- •Размножение бактерий.
- •Таким образом, дочерние клетки бактерии при делении получают идентичный наследственный материал.
- •Подцарство сине-зелёные водоросли
- •Плесневые грибы
- •Грибы-паразиты, вызывающие болезни растений
- •Роль грибов в природе и хозяйстве.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лишайники. Строение лишайника. Симбиоз. Питание. Размножение. Роль лишайников в природе и хозяйстве.
- •Значение лишайников
- •Вопросы для самоконтроля:
Царство ДРОБЯНКИ
Подцарство БАКТЕРИИ
Бактерии (от греч. bakterion – палочка) открыты голландским ученым А. Левенгуком в 1675 году, а роль бактерий впервые показал французский микробиолог Л. Пастер. Подцарство Бактерии насчитывает 5 000 видов.
Строение и жизнедеятельность бактерий.
Бактерии – группа древнейших организмов с типичным прокариотическим строением клетки. Для бактерий характерны следующие особенности строения и процессы жизнедеятельности:
— малые размеры (чаще от 0,1 до 10 мкм, реже 30 – 100 мкм);
— разнообразие форм: клетки могут быть шаровидными (кокки) палочковидными (бациллы), извитой формы (вибрионы, спириллы и спирохеты). Одни бактерии неподвижны, другие способны передвигаться с помощью жгутиков или скольжением;
— одноклеточная или колониально-одноклеточная организация без плазматических связей между клетками. Примером колоний являются диплококки, тетракокки, стрептококки, сарцины и др.;
— отсутствие обособленного ядра. ДНК-содержащая часть цитоплазмы не ограничена мембраной и называется нуклеоидом. Она представлена единственной кольцевой хромосомой;
— отсутствие митохондрий, пластид, комплекса Гольджи, эндоплазматической сети, центриолей и ядрышек;
— особое строение и состав мембранных структур и оболочек бактериальной клетки. Клетки бактерий покрыты тремя оболочками:
— внутренняя – цитоплазматическая мембрана, образующая внутренние впячивания, называемые мезосомами;
— средняя – клеточная стенка, представляющая собой решетку, построенную из полисахарида муреина;
— наружная – слизистая капсула, присутствующая не у всех.
По строению клеточной стенки бактерии подразделяются на грамположительные (окрашиваются по Граму) и грамотрицательные (не окрашиваются по Граму) На клеточной стенке некоторых бактерий имеются тонкие выросты (палочковидные белковые выступы).
В цитоплазме находятся рибосомы (до 10 000 на клетку), включения (гликоген, жир, волютин), а также у большинства бактерий имеются плазмиды – короткая молекула ДНК, замкнутая в кольцо и не связанная с нуклеоидом.
Для бактерий характерно повсеместное распространение: в почве, в соленой и пресной воде, в организме растений, животных и человека, на разных предметах нашего жилища, в отбросах, в атмосфере на высоте 10 км. В почве бактерий насчитывают от 300 млн. до 2 млрд. на 1 г, в 1 см3 молока – до 1 млн., в воздухе – от 10 до 25 тыс. на м3 (летом) и до 4,5 тыс. зимой, а в 1 см3 воды – около тысячи. Живут они при большом давлении, в условиях вакуума, в горячих источниках при температуре до +700С, в холодных морях и холодильниках на пищевых продуктах. Живые бактерии обнаружены и в нефтяных скважинах на глубине 2 000 м.
Дыхание бактерий осуществляется посредством дыхательных ферментов, вырабатываемых бактериальной клеткой. По способу дыхания бактерии делятся на аэробные, то есть существующие в кислородной среде и анаэробные, существующие в бескислородной среде. При дыхании освобождается больше энергии, чем используется клеткой, 75% этой энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла (нагревание навоза, сена, зерна и. т. п.).
По способу питания бактерии делятся на автотрофные и гетеротрофные.
Автотрофные бактерии – бактерии, синтезирующие органические вещества из неорганических (СО2, Н2О, минеральные соли и другие). К ним относится фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии.
Фотосинтезирующие бактерии используют световую энергию для синтеза органических веществ. Способность к фотосинтезу определяется наличием пигментов хлорофиллинов (например зеленые и пурпурные серобактерии).
Хемосинтезирующие бактерии используют для синтеза органических веществ энергию, выделяющуюся при окислении каких-либо неорганических веществ окружающей среды. Например, железобактерии переводят закисные соли железа в окисные, серобактерии восстанавливают сероводород в серу, серную кислоту и её соли, нитрифицирующие бактерии переводят аммиак в азотистую и азотную кислоты.
Гетеротрофные бактерии – бактерии, не способные синтезировать органические вещества из неорганических и нуждаются в готовых органических веществах, поступающих с пищей. Их можно подразделить на три группы: сапрофиты, паразиты и симбионты.
Сапрофиты – бактерии, живущие за счет питания органическими веществами мертвых организмов. Это бактерии брожения и гниения.
Паразиты – бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами живых организмов. Например, холерный вибрион, туберкулезная и столбнячная палочки, гонококки и другие.
Симбионты – бактерии, живущие в некоторой взаимосвязи с другими живыми организмами и приносящие обоюдную пользу. Например, клубеньковые бактерии, живущие в тканях бобовых растений. Они используют органические вещества растения и частично обеспечивают их соединениями азота. Кишечная палочка также является симбионтом.
Размножение бактерий.
Размножаются бактерии бесполым и половым путем.
Бесполое размножение – это деление материнской клетки через каждые 20-30 минут с образованием двух дочерних. Переход к делению диктуется отношением объема ядра к объему цитоплазмы. Перед клеточным делением происходит удвоение ДНК, во время которого мезосомы удерживают геном в определенном положении. При делении клетки сначала делится нуклеоид, затем нуклеоплазма. Кольцевая хромосома в одной точке прикрепляется к впячиванию плазматической мембраны. После удвоения дочерние хромосомы прикрепляются к ней в двух расположенных рядом точках. Затем расстояние между точками прикрепления увеличивается, а мембрана как бы врастает между ними, раздвигая в разные стороны. После полного расхождения хромосом и разделения цитоплазмы образуется оболочка новых клеток.
Таким образом, дочерние клетки бактерии при делении получают идентичный наследственный материал.
Половое размножение бактерий обнаружено в 50-е годы; оно присутствует в примитивных формах. Гаметы не образуются, слияния клеток не происходит, а наблюдается обмен генетическим материалом, т.е. происходит генетическая рекомбинация. Известно три способа образования рекомбинантов:
— трансформация,
— трансдукция,
— конъюгация.
Трансформация открыта в 1928 году английским микробиологом Гриффитсом. При трансформации небольшие фрагменты ДНК выходят из клетки донора, поглощаются клеткой – реципиентом и включаются в состав её ДНК, замещая в ней похожий, но не обязательно идентичный фрагмент. Трансформация наблюдается у немногих бактерий, например, у пневмококков.
Трансдукция заключается в том, что вирусы, покидая бактериальную клетку, в которой они паразитировали, могут захватить с собой часть их ДНК и, перемещаясь в новые клетки, передают новым хозяевам свойства прежних. Явление трансдукции было получено в опытах с бактериями из различных штаммов. В отличии от трансформации, где влияние на клетки оказывает свободная ДНК, при трансдукции переносчиком информации является ДНК фага. При этом вирус передает клетке-реципиенту только отдельные фрагменты генетического аппарата клетки-донора.
Конъюгация – это перенос ДНК между клетками, контактирующими друг с другом. В отличие от трансформации и трансдукции при этом может обмениваться значительная часть ДНК. Этот процесс был открыт в 1946 году у кишечной палочки. Иногда перенос осуществляется с помощью плазмид.
Способность к спорообразованию.
Способность к спорообразованию при неблагоприятных условиях – одна из особенностей бактерий. Споры обладают прочными покровами и особым химическим составом, обусловливающим их внутреннюю устойчивость к высушиванию, достаточно высокой радиации и температуре и к другим неблагоприятным факторам, вызывающим гибель вегетативных клеток. Попадая в свежую питательную среду, споры прорастают и дают начало новым клеткам.
Роль бактерий.
В природе почвенные бактерии участвуют в образовании каменного угля, нефти, газа, торфа. Гнилостные бактерии разлагают органические вещества, делая их доступными для других растений. В результате этого земля очищается от трупов животных и растений, обеспечивается плодородие почв. Нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии играют важную роль в круговороте азота в природе.
В сельском хозяйстве и промышленности используются бактерии молочно-кислого брожения для изготовления простокваши, кефира, кумыса, сметаны, сыров, сливочного масла, при силосовании кормов, при квашении капусты и огурцов. Бактерии уксуснокислого брожения используются для получения винного уксуса, который применяется для маринования плодов и овощей. Используются бактерии в кожевенной и текстильной промышленностях. Бактерии гниения и брожения приводят к порче продуктов. С бактериями связаны биологические разрушения и биокоррозия многих промышленных материалов, дерева и бумаги.
В медицине бактерии служат для приготовления сывороток и вакцин являются основой получения антибиотиков (стрептомицин, нистатин, эритромицин, олеандомицин). Многие бактерии вызывают заболевания у человека, животных и растений (таблица 11).
Таблица 11
Болезнетворные бактерии человека и борьба с ними.
Заболевание |
Возбудитель |
Патогенез |
Пути передачи |
Профи- лактика, лечение |
1.Дифтерия |
Палочковид-ная Грам-положитель-ная бактерия |
Верхние дыхательные пути, чаще глотка. Опасный токсин разносится по телу, поражается сердце. |
Капельная инфекция |
Анатоксин |
2. Туберкулез |
Палочковидная бактерия |
Главным образом легкие |
Капельная инфекция, молоко больных животных |
Живые бактерии. Антибиотики типа стрептомицина. |
3. Коклюш |
Палочковидная Грам-отрицательная бактерия |
Верхние дыхательные пути, приступы кашля |
Капельная инфекция |
Убитые бактерии |
4. Гонорея |
Кокки, Грам-отрицательные |
Половые органы, у новорожденных глаза |
При половом контакте |
Антибиотики пенициллин и стрептомицин |
5. Сифилис |
Бледная спирохета |
Половые органы, затем глаза, кости, суставы, ЦНС, сердце и кожа |
При половом контакте |
Антибиотики, например пенициллин |
6. Тиф |
Риккетсия |
Эпидемический сыпной тиф, поражаются внутренние стенки сосудов, тромбоз сосудов, сыпь на коже. |
Переносчики вши |
Убитые бактерии или живые клетки не вирулентного штамма. Антибиотики: тетрациклин |
7. Столбняк |
Палочковид-ная, Грам-положительная |
Кровь, образует токсин, который поражает двигательные нервы спинного мозга. Часто смертельный исход. |
Раневая инфекция |
Анатоксин |
8. Холера |
В виде запятой, Грам-отрицатель-ный холерный вибрион |
Пищеварительный тракт (тонкий кишечник) |
Фекальные заражения воды и продуктов |
Убитые бактерии. Антибиотики тетрациклинового ряда. |
9. Брюшной тиф |
Палочковид-ная, Грам-отрицательная бактерия |
Пищеварительный тракт. Поражается лимфа, кровь, легкие, костный мозг, селезенка |
Как у холеры |
Убитые бактерии (вакцина ТАВ) |
10. Бактериальная дизентерия |
Палочковид-ная, Грам-отрицательная |
Пищеварительный тракт, главным образом подвздошная и толстая кишка |
Как у холеры |
Вакцины нет. Антибиотики тетрациклинового ряда |
Меры борьбы с бактериями.
1. Высушивание.
2. Пастеризация.
3. Стерилизация.
4. Охлаждение, которое не вызывает гибели бактерий, но приостанавливает их жизнедеятельность.
5. Консервирование, связанное с повышением концентрации соли или сахара.
6. Ультрафиолетовое облучение.
7. Дезинфекция для уничтожения патогенных бактерий.
Вопросы для самоконтроля:
1. К каким формам жизни относятся бактерии?
2. Каково строение тела бактерий?
3. Как происходит питание бактерий?
4. Как бактерии размножаются?
5. Как происходит образование спор у бактерий?
6. Какова роль бактерий в круговороте веществ в природе?
7. Какую роль бактерии играют в хозяйстве человека?
8. Какую пользу приносят клубеньковые бактерии бобовому растению? Как называется такой способ существования?
9. Назовите бактерии, являющиеся возбудителями болезней человека?
10. Перечислите способы борьбы с болезнетворными болезнями?
11. Заполните таблицу «Значение бактерий»:
№ |
Группы бактерий |
Значение |
1. |
Гнилостные |
|
2 |
Нитрифицирующие |
|
3. |
Железобактерии |
|
4. |
Клубеньковые |
|
5. |
Кисломолочные |
|
6. |
Спиртового брожения |
|
7. |
Болезнетворные |
|