicy jelit

Jeden z ważne działy Miejscem pożytecznych bakterii są jelita. Nie bez powodu uważa się, że na tym opiera się cały układ odpornościowy człowieka. A jeśli środowisko bakteryjne zostanie zakłócone, wówczas mechanizmy obronne organizmu zostaną znacznie zmniejszone.

Pożyteczne bakterie jelitowe stwarzają dosłownie nieznośne warunki życia dla drobnoustrojów chorobotwórczych - kwaśne środowisko. Ponadto pożyteczne mikroorganizmy pomagają trawić pokarmy roślinne, ponieważ bakterie żywią się komórkami roślinnymi zawierającymi celulozę, ale enzymy jelitowe nie są w stanie same sobie z tym poradzić. Ponadto bakterie jelitowe przyczyniają się do produkcji witamin B i K, które zapewniają metabolizm w kościach i tkanki łączne, a także uwalniają energię z węglowodanów i wspomagają syntezę przeciwciał i regulację układu nerwowego.

Najczęściej mówiąc o pożytecznych bakteriach jelitowych, mają na myśli 2 najpopularniejsze typy: bifidobakterie i pałeczki kwasu mlekowego. Jednocześnie nie można ich nazwać głównymi, jak wielu ludzi myśli - ich liczba to tylko 5-15% Łączna. Są one jednak bardzo ważne, gdyż udowodniono ich pozytywny wpływ na inne bakterie, o ile takie bakterie mogą mieć miejsce ważne czynniki dobro całej społeczności: jeśli są one karmione lub wprowadzane do organizmu za pomocą fermentowane produkty mleczne- kefir lub jogurt, pomagają innym ważnym bakteriom przetrwać i rozmnażać się. Na przykład bardzo ważne jest przywrócenie ich populacji podczas dysbakteriozy lub po kuracji antybiotykami. W przeciwnym razie problematyczne będzie zwiększenie odporności organizmu.

Tarcza biologiczna

Bakterie zamieszkujące skórę i drogi oddechowe człowieka w rzeczywistości stoją na straży i niezawodnie chronią swój obszar odpowiedzialności przed przenikaniem organizmów chorobotwórczych. Głównymi są mikrokoki, paciorkowce i gronkowce.

Mikrobiom skóry ulegał zmianom na przestrzeni ostatnich setek lat, wraz z przejściem człowieka od naturalnego życia w kontakcie z naturą do regularnego mycia. specjalnymi środkami. Uważa się, że ludzką skórę zamieszkują obecnie zupełnie inne bakterie, które żyły wcześniej. Ciało z układ odpornościowy potrafi odróżnić niebezpieczne od innych niż niebezpieczne. Ale z drugiej strony każdy paciorkowiec może stać się chorobotwórczy dla człowieka, na przykład, jeśli dostanie się do skaleczenia lub innej otwartej rany na skórze. Nadmiar bakterii lub ich patologiczna aktywność na skórze i wewnątrz drogi oddechowe może prowadzić do rozwoju różne choroby i do wyglądu nieprzyjemny zapach. Obecnie istnieją rozwiązania oparte na bakteriach utleniających amoniak. Ich zastosowanie pozwala na zaszczepienie mikrobiomu skóry zupełnie nowymi organizmami, w wyniku czego zanika nie tylko zapach (w wyniku metabolizmu flory miejskiej), ale także zmienia się struktura skóry - otwierają się pory itp.

Ratowanie mikroświata

Mikrokosmos każdego człowieka zmienia się dość szybko. Ma to niewątpliwe zalety, ponieważ liczbę bakterii można aktualizować niezależnie.

Różne bakterie żywią się różnymi substancjami – im bardziej urozmaicony jest pokarm człowieka i bardziej dostosowany do pory roku, tym większy wybór mają pożyteczne mikroorganizmy. Jeśli jednak żywność jest mocno naładowana antybiotykami lub konserwantami, bakterie nie przetrwają, ponieważ substancje te są precyzyjnie zaprojektowane tak, aby je niszczyć. Co więcej, nie ma żadnego znaczenia, że ​​większość bakterii nie jest chorobotwórcza. Rezultatem jest różnorodność wewnętrzny świat człowiek jest zniszczony. A potem się zaczynają różne choroby- problemy ze stolcem, wysypki skórne, zaburzenia metaboliczne, reakcje alergiczne itp.

Ale mikrobiocie można pomóc. Co więcej, niewielka korekta zajmie tylko kilka dni.

Istnieje duża liczba probiotyki (z żywymi bakteriami) i prebiotyki (substancje wspierające bakterie). Ale głównym problemem jest to, że na każdego działają inaczej. Analiza pokazuje, że ich skuteczność przeciwko dysbakteriozie wynosi do 70-80%, to znaczy ten lub inny lek może działać, a może nie. I tutaj należy uważnie monitorować postęp leczenia i podawania - jeśli środki zadziałają, natychmiast zauważysz poprawę. Jeśli sytuacja się nie zmieni, warto zmienić program leczenia.

Alternatywnie możesz przejść specjalne badania, które badają genomy bakterii, określają ich skład i proporcje. Pozwala to szybko i kompetentnie wybrać niezbędną opcję odżywiania i terapia uzupełniająca, co przywróci kruchą równowagę. Choć człowiek nie odczuwa lekkich zaburzeń równowagi bakteryjnej, to jednak odbijają się one na zdrowiu – w tym przypadku można zauważyć częste choroby, senność, objawy alergiczne. Każdy mieszkaniec miasta w takim czy innym stopniu ma brak równowagi w organizmie i jeśli nie zrobi nic specjalnie, aby ją przywrócić, prawdopodobnie będzie miał problemy zdrowotne od pewnego wieku.

Post, post, więcej warzyw, rano owsianka z naturalnych zbóż – to tylko kilka opcji zachowania związane z jedzeniem który jest kochany pożyteczne bakterie. Ale dla każdego człowieka dieta powinna być indywidualna, zgodna ze stanem jego organizmu i trybem życia - tylko wtedy będzie mógł zachować optymalną równowagę i zawsze czuć się dobrze.