Урок 36. Прокариоты.
Особенности их организации и жизнедеятельности
Цели урока: ознакомить учащихся с
прокариотическими
формами жизни; рассмотреть особенности
строения и жизнедеятельности прокариотов; сравнить прокариотов с веру самы.
Оборудование и материалы: таблицы или слайды
презентации » строение
прокаріотичної клітини», «Многообразие
бактерий», «Цианобактерии», «Строение ви
риона», «Многообразие вирусов».
Базовые понятия и термины: клетка, неклеточные
формы жизни, о кариотических организмах, клеточная стенка,
плазмалема, рибосомы прокариотического
типа, капсула, плазмины, эписомы.
Ход урока
И. организационный этап
II. Актуализация опорных знаний и мотивация
учебной
деятельности учащихся
Вопросы для беседы
1. Что такое вакцинация?
2. Кто и когда разработал первую вакцину
против вирусного заболе вания?
3. Какие меры можно предпринять для
предотвращения вирусных инфекций?
4. Какое вирусное заболевание удалось
ликвидировать?
5. Почему ученым постоянно приходится
разрабатывать новые вакцины
против гриппа?
6. Какие существуют пути распространения
Спида?
7. Какими путями не передается ВИЧ?
8. Что надо делать, чтобы не заболеть СПИДОМ?
9. Почему не удается создать вакцину против
ВИЧ?
138 все уроки биологии в 10 классе. Стандарт и
академический уровень
III. Изучение нового материала
Рассказ учителя с элементами беседы
Особенности строения прокариот
Прокариотические клетки состоят из
поверхностного аппарата
и цитоплазмы. В состав поверхностного аппарата
обычно входят
плазматическая мембрана и клеточная стенка, но
у некоторых прокарио тических организмов клеточная стенка может отсутствовать.
Как в налоговые элементы поверхностного аппарата у прокариот могут
входить бактериальные жгутики, слизистые
капсулы и разнообразные
вырасти плазматической мембраны.
Цитоплазма прокариот представлена полужидким
цитозолем,
в котором расположены одиночные рибосомы, и
нуклеоидом (кольцевой
молекулой ДНК). Мембранные органеллы в
цитоплазме отсутствуют, но
плазматическая мембрана клетки может
образовывать
выполняют разнообразные функции. Средний
размер клеток прокарио тив-от 0,1 до 10 мкм. Подавляющее большинство прокариот
являются одно клеточными организмами. Они могут образовывать агрегаты из киль
кох клеток, окруженных общей слизистой капсулой, но это просто
колонии. Лишь некоторых из них, например
нитчатых цианобактерий
и актиномицетов, можно назвать
многоклеточными. Размножают ся прокариоты путем деления. Как правило, темпы их
размножения
являются очень высокими.
Многообразие прокариот
Современные ученые разделяют прокариот на два
царства — Еубакте рии и Архебактерии. К эубактериям относят бактерии,
цианобактерии
и микоплазмы. Строение клеток эубактерий
является типичным для прокарио тив, лишь микоплазмы потеряли клеточную стенку и
извне покрыты
лишь одной плазматической мембраной. Сейчас
выделяют не менее десяти тысяч видов эубактерий. В неблагоприятных условиях
много
представителей эубактерий образуют споры,
устойчивые к воздействию внешних
факторов. При образовании споры часть
цитоплазмы, которая мес тить нуклеоидов, сжимается и окружается мембраной. На
поверх ни этой мембраны образуется оболочка споры. Часть клетки,
которая осталась вне мембраны, отмирает.
Архебактерий гораздо меньше-около пятидесяти
видов.
Они существенно отличаются от эубактерий. В их
клеточной стен эти отсутствуют пептидогликаны, которых в стенках клеток
эубактерий бага то. В генетическом материале архебактерий имеются
последовательности, которые ба гато раз повторяются, а в генах наличествуют
некодирующие участки — ни троны, являющиеся характерными признаками
эукариотических клеток. Также
очень похожи на эукариотические такие процессы
в клетках архебактерий,
Одноклеточные организмы 139
как репликация, транскрипция и трансляция.
Эубактерии вытеснили
архебактерии из большинства удобных мест
проживания. Поэтому эти ор ганизмы встречаются преимущественно в экстремальных
условиях — В со ленных и горячих источниках, вечной мерзлоте, на больших
глубинах
океанов и в толще земной коры.
Особенности жизнедеятельности прокариот
Среди прокариот есть авторофы и гетеротрофы.
Автотрофы самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических, а
гетеротрофы спо живают уже готовые. Автотрофные прокариоты могут быть хемо-или
фотосинтетиками. Фотосинтетики образуют
органические вещества
с использованием энергии света. Фотосинтез
осуществляют цианобак Терии, пурпурные бактерии, зеленые бактерии и некоторые
архебактерии. Этот
процесс различные виды прокариот могут
осуществлять как с помощью
хлорофиллов, так и с участием других
пигментов. Хемосинтетики создают органические вещества за счет энергии
химических реакций. Так, ни трифікуючі бактерии вещества аммиак, водородные
бактерии — водород,
серобактерии окисляют H S2 до S, а
железобактерии-Fe2+
до Fe3+
.
Гетеротрофных прокариот можно разделить на три
большие игры: сапротрофы, паразиты и симбионты. Сапротрофы потребляют
мертвую органику, паразиты питаются
органическими веществами
живых организмов, нанося им вред. Симбионты
тоже потребляют
органические вещества живых организмов, но
делают это на взаимовыгодной основе, то есть приносят своим партнерам и
какую-то пользу. К
паразитическим гетеротрофам принадлежат все
возбудители бактериальных
заболеваний. Симбиотические прокариоты в
кишечнике человека вы производят витамин B12, а в желудке коровы участвуют в
проце сах пищеварения целлюлозы. Сапротрофные прокариоты принимают активное
участие в процессах почвообразования.
Очень важной характеристикой прокариот
является их отношение к свободному кислороду. По этому признаку их разделяют на
аэробов и
анаэробов. Аэробы могут жить лишь в условиях
наличия свободно го кислорода, а для анаэробов он является смертельным ядом.
Однако, среди
них есть и факультативные аэробы, которые
определенное время могут обходиться
без кислорода.
IV. Обобщение, систематизация и контроль
знаний и умений учеников
Дать ответы на вопросы:
1. Какие организмы относят к прокариотам?
2. Какие характерные особенности имеют клетки
прокариот?
3. Как прокариоты образуют споры?
140 все уроки биологии в 10 классе. Стандарт и
академический уровень
4. Почему прокариоты не образуют такого
многообразия багатоклі тинних форм, как эукариоты?
V. Домашнее задание
Подготовить доклад «Бактериологические
исследования Луи Пастера».
Доклад о бактериях можно сделать по плану:
- Где обитают бактерии;
- Строение;
- Питание бактерий;
- Виды бактерий;
- Размножение;
- Вредные и полезные бактерии.
Бактериями называют микроорганизмы, которые настолько малы, что их невозможно разглядеть невооруженным глазом.
Где обитают бактерии.
Размер бактерий очень мал и без микроскопа увидеть их невозможно. Поэтому люди не замечают бактерий рядом с ними. Множество бактерий обитают всюду, практически на всех предметах, которые расположенных вокруг нас. Даже на чистой посуде или столе обитает большое количество бактерий. Они в воздухе, в воде, в еде, внутри и снаружи живых организмов. Некоторые бактерии способны вынести самые тяжелые условия, приспособиться к очень низкой или очень высокой температуре.
Строение.
Строение бактерий значительно отличается от строения других живых существ. Их тело одноклеточное, покрытое несколькими слоями оболочки. За оболочкой скрыта вязкая жидкость в которой находятся составляющие бактерии, отвечающие за ее жизнедеятельность. Формы бактерии разнообразны: продолговатая, круглая, спиралевидная и др. Бактерии бывают подвижными и неподвижными. Для передвижения у бактерии есть выросты с внешней стороны оболочки. В основном бактерии не имеют цвета и являются почти прозрачными, но есть бактерии зеленоватого и красноватого цветов.
Питание бактерий.
Внешняя оболочка этих живых организмов пропускает через себя все питательные вещества. Некоторые бактерии питаются солнечной энергией. Подобно растениям они перерабатывают солнечные лучи. Некоторые виды употребляют различные химические вещества, поглощая железо, водород и аммиак. Бактерии питаются органическими веществами, селясь в гниющих продуктах, останках животных и растений.
Виды бактерий.
Бактерии бывают аэробные и анаэробные. Первым для жизнедеятельности необходим кислород, вторые могут обойтись без него. Аэробные бактерии могут находиться практически везде: в еде, на поверхности кожи или предметов. Анаэробные сосредоточены там, где другие бактерии не смогут выжить: в глубине почвы, в герметичных емкостях или внутри человеческого тела. Такие виды бактерий опасны и вызывают трудноизлечимые заболевания.
Размножение.
Эти микроорганизмы размножаются делением. Одна бактерия делится на две половинки и от нее образуется вторая взрослая бактерия. Такой процесс размножения протекает очень быстро. При хороших условиях и питании размножение бактерий ускоряется.
Вредные и полезные бактерии.
Кроме вредоносных бактерий, которые вызывают различные заболевания, замедляют заживление ран или делают продукты питания непригодными, существуют еще и полезные бактерии. Есть типы бактерий, которые преобразуют продукты, например, превращают молоко в сыр, сметану или кефир, либо с их участием получаются квашеные и соленые овощи. В природе бактерии помогают разлагать мертвые растения и животных, очищая природу и создают плодородность почвы.
Источник: www.bolshoyvopros.ru
Бактерии – это микроорганизмы, состоящие всего из одной клетки. Характерная особенность бактерий – отсутствие четко выраженного ядра. Именно поэтому их называют «прокариоты», что означает – безъядерные.
Сейчас науке известно примерно десять тысяч видов бактерий, но имеется предположение, что на земле существует более миллиона видов бактерий. Считается, что бактерии – самые древние организмы на Земле. Они живут практически везде – в воде, почве, атмосфере и внутри других организмов.
Внешний вид
Бактерии имеют очень маленькие размеры, и увидеть их можно только в микроскоп. Форма бактерий довольно разнообразна. Наиболее распространенные формы – в виде палочек, шариков и спиралек.
Палочковидные бактерии называют «бациллами».
Бактерии в виде шариков – это кокки.
Бактерии в виде спиралек – это спириллы.
От формы бактерии зависит ее подвижность и способность прикрепляться к той или иной поверхности.
Строение бактерий
Бактерии имеют довольно простое строение. У этих организмов выделяют несколько основных структур – нуклеоид, цитоплазму, мембрану и клеточную стенку, кроме этого, у многих бактерий на поверхности имеются жгутики.
Нуклеоид – это подобие ядра, в нем содержится генетический материал бактерии. Он состоит всего из одной хромосомы, имеющей вид кольца.
Цитоплазма окружает нуклеоид. В цитоплазме расположены важные структуры – рибосомы, необходимые бактерии для синтеза белка.
Мембрана, покрывающая цитоплазму снаружи, играет важную роль в жизнедеятельности бактерии. Она отграничивает внутреннее содержимое бактерии от внешней среды и обеспечивает процессы обмена клетки с окружающей средой.
Снаружи мембрана окружена клеточной стенкой.
Количество жгутиков может быть разным. В зависимости от вида на одной бактерии бывает от одного до тысячи жгутиков, но встречаются бактерии и без них. Жгутики нужны бактериям для передвижения в пространстве.
Питание бактерий
Для бактерий характерно два вида питания. Одна часть бактерий – это автотрофы, а другая – гетеротрофы.
Автотрофы сами создают питательные вещества путем химических реакций, а гетеротрофы питаются органическими веществами, которые создали другие организмы.
iv>
Размножение бактерий
Размножаются бактерии делением. Перед процессом деления хромосома, расположенная внутри бактерии, удваивается. Потом клетка делится надвое. В результате получается две одинаковые дочерние клетки, каждая из которых получает копию материнской хромосомы.
Значение бактерий
Бактерии играют важнейшую роль в круговороте веществ в природе – они превращают органические остатки в неорганические вещества. Если бы не было бактерий, то вся земля покрылась бы поваленными деревьями, опавшими листьями и погибшими животными.
В жизни человека бактерии играют двоякую роль. Одни бактерии приносят большую пользу, а другие наносят существенный вред.
Многие бактерии являются болезнетворными и вызывают различные заболевания, например такие, как дифтерия, тиф, чума, туберкулез, холера и другие.
Однако есть бактерии, приносящие пользу людям. Так в пищеварительной системе человека живут бактерии, которые способствуют нормальному пищеварению. А молочнокислые бактерии издавна используются людьми для производства молочнокислых продуктов – сыров, йогурта, кефира и т.д. При квашении овощей и производстве уксуса бактерии также играют важную роль.
Бактерии краткая информация. Автор: Марина Степура
Источник: interesting-information.ru
Бактерии – одноклеточные микроорганизмы, образующие самостоятельное царство. По своей организации, по своим морфологическим особенностям, бактерии ближе всего стоят к так называемым сине-зеленым водорослям.
Характерным, общим для той и другой группы организмов признаком является способ размножения посредством поперечного дробления. Но между водорослями и бактериями существуют и различия; на первом месте нужно поставить отсутствие у бактерий хлорофилла — факт, имеющий громадное значение, так как является ключом к пониманию своеобразной жизни бактерий.
По величине своей бактерии крайне малы; измеряющиеся тысячными долями миллиметра принадлежат уже к сравнительно крупным. На поверхности, которая равна поставленной карандашом точке, поместится примерно 250 тысяч бактерий.
Что касается до их внешних очертаний, то между ними различают четыре главнейших типа, или формы:
- круглые, шаровидные бактерии (кокки);
- палочковидные (бациллы);
- спирально согнутые (спириллы);
- тонкие и гибкие волосовидные формы (спирохеты).
Все тело бактерии состоит из одной единственной клетки. По устройству своему клетка эта похожа на все другие растительные клетки. Снаружи оболочка, внутри протоплазматическое содержимое, но ядра у бактерий нет. Наследственная информация бактерий представлена генами, но хранятся они не в ядре, а в определенной зоне клетки, которая называется нуклеоид. Такие безъядерные бактерии называют прокариотами.
Все необходимые им вещества бактерии получают из окружающей среды. Для их жизнедеятельности и размножения необходим углерод или диоксид углерода, вода, аммиак, нитраты, различные соединения серы и некоторые другие неорганические вещества. В результате сложной химической реакции бактерии получают из неорганических веществ все необходимые им биохимические продукты.
> 
Размножение бактерий совершается путем деления; каждая клетка получает поперечную перегородку и затем распадается на две новые особи. При благоприятных условиях одно деление следует за другим с поразительной быстротой и, не будь факторов, тормозящих развитие бактерий, одна бактерия была бы в состоянии заполнить своим потомством громаднейшие пространства. Размножение продолжается до тех пор, пока в среде, обитаемой бактериями, находится достаточное количество питательного материала.
В настоящее время бактерии широко используются в пищевой промышленности (для получения кисломолочных продуктов, сыров, уксуса), горноперерабатывающей промышленности, для переработки сточных вод, в производстве антибиотиков.
В особую группу выделяют болезнетворные бактерии. При попадании в организм они вызывают тяжелые болезни: сыпной тиф, трахому, сифилис, дифтерию, легочную чуму, туберкулез, пневмонию, столбняк, скарлатину, ботулизм. Бактерии попадают в организм с пищей, водой, через повреждения кожи и слизистых оболочек.
Бактрии населяли Землю еще 3,5 миллиарда лет назад. Первые же ядерные клетки произошли от бактерий около 1,4 миллиарда лет назад. Ядерные клетки получили название эукариоты.
См. также:
Источник: web-zoopark.ru
Жили – были в лесу три микроба: Ах, Ох и Чих. Стало им скучно, и решили они, завести себе много друзей. А надо сказать, что у микробов друзья заводятся, только с помощью человека.
А в доме на опушке леса жили два брата и их младшая сестра. И хотя папа с мамой всегда говорили им, что надо умываться по утрам, мыть руки перед едой, не есть немытые фрукты и овощи и ни в коем случае не пить воду из болотца, ребята очень часто не слушали своих родителей, говоря: и так сойдет. Эту фразу: и так сойдет, ребята говорили всегда, когда им что-то не хотелось делать.
И вот однажды, Ах, Ох и Чих решили заразить детей. Стали они думать, как бы им проникнуть в дом к детям. Самим до двери не допрыгнуть – высоко, а до окна и подавно.
Стали микробы думать, как бы хитростью проникнуть в дом. Думали – думали и придумали.
-Я, самый хитрый микроб, сказал Ах.
-Я знаю, что дети каждый день ходят в лес собирать ягоды. Так вот, я на одной ягодке притаюсь. Я настолько маленький, меня простым глазом не увидишь. Попаду в дом, может быть дети не будут ягоды мыть.
-Я самый умный микроб, сказал Ох.
-Я знаю, что дети каждый день набирают воду из речки. Я подплыву к берегу, вдруг меня зачерпнут ведром. Попаду в дом с водой.
как решат водицы испить, я тут как тут.
-Я самый смелый микроб, сказал Чих.
-Я запрыгну на кошку, у нее шерсть густая, длинная. Я спрячусь на кошке, а она каждый день дома на коврике лежит. Погладят дети кошку, да руки не помоют перед едой. Так вот я тут как тут.
Так они и сделали.
Пошли утром братья с сестрой собирать ягоды. Набрали много ягод, целое лукошко. Пришли домой. Им бы помыть ягодки с водой, да лень – матушка обуяла.
— И так сойдет, решили ребята. И съели ягодки, на одной из которой притаился хитрый микроб Ах.
Пошли братья за водой, зачерпнули ведро воды вместе с умным микробом Охам. Принесли ведерко домой. Да водицу не прокипятили, а выпили. Не будем кипятить и так сойдет, решили дети. А Ох, тут как тут.
В дом кошка пришла с улицы. А в шерсти у нее глазу невидимый, смелый микроб Чих сидит.
Поиграли дети с кошкой, да руки не помыли. И так сойдет. А Чих тут как тут.
К вечеру у всех, голова разболелась, живот заныл, температура поднялась, да кашель замучил.
Микробы добились цели. Празднуют. Гуляют. Друзей нашли.
А в деревню балаган приехал. Артисты представление показывают. Всю деревню собрали, только наши братья и сестра придти не могут. Сильно болеют.
Среди приехавших артистов, старушка целительница была. Травами всякими лечила. Как узнала она, что в одном доме такое несчастье приключилось, пришла она к ним. Посмотрела она детей и говорит:
-Помогу я вам, выздороветь.
лько и вы уж не пускайте к себе больше плохих микробов. От них все беды. От них болезни.
-А мы их и не пускали, говорят наши братья с сестрой. Они сами пришли.
-Нет, отвечает целительница. Микробы тем и опасны, что глазу невидимы. Подбираются они,
Конечно, сами, а вот пускать их или не пускать каждый решает сам. Я вас научу. Дело нехитрое.
Любой микроб боится чистоты и живет там, где грязно. Умываться по утрам, чистить зубы, мыть руки перед едой, не есть немытые овощи и фрукты и ни в коем случае, не пить грязную воду, вот что защитит вас от бед.
-Дам я вам лекарства и убегут все микробы от вас.
Дала старушка – целительница детям лекарства и убежали от детей микробы Ах, Ох и Чих, да со всеми своими друзьями.
Выздоровели дети, и пошли смотреть представление в балагане. И были они веселые и счастливые. Потому что здоровье это главное.
Источник: liter.assistancerussia.org
1. Бактерии стафилококка жаждут человеческой крови
Золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) является распространенным видом бактерий, который поражает около 30 процентов всех людей. У некоторых людей он является частью микробиома (микрофлоры), и встречается как внутри организма, так и на коже или в полости рта. В то время как есть безвредные штаммы стафилококка, другие, такие как метициллинрезистентный золотистый стафилококк (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus), создают серьезные проблемы для здоровья, включая инфекции кожи, сердечно-сосудистые заболевания, менингит и болезни пищеварительной системы.
Читайте также: ТОП 7 страшных заболеваний человека, вызываемых бактериями.
Исследователи Университета Вандербильта обнаружили, что бактерии стафилококка предпочитают кровь человека по сравнению с кровью животных. Эти бактерии неравнодушны к железу, которое содержится в гемоглобине, обнаруженном в эритроцитах. Золотистый стафилококк разрывает клетки крови, чтобы добраться до железа внутри них. Считается, что генетические вариации гемоглобина могут сделать одних людей более желанным для бактерий стафилококка, чем других.
2. Бактерии вызывают дождь
» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/дождь.jpg» alt=»» width=»500″ height=»331″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/дождь.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/дождь-300×199.jpg 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />
Исследователи обнаружили, что бактерии в атмосфере могут играть определенную роль в производстве дождя и других форм осадков. Этот процесс начинается, когда бактерии с растений переносятся ветром в атмосферу. На высоте, вокруг них образуется лед, и они начинают расти. Как только замороженные бактерии достигают определенного порога роста, лед начинает таять и возвращается на землю в виде дождя.
Бактерии вида Psuedomonas syringae даже были обнаружены в центре крупных частиц града. Они продуцируют особый белок в клеточных мембранах, позволяющий связывать воду уникальным образом, способствуя образованию льда.
3. Борьба с бактериями, провоцирующими акне
Исследователи выявили, что некоторые штаммы бактерий, вызывающих акне могут фактически помочь предотвратить прыщи. Бактерия, которая вызывает акне — Propionibacterium acnes, обитает в порах нашей кожи. Когда эти бактерии провоцируют иммунный ответ, область на коже набухает и образуются прыщи. Однако, было обнаружено, что некоторые штаммы бактерий реже вызывают акне. Эти штаммы могут быть причиной того, что у людей со здоровой кожей редко появляются прыщи.
Изучая гены штаммов Propionibacterium acnes, собранные у людей с акне и здоровой кожей, исследователи определили штаммп, который был распространен на чистой коже и редко встречался на коже с акне. Будущие исследования будут включать в себя попытки разработать препарат, убивающий только вызывающие угри штаммы бактерии Propionibacterium acnes.
4. Бактерии на деснах могут привести к сердечно-сосудистым заболеванием
» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/болезнь-десен.jpg» alt=»» width=»500″ height=»332″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/болезнь-десен.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/болезнь-десен-300×199.jpg 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />
Кто бы мог подумать, что регулярная чистка зубов способна помочь предотвратить заболевания сердца? Ранее исследования выявили связь между болезнью десен и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Теперь ученые нашли конкретную связь между этими заболеваниями. Предполагается, что и бактерии, и люди производят определенные типы белков, называемые стрессовыми белками. Эти белки образуются, когда клетки испытывают различные типы стрессовых состояний. Когда у человека есть инфекция десен, клетки иммунной системы начинают атаковать бактерии. Бактерии производят стресс-белки при атаке, а белые кровяные клетки также атакуют стресс-белки.
Проблема заключается в том, что белые кровяные клетки не могут различать стресс-белки, продуцируемые бактериями, и те, которые продуцируются организмом. В результате клетки иммунной системы также атакуют стрессовые белки, вырабатываемые организмом, что вызывает накопление лейкоцитов в артериях и приводит к атеросклерозу. Кальцинированное сердцеявляется основной причиной сердечно-сосудистых заболеваний.
5. Почвенные бактерии улучшают обучаемость
» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/работа-в-саду.jpg» alt=»» width=»500″ height=»333″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/работа-в-саду.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/работа-в-саду-300×200.jpg 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />
Вы знали, что время, проведенное в саду или работа в огороде, может помочь вам лучше учиться? По мнению исследователей, почвенная бактерия Mycobacterium vaccae способна улучшать обучаемость у млекопитающих. Вероятно, эти бактерии попадают в наш организм путем проглатывания или через дыхание. По предположению ученых, бактерия Mycobacterium vaccae улучшает обучаемость, стимулируя рост нейронов головного мозга, что приводит к увеличению уровня серотонина и снижению беспокойства.
Исследование проводили с использованием мышей, которых кормили живыми бактериями Mycobacterium vaccae. Результаты показали, что мыши, употребляющие бактерии, передвигались лабиринтом гораздо быстрее и с меньшим уровнем беспокойства, чем мыши, которые не питались бактериями. Ученые предполагает, что Mycobacterium vaccae играет определенную роль в улучшении решения новых задач и уменьшении уровня стресса.
6. Бактериальные силовые машины
Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории обнаружили, что бактерия Bacillus subtilis обладают способностью вращать очень маленькие шестерни. Эти бактерии являются аэробными, то есть нуждаются в кислороде для роста и развития. Когда их помещают в раствор с микропузырьками воздуха, бактерии плавают в зубьях шестерни и заставляют ее поворачиваться в определенном направлении. Требуется несколько сотен бактерий, работающих в унисон, чтобы начать вращение шестерни.
Было также обнаружено, что бактерии могут поворачивать несколько соединенных между собой шестеренок. Исследователи смогли контролировать скорость, с которой бактерии крутили шестерни, регулируя количество кислорода в растворе. Уменьшение количества кислорода привело к замедлению бактерий. Удаление кислорода заставляет их полностью прекратить движение.
7. Данные могут храниться в бактериях
» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/бактерии-для-хранения-информации.jpeg» alt=»» width=»500″ height=»356″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/бактерии-для-хранения-информации.jpeg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/бактерии-для-хранения-информации-300×214.jpeg 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />
Можете ли вы представить себе возможность хранить данные и конфиденциальную информацию в бактериях? Эти микроорганизмы наиболее часто известны за способность вызывать заболевания, но ученым удалось генетически модифицировать бактерии, которые могут хранить зашифрованные данные. Данные хранятся в бактериальной ДНК. Информация, такая как текст, изображения, музыка и даже видео, может быть сжата и распределена между различными бактериальными клетками.
Путем сопоставления бактериальной ДНК ученые могут легко найти и получить информацию. Один грамм бактерий способен хранить тот же объем данных, который вмещается на 450 жестких дисках с 2000 гигабайтами памяти.
Зачем хранить данные в бактериях?
Бактерии являются хорошими кандидатами на биоуправление, потому что они быстро реплицируются, у них есть способность хранить огромные объемы информации, и они устойчивы. Бактерии размножаются с поразительной скоростью путем бинарного деления. В оптимальных условиях одна бактериальная клетка может производить до ста миллионов бактерий всего за один час.
Учитывая это, данные, хранящиеся в бактериях, могут копироваться миллионы раз, гарантируя сохранение информации. Поскольку бактерии настолько малы, у них есть потенциал для хранения большого количества информации, не занимая много физического пространства. Было подсчитано, что 1 грамм бактерий содержит около 10 миллионов клеток. Бактерии также являются устойчивыми организмами. Они могут выжить и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. Бактерии способны выдерживать экстремальные условия, при которых обычные жесткие диски и другие устройства хранения данных выходят из строя.
8. Бактерии можно использовать для идентификации человека
» data-layzr=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/идентификация-человека.jpg» alt=»» width=»500″ height=»350″ data-layzr-srcset=»https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/идентификация-человека.jpg 500w, https://natworld.info/wp-content/uploads/2017/08/идентификация-человека-300×210.jpg 300w» sizes=»(max-width: 500px) 100vw, 500px» />
Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере показали, что бактерии, обнаруженные на нашей коже, можно использовать для идентификации людей. Бактерии на ваших руках, уникальны для вас. Даже у идентичных близнецов есть свои уникальные бактерии на коже. Когда мы прикасаемся к чему-то, то оставляем часть наших бактерий на предмете. Через бактериальный анализ ДНК, конкретные бактерии на поверхности могут быть сопоставлены с руками человека, который их оставил. Поскольку бактерии уникальны и остаются неизменными в течение нескольких недель, их можно использовать в качестве альтернативы отпечаткам пальцев.
Понравилась статья? Поделись с друзьями:
Источник: NatWorld.info
С бактерий началась жизнь на нашей планете. Ученые полагают, что ими все и закончится. Ходит шутка, что когда инопланетяне изучали Землю, то они не могли понять, кто же ее настоящий хозяин – человек или бацилла. Самые интересные факты о бактериях подобраны ниже.
Что такое бактерия?
Бактерия – это отдельный организм, который состоит из одной клетки и размножается с помощью деления. Чем благоприятней среда обитания, тем скорее она делится. Живут эти микроорганизмы во всех живых существах, а также в воде, продуктах питания, в трухлявых деревьях, в растениях.
Этим список не ограничивается. Бациллы прекрасно выживают на предметах, которые трогал человек. Например, на поручне в общественном транспорте, на ручке холодильника, на кончике карандаша. Интересные факты о бактериях недавно открыли американские ученые из Аризонского университета. По их наблюдениям на Марсе обитают «спящие» микроорганизмы. Ученые уверены, что это одно из доказательств существования жизни на других планетах, кроме того, по их мнению, инопланетные бактерии можно «оживить» на Земле.
Впервые микроорганизм рассмотрел в оптический микроскоп голландский ученый Антоний ван Левенгук еще в конце 17 века. В настоящий момент известных видов бацилл насчитывается порядка двух тысяч. Все их можно условно разделить на:
- вредные;
- полезные;
- нейтральные.
При этом вредные обычно воюют с полезными и нейтральными. Это одна из наиболее частных причин, из-за которых болеет человек.
Самые любопытные факты
Микроорганизмы изучают, находят им применение, а также учатся бороться с вредоносными паразитами. Во время исследований ученые обнаружили интересные факты о бактериях:
- На Земле обитает 5 нониллионов микроорганизмов (5*10 в тринадцатой). Это в разы превышает численность людей и животных на планете.
- Бацилла и бактерия – это синонимы, которые пришли из разных языков. Бактерия – греческое слово, бацилла – латинское.
- Бактерии чувствуют запахи.
- Снежинки и изморозь на растениях образуются с помощью специальной бациллы.
- Замороженные древние бактерии можно оживить.
- Самую большую бактерию можно увидеть без помощи микроскопа. Это намибийская серная жемчужина, она достигает размеров в 0,75 миллиметров.
- Рот человека вмещает в себя 40 тысяч паразитов. При поцелуе передается 30 тысяч из них. 5% из этого числа могут привести к болезни.
- Существует бактерия, которая «поедает» тринитротолуолом. С помощью нее ученые хотят решить вопрос с разминированием.
- У японцев в кишечнике обитают бактерии, которые помогают им переваривать все известные морепродукты.
- На корпусе сотового телефона живет больше паразитов, чем под ободком унитаза.
В целом, одноклеточные организмы участвуют во всех жизненных процессах.
Бактерии и люди
С рождения человек попадает в мир полный различных микроорганизмов. Какие-то помогают ему выжить, другие вызывают инфекции и болезни.
Самые любопытные интересные факты о бактериях и людях:
- Уже несколько тысяч лет человек использует молочнокислые бактерии в своих интересах. С их помощью изготавливается сыр, кефир, всевозможные йогурты и даже уксус.
- В мужских коллективах микроорганизмов больше и размножаются они быстрей.
- «Сбить» высокую температуру и остановить размножение бактерий может звон колокола. Он уникальным образом воздействует на мозг человека, связь ДНК хозяина и паразита прекращается.
- Медики 21 столетия доказали, что резерв полезных бактерий находится в аппендиците. Оказывается орган, к которому еще в прошлом веке относились так пренебрежительно, помогает организму вырабатывать иммунитет.
- Некоторые бактерии могут убивать патогенную флору во рту и бороться с кариесом. Пока они живут только в пасти крокодилов, однако ученые планируют в ближайшем будущем скрестить эти микроорганизмы с бифидобактериями. Вероятно, чистку зубов по утрам сможет заменить йогурт.
- Тело человека вмещает в себя порядка 2 килограммов бактерий. Большинство из них обитает в кишечнике.
Получается, бацилла может как полностью излечить человека, так и уничтожить наш вид. В настоящее время уже существует биологическое оружие и бактериальные токсины.
Как бактерии помогли нам выжить?
Вот еще некоторые интересные факты о бактериях, которые приносят пользу человеку:
- некоторые виды бацилл защищают человека от аллергии;
- с помощью бактерий можно утилизировать опасные отходы (например, продукты из нефти);
- без микроорганизмов в кишечнике человек бы не выжил.
Оказывается, это далеко не все интересные факты про бактерии и человека. Ученые полагают, что именно эти микроорганизмы помогли выжить виду Homo sapiens. Эти крохотные паразиты буквально создали людям их иммунную систему. Когда Человек разумный покинул континент, он захватил с собой вирусы и бактерии. У неандертальцев, в свою очередь, не было иммунитета к паразитам, поэтому они не были способны выжить в процессе эволюции. Ученые уверены, что даже без стычек с современными людьми, неандертальцы вымерли бы от болезней.
Как рассказать малышам о бациллах?
Малыши о бациллах готовы разговаривать уже в 3-4 года. Чтобы правильно донести информацию, стоит рассказать интересные факты о бактериях. Для детей, к примеру, очень важно понимание того, что существуют злые и добрые микробы. Что добрые способны превратить молоко в ряженку. А также, что они помогают животику переваривать пищу.
Внимание нужно обращать на злых бактерий. Рассказывать, что они очень маленькие, поэтому их не видно. Что, попадая в тело человека, микробов быстро становится много, и они начинают нас кушать изнутри.
Ребенок должен знать, чтобы злой микроб не попал в организм нужно:
- Мыть руки после улицы и перед едой.
- Не есть много сладкого.
- Ставить прививки.
Лучше всего показать бактерии с помощью картинок и энциклопедий.
Что должен знать каждый школьник?
С ребенком постарше лучше говорить уже не о микробах, а рассказывать про бактерии. Интересные факты для школьников важно аргументировать. То есть, рассказывая о важности мытья рук, можно поведать, что на ручках туалетов живут 340 колоний вредных бацилл.
Можно вместе найти информацию о том, какие бактерии вызывают кариес. А также рассказать школьнику, что шоколад в небольшом количестве обладает антибактериальным эффектом.
Даже ученик младших классов сможет понять, что такое вакцина. Это когда в организм вводится небольшое количество вируса или бактерий, а иммунная система их побеждает. Поэтому так важно ставить прививки.
Уже с детских лет должно прийти понимание, что страна бактерий — это целый, еще не до конца изученный, мир. И пока есть эти микроорганизмы, есть и сам человеческий вид.
- Доклады
- Биология
- Полезные бактерии
Бактерии — одни из самых многочисленных и распространенных живых организмов на нашей планете. Мы можем найти их буквально везде: в воздухе, в воде, в почве, в тканях растений и животных. И, конечно же, мы можем встретить бактерии и внутри самого человека. Некоторые из них вредят нашему организму, а некоторые, напротив, необходимы для его здорового функционирования. Другие же виды микроорганизмов человек научился использовать себе во благо в медицине, сельском хозяйстве и производстве. Рассмотрим хотя бы малую часть из огромного списка полезных для человека бактерий.
Азотобактер.
Представители рода этих микроорганизмов знакомы каждому из школьного курса биологии. Они обитают преимущественно в почве и аккумулируют в себе азот из воздуха, чем делают землю более плодородной. Помимо того, что азотобактерии обогащают почву полезным для растений азотом, они еще и очищают её от ртути и свинца.
Стрептомицеты.
Этот род бактерий используется в медицине для создания противогрибковых, антибактериальных и противоопухолевых средств. Так же они входят в состав препаратов помогающих при глаукоме и отторжении трансплантируемых органов. Некоторые виды стрептомицетов в больших дозировках являются ядами, поэтому иногда их используют в борьбе с насекомыми (например, аллозамидин помогает в борьбе с насекомыми-переносчиками малярии).
Бифидобактерии.
Один из самых распространенных бактерий, без которых невозможно здоровое функционирование человеческого организма. Они отвечают за создание кислой среды, уничтожающей болезнетворные бактерии и прекращающей процессы гниения и брожения, помогают в переваривании углеводов и всему пищеварению в целом. Еще бифидобактерии необходимы для усвоения витаминов B и D и синтеза витамина C.
Лактобактерии.
Эти бактерии препятствуют развитию патогенной микрофлоры кишечника и подавляют в нём развитие болезнетворных микроорганизмов. Так же без них невозможна нормальная работа иммунной системы.
Энтерококки.
Данные бактерии являются условно безопасными, поскольку в малой концентрации они помогают организму в защите от патогенной микрофлоры и усвоении сахарозы, однако превышение их нормального количества может привести к развитию болезней кишечника.
Кишечные палочки.
Несмотря на то, что мы привыкли ассоциировать кишечную палочку с обязательным отравлением организма, некоторые их виды являются обязательным условием здоровья микрофлоры кишечника. Более того, некоторые виды отвечают за синтез кислоты, которая в слою очередь учувствует в образовании красных кровяных телец в организме.
Вариант 2
Все болезни начинаются с кишечника. Еще Гиппократ сказал это, и современная наука подтверждает, что 80% иммунной системы располагается там. На самом деле, чтобы быть здоровыми, наш кишечник должен хорошо работать. В противном случае мы окажемся на пороге дисбактериоза. Поэтому стоит поддержать жизненно важные полезные бактерии в организме — это пробиотики.
100% питательных веществ всасывается через кишечник, и роль полезных бактерий — пробиотиков — состоит в том, чтобы расщеплять пищу, которую мы принимаем. Нормальная кишечная флора взрослого человека состоит из 500 видов бактерий. Каждый из нас имеет около 2 кг бактерий в нашем организме, многие из которых обитают в толстой кишке. Благодаря пробиотикам организм быстро освобождается от токсинов и гниющих продуктов; они помогают защитить клетки печени от повреждений; укрепить слизистую оболочку кишечника, прекратить всасывать вредные вещества из того, что содержится в толстой кишке. Полезные бактерии не только совершенно безвредны и безопасны, но их добавление во избежание их дефицита особенно необходимо после медикаментозного лечения, химиотерапии и лучевой терапии, при любых хронических болезнях, стрессе, даже при питье водопроводной воды. Младенцы, родившиеся в результате операций и искусственно вскармливаемые, нуждаются в добавлении пробиотиков в пищу с первых дней после рождения.
Слово «пробиотик» является относительно новым и, как полагают, впервые было использовано Фердинандом Вергиным в 1954 году и имеет греческое происхождение: pro-for, bios-life, т.е. «для жизни». Значение пробиотиков впервые оценил Илья Мечников. По его словам, основным средством против старения и самовосстановления человеческого организма являются болгарские молочнокислые бактерии. В 1908 году он опубликовал свою статью «Несколько слов о йогурте». В том же году он стал лауреатом Нобелевской премии. Интересно то, что после изучения данных по 36 странам было установлено, что наибольшее количество долгожителей — 4 на 1000 человек — приходится на Болгарию. Он связывает этот факт с болгарским йогуртом.
Пробиотики являются основным фактором естественной резистентности, так как с раннего детства они участвуют в создании иммунной системы кишечного тракта и, в конечном счете, имеют решающее значение для существования оптимального гуморального и клеточного иммунитета на протяжении всей жизни человека.
Доклад про Полезные бактерии
Ежедневно человек контактирует просто с огромным количеством самых различных бактерий. Принято считать, что все эти бактерии достаточно опасны для нас и нашего организма. Это очень большое заблуждение. Большинство бактерий наоборот являются полезными и благоприятными. Давайте рассмотрим самые полезные бактерии более подробно. Какую же пользу они приносят нашему обществу?
L. Acidophilus
Этот обитатель всегда и постоянно находится в нашем организме, а точнее в пищеварительной системе. Очень комфортно себя чувствует при средних температурах около тридцати восьми градусов. Так же может обитать в среде с недостаточным количеством кислородных отложений.
Такие бактерии как Acidophilus очень полезна в плане постановления микрофлоры организма. А она легко может быть разрушена в результате повышенных стрессов и от приёма различных антибиотиков. Распространены эти бактерии в основном в молочных продуктах. Молоко, кефир и так далее. Хорошо себя ощущает в области кишечного тракта.
Для иммунитета бактерии L. Acidophilus очень и очень полезна. Так же способствует хорошей работе кишечника, а так же желудка. Так же она снижает холестерин, при этом способствуя улучшению работ кишечного тракта.
Lactobacillus rhamnosus
Часто можно встретить в кишечном тракте.Очень высока устойчивость к кислотной среде обитания. Успешно нормализует уровень pH, замедляет при этом развитие патогенных мик. Организмов, останавливает диарею, направляет работу кишечника в правильное русло после каких либо повреждений, вызванных ротавирусом.
Людям которые страдают непереносимостью лактозы рекомендуется постоянно увеличивать количество таких бактерий. Также способствует улучшению иммунной системы, применятся во время исцеления урогенитального тракта. Так же распространено при лечении тяжёлых онкологических заболеваний.
Bifidobacterium Lactis
Анаэробные бактерии, усиленно производящая молочную кислоту, обитает в основном в кишечнике, и при этом понижает уровень pH. Способствует правильному функционированию кишечника, останавливают запоры желудка, диарею, Очень эффективно действует в организме детей.
Так же повышает IgA в кишечнике, что способствует борьбе с ротавирусами. Очень эффективно снимают какие-либо воспаления.
Картинка к сообщению Полезные бактерии
Популярные сегодня темы
- Ядовитые животные России
Многие животные и насекомые могут быть ядовитыми. Эта способность подразумевает выработку яда, с помощью которого животные убивают или обездвиживают, пойманную, ими жертву.
- Горькие продукты
Горькие продукты редко пользуются популярностью и спросом среди населения. Однако врачи утверждают, что именно в горьких продуктах много пользы. В Древней Греции ученые говорили, что вылечить
- Прыжки в высоту
В настоящее время существует множество видов спорта, в которых осуществляются всевозможные способности тела человека – бег, ходьба, прыжки, плавание, сила и т.д. если рассматривать прыжки, то
- Виды спорта
Спорт является не только приятным времяприпровождением, но и очень полезным занятием для нашего здоровья. Люди, которые занимаются спортом, реже болеют и обладают прекрасными внешними данными
- Христианство
Христианство является самой крупной мировой религией, третья часть населения нашей планеты – это христиане. Данная религия основана на учении Иисуса Христа, который жил в 1 веке в Палестине.
- Наполеон Бонапарт
Наполеон Бонапарт это полководец и государственный деятель, заложивший крепкие основы нынешнего французского государства.
Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.
Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.
Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.
Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.
Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.
Форма тела
Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.
Способы передвижения
Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.
Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.
У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.
Место обитания
В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.
Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.
Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.
В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.
Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.
В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.
В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.
Внешнее строение
Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.
На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.
Внутреннее строение
Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.
Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.
В центральной части клетки локализовано ядерное вещество — ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра — нуклеоид. Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом.
Способы питания
У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.
Гетеротрофы — организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества. Гетеротрофные бактерии подразделяются на сапрофитов, симбионтов и паразитов.
| Бактерии-сапрофиты | Бактерии-симбионты | Бактерии-паразиты |
| Извлекают питательные вещества из мёртвого и разлагающего органического материала. Обычно они выделяют в этот гниющий материал свои пищеварительные ферменты, а затем всасывают и усваивают растворённые продукты. | Живут совместно с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу. Бактерии, живущие в утолщениях корней бобовых растений. | Живут внутри другого организма или на нём, укрываются и питаются его тканями. Вызывают различные заболевания – бактериозы. |
Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.
Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.
Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.
Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.
Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:
- через повреждения эпидермальной и коровой ткани;
- через корневые волоски;
- только через молодую клеточную оболочку;
- благодаря бактериям-спутникам, продуцирующим пектинолитические ферменты;
- благодаря стимуляции синтеза В-индолилуксусной кислоты из триптофана, всегда имеющегося в корневых выделениях растений.
Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:
- инфицирование корневых волосков;
- процесс образования клубеньков.
В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.
Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.
Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.
Обмен веществ
Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.
Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.
Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.
Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.
Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.
Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.
Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.
Одни бактерии нуждаются в готовых органических веществах — аминокислотах, углеводах, витаминах, — которые должны присутствовать в среде, так как сами они не смогут их синтезировать. Такие микроорганизмы называются гетеротрофами. Они получают необходимую им энергию при окислении органических веществ кислородом или при сбраживании (без участия кислорода). В зависимости от субстрата, на котором развиваются бактерии, различают:
- сапрофитные формы — питаются мёртвым органическим веществом (молочно-кислые бактерии, бактерии гниении я и др.);
- бактерии-паразиты — развиваются только на живых организмах (менингококки, гонококки, и др.);
- относятся и к паразитическому, и к сапрофитному образу жизни (палочки сыпного тифа, сибирской язвы, бруцеллёза и др.).
Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:
| Фотосинтезирующие бактерии | Хемосинтетики | Метилотрофы |
| Cинтезируют органические вещества за счёт солнечной энергии. Цианобактерии, пурпурные бактерии и зелёные бактерии. | Синтезируют органические вещества за счёт химической энергии окисления серы – серобактерии; аммония и нитрита – нитрифицирующие; железа – железобактерии; водорода – водородные бактерии. | Синтезируют органическое вещество за счёт химической энергии метаболизма углеродных соединений, содержащих метильную группу, простейшими из которых является метан. |
Хемосинтез
Использование лучистой энергии — важнейший, но не единственный путь создания органического вещества из углекислого газа и воды. Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений — сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.
Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.
Железобактерии превращают закисное железо в окисное. Образованная гидроокись железа оседает и образует так называемую болотную железную руду.
Некоторые микроорганизмы существуют за счёт окисления молекулярного водорода, обеспечивая тем самым автотрофный способ питания.
Характерной особенностью водородных бактерий является способность переключаться на гетеротрофный образ жизни при обеспечении их органическими соединениями и отсутствии водорода.
Таким образом, хемоавтотрофы являются типичными автотрофами, так как самостоятельно синтезируют из неорганических веществ необходимые органические соединения, а не берут их в готовом виде от других организмов, как гетеротрофы. От фототрофных растений хемоавтотрофные бактерии отличаются полной независимостью от света как источника энергии.
Бактериальный фотосинтез
Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты — бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка — карбоновые кислоты), а у зелёных растений — вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.
Такой бактериальный фотосинтез, который происходит без выделения кислорода, называется фоторедукцией. Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды, а от сероводорода:
Биологическое значение хемосинтеза и бактериального фотосинтеза в масштабах планеты относительно невелико. Только хемосинтезирующие бактерии играют существенную роль в процессе круговорота серы в природе. Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серной кислоты, сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул. Далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода, который окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), образующий в почве доступные для растения сульфиты. Хемо- и фотоавтотрофные бактерии имеют существенное значение в круговороте азота и серы.
Спорообразование
Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий.
Споры — не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий — это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.
Размножение
Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее.
После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.
При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес — 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.
Бактерия (1), поглотившая достаточно пищи, увеличивается в размерах (2) и начинает готовиться к размножению (делению клетки). Её ДНК (у бактерии молекула ДНК замкнута в кольцо) удваивается (бактерия производит копию этой молекулы). Обе молекулы ДНК (3,4) оказываются, прикреплены к стенке бактерии и при удлинении бактерии расходятся в стороны (5,6). Сначала делится нуклеотид, затем цитоплазма.
После расхождения двух молекул ДНК на бактерии появляется перетяжка, которая постепенно разделяет тело бактерии на две части, в каждой из которых есть молекула ДНК (7).
Бывает (у сенной палочки), две бактерии слипаются, и между ними образуется перемычка (1,2).
По перемычке ДНК из одной бактерии переправляется в другую (3). Оказавшись в одной бактерии, молекулы ДНК сплетаются, слипаются в некоторых местах (4), после чего обмениваются участками (5).
Роль бактерий в природе
Круговорот
Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.
Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.
Почвообразование
Поскольку бактерии распространены практически повсеместно и встречаются в огромном количестве, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья деревьев и кустарников, отмирают надземные побеги трав, опадают старые ветки, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см3. поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.
Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.
Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.
Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.
Распространение в природе
Микроорганизмы распространены повсеместно. Исключение составляют лишь кратеры действующих вулканов и небольшие площадки в эпицентрах взорванных атомных бомб. Ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов не мешают существованию и развитию микрофлоры. Все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Микроорганизмы — аборигены нашей планеты, активно осваивающие самые невероятные природные субстраты.
Микрофлора почвы
Количество бактерий в почве чрезвычайно велико — сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв.
На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.
Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора — один из факторов образования почв.
Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, — ризосферной микрофлорой.
Микрофлора водоёмов
Вода — природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается.
Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая — 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные.
По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.
Микрофлора воздуха
Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.
Микрофлора организма человека
Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками — прекрасная среда для развития микроорганизмов.
Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре.
Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.
Бактерии в круговороте веществ
Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.
Круговорот азота
Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий.
Круговорот углерода
Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии осуществляют полное окисление органических веществ. В аэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путём сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО2).
Круговорот серы
Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.
Круговорот железа
В некоторых водоёмах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора — железобактерии, окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа.
* * *
Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.
После появления многоклеточных организмов между ними и бактериями образовались многочисленные связи, включая преобразование органических веществ органотрофами, и разного рода симбиотические отношения, паразитизм, иногда внутриклеточный (риккетсии), и патогенез. Наличие бактерий и др. микроорганизмов в естественных местах обитания является важнейшим фактором, определяющим целостность экологии, систем. В экстремальных условиях, непригодных для существования других организмов, бактерии могут представлять единственную форму жизни.
Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых организмов (кроме вирусов). Полагают, что они — первые организмы, появившиеся на Земле.
