Съобщение за бактериите в биологията. Най-полезните бактерии и техните имена. Ролята на бактериите в природата и човешкия живот

Общинска държавна образователна институция

Каширинска средно училище на името на И. Белоусова D.A.

Изследователска работа по темата:

Бактериите, открити върху човешката кожа и тяхното въздействие върху човешкото тяло.

учител по биология Захарова Екатерина Алексеевна

Каширино 2018 г

Въведение

Глава 1

Глава 2. Микрофлора на човешката кожа

Глава 3 Методология на изследване (практическа част)

Заключение

Библиография

Приложение

Въведение

Бактериите са едноклетъчни организми, състоящи се от една клетка.

Бактериите се срещат навсякъде, като обитават всички местообитания. Най-голям брой от тях се намират в почвата на дълбочина до 3 км. Бактериите се намират в прясна и солена вода, на ледници и в горещи извори. Има много от тях във въздуха, в организмите на животните и растенията (както живи, така и мъртви). Човешкото тяло не е изключение. Освен това 20% от бактериите са в устната кухина, 20% - върху кожата, 15% - в гърлото, 15% - в гениталиите, 30% - в стомашно-чревния тракт. Винаги ми е било интересно да разбера дали бактериите могат да бъдат намерени върху човешката кожа и какви бактерии живеят там?

Обективен : разгледайте кожата на ръцете на момчета и момичета, намерете и проучете бактериите, които живеят върху човешката кожа, сравнете резултатите и направете заключения.

Изследователски задачи:

Откриване на бактерии по кожата на момчета и момичета;

За формиране на обща представа за бактериите, живеещи върху кожата;

Разкрийте ефекта им върху тялото;

Посочете причините за появата на бактерии и използвайте полученото

данни в урока по биология в 5 и 8 клас;

Обяснете методи за превенция срещу бактерии.

уместност: Избраната тема е актуална, тъй като в момента се отделя голямо внимание на изучаването на бактериите и тяхното въздействие върху хората.

Хипотеза: Искам да предположа, че количеството бактерии върху кожата на човек пряко зависи от това какъв начин на живот води и как спазва правилата за лична хигиена.

Глава 1

Въздухът винаги съдържа един или друг брой микроорганизми. Те се разпространяват във въздуха. Въздушно-капково разпространение на патогенни микроби, които причиняват заболявания на растенията, животните и хората.

Броят на микроорганизмите в 1 кубичен метър въздух на различни места може да достигне следните размери: в двор до 2 милиона; в жилищни помещения - 20 хил.; по улиците на градовете - 5 хиляди; в паркове - 200; в морски въздух - 1-2.

бактерии - това е царството на неядрените микроорганизми, те нямат ясна ядрена мембрана. Бактериалната клетка е заобиколена от плътна обвивка, благодарение на която те запазват постоянна форма. Досега са описани около десет хиляди вида бактерии. Има три вида бактерии: патогенни и непатогенни.

Патогенни бактерии са бактерии, които причиняват болести при хора, животни и растения. Много патогенни бактерии се натрупват в тялото под формата на биофилми.

коки са сферични бактерии. Разпространено много широко. В зависимост от местоположението на клетките една спрямо друга се разграничават групи: микрококи, стрептококи, сарцини, тетракоки, диплококи, стафилококи. Спор не се образува. Повечето коки, живеещи в почва, вода, въздух, са инертни при нормални условия. Патогенните видове причиняват възпаление и гнойни заболявания.

бацили - род грам-положителни пръчковидни бактерии, които образуват вътреклетъчни спори. Повечето бацили са сапрофити. Някои бацили причиняват заболяване при животните и хората.

Спирила - род грам-отрицателни бактерии, които имат формата на спирално усукани пръчици. Подвижен. Спор не се образува. Някои са патогенни. Обикновено живеят в солени и сладки води.

вибриони - родът е грам-отрицателен, извит под формата на запетая, способен на бързи осцилаторни движения (оттук и името). Те живеят във водни тела, почва, чревно съдържание. Вибриопатогените причиняват холера при хората и вибриоза при животните.

Непатогенни бактерии - Това са бактерии от нормалната микрофлора на тялото, които не предизвикват развитието на заболявания, но често помагат на организма (лактобацили, бифидумбактерии, ентерококи, Е. коли и др.). Например, отделни непатогенни бактерии, живеещи върху човешката кожа и черва, са от полза за животинското тяло, тъй като са в състояние да изместят всяка инфекция от повърхността, която заемат. Биологични продукти от живи непатогенни бактерии (еубиотици) се използват за профилактика и лечение на дисбактериоза. Въпреки това, при определени условия, някои бактерии, които се считат за непатогенни, могат да станат патогенни.

Размери на бактериите

Размерът на бактериите е средно 0,5-5 микрона. Escherichia coli например е с размери 0,3-1 на 1-6 микрона, Staphylococcus aureus има диаметър 0,5-1 микрона, Bacillus subtilis 0,75 на 2-3 микрона. Най-голямата известна бактерия е Thiomargarita namibiensis, достигаща размер от 750 микрона (0,75 mm). Вторият е Epulopiscium fishelsoni, който има диаметър 80 микрона и дължина до 700 микрона и живее в храносмилателния тракт на хирургичната риба Acanthurus nigrofuscus. Achromatium oxaliferum достига размери 33 на 100 микрона, Beggiatoa alba - 10 на 50 микрона. Спирохетите могат да растат до 250 микрона на дължина с дебелина 0,7 микрона. В същото време бактериите са най-малкият от организмите с клетъчна структура. Mycoplasma mycoides е с размери 0,1-0,25 µm, което е размерът на големи вируси като тютюнева мозайка, ваксина или грип.

Начини на транспортиране

Сред бактериите има подвижни и неподвижни форми. Подвижните се движат посредством вълнообразни контракции или с помощта на флагели (усукани спираловидни нишки), които се състоят от специален флагелинов протеин. Може да има един или повече флагели. Те се намират при някои бактерии в единия край на клетката, при други – в два или по цялата повърхност.

Но движението е присъщо и на много други бактерии, които нямат флагели. Така че бактериите, покрити със слуз отвън, са способни да се плъзгат.

Някои водни и почвени бактерии без флагели имат газови вакуоли в цитоплазмата. В една клетка може да има 40-60 вакуоли. Всеки от тях е пълен с газ (вероятно азот). Чрез регулиране на количеството газ във вакуоли, водните бактерии могат да потънат във водния стълб или да се издигнат до повърхността му, а почвените бактерии могат да се движат в почвените капиляри.

Размножаване на бактерии

Повечето бактерии се възпроизвеждат чрез разделяне на две, по-рядко чрез пъпкуване, а някои (например актиномицети) - с помощта на екзоспори или фрагменти от мицел. Известен метод на множествено делене (с образуване на малки репродуктивни клетки).

Някои бактерии се характеризират със сложен цикъл на развитие, по време на който може да се промени клетъчната морфология и да се образуват спящи форми: кисти, спори.

Отличителна черта на бактериите е способността им да се размножават бързо. Например, времето за удвояване на клетките на E. coli (Escherichia coli) е 20 минути. Изчислено е, че потомството на една клетка в случай на неограничен растеж би надвишило масата на Земята 150 пъти вече след 48 часа.

заключение: невидим, но вездесъщ. Прост, но способен да приема различни форми. Микроскопичен, но понякога фатален.

Бактериите са истинските невидими господари на Земята.

Глава 2. Микрофлора на човешката кожа

Кожата е външната обвивка на човешкото тяло, предпазваща тялото от широк спектър от външни влияния, участваща в дишането. Терморегулация, метаболитни и много други процеси.

Не можете дори да си представите колко микроби живеят по кожата и в човешкото тяло. По принцип те се намират върху кожата и лигавиците. Същите организми като в околния въздух се намират върху човешката кожа. По правило това са пръчки, коки и гъбички.

Кожата ни, поради постоянния си контакт с външната среда, се превръща в местообитание на огромен брой преходни микроорганизми. Освен това кожата има собствена, постоянна и добре проучена микрофлора. Съставът му варира в различни анатомични зони в зависимост от съдържанието на кислород в заобикалящата бактериите среда (аероби - анаероби) и близостта до лигавиците (уста, нос), особеностите на секрецията и дори човешкото облекло. Особено обилно населени с микроорганизми са онези участъци от кожата, които са защитени от действието на светлината и изсушаването: подмишници, междупръстови пространства, ингвинални гънки. Съставът на микрофлората на кожата и лигавиците съдържа: стафилококи, стрептококи, ентеробактерии, микрококи и др. Например, Staphylococcus aureus. Тази бактерия може да бъде намерена навсякъде - в болници, детски градини, училища, фитнес зали, магазини и други обществени места. Микробите стрептококи и стафилококи винаги са на повърхността на човешката кожа. Обикновено, тоест, когато имунната система възпрепятства размножаването им, тези бактерии не са активни и не дразнят тялото. Въпреки това, под влияние на определени условия, бактериите започват да се размножават много бързо. Такова явление може да възникне, ако кожата загуби защитните си свойства. Например, механичното нараняване може да наруши целостта на кожата и тялото остава беззащитно срещу атаката на микроби от околната среда.

2.1 Влиянието на бактериите върху човешкото тяло

Обикновено човешката кожа е обитавана от огромен брой бактерии, които мирно съществуват на повърхността й или в космените фоликули.

Въпреки това, кожата има определени свойства, които я предпазват от инфекция с бактерии. Те включват плътен и сух рогов слой, практически непроницаем за микроорганизми, и лепкава междуклетъчна субстанция - сложна смес от липиди, която плътно свързва клетките на слоя и също така защитава кожата, запушвайки входа на космените фоликули.

Други фактори, които спират проникването на патогенни микроорганизми, включват постоянното обновяване на кожните клетки, киселинната среда, наличието на имуноглобулини в потта и различни видове кожна флора.

Кожните инфекции обикновено се развиват само когато травма, свръххидратация или възпалителни кожни състояния нарушават тези защитни свойства. Организмите, които причиняват кожни инфекции, могат да бъдат част от постоянната кожна флора или близките лигавици или да идват от външни източници като друго лице, околната среда или замърсени предмети. Ще дам примери за негативния ефект на бактериите върху човешката кожа.

Язвите по кожата са възпалителни елементи, които се образуват върху кожата на човек. С развитието и узряването на възпалението се образува гной. Причината за образуването на абсцеси по кожата са специфични патогени, които произвеждат гной в хода на живота си. Такива патологични бактерии включват стафилококи и стрептококи, които могат да обитават кожата и лигавиците на устната кухина. Микробите могат да бъдат намерени и в почвата, водата и въздуха. Причинителите на абсцеси по кожата имат различна структура и изглеждат различно на предметно стъкло.

Кожата произвежда около 500 мл пот на ден. Самата пот е без мирис, а бактериите са отговорни за миризмата на тялото. Нашата кожа е микрокосмос от повече от 1000 вида бактерии и около 1 милиард отделни бактерии.

Здравата кожа се характеризира с това, че е в състояние да се бори с патогенните микроорганизми, които сами проникват в нейната повърхност. Тази способност на кожата се дължи на няколко точки, по-специално на химическия състав на кожата. Органичните киселинни съединения, които са част от структурата на кожата, себумът и други компоненти на кожата, блокират размножаването на патогенни микроби. Самопочистващата се функция на кожата се реализира чрез комбинация от органични киселини, способността да се самообновява и слънчевата светлина, действаща върху кожата. Причините, които провокират развитието на язви по кожата, миризмата на пот, са многобройни и разнообразни. Те могат да бъдат от човешки произход, тоест да се развият от тялото на самия човек, или да се дължат на негативното въздействие на околната среда.

Заключение: по един или друг начин, поради въздействието на тези и други фактори, кожата губи способността си да устои на патогенни бактерии. Чистата кожа се справя много по-ефективно с атаката на вредни микроорганизми, докато мръсната кожа има забележимо намален имунитет. Трябва да се има предвид, че замърсяването на кожата се случва много бързо, особено ако човек е в постоянен контакт със замърсяващи фактори, например на работното място. Дори такива прости битови процедури като нередовната смяна на леглото или бельото могат да доведат до отслабване на защитната функция на кожата, до образуване на абсцеси, циреи и други кожни заболявания.

Глава 3

Изследването е проведено върху ученици. Доброволно участие взеха 6 момичета и 6 момчета.

Целта на изследването: да се изследват бактериите по кожата на ръцете на момчета и момичета, както и да се сравнят резултатите и да се направят заключения.

Оборудване: стерилни блюда на Петри; твърда хранителна среда; микроскоп; слайдове и покривни стъкла; камера.

Методология на изследване: приложен е методът за пренасяне на бактерии в паничка на Петри от кожата на човешки ръце (от дланите и предмишниците).

1. Приготвяне на хранителната среда. За това се нуждаем от желатин и месен бульон. Желатинът е желе, което се използва при готвене. Желатинът се произвежда от червени и кафяви водорасли. Той осигурява идеална среда за микроорганизми.

Смесих бульона с желатин на прах, на огъня в съд, доведех до кипене, варих за минута.

Хранителната среда се счита за готова, когато прахът е напълно разтворен, а самата течност е прозрачна.

Оставете хранителната среда да се охлади, след което преминете към следващите стъпки.

2. Приготвяне на петриеви блюда. Това са малки плоски стъклени чаши. Паничката на Петри трябва да бъде стерилна, в противен случай резултатите от експеримента за отглеждане на бактерии ще отидат в канализацията. Много внимателно изсипете хранителната среда в долната половина на чашата с тънък слой, покривайки само дъното. Бързо затворете паничката на Петри, за да предотвратите навлизането на бактерии във въздуха. Оставям петриевите блюда да престоят тихо за 30-120 минути, докато хранителната среда се охлади и втвърди (готовата хранителна среда наподобява желе).

3. Засаждане на бактерии в паничка на Петри. Желатинът е твърд, паничката на Петри е на стайна температура - всичко е готово за продължаване на експеримента! Какво следва по плана? Точно така, повторно засаждане на култура от бактерии в хранителна среда! Всичко, от което се нуждаете, са памучни тампони.

С обикновени памучни тампони взех проби от тестваните повърхности. Тя просто прокара пръчката там, където искаше да вземе проба от микрофлора, след което прокара същия край на пръчката по повърхността на хранителната среда. Тя прехвърли събраното в чиниите на Петри. Не забравяйте да подпишете какво и къде расте във всяка конкретна чаша, иначе няма да си спомням по-късно. След няколко дни видях интересни и ужасни резултати от моя експеримент!

5. Поставете блюдата на Петри на топло и тъмно място. Да кажем за няколко дни, за да могат бактериите да се развиват безопасно. Оптималната температура е 20-37 градуса по Целзий. Дадох на бактериите 7 дни да пораснат.

6. Запишете резултатите си. Няколко дни по-късно забелязах, че във всяко петриево блюдо има гъсто забодено нещо свое - бактерии, мухъл, гъбички и т.н. Записах наблюденията си за всяка чаша и направих заключения къде има най-много бактерии.

Индикатори	момчета	момичета
Брой деца
Абсолютен брой колонии на предмишница
Общо колонии	88	34

Резултати от изследването: броят на микроорганизмите (бактериите) върху кожата на ръцете на момчетата е 2,5 пъти по-висок, отколкото при момичетата на тази възраст.

При момчета и момичета са открити кокови форми на бактерии по дланите и по кожата на предмишницата. Коките са сферични бактерии. Най-известните им представители са стафилококите и стрептококите. Кожата е естественото местообитание на стафилококите. Приблизително 20% от бактериите живеят върху кожата. Колонии от Staphylococcus aureus са открити върху кожата на ръцете на субектите.

Стафилококите са малки кръгли бактерии. Стафилококите се хранят главно с разлагаща се храна, както и с умиращи телесни тъкани. Огромен брой стафилококи се намират върху кожата и лигавиците на човек, но ако човек е здрав и кожата и лигавиците му не са увредени, тези микроби не причиняват никакво заболяване. Агресивните им свойства се проявяват само в условия на отслабен организъм или при поражения на кожата или лигавиците. Стрептококи не са открити.

Защо момчетата имат повече бактерии по ръцете си? Мисля, че това се дължи на факта, че при момчетата нараняването на кожата на ръцете е по-високо, отколкото при момичетата, и най-малкото увреждане на кожата е достатъчно, за да се отворят портите на стафилококова инфекция. Момчетата също спазват хигиенните стандарти по-лошо.

Заключение: методът на отпечатъци върху блюдата на Петри ви позволява визуално да покажете и изучите бактериите, които живеят върху кожата на човешките ръце. Броят и естеството на бактериите, живеещи върху човешката кожа, зависи от състоянието на тялото и факторите на външната и вътрешната среда, които оказват пряко влияние върху състоянието на кожата.

Заключение

Изследването, което направих, доказва, че бактериите могат да бъдат намерени по кожата на всеки човек. Но броят на бактериите пряко зависи от това какъв начин на живот води човек и как спазва правилата за лична хигиена. Както отбелязва академик V. I. Pokrovsky в Популярната медицинска енциклопедия, стафилококите и стрептококите, живеещи на повърхността на кожата на здрави хора, при определени условия придобиват способността да причиняват пустулозни заболявания.

Установено е, че приблизително 80% от инфекциозните заболявания се предават чрез контакт. Центровете за контрол и превенция на заболяванията предоставят следната информация: 36 000 души умират от грип и грипоподобни заболявания всяка година, така че честото миене на ръцете е нашата най-добра защита. Измиването на ръцете преди хранене, след ходене до тоалетната и след излизане от улицата трябва да се превърне в задължителни условия за лична хигиена. Използването на хигиенни продукти значително намалява броя на микроорганизмите по повърхността на човешката кожа. Според литературни източници измиването на кожата премахва до 1,5 милиарда микроби от повърхността й.

Следователно спазването на правилата за лична хигиена за всеки човек трябва да се превърне в негова съзнателна потребност.

Библиография

Покровски В. И. Популярна медицинска енциклопедия. М.: Съветска енциклопедия, 1991.

Брехман И. И. Валеологията е наука за здравето. М.: 1990г.

Енциклопедия на домашната медицина. М.: CJSC Издателство Центрполиграф: Санкт Петербург: Колита-2, 2002.

Пономарева И.Н., Корнилова О.А. Биология 6 клас. М.: Вентана-Граф, 2011.

Фролов М. Ю. Помогни си човече. Донецк: "Донеччина", 2004.

Приложение

Приготвяне на петриеви блюда и хранителна среда

Засаждане на бактерии в паничка на Петри

резултати

Резултатите от изчисленията са представени в таблицата.

Индикатори	момчета	момичета
Брой деца
Абсолютен брой колонии в дланта на ръката ви
Абсолютен брой колонии на предмишница
Общо колонии	88	34

Съдържанието на статията

обширна група от едноклетъчни микроорганизми, характеризиращи се с отсъствието на клетъчно ядро, заобиколено от мембрана. В същото време генетичният материал на бактерията (дезоксирибонуклеинова киселина или ДНК) заема много специфично място в клетката – зона, наречена нуклеоид. Организмите с тази клетъчна структура се наричат ​​прокариоти („предядрени“), за разлика от всички останали - еукариоти („истинска ядрена“), чиято ДНК се намира в ядрото, заобиколено от обвивка.

Бактериите, някога считани за микроскопични растения, сега са класифицирани като отделно царство, Monera, едно от петте в настоящата класификационна система, заедно с растения, животни, гъби и протисти.

изкопаеми доказателства.

Бактериите са може би най-старата известна група организми. Слоестите каменни структури – строматолити – датирани в някои случаи в началото на археозоя (архея), т.е. възникнал преди 3,5 милиарда години, е резултат от жизнената дейност на бактериите, обикновено фотосинтезиращи, т.нар. синьо-зелени водорасли. Подобни структури (бактериални филми, импрегнирани с карбонати) все още се образуват, главно край бреговете на Австралия, Бахамските острови, в Калифорнийския и Персийския залив, но те са относително редки и не достигат големи размери, тъй като тревопасните организми, като коремоноги , хранете се с тях. Днес строматолитите растат главно там, където тези животни отсъстват поради високата соленост на водата или по други причини, но преди появата на тревопасни форми в хода на еволюцията, те биха могли да достигнат огромни размери, съставляващи основен елемент на океанската плитка вода , сравним със съвременните коралови рифове. В някои древни скали са открити малки овъглени сфери, за които също се смята, че са останки от бактерии. Първият ядрен, т.е. еукариотни, клетките са еволюирали от бактерии преди около 1,4 милиарда години.

екология.

Има много бактерии в почвата, на дъното на езерата и океаните – навсякъде, където се натрупват органични вещества. Те живеят в студа, когато термометърът е малко над нулата, и в горещи киселинни извори с температури над 90 ° C. Някои бактерии понасят много висока соленост на околната среда; по-специално, те са единствените организми, открити в Мъртво море. В атмосферата те присъстват във водни капчици и тяхното изобилие там обикновено корелира с запрашеността на въздуха. Така че в градовете дъждовната вода съдържа много повече бактерии, отколкото в селските райони. Има малко от тях в студения въздух на планините и полярните райони, но те се намират дори в долния слой на стратосферата на височина от 8 km.

Храносмилателният тракт на животните е гъсто населен с бактерии (обикновено безвредни). Експериментите показват, че те не са необходими за живота на повечето видове, въпреки че могат да синтезират някои витамини. Въпреки това при преживните животни (крави, антилопи, овце) и много термити те участват в храносмилането на растителна храна. Освен това имунната система на животно, отглеждано в стерилни условия, не се развива нормално поради липсата на стимулация от бактерии. Нормалната бактериална "флора" на червата също е важна за потискането на навлизащите там вредни микроорганизми.

СТРУКТУРА И ЖИВОТ НА БАКТЕРИИТЕ

Бактериите са много по-малки от клетките на многоклетъчни растения и животни. Дебелината им обикновено е 0,5-2,0 µm, а дължината им е 1,0-8,0 µm. Някои форми почти не могат да се видят с разделителната способност на стандартните светлинни микроскопи (около 0,3 µm), но има и известни видове с дължина над 10 µm и ширина, която също надхвърля тези граници, както и редица много тънки бактерии може да надвишава 50 µm дължина. Четвърт милион средни представители на това царство ще се поберат на повърхността, съответстваща на точката, поставена с молив.

структура.

Според особеностите на морфологията се разграничават следните групи бактерии: коки (повече или по-малко сферични), бацили (пръчици или цилиндри със заоблени краища), спирили (твърди спирали) и спирохети (тънки и гъвкави косоподобни форми). Някои автори са склонни да комбинират последните две групи в една – спирила.

Прокариотите се различават от еукариотите главно по отсъствието на добре оформено ядро ​​и наличието, в типичен случай, само на една хромозома - много дълга кръгла ДНК молекула, прикрепена в една точка към клетъчната мембрана. Прокариотите също нямат свързани с мембрана вътреклетъчни органели, наречени митохондрии и хлоропласти. При еукариотите митохондриите генерират енергия по време на дишането, а фотосинтезата се извършва в хлоропластите. При прокариотите цялата клетка (и преди всичко клетъчната мембрана) поема функцията на митохондриите, а при фотосинтетичните форми, в същото време, хлоропласта. Подобно на еукариотите, вътре в бактерията има малки нуклеопротеинови структури - рибозоми, необходими за протеиновия синтез, но те не са свързани с никакви мембрани. С много малки изключения, бактериите не са в състояние да синтезират стероли, които са важни компоненти на еукариотните клетъчни мембрани.

Извън клетъчната мембрана повечето бактерии са облицовани с клетъчна стена, донякъде напомняща целулозната стена на растителните клетки, но се състои от други полимери (те включват не само въглехидрати, но и аминокиселини и вещества, специфични за бактериите). Тази обвивка не позволява на бактериалната клетка да се спука, когато водата навлезе в нея поради осмоза. На върха на клетъчната стена често има защитна капсула на лигавицата. Много бактерии са оборудвани с флагели, с които активно плуват. Бактериалните флагели са по-прости и малко по-различни от подобни еукариотни структури.

Сензорни функции и поведение.

Много бактерии имат химически рецептори, които откриват промени в киселинността на околната среда и концентрацията на различни вещества, като захари, аминокиселини, кислород и въглероден диоксид. Всяко вещество има свой собствен тип такива „вкусови“ рецептори и загубата на един от тях в резултат на мутация води до частична „вкусова слепота“. Много подвижни бактерии също реагират на температурните колебания, а фотосинтезиращите видове - на промените в светлината. Някои бактерии възприемат посоката на линиите на магнитното поле, включително магнитното поле на Земята, с помощта на частици магнетит (магнитна желязна руда - Fe 3 O 4), присъстващи в техните клетки. Във водата бактериите използват тази способност да плуват по силовите линии в търсене на благоприятна среда.

МЕТАБОЛИЗЪМ

Отчасти поради малкия размер на бактериите, интензивността на техния метаболизъм е много по-висока от тази на еукариотите. При най-благоприятни условия някои бактерии могат да удвоят общата си маса и изобилие приблизително на всеки 20 минути. Това се дължи на факта, че редица от техните най-важни ензимни системи функционират с много висока скорост. И така, на заека му трябват няколко минути, за да синтезира протеинова молекула, а на бактериите - секунди. Въпреки това, в естествената среда, например в почвата, повечето бактерии са "на гладна диета", така че ако клетките им се делят, то не на всеки 20 минути, а на всеки няколко дни.

Храна.

Бактериите са автотрофи и хетеротрофи. Автотрофите („самохранещи се“) не се нуждаят от вещества, произведени от други организми. Те използват въглероден диоксид (CO 2 ) като основен или единствен източник на въглерод. Включвайки CO 2 и други неорганични вещества, по-специално амоняк (NH 3), нитрати (NO - 3) и различни серни съединения, в сложни химични реакции, те синтезират всички биохимични продукти, от които се нуждаят.

Хетеротрофите („хранене с други“) използват органични (съдържащи въглерод) вещества, синтезирани от други организми, по-специално захари, като основен източник на въглерод (някои видове също се нуждаят от CO 2). Окислени, тези съединения доставят енергия и молекули, необходими за растежа и жизнената активност на клетките. В този смисъл хетеротрофните бактерии, които включват по-голямата част от прокариотите, са подобни на хората.

основни източници на енергия.

Ако за образуването (синтеза) на клетъчни компоненти се използва основно светлинна енергия (фотони), тогава процесът се нарича фотосинтеза, а видовете, способни на това, се наричат ​​фототрофи. Фототрофните бактерии се делят на фотохетеротрофи и фотоавтотрофи, в зависимост от това кои съединения - органични или неорганични - служат като основен източник на въглерод.

Фотоавтотрофните цианобактерии (синьо-зелени водорасли), подобно на зелените растения, разделят водните молекули (H 2 O) поради светлинната енергия. В този случай се отделя свободен кислород (1/2 O 2) и се образува водород (2H +), който, може да се каже, превръща въглеродния диоксид (CO 2) във въглехидрати. В зелените и лилавите серни бактерии светлинната енергия не се използва за разграждане на вода, а други неорганични молекули, като сероводород (H 2 S). В резултат на това се произвежда и водород, който намалява въглеродния диоксид, но кислородът не се освобождава. Такава фотосинтеза се нарича аноксигенна.

Фотохетеротрофните бактерии, като пурпурни несерни бактерии, използват светлинна енергия за производство на водород от органични вещества, по-специално изопропанол, но газообразният Н 2 също може да служи като негов източник.

Ако основният източник на енергия в клетката е окисляването на химикали, бактериите се наричат ​​хемохетеротрофи или хемоавтотрофи, в зависимост от това кои молекули служат като основен източник на въглерод - органични или неорганични. В първия органичните вещества осигуряват както енергия, така и въглерод. Хемоавтотрофите получават енергия от окисляването на неорганични вещества, като водород (до вода: 2H 4 + O 2 ® 2H 2 O), желязо (Fe 2+ ® Fe 3+) или сяра (2S + 3O 2 + 2H 2 O ® 2SO 4 2 - + 4H +), и въглерод - от CO 2. Тези организми се наричат ​​още хемолитотрофи, като по този начин се подчертава, че се „хранят” със скали.

Дъх.

Клетъчното дишане е процес на освобождаване на химическа енергия, съхранена в "хранителни" молекули за по-нататъшното й използване в жизненоважни реакции. Дишането може да бъде аеробно и анаеробно. В първия случай се нуждае от кислород. Необходим е за работата на т.нар. система за транспорт на електрони: електроните се движат от една молекула в друга (в този случай се освобождава енергия) и в крайна сметка се прикрепят към кислорода заедно с водородните йони - образува се вода.

Анаеробните организми не се нуждаят от кислород, а за някои видове от тази група дори е отровен. Електроните, освободени по време на дишането, са прикрепени към други неорганични акцептори, като нитрати, сулфати или карбонати, или (в една от формите на такова дишане - ферментация) към определена органична молекула, по-специално към глюкозата.

КЛАСИФИКАЦИЯ

В повечето организми един вид се счита за репродуктивно изолирана група от индивиди. В широк смисъл това означава, че представители на даден вид могат да произвеждат плодородно потомство, чифтосвайки се само със собствения си вид, но не и с индивиди от други видове. По този начин гените на определен вид, като правило, не надхвърлят неговите граници. При бактериите обаче гените могат да се обменят между индивиди не само от различни видове, но и от различни родове, така че не е съвсем ясно дали е законно да се прилагат тук обичайните концепции за еволюционен произход и родство. Във връзка с това и други трудности все още не съществува общоприета класификация на бактериите. По-долу е един от широко използваните му варианти.

КРАЛСТВОТО МОНЕРА

Тип I. Грациликути (тънкостенни грам-отрицателни бактерии)

Клас 1. Scotobacteria (нефотосинтетични форми, като миксобактерии)

Клас 2. Аноксифотобактерии (фотосинтетични форми, които не произвеждат кислород, като пурпурни серни бактерии)

Клас 3. Оксифотобактерии (освобождаващи кислород фотосинтетични форми, като цианобактерии)

Тип II. Firmicutes (дебелостенни грам-положителни бактерии)

Клас 1. Фирмибактерии (твърди клетъчни форми, като клостридии)

Клас 2. Талобактерии (разклонени форми, като актиномицети)

Тип III. Тенерикути (грам-отрицателни бактерии без клетъчна стена)

Клас 1. Моликути (меки клетъчни форми като микоплазми)

Тип IV. Mendosicutes (бактерии с дефектна клетъчна стена)

Клас 1. Архебактерии (древни форми, като произвеждащи метан)

домейни.

Последните биохимични проучвания показват, че всички прокариоти са ясно разделени на две категории: малка група архебактерии (Archaebacteria - "древни бактерии") и всички останали, наречени еубактерии (Eubacteria - "истински бактерии"). Смята се, че архебактериите са по-примитивни от еубактериите и по-близо до общия прародител на прокариотите и еукариотите. Те се различават от другите бактерии по няколко съществени начина, включително състава на рибозомната РНК (pRNA) молекули, участващи в синтеза на протеини, химичната структура на липидите (малоподобни вещества) и наличието на някои други вещества в клетъчната стена вместо това на протеин-въглехидратния полимер муреин.

В горната класификационна система, архебактериите се считат само за един от видовете на едно и също царство, което включва всички еубактерии. Въпреки това, според някои биолози, разликите между архебактерии и еубактерии са толкова дълбоки, че е по-правилно да се разглеждат архебактериите в Monera като отделно подцарство. Напоследък се появи още по-радикално предложение. Молекулярният анализ разкрива толкова значителни разлики в структурата на гените между тези две групи прокариоти, че някои смятат присъствието им в едно и също царство организми за нелогично. В тази връзка беше предложено да се създаде таксономична категория (таксон) от още по-висок ранг, наричайки я домейн, и всички живи същества да се разделят на три домейна - Eucarya (еукариоти), Archaea (archaea) и Bacteria (актуални еубактерии ).

ЕКОЛОГИЯ

Двете най-важни екологични функции на бактериите са азотфиксацията и минерализацията на органичните остатъци.

Фиксиране на азот.

Свързването на молекулния азот (N 2) с образуването на амоняк (NH 3) се нарича азотфиксация, а окисляването на последния до нитрит (NO - 2) и нитрат (NO - 3) се нарича нитрификация. Това са жизненоважни процеси за биосферата, тъй като растенията се нуждаят от азот, но те могат само да усвояват свързаните му форми. В момента приблизително 90% (около 90 милиона тона) от годишното количество на такъв „фиксиран“ азот се осигурява от бактерии. Останалото се произвежда от химически заводи или се получава по време на мълнии. Азот във въздуха, който е прибл. 80% от атмосферата, обвързани главно с грам-отрицателния род Rhizobium ( Rhizobium) и цианобактерии. Видовете Rhizobium симбиизират с приблизително 14 000 вида бобови растения (семейство Leguminosae), които включват например детелина, люцерна, соя и грах. Тези бактерии живеят в т.нар. възли - отоци, които се образуват по корените в тяхно присъствие. Бактериите получават органична материя (хранене) от растението и в замяна доставят на гостоприемника свързан азот. За една година по този начин се фиксират до 225 кг азот на хектар. Небобовите растения, като елша, също влизат в симбиоза с други азотфиксиращи бактерии.

Цианобактериите фотосинтезират като зелени растения, отделяйки кислород. Много от тях също са способни да фиксират атмосферния азот, който след това се поема от растенията и в крайна сметка от животните. Тези прокариоти служат като важен източник на фиксиран азот в почвата като цяло и в оризовите полета на Изток в частност, както и негов основен доставчик за океанските екосистеми.

Минерализация.

Това е името на разлагането на органични остатъци до въглероден диоксид (CO 2), вода (H 2 O) и минерални соли. От химическа гледна точка този процес е еквивалентен на горене, така че изисква голямо количество кислород. Горният почвен слой съдържа от 100 000 до 1 милиард бактерии на 1 g, т.е. около 2 тона на хектар. Обикновено всички органични остатъци, веднъж попаднали в земята, бързо се окисляват от бактерии и гъбички. По-устойчиво на разлагане е кафеникавото органично вещество, наречено хуминова киселина, което се образува главно от лигнин, съдържащ се в дървесината. Натрупва се в почвата и подобрява нейните свойства.

БАКТЕРИИ И ИНДУСТРИЯ

Като се има предвид разнообразието от химични реакции, катализирани от бактерии, не е изненадващо, че те се използват широко в производството, в някои случаи от древни времена. Прокариотите споделят славата на такива микроскопични човешки помощници с гъбички, предимно дрожди, които осигуряват повечето от процесите на алкохолна ферментация, например при производството на вино и бира. Сега, когато стана възможно да се въведат полезни гени в бактериите, карайки ги да синтезират ценни вещества, като инсулин, промишленото използване на тези живи лаборатории получи нов мощен тласък.

Хранително-вкусовата промишленост.

В момента бактериите се използват от тази индустрия основно за производството на сирена, други ферментирали млечни продукти и оцет. Основните химични реакции тук са образуването на киселини. Така че, когато получавате оцет, бактерии от рода ацетобактерокисляват етиловия алкохол, съдържащ се в сайдер или други течности до оцетна киселина. Подобни процеси протичат по време на кисело зеле: анаеробни бактерии ферментират захарта, съдържаща се в листата на това растение, до млечна киселина, както и оцетна киселина и различни алкохоли.

Извличане на руди.

Бактериите се използват за извличане на бедни руди, т.е. прехвърляне от тях в разтвор на соли на ценни метали, предимно мед (Cu) и уран (U). Пример е обработката на халкопирит или меден пирит (CuFeS 2). Купища от тази руда периодично се поливат с вода, съдържаща хемолитотрофни бактерии от рода Тиобацилус. В хода на живота си те окисляват сярата (S), образувайки разтворими сулфати на мед и желязо: CuFeS 2 + 4O 2 ® CuSO 4 + FeSO 4. Такива технологии значително опростяват производството на ценни метали от руди; по принцип те са еквивалентни на процесите, протичащи в природата при изветряването на скалите.

Рециклиране на отпадъци.

Бактериите също служат за преобразуване на отпадъци, като канализацията, в по-малко опасни или дори полезни продукти. Отпадъчните води са един от острите проблеми на съвременното човечество. Пълната им минерализация изисква огромни количества кислород, а в обикновените резервоари, където е обичайно да се изхвърлят тези отпадъци, вече не е достатъчно да се „неутрализират“. Решението е в допълнителна аерация на отпадъчни води в специални басейни (аеротанкове): в резултат минерализиращите бактерии имат достатъчно кислород за пълно разлагане на органичната материя и питейната вода се превръща в един от крайните продукти на процеса в най-благоприятните случаи. Останалата по пътя неразтворима утайка може да бъде подложена на анаеробна ферментация. За да могат такива пречиствателни станции да заемат възможно най-малко място и пари, е необходимо добро познаване на бактериологията.

Други употреби.

Други важни области на индустриално приложение на бактериите включват например ленения лоб, т.е. отделяне на неговите въртящи се влакна от други части на растението, както и производството на антибиотици, по-специално стрептомицин (бактерии от рода Streptomyces).

КОНТРОЛ НА БАКТЕРИИ В ИНДУСТРИЯТА

Бактериите са не само полезни; борбата срещу масовото им възпроизвеждане, например в хранителни продукти или във водните системи на целулозно-хартиените фабрики, се превърна в цяла област на дейност.

Храната се разваля от бактерии, гъбички и техните собствени ензими, причиняващи автолиза („самосмилащи се“), освен ако не са инактивирани чрез топлина или по друг начин. Тъй като бактериите са основната причина за разваляне, проектирането на ефективни системи за съхранение на храни изисква познаване на границите на толерантност на тези микроорганизми.

Една от най-разпространените технологии е пастьоризацията на млякото, която убива бактериите, причиняващи например туберкулоза и бруцелоза. Млякото се съхранява при 61–63°C за 30 минути или при 72–73°C само за 15 секунди. Това не влошава вкуса на продукта, но инактивира патогенните бактерии. Виното, бирата и плодовите сокове също могат да бъдат пастьоризирани.

Ползите от съхранението на храна на студа са известни отдавна. Ниските температури не убиват бактериите, но не им позволяват да растат и да се размножават. Вярно е, че при замръзване, например, до -25 ° C, броят на бактериите намалява след няколко месеца, но голям брой от тези микроорганизми все още оцеляват. При температури малко под нулата бактериите продължават да се размножават, но много бавно. Техните жизнеспособни култури могат да се съхраняват почти за неопределено време след лиофилизация (замразяване-сушене) в среда, съдържаща протеин, като кръвен серум.

Други добре познати методи за консервиране на храни включват сушене (сушене и пушене), добавяне на големи количества сол или захар, което е физиологично еквивалентно на дехидратация, и мариноване, т.е. поставени в концентриран киселинен разтвор. При киселинност на средата, съответстваща на pH 4 и по-ниска, жизнената активност на бактериите обикновено е силно инхибирана или спряна.

БАКТЕРИИ И БОЛЕСТИ

Бактериите са открити от А. Левенхук в края на 17 век и дълго време се е смятало, че са способни на спонтанно генериране в гниещи останки. Това затруднява разбирането на връзката между прокариотите и възникването и разпространението на болести, като в същото време предотвратява разработването на адекватни терапевтични и превантивни мерки. Л. Пастьор е първият, който установява, че бактериите идват само от други живи бактерии и могат да причинят определени заболявания. В края на 19 век Р. Кох и други учени значително подобриха методите за идентифициране на тези патогени и описаха много от техните видове. За да се установи, че наблюдаваното заболяване се причинява от добре дефинирана бактерия, все още се използват постулатите на Кох (с незначителни модификации): 1) този патоген трябва да присъства при всички пациенти; 2) възможно е да се получи нейната чиста култура; 3) при инокулиране трябва да причини същото заболяване при здрав човек; 4) може да се открие при новоболен човек. По-нататъшният напредък в тази област е свързан с развитието на имунологията, чиито основи са положени от Пастьор (отначало френските учени направиха много тук), и с откриването на пеницилина през 1928 г. от А. Флеминг.

Оцветяване по Грам.

За идентифициране на патогенни бактерии методът за оцветяване, разработен през 1884 г. от датския бактериолог Х. Грам, се оказва изключително полезен. Основава се на устойчивостта на бактериалната клетъчна стена към обезцветяване след третиране със специални багрила. Ако не се обезцвети, бактерията се нарича Грам-положителна, в противен случай Грам-отрицателна. Тази разлика е свързана със структурните особености на клетъчната стена и някои метаболитни особености на микроорганизмите. Приписването на патогенна бактерия към една от тези две групи помага на лекарите да предпишат правилния антибиотик или друго лекарство. Така че бактериите, които причиняват циреи, винаги са грам-положителни, а причинителите на бациларната дизентерия са грам-отрицателни.

Видове патогени.

Бактериите не могат да преодолеят бариерата, създадена от непокътната кожа; те проникват в тялото през рани и тънки лигавици, покриващи вътрешността на устната кухина, храносмилателния тракт, дихателните и пикочо-половите пътища и т.н. Следователно те се предават от човек на човек със замърсена храна или питейна вода (коремен тиф, бруцелоза, холера, дизентерия), с вдишвани капчици влага, които попадат във въздуха, когато пациентът киха, кашля или просто говори (дифтерия, пневмонична чума, туберкулоза, стрептококови инфекции, пневмония) или при директен контакт на лигавиците на двама души (гонорея, сифилис, бруцелоза). Веднъж попаднали върху лигавицата, патогените могат да засегнат само нея (например патогени на дифтерия в дихателните пътища) или да проникнат по-дълбоко, като, да речем, трепонема при сифилис.

Симптомите на бактериална инфекция често се приписват на действието на токсични вещества, произведени от тези микроорганизми. Обикновено се разделят на две групи. Екзотоксините се отделят от бактериалната клетка, например при дифтерия, тетанус, скарлатина (причина за червен обрив). Интересното е, че в много случаи екзотоксините се произвеждат само от бактерии, които сами по себе си са заразени с вируси, съдържащи съответните гени. Ендотоксините са част от бактериалната клетъчна стена и се освобождават едва след смъртта и унищожаването на патогена.

Хранително отравяне.

анаеробна бактерия Clostridium botulinum, обикновено намиращ се в почвата и тинята, е причина за ботулизъм. Той произвежда много устойчиви на топлина спори, които могат да покълнат след пастьоризация и пушене на храни. В хода на своята жизнена дейност бактерията образува няколко тясно свързани токсини, които са сред най-силните известни отрови. По-малко от 1/10 000 mg от такова вещество може да убие човек. Тази бактерия понякога заразява фабричните консерви и по-често домашно приготвени. Обикновено е невъзможно да се установи наличието му в зеленчукови или месни продукти на око. В Съединените щати ежегодно се регистрират няколко десетки случая на ботулизъм, като смъртността е 30-40%. За щастие, ботулиновият токсин е протеин, така че може да бъде инактивиран чрез кратко кипене.

Много по-често хранително отравяне се причинява от токсин, произведен от някои щамове на Staphylococcus aureus ( Стафилококус ауреус). Симптоми - диария и загуба на сила; смъртните случаи са рядкост. Този токсин също е протеин, но, за съжаление, е много устойчив на топлина, така че е трудно да се инактивира чрез варене на храна. Ако продуктите не са силно отровени с него, тогава, за да се предотврати възпроизвеждането на стафилококи, се препоръчва да се съхраняват преди консумация при температура под 4 ° C или над 60 ° C.

Бактерии от рода салмонеласъщо така могат да замърсят храната, причинявайки вреда на здравето. Строго погледнато, това не е хранително отравяне, а чревна инфекция (салмонелоза), симптомите на която обикновено се появяват 12-24 часа след навлизането на патогена в тялото. Смъртността му е доста висока.

Стафилококовите отравяния и салмонелозата се свързват основно с консумацията на месни продукти и салати, престояли на стайна температура, особено при пикници и празнични пиршества.

Естествените защитни сили на тялото.

При животните има няколко "линии на защита" срещу патогени. Един от тях се образува от бели кръвни клетки, фагоцитни, т.е. абсорбиращи, бактерии и чужди частици като цяло, другото е имунната система. И двете работят съвместно.

Имунната система е много сложна и съществува само при гръбначните животни. Ако чужд протеин или въглехидрат с високо молекулно тегло проникне в кръвта на животно, тогава той става антиген тук, т.е. вещество, което стимулира тялото да произвежда "противоположно" вещество - антитела. Антитялото е протеин, който се свързва, т.е. инактивира своя специфичен антиген, често причинявайки неговото утаяване (утаяване) и отстраняване от кръвния поток. Всеки антиген съответства на строго определено антитяло.

Бактериите, като правило, също предизвикват образуването на антитела, които стимулират лизис, т.е. разрушаването на техните клетки и ги прави по-достъпни за фагоцитоза. Често е възможно предварително имунизиране на индивид, повишавайки естествената му устойчивост към бактериална инфекция.

В допълнение към „хуморалния имунитет”, осигурен от циркулиращите в кръвта антитела, съществува „клетъчен” имунитет, свързан със специализирани бели кръвни клетки, т.нар. Т-клетки, които убиват бактериите чрез директен контакт с тях и с помощта на токсични вещества. Т-клетките също са необходими за активиране на макрофагите, друг вид бели кръвни клетки, които също убиват бактериите.

Химиотерапия и антибиотици.

Първоначално много малко лекарства (химиотерапевтични лекарства) се използват за борба с бактериите. Трудността беше, че въпреки че тези лекарства лесно убиват микробите, често подобно лечение е вредно за самия пациент. За щастие е известно, че биохимичното сходство между хората и микробите е непълно. Например антибиотиците от групата на пеницилин, синтезирани от определени гъби и използвани от тях за борба с конкуриращи се бактерии, нарушават образуването на бактериалната клетъчна стена. Тъй като човешките клетки нямат такава стена, тези вещества са вредни само за бактериите, въпреки че понякога предизвикват у нас алергична реакция. В допълнение, прокариотните рибозоми, малко по-различни от нашите (еукариотните), са специално инактивирани от антибиотици като стрептомицин и хлоромицетин. Освен това някои бактерии трябва да си осигурят един от витамините - фолиева киселина, а синтезът й в клетките им се потиска от синтетични сулфатни лекарства. Самите ние получаваме този витамин с храната, така че не страдаме от такова лечение. Сега има естествени или синтетични лекарства срещу почти всички бактериални патогени.

Здравеопазване.

Борбата с патогените на ниво отделен пациент е само един аспект от приложението на медицинската бактериология. Също толкова важно е да се изследва развитието на бактериалните популации извън тялото на пациента, тяхната екология, биология и епидемиология, т.е. разпределение и динамика на населението. Известно е например, че причинителят на чумата Yersinia pestisживее в тялото на гризачи, които служат като „естествен резервоар” на тази инфекция, а бълхите са нейните носители между животните. Ако отпадните води се вливат в резервоар, патогените на редица чревни инфекции остават жизнеспособни там за определен период от време, в зависимост от различни условия. По този начин алкалните резервоари на Индия, където pH на околната среда се променя в зависимост от сезона, са много благоприятна среда за оцеляването на холерния вибрион ( Вибрион холера) ().

Информацията от този вид е от съществено значение за здравните работници, участващи в идентифицирането на огнища на болести, прекъсването на пътищата за предаване, прилагането на имунизационни програми и други превантивни дейности.

ИЗУЧВАНЕ НА БАКТЕРИИ

Много бактерии са лесни за отглеждане в т.нар. културална среда, която може да включва месен бульон, частично усвоен протеин, соли, декстроза, цяла кръв, нейния серум и други компоненти. Концентрацията на бактерии в такива условия обикновено достига около милиард на кубичен сантиметър, което води до облачна среда.

За изследване на бактериите е необходимо да можете да получите техните чисти култури или клонинги, които са потомство на една клетка. Това е необходимо, например, за да се определи кой тип бактерии е заразил пациента и към кой антибиотик е чувствителен този тип. Микробиологични проби, като тампони, взети от гърлото или рани, проби от кръв, вода или други материали, се разреждат силно и се нанасят върху повърхността на полутвърда среда: от отделни клетки върху нея се развиват заоблени колонии. Втвърдяващият агент за културалната среда обикновено е агар, полизахарид, получен от някои морски водорасли и почти несмилаем от всякакъв вид бактерии. Агаровите среди се използват под формата на "косячета", т.е. наклонени повърхности, образувани в епруветки, стоящи под голям ъгъл, когато разтопената хранителна среда се втвърди, или под формата на тънки слоеве в стъклени петриеви чинии - плоски кръгли съдове, затворени с капак със същата форма, но малко по-голям в диаметър. Обикновено след един ден бактериалната клетка има време да се размножи толкова много, че образува колония, която е лесно видима с просто око. Може да бъде прехвърлен в друга среда за по-нататъшно проучване. Всички хранителни среди трябва да бъдат стерилни преди отглеждането на бактериите и след това трябва да се вземат мерки за предотвратяване на заселването на нежелани микроорганизми върху тях.

За да се изследват бактериите, отглеждани по този начин, тънка телена примка се калцинира на пламък, като първо се докосва с колония или намазка, а след това с капка вода, нанесена върху предметно стъкло. Разпределяйки равномерно взетия материал в тази вода, стъклото се изсушава и бързо преминава през пламъка на горелката два или три пъти (страната с бактериите трябва да се обърне нагоре): в резултат на това микроорганизмите, без да се повредят, са здраво закрепени към субстрата. Върху повърхността на препарата се накапва боя, след което стъклото се измива с вода и се изсушава отново. Пробата вече може да се разглежда под микроскоп.

Чистите култури от бактерии се идентифицират главно по техните биохимични характеристики, т.е. определят дали образуват газ или киселини от определени захари, дали са в състояние да усвояват протеина (втечняват желатина), дали имат нужда от кислород за растеж и т.н. Те също така проверяват дали са оцветени със специфични багрила. Чувствителността към определени лекарства, като антибиотици, може да се определи чрез поставяне на малки дискове от филтърна хартия, напоена с тези вещества, върху повърхност, инокулирана с бактерии. Ако някое химическо съединение убива бактериите, около съответния диск се образува зона, свободна от тях.



бактерии- един от най-древните организми на Земята. Въпреки простотата на структурата си, те живеят във всички възможни местообитания. Повечето от тях са в почвата (до няколко милиарда бактериални клетки на 1 грам почва). Има много бактерии във въздуха, водата, храната, вътре в телата и по телата на живите организми. Бактерии са открити на места, където други организми не могат да живеят (на ледници, във вулкани).

Обикновено бактерията е една клетка (въпреки че има колониални форми). Освен това тази клетка е много малка (от фракции микрона до няколко десетки микрона). Но основната характеристика на бактериалната клетка е липсата на клетъчно ядро. С други думи, бактериите принадлежат прокариоти.

Бактериите са подвижни и неподвижни. При неподвижните форми движението се осъществява с помощта на жгутици. Може да са няколко, а може и само един.

Клетките на различните видове бактерии могат да се различават значително по форма. Има сферични бактерии ( коки), пръчковидна ( бацили) подобно на запетая ( вибриони), усукана ( спирохети, спирила) и т.н.

Структурата на бактериална клетка

Много бактериални клетки имат лигавична капсула. Той изпълнява защитна функция. По-специално, той предпазва клетката от изсушаване.

Подобно на растителните клетки, бактериалните клетки имат клетъчна стена. Въпреки това, за разлика от растенията, неговата структура и химичен състав са малко по-различни. Клетъчната стена е изградена от сложни въглехидратни слоеве. Структурата му е такава, че позволява на различни вещества да проникнат в клетката.

Под клетъчната стена е цитоплазмена мембранана.

Бактериите са прокариоти, защото нямат ядро ​​в клетките си. При тях също липсват хромозомите, характерни за еукариотните клетки. Хромозомата съдържа не само ДНК, но и протеин. При бактериите тяхната хромозома се състои само от ДНК и представлява кръгла молекула. Този генетичен апарат от бактерии се нарича нуклеоид. Нуклеоидът се намира директно в цитоплазмата, обикновено в центъра на клетката.

Бактериите нямат истински митохондрии и редица други клетъчни органели (комплекс на Голджи, ендоплазмен ретикулум). Техните функции се изпълняват чрез инвагинации на клетъчната цитоплазмена мембрана. Такива вдлъбнатини се наричат мезозоми.

Цитоплазмата има рибозоми, както и различни органични включване: протеини, въглехидрати (гликоген), мазнини. Също така, бактериалните клетки могат да съдържат различни пигменти. В зависимост от наличието на определени пигменти или отсъствието им, бактериите могат да бъдат безцветни, зелени, лилави.

Хранене на бактерии

Бактериите са възникнали в зората на формирането на живота на Земята. Именно те "откриха" различни начини на хранене. Едва по-късно, с усложняването на организмите, ясно се откроиха две големи царства: Растения и Животни. Те се различават един от друг преди всичко по начина на хранене. Растенията са автотрофи, а животните са хетеротрофи. При бактериите се срещат и двата вида хранене.

Храненето е начин една клетка или организъм да си набави необходимите органични вещества. Те могат да бъдат получени отвън или синтезирани независимо от неорганични вещества.

автотрофни бактерии

Автотрофните бактерии синтезират органични вещества от неорганични. Процесът на синтез изисква енергия. В зависимост от това откъде автотрофните бактерии получават тази енергия, те се делят на фотосинтетични и хемосинтетични.

фотосинтезиращи бактерии използват енергията на слънцето, улавяйки нейното излъчване. По това те са подобни на растенията. Въпреки това, докато растенията отделят кислород по време на фотосинтезата, повечето фотосинтезиращи бактерии не го правят. Тоест бактериалната фотосинтеза е анаеробна. Също така зеленият пигмент на бактериите се различава от сходния пигмент на растенията и се нарича бактериохлорофил. Бактериите нямат хлоропласти. Повечето фотосинтезиращи бактерии живеят във водни тела (пресни и солени).

Хемосинтетични бактерииза синтеза на органични вещества от неорганични се използва енергията на различни химични реакции. Енергията се отделя не при всички реакции, а само при екзотермични. Някои от тези реакции протичат в бактериални клетки. Така че в нитрифициращи бактерииАмонякът се окислява до нитрити и нитрати. железни бактерииокисляват двувалентното желязо до оксид. водородни бактерииокисляват водородните молекули.

Хетеротрофни бактерии

Хетеротрофните бактерии не са способни да синтезират органични вещества от неорганични. Следователно те са принудени да ги получават от околната среда.

Бактериите, които се хранят с органични останки на други организми (включително мъртви тела), се наричат сапрофитни бактерии. По друг начин те се наричат ​​гнилостни бактерии. Има много такива бактерии в почвата, където разграждат хумуса до неорганични вещества, които впоследствие се използват от растенията. Млечнокиселите бактерии се хранят със захари, превръщайки ги в млечна киселина. Бактериите с маслена киселина разграждат органичните киселини, въглехидратите, алкохолите до маслена киселина.

Нодулните бактерии живеят в корените на растенията и се хранят с органичната материя на живо растение. Те обаче фиксират азота от въздуха и го доставят на растението. Тоест в този случай има симбиоза. Други хетеротрофи симбионтни бактерииживеят в храносмилателния апарат на животните, помагайки за смилането на храната.

В процеса на дишане се случва разрушаването на органичните вещества с освобождаването на енергия. Тази енергия впоследствие се изразходва за различни жизнени процеси (например за движение).

Ефективен начин за получаване на енергия е дишането на кислород. Въпреки това, някои бактерии могат да получат енергия без кислород. По този начин има аеробни и анаеробни бактерии.

Аеробни бактериикислородът е необходим, така че те живеят на места, където е наличен. Кислородът участва в окисляването на органичните вещества до въглероден диоксид и вода. В процеса на такова дишане бактериите получават относително голямо количество енергия. Този метод на дишане е характерен за по-голямата част от организмите.

анаеробни бактериине се нуждаят от кислород за дишане, следователно могат да живеят в среда без кислород. Те получават енергията си от реакции на ферментация. Този метод на окисляване е неефективен.

Размножаване на бактерии

В повечето случаи бактериите се възпроизвеждат чрез разделяне на клетките си на две. Това се предшества от удвояването на кръговата ДНК молекула. Всяка дъщерна клетка получава една от тези молекули и следователно е генетично копие на майчината клетка (клонинг). По този начин бактериите са безполово размножаване.

При благоприятни условия (с достатъчно хранителни вещества и благоприятни условия на околната среда) бактериалните клетки се делят много бързо. Така от една бактерия могат да се образуват стотици милиони клетки на ден.

Въпреки че бактериите се размножават безполово, в някои случаи имат т.нар полов процес, което приема формата спрежения. По време на конюгирането две различни бактериални клетки се приближават една към друга, установява се връзка между техните цитоплазми. Части от ДНК на една клетка отиват към втората, а части от ДНК на втората клетка към първата. Така по време на половия процес в бактериите се осъществява обмен на генетична информация. Понякога в този случай бактериите обменят не ДНК сегменти, а цели ДНК молекули.

бактериални спори

По-голямата част от бактериите образуват спори при неблагоприятни условия. Бактериалните спори са основно начин за преживяване на неблагоприятни условия и начин на заселване, а не начин на размножаване.

Когато се образува спора, цитоплазмата на бактериалната клетка се свива, а самата клетка е покрита с плътна дебела защитна обвивка.

Бактериалните спори остават жизнеспособни за дълго време и са в състояние да преживеят много неблагоприятни условия (екстремно високи и ниски температури, изсушаване).

Когато спората попадне в благоприятни условия, тя набъбва. След това защитната обвивка се отделя и се появява нормална бактериална клетка. Случва се, че в този случай настъпва делене на клетките и се образуват няколко бактерии. Тоест спорообразуването се комбинира с размножаването.

Значението на бактериите

Ролята на бактериите в кръговрата на веществата в природата е огромна. На първо място, това се отнася до разлагащите се бактерии (сапрофити). Те се наричат санитари на природата. Разлагайки останките от растения и животни, бактериите превръщат сложните органични вещества в прости неорганични вещества (въглероден диоксид, вода, амоняк, сероводород).

Бактериите повишават плодородието на почвата, като я обогатяват с азот. При нитрифициращите бактерии възникват реакции, по време на които нитритите се образуват от амоняк, а нитратите от нитритите. Нодулните бактерии са в състояние да асимилират атмосферния азот, синтезирайки азотни съединения. Те живеят в корените на растенията, образувайки възли. Благодарение на тези бактерии растенията получават нужните им азотни съединения. Бобовите растения влизат главно в симбиоза с нодулни бактерии. След като умрат, почвата се обогатява с азот. Това често се използва в селското стопанство.

В стомаха на преживните животни бактериите разграждат целулозата, което насърчава по-ефективното храносмилане.

Положителната роля на бактериите в хранителната индустрия е голяма. Много видове бактерии се използват за производство на млечнокисели продукти, масло и сирене, мариноване на зеленчуци, а също и във винопроизводството.

В химическата промишленост бактериите се използват в производството на алкохоли, ацетон и оцетна киселина.

В медицината с помощта на бактериите се получават редица антибиотици, ензими, хормони и витамини.

Бактериите обаче също могат да бъдат вредни. Те не само развалят храната, но и техните секрети ги правят отровни.

Цели на урока:

образователен:

• да разшири познанията за най-древната група живи същества – бактериите.
• идентифицира особеностите на тяхната структура, хранене, размножаване и разпространение.
• показват разнообразието от форми.

развиващи се:

• да продължи формирането на умението за работа с природни обекти;
• отработете умението за събиране на биологичен конструктор;
• да формират необходимостта от спазване на елементарни хигиенни норми в ежедневието.

образователен:

• насърчаване на умението за работа в екип;
• насаждане на правилата за екологична култура на поведение.

Тип урок: Комбиниран (обобщаващ урок с елементи на изследователска дейност).

Оборудване: Таблици "Бактерии", карти "Форми на бактерии", Петри блюда с бактериални колонии върху хранителни среди, мисловни листове, видео.

План на урока

Встъпително слово:

Нека тръгнем на път без съмнения и мъки,
Към тайните на великата наука.
Нека днес разкрием тайните на бактериите -
Без ядра, но санитарите на планетата!
Мнозина са ги изучавали преди нас.
Разкритите тайни очевидно строги.
Ще трябва да преминем през дебрите на науката
Желателно е само без мързел и скука
Но все пак е млада, както винаги
Красотата в света на науките - биология -
Наука за живота!
Напред, господа!

ПО ВРЕМЕ НА УРОКИТЕ

Както може би се досещате, днес ще говорим за бактерии.

Бактериите се намират навсякъде: в капка дори от най-чистата изворна вода, в зърна почва, във въздуха, върху скали, в полярни снегове, в пустинни пясъци, в масло, извлечено от големи дълбочини, и дори във вода от горещи извори с T +80°С. Бактериите понасят изсушаване, силен студ, нагряване до 90 ° C, без да губят жизнеспособност.

Кои са тези организми, които не виждаме?

Какво е тяхното структурно разнообразие?

Каква е тяхната роля в природата и в човешкия живот?

Да знаем това е целта на нашия урок.

От историята на откриването на бактериите

Великият лекар от Древна Елада Хипократ се сприятелява с Демокрит. Демокрит казал на Хипократ за атомите, а Хипократ казал на Демокрит за човешките болести. Защо, помисли си Хипократ, да не бъде атом на болест? Те ще се прехвърлят от болни хора на здрави хора, както атомите на влагата могат да се откъснат от морето. По същия начин здравият човек се разболява, като е близо до болен. (Не забравяйте, че нито Демокрит, нито Хипократ знаеха нищо за клетката, за микроорганизмите, защото микроскопът все още не беше изобретен. Всичко това беше тяхното предположение)

Беше необходимо да имаме голямо въображение, за да предположим съществуването на цял свят, недостъпен за очите ни.

В днешно време всеки шестокласник може да разкаже за структурата на бактериалната клетка.

Да възстановим знанията си (Събиране на биологичен конструктор)

Имате части от бактериална клетка на вашите маси, с прикрепени към тях листове с мисли.

Обсъдете за една минута каква част имате, каква функция изпълнява? (Групов доклад)

Бактериите са многобройни организми и разнообразни по своята форма.

Таблото представя цялото разнообразие от форми на бактериални клетки. На гърба на модела има буква. Ако правилно съпоставите имената и формите, резултатът ще бъде дума (на гърба, състояща се от букви), която показва второто име на бактерията.

1. Коки (бактериални клетки със заоблена форма) ( М)
2. Стрептококи (вериги от коки) (И)
3. Спирила (бактерия с форма на спирала) (ДА СЕ)
4. Вибриони (като запетая) (R)
5. Диплококи (коки, слети по двойки) (О)
6. Бацили (под формата на пръчка) (Б)
7. стафилококи (под формата на чепка грозде) (С)

Резултатът е една дума МИКРОБИ.

Бактериите се размножават чрез разделяне наполовина.

Нека да дефинираме какви са начините за дишане на бактериите?

Падна голямата чест да се покаже ролята на бактериите при болестите Робърт Кох (1843-1910). По това време Кох беше млад, ентусиазиран, мечтателен мъж, който едва наскоро беше получил медицинска степен. Трябваше да практикува на различни места в Германската империя. Веднъж, на един от рождените дни на съпруга си, фрау Кох му подари микроскоп и веднага буквално загуби съпруга си. Новата "играчка" скоро беше овладяна. Робърт Кох започна да изучава всичко, което му попадна под ръка. Прегледа всичко подред, докато капка кръв от умряла от антракс овца не привлече окото му. В полезрението на учения бяха множество пръчки, в които Кох подозираше микроби. Р. Кох искал да експериментира, но нямал възможност да купува овце за експерименти (младият лекар изпитвал трудности да осигури прехраната на семейството си). Тогава Кох реши да купи най-обикновените домашни мишки. Из града плъзнаха слухове, че младият лекар съвсем си е изгубил ума. През целия си живот Кох изучава много болести, открива техните патогени и начини на разпространение. По-специално, той открива причинителя на туберкулозата („пръчката на Кох“).

В офис условия, уви, не можем да открием нови патогени, но можем да предотвратим навлизането им в тялото ни и да докажем важността на елементарните хигиенни правила в нашата сила. За да направим това, ще направим следните наблюдения: всяка група получава свои собствени задачи, въз основа на тези задачи и вашите наблюдения трябва да направите съответните изводи.

Всички групи получават петриеви блюда

I гр. „Посяването беше извършено от пръстите на мръсна ръка.

II гр. – Засяването се извършва от ръце, измити с вода без сапун.

III гр. – Засяването се извършва от ръце, измити със сапун и вода.

IV гр. – Сеитбата става от банкноти.

(Доклад по групи). Всяка група заключава за наличието на бактерии по ръцете ни и в трите случая, за наличието на бактерии върху банкнотите... за начините, по които бактериите влизат в тялото ни. Значението на израза: „Измийте ръцете си преди ядене“, „Чистотата е ключът към здравето“.

Но какво е значението на бактериите?

Ролята им в природата и човешкия живот е огромна. Бактериите, живеещи в почти всички среди, често определят различните процеси, протичащи в природата. Спомнете си какви организми са се появили на Земята преди другите? Разбира се, първите жители на Земята са били бактерии. Първите бактерии са се появили на земята преди повече от 3 милиарда години.

Поради влиянието на бактериите външният вид и химическият състав на земните черупки са се променили и благодарение на това е станало възможно появата на други форми на живот (например растения). Благодарение на бактериите започна да се развива живата обвивка на Земята, биосферата. Бактериите, които са дошли на земята преди растенията, са участвали в образуването на почвата и са създали условия за кацане на растенията на сушата.

Ролята на бактериите и сега е голяма.

1. Почвени бактерии – разлагащи се бактерии.

Те рециклират мъртва органична материя.

Какво мислите, че би се случило на земята без участието на тези бактерии? (отговор на децата)

Повърхността на земята ще бъде покрита с дебел слой от останки от мъртви организми. Цикълът на веществата в природата се осигурява от тези бактерии. Разлагат мъртвите останки до минерални соли, които се абсорбират от растенията.

2. Азотфиксиращи бактерии.

Те се установяват върху корените на бобови култури (грах, люцерна) и абсорбират азот от въздуха, като по този начин обогатяват почвата с този елемент, необходим за растежа на растенията.

3. Млечна киселина – използва се за приготвяне на заквасена сметана, кефир, ферментирало печено мляко, сирене, кисело зеле, както и за производство на силаж.

4. Ешерихия коли е човешки спътник. Живее в червата, помага за разграждането на млечната захар и произвежда витамини.

5. Патогенни бактерии – са причинители на много заболявания като туберкулоза, чума, дизентерия, тетанус.

6. Докато се любувате на сините пламъци на вашата газова печка, спомнете си най-малките работници, които са направили природен газ за вас. то метанобактерии , преработват дънни остатъци, в резултат на което се образува блатен газ – метан, който използваме в ежедневието.

7. Биотехнология, генно инженерство - клон на съвременната биология, където бактериите също са незаменими. Вмъквайки необходимите гени в ядрената субстанция на бактериите, учените ги принуждават да произвеждат инсулин, лекарство, използвано при лечението на диабет.

Завършваме урока.

Изнасяме присъда - бактериите живеят, т.к. без него много процеси ще спрат и ще се наруши екологичното равновесие.

Ах, това местообитание!
Всички са свързани
обмен, вериги за доставки,
Състав, структура, съдба...

В гъсталаците, и в хребетите, и в селата,
Където животът диша и се движи
Нека винаги има баланс!
Страхувайте се да го безпокоите!

Защитете както роднината, така и съседството
И приятелството преди всичко
И слушайте повелите на сърцето
И следвайте призива му.

Внасяне на мистериозната кутия.

„Ето един обект, който според мен най-добре предава същността на взаимоотношенията на организмите един с друг и с околната среда. какво мислиш, че е? Тази верига е символ на взаимовръзка, единство. Ако премахнем една връзка от веригата, целостта ще бъде нарушена. И човек, който също е брънка във веригата на природата, винаги трябва да помни това.”

В тази връзка предлагам, мисля, че и вие ще се съгласите с мен, да дадем на бактериите начало в живота (Паспорт на бактериите). Този организъм трябва да съществува, т.к. животът на много други организми, включително и на нас, зависи от това.

Карти – задачи за групи

Структурата на бактериите.

Клетъчна стена.

Бактериалната клетка е заобиколена от плътна клетъчна стена, който предпазва бактерията и изпълнява поддържаща функция (придава на клетката определена форма). Често върху клетъчната стена има слой слуз - капсула който предпазва клетката от загуба на влага.

Осигурена ви е паничка на Петри с хранителна среда. Върху тази среда оставихме отпечатъци от мръсни ръце. Няколко дни по-късно там се образуват колонии от бактериални клетки. Защо?

Направете заключение.

В хранителната среда се образуват колонии от микроби, тъй като мръсните ръце съдържат огромно количество ______. Те се разделят и образуват групи от ______. Има много колонии, както и ______ вида на мръсни ръце. Ако не си миете ръцете преди хранене, тогава тези бактерии ______.

Структурата на бактериите

Цитоплазма

Вътре в клетката има цитоплазма . Цитоплазмата на бактериите е плътна и не е подвижна. Има слоеста структура. Той съдържа различни ензими и резервни хранителни вещества.

Осигурена ви е паничка на Петри с хранителна среда. Върху тази среда оставихме отпечатъци от ръце, измити с вода без сапун. Какво се появи в чиниите на Петри? Защо?

Направете заключение.

Микробни колонии се образуват върху хранителната среда, тъй като ръцете съдържат голямо количество ______. Когато си мием ръцете с вода без сапун, премахваме само малка част от ______, а по-голямата част от ______ остава по ръцете ни и може да попадне в човешкото тяло и да причини сериозно заболяване.

Структурата на бактериите

ядрено вещество

Намира се в централната част на клетката ядрена материя носещи наследствена информация. Но ядрената субстанция на бактериите няма ядрена мембрана (мембрана), така че бактериите се класифицират като предядрени организми.

Осигурена ви е паничка на Петри с хранителна среда. Върху тази среда оставихме отпечатъци от ръце, измити със сапун и вода. Появили ли са се колонии от бактерии? Защо?

Направете заключение.

Хранителната среда остава почти чиста. Когато си мием ръцете със сапун, премахваме ______ от тях. Спазвайки правилата за лична хигиена, можем да се предпазим от много ______. Много чревни заболявания се наричат ​​„болест на мръсните ръце“, защото ______.

Структурата на бактериите

Жгутици

На повърхността на бактериална клетка има дълги флагела (едно, две или много). С помощта на тези флагели бактериите могат да се движат.

Осигурена ви е паничка на Петри с хранителна среда. На този носител оставихме отпечатъци на банкнота. Появили ли са се колонии от бактерии? Какво пише?

Направете заключение.

В паничката на Петри се появиха колонии от микроорганизми. Има много от тях. Това предполага, че парите съдържат огромно количество от ______. Прехвърляйки пари един на друг, хората осъществяват контакт и ______ преминават от един човек на друг, от болен към здрав. Така че ______ може да се случи някаква болест.

Общинска образователна институция "Средно училище №6"

Есе по биология.

Тема: "Бактерии"

свърши работата:

Арсений Сорокин Владимирович 8 клас

I Бактериите като живи организми………………………………………………………………………….1-2

(Въведение, характеристики, структура, поведение и сензорни способности)

II Жизнени процеси…………………………………………………………………………..3-5

(размножаване, хранене, дишане)

III Допълнителна информация……………………………………………………………………………………6

(Основни източници на енергия, местообитание)

IV Взаимодействие на бактериите с други форми на живот……………………………………………..7-8

(Ролята на бактериите в природата и човешкия живот)

Заключение………………………………………………………………………………………………………………………..9

I Бактериите като живи организми

Въведение

Обширна група едноклетъчни микроорганизми, характеризиращи се с отсъствието на обвито клетъчно ядро. В същото време генетичният материал на бактерията (ДНК) заема добре дефинирано място в клетката – зона, наречена нуклеоид. Организмите с тази клетъчна структура се наричат ​​прокариоти („предядрени“), за разлика от всички останали - еукариоти („истинска ядрена“), чиято ДНК се намира в ядрото, заобиколено от обвивка.

Бактериите, някога считани за микроскопични растения, сега са класифицирани като отделно царство, Monera, едно от петте в настоящата класификационна система, заедно с растения, животни, гъби и протисти.

Структурата на бактериите

Бактериалната клетка обикновено е 70-80% вода. В сухия остатък протеинът представлява 50%, компонентите на клетъчната стена 10-20%, РНК 10-20%, ДНК 3-4% и липидите 10%. В същото време средно количеството въглерод е 50%, кислород 20%, азот 14%, водород 8%, фосфор 3%, сяра и калий по 1%, калций и магнезий по 0,5% и желязо 0,2%.

С малки изключения (микоплазми), бактериалните клетки са заобиколени от клетъчна стена, която определя формата на бактериите и изпълнява механични и важни физиологични функции. Основният му компонент е сложен биополимер муреин (пептидогликан). В зависимост от състава и структурата на клетъчната стена, бактериите се държат различно при оцветяване по метода X. K. Gram, който служи като основа за разделяне на бактериите на грам-положителни, грам-отрицателни и лишени от клетъчна стена (напр. микоплазми). Първите се отличават с голямо (до 40 пъти) съдържание на муреин и дебела стена; при грам-отрицателните, той е много по-тънък и е покрит отвън с външна мембрана, състояща се от протеини, фосфолипиди и липополизахариди и, очевидно, участва в транспорта на вещества. Много бактерии на повърхността имат въси (фимбрии, пили) и флагели, които осигуряват движението им. Често клетъчните стени на бактериите са заобиколени от лигавични капсули с различна дебелина, образувани главно от полизахариди (понякога гликопротеини или полипептиди). При редица бактерии, т.нар. S-слоеве (от английски повърхност - повърхност), облицоващи външната повърхност на клетъчната мембрана с равномерно опаковани протеинови структури

правилна форма.

Цитоплазмената мембрана, която отделя цитоплазмата от клетъчната стена, служи като осмотична бариера на клетката и регулира транспорта на вещества. В него се осъществяват процесите на дишане, азотфиксация, хемосинтеза и др. Често образува инвагинации - мезозоми. С цитоплазмената мембрана и нейните производни са свързани и биосинтеза на клетъчната стена, спорообразуване и др. Към нея са прикрепени жгутици и геномна ДНК.

Бактериалната клетка е организирана доста просто. В цитоплазмата на много бактерии има включвания, представени от различни видове везикули (везикули), образувани в резултат на инвагинация на цитоплазмената мембрана. Фототрофните, нитрифициращи и окисляващи метан бактерии се характеризират с развита мрежа от цитоплазмени мембрани под формата на неразделени везикули, наподобяващи еукариотен хлоропласт грана. В клетките на някои бактерии, обитаващи вода, има газови вакуоли (аерозоми), които действат като регулатори на плътността. В много бактерии са открити включвания на резервни вещества - полизахариди, поли-р-хидроксибутират, полифосфати, сяра и др. В цитоплазмата има и рибозоми (от 5 до 50 хиляди). Някои бактерии (например много цианобактерии) имат карбоксизоми - тела, които съдържат ензим, участващ във фиксирането на CO2. В т.нар. Параспоралните тела на някои спорообразуващи бактерии съдържат токсин, който убива ларвите на насекомите.

Сензорни функции и поведение

Много бактерии имат химически рецептори, които откриват промени в киселинността на околната среда и концентрацията на различни вещества, като захари, аминокиселини, кислород и въглероден диоксид. Всяко вещество има свой собствен тип такива „вкусови“ рецептори и загубата на един от тях в резултат на мутация води до частична „вкусова слепота“. Много подвижни бактерии също реагират на температурните колебания, а фотосинтезиращите видове - на промените в светлината. Някои бактерии възприемат посоката на линиите на магнитното поле, включително магнитното поле на Земята, с помощта на частици магнетит (магнитна желязна руда - Fe3O4), присъстващи в техните клетки. Във водата бактериите използват тази способност да плуват по силовите линии в търсене на благоприятна среда.

Условните рефлекси в бактериите са неизвестни, но те имат определен вид примитивна памет. Докато плуват, те сравняват възприеманата интензивност на стимула с предишната му стойност, т.е. определете дали е станал по-голям или по-малък и въз основа на това поддържайте посоката на движение или я променяйте.

II Жизнени процеси

възпроизвеждане

Бактериите се възпроизвеждат асексуално: ДНК в тяхната клетка се репликира (удвоява), клетката се дели на две и всяка дъщерна клетка получава едно копие от ДНК на родителя. Бактериалната ДНК може също да се прехвърля между неделящи се клетки. В същото време тяхното сливане (както при еукариотите) не се случва, броят на индивидите не се увеличава и обикновено само малка част от генома (пълният набор от гени) се прехвърля в друга клетка, за разлика от "истински" полов процес, при който потомъкът получава пълен набор от гени от всеки родител.

Такъв трансфер на ДНК може да се извърши по три начина. По време на трансформацията бактерията абсорбира ДНК от околната среда, попаднала там по време на унищожаването на други бактерии или умишлено от експериментатора. Процесът се нарича трансформация, тъй като в ранните етапи на неговото изследване основният фокус е бил върху превръщането на безвредни организми във вирулентни по този начин. Фрагменти от ДНК могат също да се прехвърлят от бактерии към бактерии чрез специални вируси, наречени бактериофаги. Това се нарича трансдукция. Съществува и процес, който прилича на оплождане и се нарича конюгация: бактериите са свързани помежду си чрез временни тръбни израстъци (копулаторни фимбрии), през които ДНК преминава от „мъжката“ клетка към „женската“.

Понякога бактериите съдържат много малки допълнителни хромозоми - плазмиди, които също могат да се прехвърлят от индивид на индивид. Ако в същото време плазмидите съдържат гени, които причиняват резистентност към антибиотици, те говорят за инфекциозна резистентност. Важно е от медицинска гледна точка, защото може да се разпространява между различни видове и дори родове бактерии, в резултат на което цялата бактериална флора, да речем червата, става устойчива на действието на определени лекарства.

Хранене на бактерии

Особеността на процеса на хранене на бактериите е, че доставката на хранителни вещества към клетката се извършва по цялата повърхност, която е много голяма в сравнение с общия размер на бактерията. Втората характеристика е изключителната скорост на метаболитните процеси, а третата е високата адаптация към променящите се условия на околната среда.

Разнообразие от условия за съществуване на микроби определя различните видове хранене. Те се определят въз основа на усвояването на две от четирите

основни органогени - въглехидрати и азот. източник на водород и

Бактериите се разделят на две групи според способността им да усвояват азота: аминоавтотрофи и аминохетеротрофи. Аминоавтотрофите използват молекулярния азот на въздуха. Бактериите от тази група - азотфиксиращи почвени и нодулни бактерии - са единствените живи същества, които усвояват свободния азот и участват активно в азотния кръговрат в природата. Аминохетеротрофите получават азот от органични съединения - сложни протеини. Аминохетеротрофите включват всички патогенни микроорганизми и повечето сапрофити.

Дихателни бактерии

Процесите на дишане са тясно свързани с храненето на бактериите, осигуряващи необходимата енергия за осъществяване на физиологичните функции на клетката. Същността на процеса на дишане на бактериите се състои в съвкупността от биохимични реакции, по време на които се образува АТФ, без който процесът на метаболизъм, който протича с разход на енергия, е невъзможен. АТФ е универсалният носител на химическа енергия между процесите, които отделят енергия, и реакциите, които ги използват. При дишането – процесът на биологично окисление на бактериите – се изразходват същите съединения, както за изграждането на отделни структурни компоненти на клетката, но преди всичко – захари, алкохоли, органични киселини, мазнини и др.

Повечето бактерии използват свободен кислород в процеса на дишане. Такива микроорганизми се наричат ​​аеробни. Аеробният тип дишане се характеризира с факта, че окисляването на органичните съединения се извършва с участието на атмосферен кислород с освобождаването на голям брой калории. Молекулният кислород действа като акцептор

водород, образуван по време на аеробното разграждане на тези съединения.

Пример за това е окисляването на глюкозата при аеробни условия, което води до освобождаване на големи количества енергия.

Процесът на анаеробно дишане на микробите е, че бактериите получават енергия от окислително-редукционни реакции, при които акцепторът на водорода не е кислород, а неорганични съединения - нитрат или сулфат.

Много бактерии могат да съществуват в аеробни и анаеробни условия. Такива микроорганизми се наричат ​​факултативни анаероби. Например, коки, ешерихия коли и други факултативни анаероби имат пълен набор от респираторни ензими, които осигуряват съществуването им както в кислородна, така и в аноксична среда. Факултативните анаероби имат така нареченото нитратно дишане, тъй като нитратите, образувани при окисляването на органичните съединения, се редуцират до молекулен азот и амоняк.

III Допълнителна информация

Енергиен източник

Според енергийните източници се разграничават фототрофи - бактерии, за които източник на енергия е слънчевата светлина, и хемотрофи - бактерии, които получават енергия поради химическото окисление на веществата. Въпреки това, не всички съединения, които са необходими на бактериите в биологичните процеси, могат да бъдат синтезирани от самата клетка. При съставянето на хранителни среди е необходимо да се добавят вещества, наречени растежни фактори. Това са различни витамини, аминокиселини (без които протеиновият синтез е невъзможен), пиримидинови основи (прекурсори на нуклеиновите киселини) и др. Микроорганизмите, които се нуждаят от един или повече растежни фактори, се наричат ​​ауксотрофни, за разлика от прототрофните бактерии, които не се нуждаят от тези съединения и са способни да ги синтезират.

местообитания за бактерии

Бактериите живеят в почвата, водата, хората и животните. Различни групи бактерии могат да се развият в условия, които не са достъпни за други организми. Качественият и количественият състав на бактериите, живеещи във външната среда, зависи от много условия: pH на околната среда, температура, наличие на хранителни вещества, влажност, аерация и наличие на други микроорганизми. Колкото повече различни органични съединения се съдържат в средата, толкова по-голям е броят на бактериите в нея. В незамърсени почви и води се откриват относително малък брой сапрофитни форми на бактерии, микробактерии и коки. Във водата има различни спорообразуващи и неспорообразуващи бактерии и специфични водни бактерии - водни вибриони, нишковидни бактерии и др. Различни анаеробни бактерии живеят в тинята, на дъното на водоемите. Сред бактериите, живеещи във водата и почвата, има азотфиксиращи, нитрифициращи, денитрифициращи целулозни бактерии и др. В моретата и океаните живеят бактерии, растящи при високи концентрации на сол и високо налягане, срещат се и светещи видове. В замърсените води и почва освен сапрофити на почвата и водата има голям брой бактерии, които живеят в хората и животните – ентеробактерии, клостридии и др. Показател за фекално замърсяване обикновено е наличието на ешерихия коли.

IV Взаимодействие на бактериите с други форми на живот

Ролята на бактериите в природата и човешкия живот

Бактериите играят важна роля на Земята. Поради широкото разпространение на бактериите и особеността на метаболитната активност на много от техните видове, те имат изключително голямо значение в кръговрата на веществата в природата. Всички органични съединения и значителна част от неорганичните претърпяват значителни промени с помощта на бактерии. Тази роля в природата е от глобално значение. Появявайки се на Земята преди всички организми (преди повече от 3,5 милиарда години), те създадоха живата обвивка на Земята и продължават активно да преработват жива и мъртва органична материя, включвайки техните метаболитни продукти в циркулацията на веществата. Цикълът на веществата в природата е основата за съществуването на живот на Земята.

Разпадането на всички растителни и животински остатъци и образуването на хумус и хумус също се произвеждат главно от бактерии. Бактериите са мощен биотичен фактор в природата.

Почвообразуващата работа на бактериите е от голямо значение. Първата почва на нашата планета е създадена от бактерии. Въпреки това, в наше време състоянието и качеството на почвата зависят от функционирането на почвените бактерии. Особено важни за почвеното плодородие са т. нар. азотфиксиращи нодулни бактерии-симбионти на бобовите растения. Те насищат почвата с ценни азотни съединения.

Бактериите пречистват мръсните отпадъчни води, като разграждат органичната материя и я превръщат в безвредна неорганична материя. Това свойство на бактериите се използва широко при експлоатацията на пречиствателни станции за отпадъчни води.

В много случаи бактериите могат да бъдат вредни за хората. И така, сапротрофните бактерии развалят хранителните продукти. За да се предпазят продуктите от разваляне, те се подлагат на специална обработка. Ако това не се направи, може да възникне хранително отравяне.

Сред бактериите има много болестотворни (патогенни) видове, които причиняват заболявания при хора, животни или растения. Коремният тиф се причинява от бактерията Salmonella, а дизентерията - от бактерията Shigella. Патогенните бактерии се пренасят във въздуха с капчици от слюнката на болен човек при кихане, кашляне и дори при нормален разговор (дифтерия, магарешка кашлица). Някои болестотворни бактерии са много устойчиви на изсушаване и се задържат в праха за дълго време.

(туберкулозен бацил). Бактериите от рода Clostridium живеят в прах и почва.

- причинители на газова гангрена и тетанус. Някои бактериални заболявания се предават чрез физически контакт с болен човек (венерически болести, проказа). Често патогенните бактерии се предават на хората чрез така наречените вектори. Например, мухите, пълзящи през канализацията, събират хиляди патогенни бактерии върху лапите си и след това ги оставят върху продуктите, консумирани от хората.

Болестите могат да бъдат свързани и с проникването на бактерии в раните. Замърсените с почвата дълбоки рани съдържат бактерии, които причиняват газова гангрена и тетанус. Тези заболявания са много опасни и често фатални. Повърхностните рани и изгаряния лесно се заразяват със стафилококи и стрептококи, които причиняват гнойно възпаление.

Дейността на някои бактерии се използва от човека при производството на лекарства, различни органични вещества и нови хранителни продукти. Специални видове бактерии произвеждат силни антибиотици (стрептомицин, тетрациклин и др.) - вещества, които убиват или инхибират развитието на патогени.

Ферментацията е позната на хората от незапомнени времена. В продължение на хиляди години те са използвали млечнокисела ферментация при производството на различни млечни продукти, сирена; алкохолна ферментация - при производството на вино, пивоварство, кисело зеле, готварски оцет. В същото време те не подозираха, че ферментацията е резултат от жизнената дейност на бактериите.

Заключение

Бактериите са съществували преди появата на човека и ще останат след него. Те дадоха живот на всичко, което ни заобикаля: растения (създаващи почвата), животни (съединявайки се в тъкани и образувайки органи в процеса на еволюция, както и давайки им храна) и най-важното - хората. Те ни помогнаха да живеем, като осигуриха нови хранителни продукти (сирене, вино, извара), наториха почвата с хумус при обработката на „боклука“, а след това дадоха „съвети“ за борба с болестите, които също създадоха.

Те са нашите истински приятели и най-големи врагове. Много могат да ни убият, докато други ни помагат да оцелеем. Тогава възниква парадоксът, а с него и въпросът: „Кои са бактериите за нас?“

Никой няма да отговори еднозначно на този въпрос и вероятно няма да има такъв, който ще намери отговора.