Бактерії і де їх шукати, будову, процеси життєдіяльності, значення

Введення

В царство бактерій, або доядерних, об'єднують самих стародавніх мешканців нашої планети - бактерії, яких у побуті часто називають мікробами. Це дуже стародавні організми, що з'явилися, мабуть, близько 3 млрд. років тому. Ці організми мають клітинну будову, але їх спадковий матеріал невіддільний від плазматичної оболонки, іншими словами вони позбавлені оформленого ядра. За розмірами більшість з них значно більший вірусів. Царство прокаріотів на основі важливих особливостей життєдіяльності, і перш за все, обміну речовин вчені поділяють на три підцарств: архібактеріі, справжні бактерії оксіфото бактерії.

Вивчення будови і життєдіяльності мікроорганізмів займається наука - мікробіологія.

Важко знайти ме5сто на земній кулі, де не було б найдрібніших живих істот -- бактерій. Їх знаходили у струменях гейзерів з температурою близько 105 , сверхсолених озерах, наприклад в знаменитому Мертвому морі. Живі бактерії були виявлені у вічній мерзлоті Арктики, де вони пробули 2-3 млн. років. В океані, на глибині 11км; на висоті 41км в атмосфері; в надрах земної кори на глибині декількох кілометрів - скрізь знаходили бактерії.

Бактерії прекрасно себе почувають у воді, охолоджуючої ядерні реактори; залишаються життєздатними, отримавши дозу радіації в 10 тис. разів перевищує смертельну для людини. Вони витримували двотижневе перебування в глибокому вакуумі, не гинули й у відкритому космосі, поміщені туди на 18 годин, під смертоносним впливом сонячної радіації.

Способи харчування бактерій настільки ж різноманітні, як і умови їх життя. Мабуть, немає такого органічної речовини, що не підійшла б в їжу тим чи іншим бактеріям. Деякі бактерії, як і зелені рослини, самі виробляють органічні речовини за допомогою сонячних променів. Тільки кисень на відміну від рослин вони при цьому процесі (фотосинтезі) не виділяють.

Серед бактерій є паразити, які, оселився в чужих організмах, можуть стати причиною хвороби. Є й бактерії-хижаки, які з безлічі своїх тіл «Плетуть» пристосування, чимось нагадують павутину, і ловлять туди свою здобич (наприклад, найпростіших).

Деякі бактерії харчуються такими «малос'едобнимі» речовинами, як аміак, з'єднання заліза, сірки, сурми.

Розмножуються бактерії простим поділом надвоє. Кожні 20 хвилин в сприятливих умовах кількість деяких бактерій може подвоюватися. Якщо, наприклад, в організм людини потрапила лише одна така бактерія, то черех 12 годин їх може стати вже кілька мільярдів.

Довгий час люди жили, так би мовити, «пліч-о-пліч» з бактеріями, не підозрюючи про їх існування. Першою людиною, хто спостерігав бактерії в мікроскоп, був Антонії Ван Левенгук, і було це в 1676 році (див. ст. «Антонії Ван Левенгук »).

А чи можна побачити бактерії неозброєним оком? Є серед бактерій і справжні гіганти, наприклад, пурпурна серобактерія - довжиною до 1/20мм. Пару таких бактерій цілком можна побачити неозброєним оком.

Більшість бактерій в десятки разів менше. Але навіть найдрібніші бактерії, коли вони утворюють великі скупчення, побачити нічого не варто. На місці однією-єдиною бактерії, що потрапила на поверхню живильного середовища, вже через декілька годин утворюється видима неозброєним оком колонія-горбик. Поглянувши на колір і форму колонії, досвідчений фахівець відразу визначить, з бактеріями якого виду він має справу.

Бувають жовті, червоні, сині бактерії. Видатний англійський біолог Олександр Флемінг любив у вільний час робити кольорові малюнки, причому як фарби він використовував ... бактерії. Він наносив на контури малюнка поживний бульйон з відповідними бактеріями, поміщав малюнок у тепло і отримував кольорове зображення.

1. Місця проживання бактерій

Бактерії мешкають в грунті, воді, організмі людини і тварин. Різноманітні групи бактерій можуть розвиватися в умовах, які будуть недоступні, для інших організмів. Якісний і кількісний склад бактерій, що мешкають у зовнішньому середовищі, залежить від багатьох умов: pH середовища, температура, наявність поживних речовин, вологості, аерації, присутності інших мікроорганізмів. Чим більше в середовищі міститься різноманітних органічних сполук, тим більша кількість бактерій можна в ній виявити. У незабруднених грунтах та водах зустрічається порівняно невелика кількість сапрофітних форм бактерій, мікробактерії, кокова форми. У воді зустрічаються різні спороутворюючі і неспороутворюючих бактерії і специфічні водні бактерії - водні віброни, нитчасті бактерії та ін У мулі, на дні водойм, мешкають різні анаеробні бактерії. Серед бактерій що мешкають у воді та грунті, є азотфіксуючі, нітріфіцірующіе, денітрифікуючі целюлозу бактерії та ін У морях і океанах живуть бактерії, що ростуть при високих концентраціях солей і підвищеному тиску, зустрічаються світяться види. У забруднених водах і грунті, крім грунтових і водних сапрофітів, у великій кількості зустрічаються бактерії, що живуть в організмі людини і тварин - ентеробактерії, клостридії та ін Показником фекального забруднення зазвичай є наявність кишкової палички. У зв'язку із широким поширенням бактерій і своєрідністю метаболічної активності багатьох їх видів вони мають виключно велике значення в кругообігу речовин в природі (у кругообігу азоту беруть участь багато видів бактерій - від видів розщеплюють білкові продукти рослинного і тваринного походження, до видів утворюють нітрати, які встановлюються вищими рослинами).

2. Будова бактерій

2. а) Розміри, форма бактерій

Існують три основні форми бактерій - куляста, паличкоподібна і спіралеподібна, велика група нитчастих бактерій об'єднує переважно водні бактерії і не містить патогенних видів.

кулясті бактерії - коки, підрозділяються в залежності від положення клітин після поділу на кілька груп: 1) диплококков (діляться в одній площині і розташовуються парами); 2) стрептококи (діляться в одній площині, але при діленні не відокремлюються один від одного і утворюють ланцюжки); 3) тетракоккі (діляться в двох взаємно перпендикулярних площинах, утворюючи групи по чотири особи); 4) Церуїні (діляться в трьох взаємно перпендикулярних площинах, утворюючи групи кубічної форми); 5) стафілококи (діляться в декількох площинах без певної системи, утворюючи скупчення, що нагадують виноградні грона). Середній розмір коків 1,5-1 мкм.

паличкоподібні бактерії мають строго циліндричну або овоідную форму, кінці паличок можуть бути рівними, закругленими, загостреними. Палички можуть розташовуватися попарно у вигляді ланцюжків, але більшість видів розташовується без певної системи. Довжина паличок варіює від 1 до 8 мкм.

спіралевидні форми бактерій підрозділяють на віброни і спірілли. Вигнутість тел вібронов НЕ перевищує однієї чверті обороту спіралі. Спірілли утворюють вигини з одного або декількох обертів.

Деякі бактерії мають рухливість, що чітко видно при спостереженні методом висячою краплі або іншими методами. Рухомі бактерії активно пересуваються за допомогою особливих органел - джгутиків або за рахунок ковзних рухів.

Капсула є у ряду бактерій і є з зовнішнім структурним компонентом. У ряду бактерій аналогом капсулі є освіта у вигляді тонкого слизового шару на поверхні клітини. У деяких бактерій капсула формується залежно від умов їхнього існування. Одні бактерії утворюють капсули тільки в мікроорганізми, інші як в організмі, так і поза ним, зокрема на поживних середовищах, що містять підвищені концентрації вуглеводів. Деякі бактерії утворюють капсули незалежно від умов існування. До складу капсули більшості бактерій полімірізованние полісахариди, що складаються з пентоз і аміносахаров, уранові кислоти, поліпептиди і білки. Капсула не є аморфним освітою, а певним чином структурована. У деяких білків, наприклад, пневмококів, визначає їх вірулентність, а також деякі антигенні властивості бактеріальної клітини.

2. б) Будова бактеріальної клітини

Клітинна стінка бактерій визначає їх форму і забезпечує збереження внутрішнього вмісту клітини. За особливостями хімічного складу і структури клітинної стінки бактерії диференціюють за допомогою фарбування по граму.

Будова у клітинної стінки різному в грампозитивних і грамнегативних бактерій. Основним шаром клітинної стінки.

цитоплазматична мембрана бактерії прилипає до внутрішньої поверхні клітинної стінки, відділяє її від цитоплазми і я є дуже важливим у функціональному відношенні компонентом клітини. У мембрані локалізовані окислювально-відновні ферменти, за системою мембран пов'язані такі найважливіші функції клітини, як поділ клітин, біосинтез ряду компонентів, хемо і фотосинтез та ін Товщина мембрани у більшості клітин складає 7-10Нм. Електрономікороскопіческім метолом виявлено, що вона складається з трьох шарів: двох електронно-щільних і проміжні-електронно-прозорого. До складу мембрани входять білки, фосфоліпіди, мікропротеіни, невелика кількість вуглеводів і деяких інших з'єднань. Багато білки мембрани клітини є ферментами, що беруть участь у процесах дихання, а також у біосинтезі компонентів картатій стінки і капсули. У складі мембрани також визначаються пермеази, що забезпечують перенесення у клітку розчинних речовин. Мембрана служить астрономічним бар'єром, вона має виборчої напівпроникливості і відповідальна за надходження всередину клітини поживних речовин і відходів з неї продуктів обміну.

Крім цитоплазматичної мембрани, в клітці бактерії є система внутрішніх мембран, що одержали назву мезосом, які, ймовірно, є виробничими цитоплазматичної мембрани; їх будова варіює у різних видів бактерій. Найбільш розвинені Мезосома у грампозитивних бактерій. Будова мезосом неоднотіпно, їх поліморфізм відзначаються навіть в одного й того ж виду бактерій. Внутрішні мембран структури можуть бути представлені простими інвагінації цитоплазматичної мембрани, утвореннями у вигляді бульбашок або петель (частіше у грамнегативних бактерій) у вигляді вакуялярних, ламелярних, тубулярні утворень. Мезосома найчастіше локалізовані у клітинній перегородки, відзначається також їх зв'язок з Нуклеоїд. Оскільки в Мезосома виявлені дихання та окисного фосфорилювання, багато хто вважає їх аналогами мітохондрій. Клітин вищих. Передбачається, що Мезосома беруть участь у розподілі клітини, розподілі дочірніх хромосом у поділені клітини і спорообразованіі. З мембранним апаратом клітини пов'язано також функції фіксації азоту, хемо-і фотосинтезу. Отже можна вважати, що мембрана клітини грає свого роду координуючу роль у просторовій організації в просторової координації ряду ферментних систем та органел клітини.

Цитоплазма і включення. Внутрішній вміст клітини складається з цитоплазми, що представляє собою складну суміш різних органічних сполук, що перебувають у колоїдному стані. На ультратонких зрізах цитоплазми можна виявити велику кількість зерен, значна частина яких є рибосомами. У цитоплазмі бактерії можуть міститися клітинні включення у вигляді гранул гіксогена, крохмалю, жирових речовин. У ряду бактерій в цитоплазмі знаходяться гранули волютіна, що складаються з неорганічних поліфосфатів, метафосфатов і з'єднань близьких до нуклеїнових кислот. Роль волютіна до кінця не ясна. Деякі автори на підставі його зникнення при голодуванні кліток розглядають валютін як запасні поживні речовини. Валютін володіє засобом до основних фарбників, виявляючи хромофільность метохрамазію, легко імплантується в клітинах у вигляді великих гранул, особливо при спеціальних метолом забарвлення.

Рибосоми бактерії є місцем синтезу білків в клітині в процесі якого утворюються структури, що складаються з великого числа рибосом, звані полірібосомамі або частіше пелісомамі. В освіті полісом бере участь м-РНК. По закінченні синтезу даного білка полісоми знову розпадаються на поодинокі рибосоми, або субодиниці. Рибосоми можуть розташовуватися вільно в цитоплазмі, але значна їх частина пов'язана з мембранами клітини. На ультратонких зрізах більшості бактерій рибосоми виявляються в цитоплазмі у вигляді гранул діаметром близько 20 нм.

Спадковий матеріал. Бактерії мають дискретної ядерної структурою, у зв'язку з своєрідністю будови, що отримала назву нуклоіда неклеоіди бактерії. Містять основна кількість ДНК клітини. Вони фарбуються методом Фейльгена. Добре видно при забарвленні за Романовскому-Шіце, після кислотного гідролізу або в живому стані при фазово-контрастної мікроскопії, а також на ультратонких зрізах в електронному мікроскопі. Нуклеоїд визначається у вигляді компактного одиночного або подвійного освіти. У зростаючих культур Нуклеоїд часто виглядають у вигляді роздвоєних утворень, що відображає їх розподіл. Мітотичного поділу ядерних структур у бактерій не виявлено. Форма Нуклеоїд та їх розподіл в клітині вельми мінливі і залежать від ряду причин, в тому числі й від віку культури. На електронних мікрофотографіях в місцях розташування Нуклеоїд видно світлі ділянки меншою оптичної щільності. Ядерна вакуолю не відокремлена від цитоплазми ядерною оболонкою. Форма вакуолі не постійна. Ядерні ділянки заповнені пучками тонких ниток, які утворюють складне переплетіння. У складі ядерних структур бактерій не виявлено гістони, припускають, що їх роль у бактерій виконують поліамінів. Ядра бактерій не схожі на ядра інших організмів. Це послужило основою для виділення бактерій до групи прокаріотів, на відміну від еукаріотів, що володіють ядром, що містить хромосоми, оболонку і діляться шляхом мітозу. Нуклеоїд бактерії з'єднаний з Мезосома. Характер зв'язку поки не відомий. Хромосома бактерії має циркулярно-замкнуту структуру. Підраховано, що довжина замкнутої в кільце ДНК клітини становить 1100-1400мкм, а молекулярна вага 2,8 * 10 .

Джгутики і ворсинки На поверхні деяких бактерій є органи руху - джгутики. Їх можна виявити за допомогою особливих методів забарвлення, мікрокопірованія в темному полі або в електронному мікроскопі. Джгутики мають спіралевидну форму, причому крок спіралі специфічний для кожного виду бактерій. На підставі кількості джгутиків та їх розташування на поверхні клітини розрізняють наступні групи рухомих мікробів: монотріхі, амфітріхі, лофотріхі і перетріхі. Монотріхі мають один джгутик, розташований на одному з полюсів клітини і рідше субполярних або катерально. У амфітріхов на кожному полюсі клітини розташовано по одному джгутики. Лофотріхі мають пучок джгутиків на одному або двох полюсах клітини. У перетріхов джгутики розташовані без певного порядку по всьому тілу клітини.

На поверхні деяких бактерій (ентеробактерій), крім джгутиків, є ворсинки (фімбріями, пили), видимі тільки під електронним мікроскопом. Розрізняють кілька морфологічних типів ворсинок. Найбільш вивчений перший тип (загальний) і ворсинки що існують тільки при наявності в клітці статевих факторів. Ворсинки загального типу покривають всю поверхню клітини, складаються з білка; статевих ворсинок припадає 1-4 на клітину і ті й інші мають антигенної активністю.

Фізіологія. За хімічним складом бактерії не відрізняються від інших організмів.

В бактерії склад входять вуглець, азот, водень, кисень, фосфор, сірка, кальцій, калій, магній, натрій, хлор і залізо. Їх зміст залежить від виду бактерії і умов культивування. Обов'язковою хімічним компонентом клітин бактерії, як і інших організмів, є вода, що представляє собою універсальну дисперсійного середовища живої матерії. Основна частина води знаходиться у вільному стані; її зміст різному в різних бактерій і складає 70-85% вологого ваги бактерії. Комі вільної, є іонна фракція води і вода, пов'язана з колоїдними вещ?? ствами. За складом органічних компонентів клітини бактерій схожі з клітинами інших організмів, відрізняючись однак наявністю деяких з'єднань. До складу бактерій входять білки, нуклеїнові кислоти, жири, моно-, ди-і полісахариди, аміносахара та ін У бактерій є необхідні амінокислоти: діаліціопімеліновая (що містить ще синьо-зелених водоростей і рикетсій); N-метіллізін, що входить до складу флажеліну деяких бактерій; D-ізомери деяких амінокислот. Вміст нуклеїнових кислот залежить від умов культивування, фаз росту, фізіологічного і функціонального стану клітин. Вміст ДНК у клітині більш постійно, ніж РНК. Нуклеотидні складу ДНК не змінюється в процесі розвитку бактерії, відоспеціфічен і використовується як одна з найважливіших таксономічних ознак. Бактеріальні ліпіди різноманітні. Серед них зустрічаються жирні кислоти, фосфоліпіди, віск, стероїди. Деякі бактерії утворюють пігменти з інтенсивністю, яка широко варіюється в одного й того ж виду і залежить від умов вирощування.

Тверді живильні середовища більш сприятливі для утворення пігментів. За хімічним будові розрізняють каратіноідние, хіновие, меланіновие та інші пігменти, які можуть бути червоного, помаранчевого, жовтого, коричневого, чорного, синього або зеленого кольору. Найчастіше пігменти нерозчинні у поживних середовищах і фарбують тільки клітини. Пігменти, розчинні у воді (піоціанін), дифундують в середу, фарбуючи її. До пігментам бактерій відносяться також бактеріохларофілл, що надає фіолетову або зелене забарвлення деяких фотосинтезуючим бактеріям.

Ферменти бактерій поділяються на функціонують тільки усередині клітки (ендоферменти) і тільки поза клітини (екзоферменти). Ендоферменти в основному каталізують синтетичні процеси, дихання і т.п. Ендоферменти каталізують головним чином гідроліз високомолекулярних субстратів до з'єднання з більш низькою молекулярною вагою, здатних проникати всередину клітини.

В клітці ферменти пов'язані з відповідними структурами і органелами. Наприклад, аутолітіческіе ферменти пов'язані з клітинною стінкою, окисно-відновні ферменти з цитоплазматичної мембраною, ферменти, пов'язані з реплікацією ДНК з мембраною або Нуклеоїд.

Активність ферментів залежить від ряду умов, у першу чергу від температури вирощування бактерій і pH середовища.

3. Процеси життєдіяльності бактерії

3. а) Живлення

Використовують поживні речовини тільки у відносно невеликих молекул, проникаючих всередину клітини. Такий спосіб харчування, характерний для всіх організмів рослинного походження, називають голофітним. Складні органічні речовини (білок, полісахариди, клітковина і т.д.) можуть служити джерелом живлення і енергії тільки після їх попереднього гідролізу до більш простих з'єднань, розчинних у воді або в ліпоїдами. Здатність різних сполук проникати в цитоплазму в клітину залежить від проникності цитоплазматичної мембрани і хімічної структури поживної речовини.

Речовини, які служать джерелом живлення бактерії разюче різноманітні. Найважливішим елементом, необхідним для живих організмів, що є вуглець. бактерій (аутотрофи) можуть використовувати неорганічний вуглець з вуглекислоти та її солей, інші (гетеротрофи) тільки з органічних сполук. Переважна більшість бактерій, що відносяться до гетеротрофів. Для засвоєння вуглецю потрібно стороннього джерела енергії. Нечисленні види бактерій, що володіють фотосинтетичних пігментів, використовують енергію сонячного світла. Ці бактерії називаються фотосинтезуючим. Серед них є аутотрофи (зелені і пурпурні серобактеріі) і гетеротрофи (несерние пурпурові бактерії) їх називають також, відповідно, фотолітотрофамі і фотоорганотрофамі. Більшість же бактерій використовують енергію хімічних реакцій і називаються хемосінтезірующімі. Хемосінтезірующіе аутотрофи називаються хемолітотрофамі, а гетеротрофи -- хемоорганотрофамі.

гетеротрофні бактерії засвоюють вуглець засвоюють вуглець з органічних сполук різної хімічної природи, легко засвоюють речовини, що містять ненасичені зв'язку або атоми вуглецю з частково окисленими валентності. У зв'язку з цим найбільш доступними джерелами вуглецю, є цукру, багатоатомних спирти та ін деякі гетеротрофи поряд із засвоєнням органічного вуглецю можуть засвоювати і неорганічний вуглець.

Ставлення бактерій до джерел азоту також по-різному. Існують бактерії, що засвоюють мінеральний і навіть атмосферний азот. Інші бактерії нездатні синтезувати білкові молекули або деякі амінокислоти з найпростіших сполук азоту. У цій групі є форми, використовують азот з окремих амінокислот, з пептонов, складних білкових речовин і з мінеральних джерел азоту з додаванням несінтезіруемих ними амінокислот. До цієї групи належать багато видів патогенних бактерій.

Крім джерел азоту та вуглецю, бактерії потребують фосфорі, срібла, калії, магнії, залозі, мікроелементи, а також в додаткових факторів зростання.

З. б) розмноження

Бактеріальна клітина починає ділиться після завершення послідовних реакцій, пов'язаних з відтворенням її компонентів.

У швидко зростаючих культур є декілька Реплікаційний точок. Процес реплікації ДНК супроводжується сегрегацією синтезують ланцюжків ДНК клітини. У поділі ниток ДНК велику роль відіграють Мезосома клітини.

Під час поділу клітини зростання сповільнюється і починається вновб після поділу.

Закінчення реплікації ДНК є моментом, ініціював поділ клітин. Пригнічення синтезу до закінчення реплікації призводить до порушення процесу ділення: клітка перестає ділиться і росте в довжину. На прикладі E. Coli показано, що для початку поділу потрібна наявність термолабільних білка і такий стан між окремими поліамінів в клітині, при якому кількість путресціна повинно перевищувати кількість спермідіна. Є дані про значення фосфоліпідів і аутолізінов для процесу ділення клітин.

Механізм відтворення мезосом, як і мембранного апарату клітини, ще не ясний. Припускають, що при зростанні бактеріальної клітини Мезосома поступово розділяються.

При зростанні бактеріальної клітини клітинна перегородка формується поруч з Мезосома. Освіта перегородки призводить до поділу клітини. Новостворені дочірні клітини відокремлюються один від одного. У деяких бактерій освіта перегородки не призводить до поділу клітин: утворюються багатокамерні клітини.

Отриманий ряд мутантів в E. Coli, у яких клітинна перегородка утворюється або в незвичайному місці, або на ряду з перегородкою зі звичайною локалізацією формується додаткова перегородка близько від полюса клітини, так і маленькі клітини (міні-клітини) розміром 0,3-0,5 мкм. Міні-клітини позбавлені, як правило, ДНК, так як при поділі батьківського клітини Нуклеоїд не потрапляє в них. У зв'язку з відсутністю ДНК міні-клітини використовуються у генетиці бактерій для вивчення вираження функції генів у позахромосомних факторів спадковості і інших питань. Після посіву клітин у свіжу живильне середовище деякий час бактерії не розмножуються - цю фазу називають початковій стаціонарної або лаг-фазою. Лаг-фаза переходить у фазу позитивного прискорення. У цій фазі починається поділ бактерії. Коли швидкість росту клітин всієї популяції досягає постійної величини починається логарифмічна фаза розмноження. Логарифмічна фаза змінюється фазою негативного прискорення, потім настає стаціонарна фаза. Кількість життєздатних клітин в цій фазі постійно. Потім слід фаза відмирання популяції. Чи впливають: вид культури бактерії, віковий склад культури, складу живильного середовища, температура вирощування, аерація і ін

Не Незважаючи на постійну швидкість зростання популяції бактерій в логарифмічній фазі, окремі клітини все-таки знаходяться в різних стадіях поділу. Іноді важливо синхронізувати зростання всіх клітин популяції, тобто отримати синхронну культуру. Простими методами синхронізації є зміна температурних умов або культивування в умовах нестачі поживних речовин. Спочатку культуру поміщають в неоптимальні умови, потім змінюють їх оптимальними. При цьому у всіх клітин популяції синхронізується цикл поділу, але синхронне ділення клітин відбувається зазвичай не більше 3-4 циклів.

3. в) Спорообразованіе

Бактерії роду Bacillis Clostnidium і Pesuifotoma Culum так само як і окремі види коки і спірілли здатні утворити суперечки (ендеспори) - тільця сферичної або стійкі до впливу несприятливих факторів. Спори чітко заломлюють суперечки і чітко видно в світловому мікроскопі. Як правило, усередині бактеріальної клітини утворюється тільки один спору. Проте останнім часом в окремих видів Clostnidium виявлені клітини з двома і більше суперечками. Зазвичай спорообразованіе починається коли бактерія відчуває нестачу поживних речовин або коли в середовищі у великій кількості накопичуються продукти обміну речовин бактерій. Тому суперечки можна розглядати як пристосування організму для виживання в несприятливих умовах середовища.

Формування суперечка залежить від умови зростання. Суперечки можуть залишатися живими в умовах, коли вегетативні клітини, тобто клітини не утворили суперечки гинуть. Більшість суперечка добре переносять висушування, багато суперечки не можна вбити навіть кип'ятінням в протягом декількох годин. Для їх знищення потрібна температура пара 120 при тиску його 1атм (1,01 * 10 Па). За цих умов спори гинуть через 20 хвилин. У сухому стані вони гинуть лиши при сильному нагріванні (до 150-160 ) протягом декількох годин. Спори окремих видів бактерій відрізняються особливою термостійкість. Загальна схема спорообразованія може бути представлена в наступному вигляді. У результаті нерівномірного розподілу бактеріальної клітини, що супроводжується впячіваніем цитоплазматичної мембрани, спостерігається відокремлення частини Нуклеоїд з невеликою частиною цитоплазми. Утворилася проспора потім покривається цитоплазматичної мембраною бактеріальної клітини.

Таким чином всередині клітини виникає нова клітина-суперечці, оточена двома мембранами. Потім між мембранами утворюється кортикальний шар або Кортекс, що складається з особливих молекул пептидоглікану.

Подальше розвиток суперечки полягає в утворенні декількох шарів спорових покриттів і її дозріванні. Спорові покриви синтезуються в основному з знову синтезованих особливих білків, а також ліпідів та гліколіпіду. Електронномікроскопіческое вивчення Ультратон зрізів багатьох бактерій показало, що поверх покривів спори утворюється ще одна структура -- екзеспоріум, часто складається з ряду шарів і має часом різноманітну «Ліпну» форму. Діаметр суперечки приблизно дорівнює діаметру клітки, що при цьому дещо розширюється, набуваючи вигляду барабанної палички. У інших спору утворюється в центрі клітини і остання або не змінює форми (рід Bacillis), або розширюється в середині, приймаючи вигляд веретена (рід Clostnidium).

Після дозрівання суперечки клітинна стінка вегетативної частини клітини руйнується і спору виходить в навколишнє середовище. При попаданні в сприятливі умови спору починає проростати.

проростання передує поглинання спорів води і подальше набухання. Потім оболонка, під впливом тиску, викликаного зростанням, розривається, виникає ростова трубка. В подальшому відбувається подовження звільнився бактеріального організму і, нарешті, розподіл вже подовженою клітини.

Суперечки бактерій можуть тривалий час (десятки, сотні і навіть тисячі років) існувати в спочиваючої стані.

Є мікроорганізми, що утворюють відносно стійкі до несприятливих умов середовища (температура, кислотність, аерація та ін) покояться клітини - цистити, не є спорами. Наприклад, азотобактерій утворюють цистити, стійкі до висушування і тепла.

Відомі та інші групи покояться клітин (мікроспорія, Міксобактерії, ендоскопи актиноміцетів та ін)

4. Значення бактерій у природі та житті людини

В природі бактерії поширені надзвичайно широко. Вони населяють грунт, виконуючи роль руйнівників органічної речовини - залишків загиблих тварин і рослин. самим очищають поверхню планети від гниючих залишків і повертають хімічні елементи і біологічний кругообіг.

І в житті людини роль бактерій величезна. Так, отримання багатьох харчових і технічних продуктів неможливе без участі різних бродильних бактерій. У результаті життєдіяльності бактерій отримують кисле молоко, кефір, сир, кумис, а також ферменти, спирти, лимонну кислоту. Процеси квашення харчових продуктів теж пов'язані з бактеріальною активністю.

Зустрічаються бактерії - симбіонти (від лат. «сім» - разом, «біос» - життя), які живуть в організмах рослин і тварин, і приносять їм певну користь. Наприклад, клубенькові бактерії, поселяються в корінцях деяких рослин, здатні засвоювати газоподібний азот з грунтового повітря і таким чином забезпечують ці рослини азотом, необхідним для життєдіяльності. Відмираючи, рослини збагачують грунт сполуками азоту, що було б неможливе без участі таких бактерій.

Відомі хижі бактерії, поїдають представників інших видів бактерій.

Велика і негативна роль бактерій. Різні види бактерій викликають псування харчових продуктів, виділяючи в них продукти свого обміну, отруйні для людини. Найбільш небезпечні патогенні (від грец. «патос» - хвороба і «генезис» - походження) бактерії -- джерело різних захворювань людини і тварин, таких, як запалення легень, туберкульоз, апендицит, сальмонельози, чума, холера та ін Вражають бактерії і рослини.

Висновок

Бактерії населяють всю біосферу, навряд чи можна знайти такі її ділянки, де була б життя, але не було б бактерій. Разом з тим в умовах, які визначаються як екстремальні, нерідко живуть тільки бактерії, наприклад, пери екстремальних значеннях температури, солоності, рН. Величезна різноманітність умов, представляються біосферою бактеріям, відповідає різноманітність їх властивостей та адаптацій. Володіючи величезною чисельністю популяцій і виробленими еволюцією механізмами мінливості і дифузії генетичних детермінацій, більшість бактеріальних видів знаходиться в стані постійного адаптаційного руху згідно з постійно змінюються умовами середовища, Буль то організми або елементи неживої природи.

Не Незважаючи на відносну простоту організації бактеріальної клітини і її незначний обсяг, вона має досить складними і досконалими механізмами молекулярних адаптацій, існування яких ще відносно недавно не можна було навіть припустити.

Важливим фактором еволюції бактерій зараз стає бурхливий розвиток біотехнологій і генної інженерії. Дослідження екології промислово важливих мікроорганізмів у умовах виробництв стає нагальною необхідністю.

Розглядаючи екологію бактерій, необхідно мати на увазі, що оня є не тільки мешканцями, але й творцями сучасної біосфери, а в даний час самі є екологічним фактором практичних для всіх живих організмів, з якими вони взаємодіють, як опосередковано, через процеси кругообігу елементів, так і безпосередньо будучи симбіонтом або паразитами.

Екологія бактерій - бурхливо розвивається наука, її прогрес визначається не тільки інтенсивністю проведення спеціальних екологічних досліджень, а й успіхами у всенх дуругіх областях мікробіології, а аткже у відповідних розділах генетики та молекулярної біології.

Крайня недостатність наявних до теперішнього часу знань про практично невичерпному різноманітності взаємодії бактерій з середовищем і організмами безсумнівна. Це дозволяє з упевненістю стверджувати, що в недалекому майбутньому чекають захоплюючі відкриття в області екологічноїкой мікробіології.

Список літератури

Вавилов С.І. Велика радянська енциклопедія. 2-е видання. М.: «БЕС», 1950

Воробйов А.А., Кривошеїна Д.С. Основи імунології. М.: «Майстерність», 2001

Гранів Б.В., Павленко П.В. Екологія бактерій. Ленинград: Изд-во ленінградського ун-та, 1989

Мішустін Е.Н., Емцева Т.В. Мікробіологія. М.: «Москва - Агропромиздат», 1987

Петровський Б.В. Велика медична енциклопедія. М.: Радянська енциклопедія, 1975

Щоб підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.allbest.ru/referat