ВСТУП
До доядерним організмів - бактерій відносяться найпростіші одноклітинні організми. У побуті їх називають бактеріями або мікробами.
Так само до прокаріотів ставляться синьо-зелених водоростей. У цій роботі я постараюся описати будову прокаріотів, їх розмноження, спосіб життя, основні групи прокаріотів.
Ці мікроорганізми відіграють велику роль у нашій з вами життя, тому мені цікава ця тема.
Прокаріоти можуть бути використані в медицині. До другої половини минулого століття медицина практично не могла лікувати хвороби, які викликаються бактеріями. Зараз медики з більшістю з них успішно справляються. Тому, я вважаю, що ця тема актуальна і на сьогоднішній день.

1. Домен ДОЯДЕРНОЕ АБО
ЦАРСТВО прокаріотів
Всі відомі одноклітинні і багатоклітинні організми цілком природно поділяються на дві великі групи - прокаріоти і еукаріоти.
Всі прокаріоти належать до одного царства Дробняк, представленому бактеріями і синьо-зеленими водоростями.
Клітини прокаріотів (від грец. Pro - до, karion - ядро) не мають оформленого ядра. Іншими словами генетичний матеріал (ДНК) прокаріотів знаходиться прямо в цитоплазмі і не оточений ядерною мембраною. Виділяють дві групи бактерій: архебактерію (від грец. Архаіос - найдавніший) і еубактеріі.

2. БУДОВА прокаріотів
Прокаріоти значно більше вірусів (в середньому 0,5 - 5 мкм), самі дрібні з них можуть бути дрібніше вірусу віспи. Найбільші бактерії можна побачити неозброєним оком у вигляді точок і паличок, але це винятки. Зазвичай прокаріотні клітини рассматіваются під оптичним мікроскопом. Вперше бактерії помітив у кінці XVII століття голландський натураліст А. ван Левенгук в найпростіший мікроскоп - лупу з однієї крихітної каплевидної лінзи.

2.1. Клітка
Прокаріотних клітина зазвичай вкрита оболонкою (клітинною стінкою), як клітина рослин. Але складається ця пружна, як автомобільна шина, оболонка не з целюлози, а з близького до неї речовини муреіна (від лат. «Мура» - стінка). Деякі бактерії (ті ж мікоплазми) втратили оболонки вдруге.
2.2. Джгутики
 Багато бактерії мають джгутики. Джгутики складаються з однакових сферичних субодиниць білка флажеліну (схожого на м'язовий актин), які розташовані по спіралі і утворюють порожнистий циліндр діаметром близько 10 - 20 нм. Не дивлячись на хвилясту форму джгутиків, вони досить жорсткі.
Джгутики приводяться в рух за допомогою унікального механізму. Підстава джгутика обертається, мабуть, так, що джгутик як би угвинчується в середу, не здійснюючи безладних биття і, таким чином, просуває клітину вперед. Це, мабуть, єдина відома в природі структура, де використовується принцип колеса.
Інша цікава особливість джгутиків - це здатність окремих субодиниць флажеліну спонтанно збиратися в розчині в спіральні нитки. Спонтанна самозбірки - дуже важлива властивість багатьох складних біологічних структур. У даному випадку самозбірки обумовлена амінокислотної послідовністю (первинної структурою) флажеліну. Рухомі бактерії можуть пересуватися у відповідь на певні подразники, тобто вони здатні до Таксис.
Джгутики найлегше розглянути електронний мікроскоп, застосувавши техніку напилювання металом. Джгутиків може бути до кількох десятків.

2.3. Пили і фімбріями
На клітинній стінці деяких грамнегативних бактерій видно тонкі вирости (паличкоподібні білкові виступи), які називаються пили або фімбріями. Вони коротше і тонше джгутиків і служать для прикріплення клітин один до одного або до якої-небудь поверхні, надаючи специфічну «клейкість» тим штамів, які ними володіють. Пили, бувають різного типу. Найбільш цікаві так звані F-пили, що кодуються спеціальною плазміди і пов'язані із статевим розмноженням бактерій.

2.4. Плазматична мембрана, Мезосома і
фотосинтетичні мембрани
Як у всіх клітин, протоплазма бактерій оточена полунепроніцаемой мембраною. У деяких бактерій плазматична мембрана втягується всередину клітки і утворює Мезосома або фотосинтетичні мембрани.
Мезосома - складчасті мембранні структури, на поверхні яких знаходяться ферменти, що беруть участь у процесі дихання. Отже, Мезосома можна назвати примітивними органелами. Під час клітинного поділу Мезосома зв'язуються з ДНК, що, мабуть, полегшує поділ двох дочірніх молекул ДНК після реплікації і сприяє утворенню перегородки між дочірніми клітинами.

2.5. Генетичний матеріал
ДНК бактерій представлені поодинокими кільцевими молекулами, довжиною близько 1 мм. Кожна така молекула складається з 5-100 пар нуклеотидів. Сумарний вміст ДНК (геном) у бактеріальної клітці набагато менше, ніж у еукаріотичної, а, отже, менше й обсяг закодованою в ній інформації. У середньому така ДНК містить кілька тисяч генів.
Форми клітин прокаріотів досить прості: кульки (коки), іноді об'єднаний по два (подвійні коки-діплококі); утворюють ланцюжки (стрептококи) або склеєні в якусь подобу виноградного грона (стафілококи/від грец. Стафілус - виноград), склеєні по чотири (сарціни ); палички (бацили), викривлені палички (вібріони); штопорообразние (спірілли). Куди рідше зустрічаються розгалужені форми клітин.
Простота форми робить неможливим точне визначення прокаріотів за зовнішнім виглядом. Навпаки, фізіологія їх настільки різноманітна, що в мікробіології в описі нового виду або різновиду обов'язково вказують, чого потребує мікроорганізм і які продукти виробляє, тобто основні характеристики обміну з навколишнім середовищем.

3. РОЗМНОЖЕННЯ прокаріотів
Розмножуються прокаріоти найчастіше простим поділом клітини. Рідше зустрічається брунькування, коли отшнуровивающаяся молода клітина багато дрібніше материнської. Розділились клітини часто залишаються разом, утворюючи нитки, а іноді й більш складні структури. У сприятливих умовах прокаріоти ростуть дуже швидко, по геометричній прогресії. Захопивши всі ресурси, популяція зупиняє зростання. Далі чисельність їх може знижуватися через отруєння продуктами свого ж обміну. У проточній середовищі швидкість росту постійна і залежить від температури і кількості їжі. Тому, в профільтрованої через грунт джерельній воді бактерій немає - вони не встигають розмножуватися до того, як їх виносить за межі джерела.
У несприятливих умовах деякі бактерії утворюють спори - покояться стадії, вкриті щільною оболонкою. У вигляді спор вони виносять високу температуру, інколи навіть вище 1000С і залишаються життєздатними багато років. Навпаки, що ростуть, що діляться клітини більшості прокаріотів гинуть вже при 800С. Є, проте, і любителі високої температури - Термофіли, що живуть у гарячих джерелах.
Мікробіологи часто вирощують бактерії на поверхні твердої середовища в м'ясному відварі з желатином або агаром. Клітка, що потрапила на поверхню цього поживного холодцю, починає ділитися і утворює колонію (пляма певної форми і кольору), в якій всі клітини - нащадки однієї, початкової. Це дуже поширений прийом отримання чистої лінії мікробів.

4. СПОСІБ ЖИТТЯ прокаріотів
Хоча мікроорганізми непомітні в природі, вони поширені у величезних кількостях скрізь, особливо в грунті. Фактично весь вигляд Землі створений ними. Харчуватися вони можуть фактично всім, виключаючи створені людиною пластмаси, пральні порошки і отрути. Все інше може засвоюватися всілякими бактеріями.
Мікроорганізми характеризують за природою трьох необхідних компонентів життя: енергії, вуглецю та водню.
Водень потрібний не сам по собі, а як джерело електронів:
Н2? 2Н + + 2е ¬, тому він може бути замінений іншими сполуками та елементами, легко віддають електрони.
За джерела енергії розрізняють дві категорії організмів: фототрофів (що використовують сонячне світло) і хімотрофи (що використовують енергію хімічних зв'язків у поживних речовинах).
За джерела вуглецю виділяють автотрофи (СО2) і гетеротрофи (органічна речовина). Нарешті, за джерелом водню (електронів) розрізняють органотрофи (споживають органіку) і літотрофи (споживають необов'язково камені/по грец. «Літос» - камінь), а виробничі літосфери - кам'яної оболонки Землі; це можуть бути і сам Н2 і NH3, H2S, S, SO, Fe2 + і так далі.
За такої класифікації земні рослини - фотолітотрофи (светокамнееди), тварини - хемоорганотрофи (органоеди). У світі бактерій зустрічаються самі дивовижні поєднання.
У прокаріотів є ще одна чудова властивість, якої позбавлені вищі організми. Хоча азот (N2) грецькою означає «мертвий», він необхідний для життя, тому він входить до складу основних її складових - білків і нуклеїнових кислот. Але засвоювати атмосферний азот ні рослини, ні тварини не в змозі, це можуть робити тільки деякі прокаріоти, спочатку відновлюючи його до аміаку (NH3), потім перетворюючи в нітрит (NO2) і нітрати (NO3). До розвитку хімічної промисловості всі ми жили за рахунок бактерій. Цей процес іде в безкисневому середовищі, тому що зв'язують азот мікроорганізми виробили спеціальні пристрої для захисту її від кисню.


5. ОСНОВНІ ГРУПИ прокаріотів
5.1. Бактерії - фототрофів
Багато бактерії використовують світло, як джерело енергії. Всі вони пофарбовані в червоний, оранжевий, зелений або синьо-зелений колір; адже для того, щоб світ пустив яку-небудь роботу, він повинен бути поглинений барвником - пігментом. У бактерій це різноманітні хлорофіли і каротиноїди.
Пурпурні сірчані бактерії отримують водень (електрони) із сірководню (H2S), окислюючи його до сірки і сульфатів. Пурпурні несерние бактерії отримують його з розчинених органічних речовин.
Земні бактерії також можуть засвоювати H2S, молекулярний водень та органіку. Більшість з них можуть зв'язувати молекулярний азот. Живуть вони, частіше за все, у водоймах на поверхні мулу, деякі в гарячих джерелах.
Особливість бактеріального фотосинтезу в тому, що при ньому виділяється вільний кисень (О2). Такий фотосинтез називають аноксигенний (безкисневі).
Зовсім по іншому використовують енергію сонячного випромінювання ціанобактерії (їх неточно називали синьо-зеленими водоростями). Вони розщеплюють воду і використовують водень, а молекулярний кисень виділяється в атмосферу. Вважають, що саме ціанобактерії зі своїм Оксигенний фотосинтезом зробили атмосферу нашої планети кисневої.
Ціанобактерії стійкі до побутового та промислового забруднення, викликають «цвітіння» і псування у водосховищах, озерах, водосховищах. Вони можуть жити і на прибережних каменях і скелях, у горах і пустелях (їм достатньо роси), в гарячих джерелах.
Але неприємності, часом заподіювані ціанобактеріями, можна «пробачити», і не тільки за те, що вони колись зробили атмосферу Землі придатною для нашого дихання, виділяючи вільний кисень.
Ці організми активно пов'язують атмосферний азот, забезпечуючи врожай рисових полів і продуктивність всіх інших водойм.


5.2. Бактерії - хемоавтотрофи
Багато бактерії отримують енергію використовуючи неорганічні речовини: аміак, нітрити, з'єднання сірки, двовалентне залізо і іони інших металів. Джерелом вуглецю для них є вуглекислий газ. До них відносяться бактерії, що перетворюють аміак у нітрити - в нітрати. Інші бактерії отримують енергію для свого росту, окислюючи сполуки сірки:
Н2S? S? SO32-? SO42-
Так як сірка і сірководень часто зустрічаються в гарячих вулканічних джерелах, ці бактерії там звичайні. Металурги старовини, в тому числі і на Русі, високо цінували залізні болотні руди, що залягає в болотах. З них на деревному вугіллі виходило високоякісне, найчистіше залізо. Ці руди створюють бактерії, окислюючи двовалентне залізо до тривалентного:
Fe2 +? Fe3 +.
Деякі з залізобактерій можуть окисляти і сірку, переробляючи розчинні сульфати не тільки сульфіди заліза, а й інших металів. Зараз такі бактерії допомагають металургам, вищелачівая з бідних руд, цинк, сурму, нікель, марганець, молібден і уран. Простіше всього через товстий шар подрібненої породи пропускати воду з бактеріями і збирати витікаючу воду з сульфатами відповідних металів. Всі інші способи тут виявляються економічно не вигідними.



5.3 Бактерії - органотрофи
Тепер перейдемо до бактерій, що споживають органічну речовину. Ще в минулому столітті великий французький хімік і мікробіолог Л. Пастер зрозумів, що без мікроорганізмів гниття і бродіння перетворюють органіку в неорганічні сполуки NH3, H2S, CO2, H2O життя на Землі стала б неможливою. Саме вони замикають кругообіг біогенних речовин на нашій планеті, поставляючи зеленим рослинам - фітотрофам необхідне «сировину». «Не по зубах» мікроорганізмам тільки створені людиною пластмаси, пральні порошки і отрути. Тому, вони накопичуються в довкіллю і вже починають загрожувати існуванню самої людини.
З мікроорганізмів - органотрофов, частіше за все, люди застосовують у своїй практиці бактерії, що використовують як джерело енергії реакцію бродіння. Ці процеси йдуть без участі кисню мікроорганізми, що не потребують Н2О, називають анаеробами.
Розрізняють обов'язкових, облігатних анаеробів, для яких вільний кисень є отрутою смертельним, і необов'язкових, факультативних, які легко переходять від бродіння до кисневого подиху.
Бактерії молочнокислого бродіння, отримують енергію, перетворюючи вуглеводи в молочну кислоту. Ця реакція йде і в м'язах, при дуже напруженій роботі, коли кров не встигає доставляти кисень. Але в наших організмах вона не може йти довго - що утворюється при цьому молочна кислота, яку фізіологи виразно називають «токсином втоми» шин м'яз. Молочнокислі бактерії перетворюють молоко в кисле молоко, кефір і кумис. Вони ж утворюють кисле тісто, різні сорти сиру, квашення капусти і огірків, силос.
Інші бактерії при бродінні виділяють інші органічні кислоти: пропіонова, мурашину, оцтову, бурштинову, а також інші сполуки. Деякі з них використовують у хімічній промисловості.
Перейдемо до бактерій, які пристосувалися до життя на покриві і в кишечниках тварин. Серед них є корисні для своїх господарів. Корови, вівці і всі жуйні тварини містять у своїх складних шлунках величезна кількість бактерій, що розщеплюють клітковину (целюлозу). Інші кишкові бактерії постачають господарям вітаміни. Є серед них і просто «нахлібники», що не приносять прямої користі, але для господарів не байдужі.
Людина не виняток, на нашій шкірі знаходить не мало бактерій, які споживають органічні речовини поту. Ми періодично змиваємо їх, але якщо ці бактерії зникнуть всі, наприклад, при зловживанні антибіотиками звільнилося місце займуть дріжджоподібні грибки, які можуть викликати шкірні хвороби.
Але незрівнянно більше бактерій у вмісті наших кишечників. Кал людини на 30% за масою складається з бактерій. В основному, це суворі облігатні анаероби з роду Bactericides. Набагато менше факультативних анаеробів, які можуть розмножуватися в кисневої атмосфері. З них найбільш відома кишкова паличка. Кишкову паличку легко вирощувати і в лабораторії. Це найбільша вивчена бактерія, тому що багато десятків років служить улюбленими об'єктом молекулярних біологів і генних інженерів.

5.4. Бактерії - паразити
Це бактерії, що викликають хвороби. Широко поширена небезпечна хвороба дизентерія. Дизентерійна паличка, розмножуючись в кишечнику, викликає його небезпечне розлад ( «кров'яний пронос»). Близькими збудниками викликається сальмонельоз та черевний тиф. Всі вони називаються «хворобами брудних рук», але заразитися ними можна і через мух, забруднену їжу і воду. Ще більш небезпечна холера, її викликає один з видів вібріонів - факультативний анаероб, що поширюється зі стічними водами. Клітини її виділяють небезпечна отрута-токсин, від якого руйнуються клітини слизової оболонки кишечнику, організм втрачає багато води, і від обезводнення може наступити смерть.
Багато бактерії вражають дихальні шляхи, внаслідок чого людина хворіє на ангіну. Схожа на неї за симптомами, але незрівнянно більш небезпечна дифтерія, що викликається паличкою булавовидний своєрідної форми. Вона вражає порожнину зіва і мигдалики. Небезпечна дифтерійна паличка не сама по собі, а лише ті її різновиди, які містять «приручений» вірус??? «Нахлібник». Цей вірус виробляє токсин, що блокує синтез білка в клітинах еукаріотів, у тому числі в серцевому м'язі, нервах і пачках. Особливо небезпечна дифтерія для дітей. Широко поширені різні форми пневмонії (запалення легенів), що викликається пневмококами.
Ще на початку століття слово «туберкульоз» вселяло жах, як зараз СНІД. У той час ця хвороба вражає звичайно легкі, була невиліковна. Але вона може вражати й інші органи (кістковий туберкульоз). Викликається вона так званої «паличкою Коха», по імені описав її Р. Коха, великого німецького мікробіолога. Відноситься паличка Коха до мікробактерії. До неї близький збудник прокази - надзвичайно важкою і важковиліковною хвороби.
Інші мікробактерії живуть у грунті, деякі з них можуть засвоювати такі речовини, як нафта, парафін, нафталін. Зараз туберкульоз виліковний, але як і раніше вважається серйозною хворобою.
З незапам'ятних часів бичем людства була чума, від якої в середні віки вимирали цілі міста. Ця хвороба викликається чумний паличкою. Власне чума - хвороба гризунів. Від них до людини вона переноситься блохами. Навіть зараз, незважаючи на щеплення і ліки, чума лікується важко. Легше попереджати її спалаху.
Штопоровідно закручені мікроорганізми - спірохети - також можуть бути збудниками небезпечних хвороб; зворотного тифу, інфекційній жовтяниці, сифілісу.
Окремо стоять мікроорганізми облігатні, строгі анаероби. До них відносяться збудники найнебезпечніших хвороб: газової гангрени, правця, ботулізму. Першими двома люди хворіють, коли в рани потрапляє земля. У таких випадках терміново потрібно робити щеплення. Бактерія ботулізму розвивається в м'ясних і рибних продуктах і бобових консервах, багатих білком. Вона виділяє смертельний токсин - ботулін, що викликає параліч дихання. Раніше його називали ковбасним отрутою.


6. Синьо-зелені водорості
Синьо-зелені водорості (ціаном) - найдавніші (виникли понад 3-х млрд. років тому) водні або рідше грунтові автотрофні організми. Клітини мають товсті численні стінки (складаються з полісахаридів, пектинових речовин і целюлози), часто одягнені слизовим чохлом. Їх прокаріотів клітини за будовою подібні з бактеріями. Фотосинтез здійснюється на вільно лежать у цитоплазмі мембранах, що містять хлорофіл та інші пігменти.
У багатьох видів синьо-зелених водоростей зустрічаються наповнені азотом вакуолі. Ці вакуолі регулюють плавучість клітини, і дозволяє їй парити в товщі води. Розмножуються, звичайно, синьо-зелені водорості шляхом поділу клітини надвоє, колоніальні або нитчасті - розпадом колоній або ниток. При несприятливих умовах можуть утворюватися суперечки.
Синьо-зелені водорості широко поширені в біосфері, але основна маса видів населяє прісноводні водойми, деякі види живуть у морях і на суші. Інші живуть у місцях забруднення органічними речовинами, харчуючись мікотрофно. Вони здатні очищати воду, мінералізуя продукти гниття.
Деякі синьо-зелені водорості здатні до фіксації азоту. Синьо-зелені водорості зустрічаються як симбіонтів в багатьох лишайниках. Циан першими освоюють наступні місця проживання - вулканічно острова, лавові потоки.

ВИСНОВОК
Ми розглянули чи не соту частку хвороботворних бактерій, що викликають хвороби лише у людини. Але ж від бактерій страждають і тварини та рослини.
У сучасній медицині розробили два основні шляхи лікування та попередження такого роду хвороб.
Перший з них - своєчасні щеплення та вакцини.
Другий шлях - велике досягнення медицини - антибіотики, перші з яких з'явилися під час другої світової війни і відразу після неї.
У висновку, узагальнюючи все вищесказане, охарактеризувати прокаріоти можна використовуючи наступну таблицю:
Таблиця 1
Загальна характеристика прокаріотів
Характеристика
Прокаріоти
Розміри клітин
Діаметр в середньому 0.5-5 мкм
Форма
Одноклітинні або нитчасті
Генетичний матеріал
Кільцева ДНК знаходиться в цитоплазмі і нічим не захищена. Немає справжнього ядра або хромосом. Ні ядерця.
Органели
Органел дуже мало. Жодна з них не має оболонки (подвійний мембрани)
Продовження таблиці 1
Характеристика
Прокаріоти
Клітинні стінки
Жорсткі, містять полісахариди і амінокислоти. Основний зміцнюючої компонент - муреін.
Джгутики
Прості мікротрубочки відсутні. Знаходяться поза клітиною
Дихання
Відбувається в Мезосома.
У синьо-зелених водоростей - в цитоплазматичних мембранах.
Фотосинтез
Хлоропластів немає. Відбувається в мембранах, що не мають специфічної упаковки.
Фіксація азоту
Деякі мають цю здатність



СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Гільберт С. Біологія розвитку. т.1, 1993 р.
2. Голіченко В.А. Біологія розвитку. 1991
3. Грін Н. та ін Біологія. т.1, 1993 р.
4. Іванова Т.В. Біологія. 2002 рік.
5. Кемп, Памела АРМС, Карен. Введення в біологію, 1998 р.
6. Мамонтов С.Г. Біологія, 1991 р.
7. Медников Б. Біологія форми та рівня життя, 1994 р.
8. Мустафін та ін Біологія для вступників до ВНЗ, 1995 р.
9. Павлов І.Ю. та ін Біологія, 1996 р.
10. Чебишев Н.В., Кузнєцов. Біологія для вступників до ВНЗ. т.1. 2000